大學物理實驗必做實驗實驗要求

#206水銀溫度計的校正與熱電偶定標一、實驗目的1、學習水銀溫度計00和lOOo點的校正法及溫度計溫標分度修正值的計算法。2、學習福廷氣壓計的使用法。3、了解熱電偶測溫的原理4、學習熱電偶定標方法。二、實驗儀器熱電偶（銅一康銅）、毫伏表、保溫杯、加熱器、攪拌器、冰、水銀溫度計，福廷氣壓計三、實驗內(nèi)容（一）水銀溫度計的校正（定點法校正水銀溫度計）1、OoC點a0的確定。2、沸點a100的確定。3、計算原溫標每一分度值的改正值t（1）在福廷氣壓計上記錄溫度t及氣壓讀數(shù)h，，并進行修正（福廷氣壓計使用法，參閱第三章第一節(jié)）：（2）查附錄表，確定大氣壓為H0時所對應的水沸點a'100（3）利用公式得到改正值:4、列溫度校正表t(0C)01020???100，x(0C)（二）熱電偶定標參考端冰水混合物1、按定標裝置圖接好實驗電路。參考端冰水混合物2、參考端置冰水混合物。3、測量端加熱至沸點，在溫度一電壓表格中記錄標準溫度計與數(shù)字毫伏表對應參數(shù)值。4、切斷加熱器電源，在測量端降溫過程中,等間隔記錄溫度一電壓格組參數(shù)值至室溫。5、制熱電偶定標曲線（溫度一電壓曲線）四、數(shù)據(jù)處理1、通過兩點法得到溫度計的溫度校正表，并指出所使用溫度計的最大誤差2、繪制熱電偶定標曲線，分析所使用熱電偶的溫度特性，畫圖法得到熱電偶靈敏度K,并給出該熱電偶電勢差隨溫度變化的關(guān)系式。3#206金屬線脹系數(shù)的測量一、實驗目的1、掌握千分尺測量長度的微小變化量的方法。2、了解PID控溫調(diào)節(jié)的原理，掌握控制實驗溫度的方法。二、實驗儀器控溫式固體線脹系數(shù)測定儀、待測金屬管、千分尺。三、實驗內(nèi)容1、用PID控溫儀控制實驗溫度；2、用千分尺測量長度的微小變化量銅管的線膨脹系數(shù)。四、實驗提示1、°標準值參閱總附錄表18。2、設(shè)置高溫點t，到達該溫度后，加熱器電源切斷，短時間內(nèi)但溫度仍然會上2升，注意及時記錄對應于［的n。3、實驗前應先對千分尺調(diào)零或記錄初試讀數(shù)。五、數(shù)據(jù)處理計算待測金屬管的線脹系數(shù)并與標準值比較，計算百分誤差。3#207長度的測量一、實驗目的1?掌握游標卡尺、螺旋測微計、讀數(shù)顯微鏡等常用長度測量儀器測量原理和使用方法。2?學習應用有效數(shù)字記錄測量數(shù)據(jù)和不確定度計算。二、實驗儀器游標卡尺（分度值0.02mm,量程15cm）、螺旋測微計（分度值0.01mm,量程2.5cm）、讀數(shù)顯微鏡（分度值0.02mm，量程20cm）、待測樣品：口型遮光片、金屬圓柱筒、金屬片等。三、實驗內(nèi)容用螺旋測微計測量金屬片的厚度10次。測量時應注意一零點讀數(shù)和使用棘輪旋柄。2?分別用游標卡尺測量圓柱筒內(nèi)、外徑和高各10次，求出圓柱筒的體積。3.用讀數(shù)顯微鏡測量口型遮光片的縫寬10次。（先調(diào)目鏡，后調(diào)物鏡）四、數(shù)據(jù)處理金屬片的厚度結(jié)果表示為D=D土U（mm）（P=0.68）其中：U=b,AD△廠0.004mm，UB=△儀心3，總不確定度其中：U=b,AD讀數(shù)顯微鏡測量口型遮光片寬度。數(shù)據(jù)處理方法同】，△=0.02mmo儀用游標卡尺測圓柱筒的內(nèi)外徑及高。D］、D2、H都為直接測量量，不確定度的處理方法同1。體積V為間接測量量，算出圓柱筒的體積為V，利用誤差傳導公式計算體積的不確定度（自己嘗試推導。詳見第二章第四節(jié)）。結(jié)果表示為：V=V土U（單位）（P=0.68）3#207密度的測量一、實驗目的掌握物理天平稱衡法。掌握用流體靜力稱衡法測量不規(guī)則固體密度。掌握用比重瓶法測小粒固體密度。二、實驗儀器物理天平（感量O.lg，秤量lOOOg）、法碼、比重瓶（100ml）、燒杯（450ml）、溫度計（50°C/0.1°C）、待測大塊固體、待測小粒固體、待測液體等。三、實驗內(nèi)容物理天平調(diào)節(jié)一一調(diào)節(jié)底座水平，調(diào)節(jié)橫梁平衡。用流體靜力稱衡法測銅塊密度，并求出百分誤差（應小于3%）用比重瓶法測金屬小顆粒密度，并求出百分誤差（應小于3%）四、實驗提示1、懸掛在液體中的固體，若附上汽泡會影響浮力，注意消除。2、比重瓶內(nèi)壁及小粒固體若附上汽泡影響測量的體積，注意消除。3、比重法測量時應換臂測量以提高準確度。4、鉛粒密度的相對真值：p=11.342x103kg/m3，p=11.194x103kg/m3。五、數(shù)據(jù)處理大小把測量結(jié)果與標準值作比較，計算百分誤差。4#206示波器的使用一、實驗目的了解示波器的原理與基本結(jié)構(gòu)；掌握用示波器測量交流信號的電壓、頻率及位相差的方法。二、實驗儀器YB4325二蹤示波器（見P148）、信號發(fā)生器、移相器（見P147）三、實驗內(nèi)容了解示波器的原理與基本結(jié)構(gòu)，掌握示波器主要旋鈕的功能及開機步驟。掌握信號源的調(diào)節(jié)方法（正弦波U=5.00V、f=3000Hz）。測量交流信號的電壓Vpp并計算其電壓有效值；3?測量交流信號的頻率，為減少測量誤差每次可選擇多個波長進行測量用利薩如圖形法測量兩相同頻率信號的位相差。［數(shù)據(jù)表格］1、測量交流信號的電壓:-、項目次數(shù)、讀數(shù)法光標法V/divdivUp-p/VU』Up-p/VU』（3次）2、測量交流信號的頻率:\項目次數(shù)X讀數(shù)法光標法周期nt/divdivf(=1/T)f（3次）3、測量兩相同頻率信號的位相差（兩種方法各一次）:項目李薩如圖法2x2bAo1測量結(jié)果四、注意事項1?進行測量前要先熟悉示波器面板各按鈕、旋鈕的功能；避免亮點在熒光屏上長時間停留；轉(zhuǎn)動旋鈕時不可太用力。五、數(shù)據(jù)處理：完成表格，比較兩種方法的結(jié)果4#206RC暫態(tài)研究一、實驗目的：通過對RC串聯(lián)電路暫態(tài)過程的研究，加深對電容特性的認識。掌握時間常數(shù)T的意義及測量方法。2?進一步熟悉電子示波器的使用。二、實驗儀器及電路：YB4325二蹤示波器(見P148)、信號發(fā)生器、六鈕電阻、電容、導線若干RC暫態(tài)實驗電路見教材P230圖5-10-9(實驗采用示波器替換pasco系統(tǒng)采集信號)。三、實驗內(nèi)容：1.RC電路暫態(tài)過程的觀察。選擇方波信號頻率為1KHZ，測量、記錄輸入信號信息；取不同的時間常數(shù)t(固定C值，變化R值)觀察3個UC(i)和Ur(i)的波形(包含未飽和、飽和和過飽和狀態(tài))，用坐標紙畫下對應的波形，并分析波形變化規(guī)律。測量時間常數(shù)T。選擇剛好充電飽和(波形峰值為E)的波形，從片(格數(shù))--t曲線上測8—10點，用作圖法算出時間常數(shù)T,并與理論值比較。四、數(shù)據(jù)處理：1、畫出三種狀態(tài)的UC(i)和Ur(i)示意圖并標注相關(guān)參數(shù)；分析暫態(tài)過程UC(i)和Ur(i)的變化情況。2、通過畫圖法得到t并與RC作比較。4#207非線性元件伏安特性的研究一、實驗目的1、掌握伏安法研究二極管正向伏安特性及減少伏安法引入測量誤差的方法;2、掌握伏安法測量鎢絲燈的伏安特性；3、掌握用最小二乘法（回歸法）求取經(jīng)驗公式的數(shù)據(jù)處理方法二、實驗儀器DH6102型伏安特性實驗儀一套。三、實驗電路二極管正向伏安特性測量電路鎢絲燈伏安特性測量電路四、實驗內(nèi)容及要求1、用外接法測量二極管的正向伏安特性，并進行電流修正。U(v)0.1…0.60.650.71.0Ig(mA)IHmA)作二極管正向伏安特性圖，即V?I曲線圖，從圖中求出閾值電壓值，并描述該曲線的特征及相關(guān)意義，得出結(jié)論。2、測量鎢絲燈伏安特性曲線，在坐標紙上作其彳伏安特性曲線，得出結(jié)論。U(V)1.02.011.0I(mA)作鎢絲燈正向伏安特性圖，即V?I曲線圖，并描述該曲線的特征及相關(guān)意義，得出結(jié)論。五、注意事項二極管正向電壓不能大于1伏；鎢絲燈電壓不大于12伏。五、數(shù)據(jù)處理1?得到兩種材料的伏安特性曲線，并進行分析。2.利用最小二乘法求出二極管正向伏安特性的數(shù)學表達式（粗差剔除&相關(guān)系數(shù)、詳見備注）4#207用惠斯登電橋測電阻（自組）一實驗目的:1、掌握惠斯登電橋測電阻的原理和方法;2、了解影響電橋靈敏度的幾個因素，掌握測量電橋靈敏度的方法。二實驗儀器及電路：直流穩(wěn)壓電源AC5/2型直流指針式檢流計ZX21型電阻箱x3滑線變阻器待測電阻電位器換向開關(guān)導線若干三實驗內(nèi)容和要求：利用惠斯登電橋測未知電阻RX（RX=2K。）和電橋靈敏度S,要求按教材中的表格要求測量。1、填表求出RX并計算測量不確定度，URx=UR4（詳見備注）。測中值電阻的數(shù)據(jù)表6-1：R單位：0ER2R3R^+E)R42(-E)廠=(R+R)44142R=R=JR?Rrx4^446VR3R2R^+E)R42(-E)R'二(R'+R')441422、測量電橋靈敏度測電橋靈敏度數(shù)據(jù)表6-2：R單位：0E(u)R2R3R4IA^41(N=+2div)〔△'R4I(N=+2div)AR=丄(血+AR')4244SnAR4R46V四注意事項：1、注意保護撿流計，不能使指針超過滿偏；2、比例臂阻值選取必須考慮測量精度和電阻箱的額定功率。五數(shù)據(jù)處理：1、通過改變電流方向以及換臂法得到待測電阻阻值，并計算不確定度。2、測量所連接電橋的靈敏度4#309等厚干涉測透鏡曲率半徑一、實驗目的了解移測顯微鏡及牛頓環(huán)儀的原理，掌握移測顯微鏡的調(diào)節(jié)方法。掌握用牛頓環(huán)儀測定透鏡曲率半徑的方法，通過實驗加強等厚干涉原理的理解。二、實驗儀器牛頓環(huán)儀鈉燈（九二589.3nm）移測顯微鏡（帶45°半反片）Na三、實驗內(nèi)容合理放置實驗儀器，通過調(diào)節(jié)45°半反片以及移測顯微鏡鏡筒位置觀測到清晰的牛頓換測牛頓環(huán)儀中平凸透鏡的曲率半徑：測出5~10以及15~20環(huán)的各環(huán)直徑。四、注意事項干涉環(huán)兩側(cè)的序號不要數(shù)錯。防止實驗裝置受震引起干涉環(huán)的變化。消除移測顯微鏡的“空程誤差”。五、數(shù)據(jù)處理多次測量取平均值4#309透鏡焦距的測量一、實驗目的掌握光學平臺的使用方法，學會調(diào)節(jié)光學系統(tǒng)的等高共軸。掌握薄透鏡焦距的常用測定方法。二、實驗儀器光學平臺及磁性支架（二維磁性支架兩個，一維磁性支架一個）發(fā)散透鏡會聚透鏡像屛平面反射鏡帶燈十字（即光源、十字物屏）三、實驗內(nèi)容各光學元件調(diào)等高共軸。用物距象距法、自準直法、二次成像法測定薄凸透鏡的焦距。用輔助透鏡成像法測定薄凹透鏡的焦距。采用物象法通過觀測薄透鏡的清晰成像范圍測量景深（為了景深盡量?。ㄐ∮?mm），測量時應使像為縮小像）。四、數(shù)據(jù)處理計算得到各透鏡的焦距，與真實值作比較，計算百分誤差。以景深可作為像距的不確定度大小，計算物象法單次測量所得透鏡焦距的不確定度（詳見備注）。備注最小二乘法實例假設(shè)所測得的U-I數(shù)據(jù)為:UIXYX2Y2X*Y0.40000.03000.4000-3.50660.160012.2959-1.40260.50000.0400已知U、I呈非線性，0.5000-3.21890.250010.3612-1.60940.60001.75000.60000.55960.36000.31320.33580.65004.30000.65001.45860.42252.12760.94810.70007.7100因此定0.70002.04250.49004.17191.42980.750011.6300義0.75002.45360.56256.02011.84020.800015.7400X=U，0.80002.75620.64007.59672.20500.850019.9300Y=lnI,可得：0.85002.99220.72258.95342.54340.900024.25000.90003.18840.810010.16602.86960.950028.71000.95003.35720.902511.27113.18941.000033.22001.00003.50321.000012.27213.5032X=0.7364,x2=0.5745,x2=0.5422亍=1.4169,y2=7.7772,戸=2.0077可得：xy=1.4411x可得：xy=1.4411x-y=1.0434nxy-x-y=0.3977,=0.0323,y2-y2=5.7695(x2-x2)-(y2-y2)=0.1864把計算結(jié)果代入公式可得:，因為n=11把計算結(jié)果代入公式可得:，因為n=11，查表可知臨工[y一(a+bx)]工[y一(a+bx)]2ii=1.0335b=m芒=12.3086,a=y-bl=-7.6467nb=x2一x2y肖維涅舍棄判據(jù)來剔除測量值中帶有粗差的數(shù)據(jù)，列表如下（n=11時,Cu=2.00）a+bx+cguy-0.65630.57461.80552.42093.03633.65184.26724.88265.49806.11356.7289Ja+bx-cg-4.7903-3.5594-2.3285-1.7131-1.0977-0.48230.13320.74861.36401.97952.5949a+bx-2.7233-1.4924-0.26150.35390.96931.58482.20022.81563.43104.04654.6619有表可見，a+bx在［a+bx-Cu^y,a+bx+cuGy］范圍內(nèi)，因此，該數(shù)據(jù)沒有粗差，不用剔除，因此回歸方程為：y=-7.6467+12.3086*x即.y=-7.6467?e12.3086-x

附：臨界相關(guān)系數(shù)R表N-212345678910a0.0509970.9500.8780.S110.7540.66606320.6020.5760.011.0000.9900.9590.9170.8740.8340.7980.76?0.73?0.707111213141617IS19200.5530.53205140.4970.4820.4680.4560.J440.4330.4230.68-10.6610.6410.6230.6060.5900.5750.5610.5490.537注:表中N為數(shù)據(jù)個數(shù)，"為顯著性水平。附：肖維涅舍棄判據(jù)系數(shù)表1156?T/8910111213Cn1.651.731.801.861.921.962.002.032.07li1415161718192021Cn2.102.132.152.179"?74??6■7普1123242530405075100200Cu2.302.312.332.392.492,582_12.813.02電橋測中值電阻不確定度計算示例電阻的極限誤差為：ar=a%XR+bm（1）其中：尺為電阻箱所取的電阻值;么為電阻箱的準確度等級期為電阻箱所使用的旋鈕數(shù);〃為每個旋鈕的殘余誤差，一般?<0?05級時,b=0?0020