北航基础物理研究性报告讲解
北航基础物理实验研究性报告全息照相与全息干涉的应用
基础物理实验研究性报告对全息照相与全息干涉实验的分析与改进The analysis and improvement of the hologram and holographicinterference experimentInstitute 院系电子信息工程学院Major 专业交通运输（民航信息工程）Author 作者王志鹏12021322向宇骋12021324周高祥 120213232014年5月18日目录摘要 (4)一、实验目的 (5)二、实验仪器 (5)三、实验原理 (5)3.1全息照相： (5)3.1.1透射式全息照相 (6)3.1.2反射式全息照相 (7)3.2两次曝光法测定金属的弹性模量： (8)四、实验内容 (10)4.1全息片的拍摄 (10)4.1.1反射式全息照相 (10)4.1.2二次曝光法测定铝板的杨氏模量 (11)4.1.3透射式样全息照相 (11)4.2 冲洗底版 (12)4.3 再现像的观察 (12)4.3.1 反射全息图的观察 (12)4.3.2 弹性模量的测量 (12)4.3.3透射全息图的再现 (12)五、数据处理 (13)5.1原始数据记录 (13)5.2数据处理 (13)六、误差分析 (14)6.1 环境震动对实验的影响 (14)6.2 两次曝光法测铝板弹性模量的误差 (14)6.2.1铝板受力不均造成误差 (14)6.2.2铝板安装的方位误差 (15)七、对实验装置的改进 (16)7.1用硅光电池控制物光与参考光光强比 (16)7.2对于实验物体与光路的改进 (17)7.3 其它注意事项 (17)八、收获与感想 (18)8.1做实验要有严谨认真的态度 (18)8.2自学能力十分重要 (18)8.3勤于思考，敢于创新 (18)参考文献 (18)摘要本文以“全息照相与全息干涉的应用”为主要内容，先介绍了实验原理与实验内容，接着进行了数据处理与不确定度计算，分析了实验误差并提出了对于实验光路、器件、操作的改进意见，最后对实验过程进行了总结。
北航基础物理研究性实验报告双电桥测低电阻
双电桥测低电阻研究性实验报告 3 / 19
北京航空航天大学报告
正文
一、实验目的 1、掌握电桥平衡的原理——零示法。 2、学习用正反接法来降低实验误差 2、了解双电桥测低电阻的原理，以及它对惠斯通电桥的改进。 3、学习使用 QJ19 型单双电桥测低电阻以及相关仪器。 4 对一元线性回归法的进一步巩固并且学会对误差进行正确的分析。 5、了解测量线性导电材料（铜丝）电导率的测量方法。 二、实验原理 用惠斯通电桥测量电阻时， 其所测电阻值一般可以达到四位有效数字，最高 −6 阻值可测到10 欧姆， 最低阻值为 10 欧姆左右。 当被测电阻的阻值低于 10 欧姆 时称为低值电阻， 单臂电桥测量到的电阻的有效数字将减小，另外其测量误差也 显著增大起来， 究其原因是因为被测电阻接入测量线路中，连接用的导线本身具 有电阻称为接线电阻， 被测电阻与导线的接头处亦有附加电阻称为接触电阻。接 线电阻和接触电阻的阻值约为10−4 ~10−2 欧姆，接触电阻虽然可以用清洁接触点 等措施使之减小，但终究不可能完全清除。当被测电阻仅为 10−3 ~10−6 欧姆时， 其接线电阻及接触电阻值都已超过或大大超过被测电阻的阻值， 这样就会造成很 大误差，甚至完全无法得出测量结果。所以，用单臂电桥来测量低值电阻是不可 能精确的， 必须在测量线路上采取措施，避免接线电阻和接触电阻对低值电阻测 量的影响。 为了消除接线电阻和接触电阻的影响，先要弄清楚它们是怎样影响测 量结果的。
如上图 T—1 所示，单电桥测量低电阻时，附加电阻是直接与待测电阻 Rx 串联的， 当附加电阻的大小与待测电阻大小相比不能被忽略时，用单电桥测量电 阻的公式：Rx=R1 R0就不能准确地得出 Rx 的值；再者，由于 Rx 很小，如 R1≈R2 时，电阻 R0 也应该是小电阻，其附加电阻的影响也不能被忽略，这也是不能准 确测量 Rx 的原因。开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小电阻的时候有很 高的准确度， 如图 1 所示，用单电桥测低电阻时，附加电阻 R’与 R’’和 Rx 是直接串联的， 双电桥测低电阻研究性实验报告 4 / 19
北航基础物理实验研究性报告(自己写的,仅供参考)
电位差计及其应用实验的误差分析尹天杰刘昫辰（北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京 102206）摘要：本文分析了电位差计及其应用实验中的测量待测电源电动势的实验误差，发现当工作电流没有进行标准化处理时，实验不确定度将增加，影响实验精确性。
这个问题告诉我们，实验的优化设计，往往可以起到获得更准确的数据、提高实验精度的作用。
关键词：电位差计、工作电流标准化、实验误差中图分类号：043文献标识码：A文章编号：补偿法在电磁测量技术中有广泛的应用，一些自动测量和控制系统中经常用到电压补偿电路。
电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理是电位差计变成内阻无穷大的电压表，同于精密测量电动势或电压。
同理，利用电流补偿原理也可制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。
电位差计的测量准确度高，且避免了测量的接入误差，但他操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。
在数字仪表迅速发展的今天，电压测量已逐步被数字电压表所代替，后者因为内阻高、自动化测量容易，得到了广泛的应用。
尽管如此，电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍有重要的训练价值。
此外，直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。
一、实验目的1．学会设计自组电位差计电路图并连接电路 2.学习补偿原理、零示法、比较测量法二、实验原理1.补偿原理测量干电池电动势EX的最简单办法就是把伏特表接到电池的正负极上直接读数，但由于电池和伏特表的内阻，测得的电压V=EXR/(R+r)并不等于电池的电动势EX。
由于伏特表的接入，总要从被测电路分出一部分电流，从而产生接入误差。
为了避免接入误差，可以采用补偿电路（如图所示）。
如果cd可调，E>EX，则总可以找到一个cd位置，使EX所在回路中无电流通过，这时Vcd=EX。
上述原理称为补偿原理。
2.零示法为了确认补偿回路中没有电流通过（完全补偿），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为零示法。
北航基物研究性报告 反射法测三棱镜顶角误差分析
北航物理实验研究性报告专题:反射法测三棱镜顶角班级：第一作者：第二作者：第三作者：目录目录 (2)摘要 (2)一、实验目的 (2)二、实验仪器 (2)三、实验原理 (2)四、实验内容 (7)五、数据记录与处理 (8)1、分光仪反射法测顶角误差分析 (8)2、分光仪系统误差分析 (9)六、注意事项 (12)七、实验感想与建议 (12)【摘要】在许多的物理试验中，常常用三棱镜来作为分光的器件。
分光仪可以用来测量光学元件的角度。
我们可以通过分光仪可以来测定三棱镜的顶角，从而帮助我们更好的了解分光仪的光学性质以及学会一种测量三棱镜的顶角的方法。
一、【实验目的】1．了解分光仪的结构,掌握调节和使用分光仪的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
二、【实验仪器】分光仪、钠灯、三棱镜、双面平面镜。
三、【实验原理】（一）分光仪的结构分光仪主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图1为JJY型分光仪的结构外型图。
望远镜：8.望远镜9.紧固螺钉 10.分化板 11.目镜（带调焦手轮） 12.仰角螺钉 13.望远镜光轴水平螺钉14.支臂 15.转角微调 17.制动架 18.望远镜止动螺钉载物台：5.载物台 6.载物台调平螺钉（3只） 7.载物台锁紧螺钉圆刻度盘： 16. 读数刻度盘止动螺钉21读数刻度盘22.游标盘 24.游标盘微调螺钉 25.游标盘止动螺钉平行光管： 1.狭缝 2.紧固螺钉3.平行光管 26. 平行光管光轴水平螺钉27.仰角螺钉 28.狭缝调节其它：4.制动架 19.底座 20.转座23.立柱图1 分光仪结构示意图1．分光仪的底座要求平稳而坚实。
在底座的中央固定着中心轴，望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转。
2．平行光管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。
其一端装有消色差的汇聚透镜，另一端装有狭缝的圆筒，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
北京航空航天大学 基础物理实验 研究性试验报告
探究测定冰的熔解热实验冰水质量比以及实验过程和数据处理的改进方法周晓城，巨建树（北京航空航天大学生物与医学工程学院北京 100191）摘要：本文通过计算得到混合量热法中的最佳冰水质量比并在实验中对此进行比较讨论，验证计算值，得出结论；验证牛顿冷却定律，同时得到实验参照值；并就本人在实验过程中遇到的一些问题提出实验操作以及数据处理方面的一些改进意见和建议；以及在数据处理过程中发现的水量、温差与冷却常数和实验误差之间的大致关系。
关键词：冰水质量比；牛顿冷却定律；数据处理；改进意见；误差规律中图分类号：043文献标识码：A文章编号：1.实验背景测量冰的熔解热的实验方法有很多，在大学物理实验中使用最多的是混合量热法，而作为大学物理少数几个热学实验中的一员，其重要性显而易见。
然而在实验的操作过程中很多同学反映实验不好操作，具体的问题有：1.依据《基础物理实验》[1]，实验中需要保证加冰前与加冰后的稳定温度与室温的温差大约在10-15℃能较好地依据牛顿冷却定律绘制温度补偿修正曲线，而对于没有经验的实验者来说实验中的水量和冰量添加不好把握，加冰太少，可能造成冰块溶解后水温高于室温而无法温度修正，或者加冰太多，造成温度稳定后冰块无法溶解完全，在实验中往往需要经过多次尝试才能取得较好的实验数据，费时费力费水；2.取冰时，所有同学都是徒手取冰的，而对于较低温度（-21℃）的冰块，手的温度较高（30℃左右），即使在取冰和透冰过程中接触的时间很短（亲测至少15s），参照实验过程中冰块溶解降温曲线，吸热也会很明显，从而使得实验结果偏低，而在没有同伴的情况下，为了协调记录时间、记录温度，同时还要投冰动作迅速而使水不外溅，观察到通常同学会找特殊时刻投冰，在这种情况下不是冰块在外界的时间过长甚至开始融化了，就是手忙脚乱实验数据很难记录，实验效果不是很好；3.同时，由于投冰之后冰融化的最初几分钟铂电阻温度计示数变化非常快，而且需记录的数据比较多，同时还要不断搅拌，使得这段数据点很容易记录不全或者记录偏差，而这段数据是数据处理过程中非常重要的部分，直接影响到温度的修正，所以很容易造成实验误差；4.还有数据处理中绘制温度修正曲线时，要求室温线上方的温度修正线与室温线所围面积与下方的面积相等，使用的方法是在坐标纸中绘图，然后通过数格子找到使面积大概相等的时刻t=t0，由于坐标纸大小有限、比例有限，数格子非常麻烦而且这样做是十分不准确的，使得T2′，T3′有了误差，影响实验效果。
北航物理研究性实验报告——示波器
北航物理研究性实验报告专题：模拟示波器的使用及其应用学号：********班级：101517姓名：王*目录目录 (2)摘要 (3)一．实验目的 (3)二．实验原理 (3)1.模拟示波器简介 (3)2.示波器的应用 (6)三．实验仪器 (6)四．实验步骤 (7)1.模拟示波器的使用 (7)2.声速测量 (8)五．数据记录与处理 (8)六．讨论 (10)摘要示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，便于人们研究各种电现象的变化过程，并可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间相位关系等各种参数。
示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果的重要仪器，也是调试、检验、修理和制作各种电子仪表、设备时不可或缺的工具。
一．实验目的1.了解示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握示波器、信号发生器的使用方法；2.学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法；3.学会用连续波方法测量空气速度，加深对共振、相位等概念的理解；4.用示波器研究电信号谐振频率、二极管的伏安特性曲线、同轴电缆中电信号传播速度等测量方法。
二．实验原理1.模拟示波器简介模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。
它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统，电源系统四部分组成。
示波管结构图（1）工作原理模拟示波器的基本工作原理是：被测信号经Y轴衰减后送至Y1放大器，经延迟级后到Y2放大器，信号放大后加到示波管的Y轴偏转板上。
若Y轴所加信号为图所示的正弦信号，X输入开关S切换到“外”输入，且X轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着Y轴方向信号的提高，由于视觉暂留，在荧光屏上显示一条竖直扫描线。
同理，如在X轴所加信号为锯齿波信号，且Y轴没有输入信号，则光点在荧光屏上显示一条水平直线。
北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴
北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴1.实验目的和原理1.1实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验，研究带电粒子在电场中的运动规律，验证电荷的电量、电荷的量子化，并测量电子电量的数值。
1.2实验原理密立根油滴实验利用了油滴在电场中做匀速下降运动的性质。
在实验过程中，需要在两个平行金属板之间建立一个均匀电场，可通过高压电源及电容器组成。
经过适当处理的油滴，通过喷雾器喷入观察舱中，被电荷所带起，当油滴进入电场时，由于电力的作用，油滴会开始向上加速或减速，直到达到的稳定运动的速度为止。
根据牛顿第二定律，此时电力与油滴重力平衡，即：eE=m×g其中，e为油滴所带电荷，E为电场强度，m为油滴质量，g为重力加速度。
考虑到油滴的存在电子荷负度的事实，我们可以写出油滴电量的表达式为：e=n×e其中，e为油滴带的电荷，e为电子电量，n为一个整数。
由此可得，油滴的表达式可以改写为：(mg−eE) = 0在实验中，我们将通过测量油滴在不同电压下的稳定下降速度，来计算电量的数值。
2.实验装置和步骤2.1实验装置本实验的主要装置有：高压电源、电容器、喷雾器、驱动装置、显微镜及摄像设备等。
2.2实验步骤2.2.1准备工作a.接通电源，使电荷采集装置工作。
b.调整显微镜使得目标所在位置清晰可见。
c.调节电容器中的电压，使之为一定的数值。
2.2.2实验操作a.先通过射灯预热机器，预热时间约为15分钟。
b.打开电流调节开关，调整到合适的数值。
c.打开电压调节开关，缓慢增加电压，使带电滴油进入视野。
d.若带电滴油向上运动，则减小电压，反之则增大电压。
e.再次观察带电滴油的上升或下降方向，调整电压大小，直至带电滴油保持匀速下降。
f.记录下匀速下降的电压。
2.2.3数据处理a.根据实验数据计算带电滴油的质量，并计算电量。
b.对多次测量的结果求平均值，以提高数据准确性。
3.结果与分析通过实验我们得到了多组测量数据，并利用公式计算出带电滴油的质量，进而计算出电子的电量。
北航基础物理实验第二学期满分研究性报告 非线性电路混沌现象的模拟、探究及费根鲍姆常数的测量.
基础物理实验研究性报告非线性电路混沌现象的模拟、探究及费根鲍姆常数的测量Chaos in nonlinear circuit simulation, explorationandFeigenbaum ConstantsAuthor 作者姓名陈涵 ChenHanSchool number作者学号 39071210Institute所在院系机械工程及自动化学院SMEA Major攻读专业机械制造及自动化mechanical engineering2011年5月20日摘要 (3)Abstract (3)关键词 (3)一、引言——非线性科学介绍 (3)二、混沌电路简介及实验综述 (4)三、实验原理 (4)3.1 蔡氏电路及其动力学方程 (4)3.2通向混沌道路方式简述 (5)四、实验仪器 (6)4.1 有源非线性负阻元件： (6)4.2 NCE-1非线性混沌实验仪 (6)五、实验现象的观察及物理量测量 (7)5.1 倍周期分岔的观察 (7)5.2 非线性电阻 (8)六、实验数据的处理 (10)6.1 真实实验数据线性拟合 (10)6.2 matlab模拟分析： (12)七、混沌实验电路装置的另一种设想。
(18)八、费根鲍姆常数测量实验的设计 (19)九、结语 (20)9.1自学能力大大提升 (21)9.2培养实事求是的学风与态度 (21)9.3各项课程的互助提高 (21)十、参考文献 (21)2本文由传统非线性电路“蔡氏电路”的混沌现象着手，记录实验现象及数据，分析后用一元线性回归拟合了有源非线性负阻伏安特性曲线，同时使用matlab 进行四阶-库塔方法编程模拟混沌现象并得出一些拟合曲线。
而后提出了一种新的简单混沌电路的设想和实验方式，最终提出了以G和U为状态参数的费根鲍姆常数测量的方法，并推导了近似公式。
AbstractThis article from the traditional non-linear circuits, "Chua's circuit, "the chaos started, record experimental results and data analysis, linear regression with a nonlinear negative resistance of active volt-ampere characteristic curve, while the fourth order using matlab - Kutta methods programmed simulation of chaotic phenomena and draw some curve fitting. Then, a new vision of a simple chaotic circuit and experimental methods, and ultimately presented to G and U for the status parameters of the Feigenbaum constant measurement method, and deduced the approximate formula.关键词：混沌现象蔡氏电路四阶-库塔方法简单混沌电路费根鲍姆常数一、引言——非线性科学介绍非线性科学是一门新兴的科学,是研究和探索自然界和人类社会中种种复杂的非线性问题及其共同特征的一门综合性学科。
北航基础物理实验研究性报告
B
图-8 2、读数装置改进 实验中，要求准确找到极大值或极小值的位置，现有的实验仪器 基础上会产生很大的误差，如果对实验的读数装置进行改进，提高精 度， 就可提高实验的准确率。 改进方法同布拉格衍射的读数装置改进。
外部环境的改进
在实验室中进行实验，由于各组发出的信号之间有干扰，所以的 各组实验应该隔离开来来做，以免发出的信号互相影响，这样可以提 高实验的准确性。 三、实验数据的误差分析 布拉格衍射实验数据如下：
理论
=4.84° =1.83° =1.57°
相对误差：7.3% 5.0% 2.8%
平均
理论
平均
理论
根据实验结果以及相对误差给分析可知，在误差允许范围内，能够验 证布拉格衍射公式。但是，实验中由于实验仪器精度和读数误差，实 验结果仍存在较大误差， 下面针对由晶格常数求波长的数据处理进行 定量的误差分析： 已知：a=4.00cm;(1 0 0)面 k=1；β =57.10°。 ∴d=a/ 2=2.83cm ∴λ =2dcosβ =3.074cm 误差定量分析： 实验操作中，由于人眼读书时存在误差，理论上人言分辨率的 误差为 0.2div，但实际上，由于需要读载物台分读盘和电流表的读 数，实验中积累的人眼读数的误差将近 0.5°,此误差构成 A 类不确 定度，而在之前的实验数据处理中，忽略了这一误差认为 A 类不确定
图-7
二，实验改进 1、由于 A,B 两板固定在仪器上时是用肉眼观测其是否垂直，这 样就会产生比较大的误差， 所以可以对 A,B 两板的固定方式进行改进，
6
使两板的固定位置更准确。改进方式如下： 将 A,B 两板固定于如图示的导槽 A，B 两个位置，由于导槽是相互严 格垂直的， 这样就保证了 A,B 的相互垂直， 再将导槽固定在载物台上， 调整导槽到合适位置，这样 A 板就固定在导槽上，B 板可以沿着其法 线方向前后移动， 就达到了实验的要求， 而且降低了实验的误差。 （如 图-8） A
北航基础物理实验研究型报告《分光仪的调整及其应用》
基础物理研究性实验报告题目：分光仪的调节和使用第一作者：12131020第二作者：12131019第三作者：12131024学院：交通科学与工程学院2013年12月4日目录摘要 (2)一、实验重点....................................... 错误！未定义书签。
二、实验原理 (2)实验一分光仪的调整 (2)分光仪的结构 (2)分光仪的调节原理与方法 (4)实验二三棱镜顶角的测量 (5)三棱镜的调整 (5)反射法测三棱镜的顶角 (6)实验三棱镜折射率的测量 (6)最小偏角法 (6)三、实验仪器 (6)四、实验步骤 (7)实验1 分光仪的调整 (7)实验2 三棱镜顶角的测量 (7)调整三棱镜 (7)用反射法测棱镜顶角 (7)实验3 棱镜折射率的测量 (8)用最小偏向角法测棱镜折射率 (8)五、数据处理 (8)反射法测三棱镜顶角 (8)1．原始数据列表 (8)2．数据处理 (9)最小偏向角法测棱镜折射率 (9)1.原始数据列表 (9)2.数据处理 (10)六、误差来源分析 (11)七、对于本实验的改进意见和创新见解 (11)八、实验感想与收获................................................ .13九、参考文献 (13)十、原始数据照片 (14)摘要我们的研究性报告以分光仪的调整及其应用为主要研究对象，重点介绍分光仪在使用过程中的调整细节以及使用分光仪测量三棱镜顶角及其折射率的具体原理及方法和步骤，然后利用实验中严格测得的数据进行数据处理及不确定度的计算，对于实验中可能的误差来源也进行了定量分析，最后是我们对于这个实验的感想及一些具体的实验改进建议。
关键字：分光仪三棱镜顶角三棱镜折射率误差分析感想改进建议一、实验重点①了解分光仪的构造及其主要部件的作用。
②学习并掌握分光仪德的调节原理与调节方法。
③掌握自准直法和逐次逼近法。
④学会用干涉法测量三棱镜的顶角。
北航基础物理实验研究性报告材料-使用振幅法测量声速
基础物理实验研究性报告使用振幅法测量声波的速度第一作者学号第二作者学号院系使用振幅法测量声波的速度(北京航空航天大学，北京 102206)摘要：本文以“使用分振幅法测量声波的速度”为主要研究内容，在了解模拟示波器的使用和基本操作的基础上介绍实验原理和步骤，并利用已经记录的原始实验数据进行数据的处理和不确定度的计算。
另外，根据计算结果分析探究实验误差及其来源，并提出一些减小实验误差的建议。
关键词：模拟示波器；分振幅法；数据处理；不确定度；误差分析Using Amplitude Method of Measuring Sonic SpeedLi Huiqiang Ma Linghai(School of Astronautics Beihang University Beijing 102206)Abstract: This article takes "Using Amplitude Method of Measuring Sonic Speed" as the main research content, presenting experiments principle and steps based on the understanding of the use of an analog oscilloscope and its basic operating principles, and has recorded the raw experimental data for data processing and calculation of the uncertainty. In addition, it explores experimental errors and their sources according to the results of calculation analysis, and makes recommendations to reduce the experimental error.Key words:analog oscilloscope; amplitude method; data processing; uncertainty; error analysis一、实验重点(1)、了解模拟示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握示波器、信号发生器的使用方法；(2)、学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法；(3)、学习振幅法测量声波速度的原理及操作方法。
北航基础物理实验研究性实验报告-双电桥测低电阻
yi(mm)
yi2( )
xi.yi
1
25.36
643.1296
40
1.6X
1014．4
2
50.38
2538.6482
80
6.4 X
4030.8
3
77.35
5983.0225
120
1.44
X
9282.0
4
102.44
10493.9536
160
2.56
X
16390.4
5
127.63
16288.1406
24.0
28.0
32.0
电阻R（Ω）
R3（正）
25.41
50.51
77.89
102.29
127.50
151.05
177.71
203.61
R3（反）
25.31
50.26
76.81
102.59
127.75
151.24
177.59
203.67
(均）
25.36
50.385
77.35
102.44
127.625
北航基础物理研究性实验报告
电阻的测量-双电桥测低电阻
第一作者：
学号：
班级：
第二作者：
学号：
班级：
目录
目录2
摘要3
一、实验目的3
二、实验原理3、4、5
三、实验仪器6
四、实验步骤6
1、测量铜杆电阻6
2、测量铜杆直径7
五、数据记录与处理7
1、原始数据记录7
2、数据处理8、9
六、误差分析10
七、总结与感想10
北航物理实验研究性报告拉伸法测钢丝弹性模量及扭摆法测量转动惯量探究
2
2Hale Waihona Puke 1.弹性模量测定仪（包括：细钢丝、光杠杆、望远镜、标尺及拉力测量装置）；钢卷尺、游标卡尺和螺旋测微计。
2.2.
扭摆、塑料圆柱体、金属空心圆筒、实心塑料（或木）球、金属细长杆（两个滑块可在上面自由移动）、数字式计时器、电子天平、气泡水平仪。
开始时光杠杆反射镜与标尺在同一平面，在望远镜上读到的标尺读数为 ，当光杠杆反射镜的后足尖下降δL时，产生一个微小偏转角θ，在望远镜上读到的标尺读数为 ，则放大后的钢丝伸长量 （常称作视伸长）。由左图可知
（3）
式中，b为光杠杆前后足尖的垂直距离，称光杠杆常数。
由于经光杠杆反射而进入望远镜的光线方向不变，故当平面镜旋转一角度θ后，入射到光杠杆的光线的方向就要偏转4θ，因θ甚小，OO’也甚小，故可认为平面镜到标尺的距离H≈O’ ，并有
基础物理实验研究性报告
拉伸法测钢丝弹性模量及
扭摆法测量转动惯量探究
第一作者
曹尼美
学号
100311xx
第二作者
王尼玛
学号
100311xx
2011年11月20日
摘要
本文基于作者完成本次实验，对内容进行思考后，对于该组实验的原理，过程，实验数据处理，误差分析进行的认真分析。
本文首先介绍了本实验的原理内容，包括拉伸法测量钢丝弹性模量与扭摆法测量转动惯量。第二部分为对于实验过程的表述。第三部分为数据处理部分，包括实验原始数据，数据处理以及误差分析。第四部分为在实验后对实验可改进之处，对实验的深入分析，以及实验感想。最后为参考文献。
北航物理研究性实验报告——对测量棱镜折射率新方法的探究
注：当αk>βk 时，θi=360°+βk-αk
- 3 -
4.1.2 数据处理 望远镜转过角度的平均值：
1 i 119 58’ 48” 119 .98 5 i 1
则由式①，三棱镜顶角
5
A 180 60 .02
4.1.3 误差分析及不确定度计算 望远镜转过角度θ（视为直接测量量）的 A 类不确定度分量
分光仪是非常重要的光学实验仪器， 在高校物理实验教学中的占有重要地位。 在利用分 光仪进行的测量三棱镜折射率的实验中， 教科书中多推荐利用最小偏向角法和掠入射法进行 测量，我们暂且称上述两种方法为传统方法。在实验中，我们发现，传统方法存在着一些缺 点，如临界条件不易确定、掠入射法中明暗现象不明显，这些缺点会不可避免地带来更大的 实验误差。 根据几何推理， 我们产生了利用光线垂直底边入射的办法来改进实验的初步想法， 通过查阅资料， 这种方法作为一种较新的测量方法已在近期的一些文献中被提到。 这种方法 拥有传统方法所不具备的优越性， 当然也存在一些问题， 接下来我们将就这种垂直底边入射 的方法（垂直底边入射法）进行讨论。 1.实验原理 1.1 自准直法测量三棱镜顶角 垂直底边入射法测量三棱镜折射率实验中需要用到三棱镜光学面顶角的数值， 在本实验 1 中，我们选用自准直法进行顶角测量。
实验组数 i 1 2 3 4 5
入射光线 左游标α1 21330’ 27354’ 34849’ 3933’ 10338’ 右游标α2 3330’ 9349’ 15846’ 21935’ 28341’
出射光线 左游标β1 26456’ 32518’ 3007’ 9054’ 11501’ 右游标β2 8455’ 14513’ 21008’ 27056’ 33502’
北航物理研究性实验报告
北航物理研究性实验报告北航物理研究性实验报告导言：物理学是一门基础学科，通过实验研究能够验证理论，提供实际应用的科学依据。
本实验旨在通过对某一物理现象的研究，探索其背后的原理和规律。
通过实验，我们可以深入了解物理学的实践意义，培养实验观察和数据处理的能力。
实验目的：本实验的目的是研究光的折射现象，通过测量折射角和入射角之间的关系，验证折射定律，并计算出光在不同介质中的折射率。
实验原理：光的折射是光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的密度不同而改变方向的现象。
根据折射定律，入射角i、折射角r和两个介质的折射率之间存在着如下关系：n1sin(i) = n2sin(r)。
其中，n1和n2分别是两个介质的折射率。
实验步骤：1. 准备实验所需材料，包括光源、凸透镜、直尺、半反射镜等。
2. 将光源放置在一定距离处，使其成为平行光。
3. 将凸透镜放置在光源和半反射镜之间，调整凸透镜的位置和方向，使光线经过凸透镜后成为平行光。
4. 在半反射镜上方放置一块透明介质，如水，调整其位置和倾斜角度，使光线从空气中射入水中。
5. 使用直尺测量入射角和折射角，并记录下来。
6. 重复上述步骤，将透明介质更换为其他材料，如玻璃、油等，测量不同介质中的入射角和折射角。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的入射角和折射角数据，我们可以计算出不同介质的折射率。
根据折射定律，我们可以得到n1sin(i) = n2sin(r)，通过这个公式，我们可以推导出不同介质的折射率。
在实验中，我们发现当光线从空气射入水中时，入射角较大时，折射角也较大，光线弯曲的程度较大。
而当光线从水射入空气中时，入射角较小时，折射角也较小，光线弯曲的程度较小。
这与折射定律中的sin函数的性质相符合。
在不同介质中，光的速度会发生改变，从而导致光线的折射。
根据光的速度和波长的关系，我们可以计算出不同介质的折射率。
折射率越大，介质对光的阻碍越大，光线的弯曲程度也越大。
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北航基础物理研究性报告讲解北航基础物理实验研究性报告1051 电位差计及其应用140221班2015-12-13第一作者:邓旭锋14021014第二作者:吴聪14021011目录1.引言 (4)2.实验原理 (5)2.1补偿原理 (5)2.2 UJ25型电位差计 (8)3.实验仪器 (10)4.实验步骤 (10)4.1自组电位差计 (10)4.2 UJ25型箱式电位差计 (11)5.实验数据处理 (12)5.1 实际测量Ex的大小 (13)5.2 不确定度的计算 (13)5.3 测量结果最终表述 (14)5.4 实验误差分析 (14)6.实验改进与意见 (14)6.1 实验器材的改进 (8)6.2 实验方法改进 (10)6.3 实验内容的改进 (10)7.实验感想与体会 (21)【参考文献】 (24)摘要:将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中，该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量，也可以利用电位差计，获得比较精确的二极管伏安特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。
利用实验室现有仪器设计了一些切实可行的新实验。
关键字：电位差计；补偿法；UJ23型电位差计；电阻；系统误差。
1.引言电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表，用于精密测量电势差或者电压。
同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。
电位差计的测量精确度高，且避免了测量的接入误差，但它的操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。
在数字仪表迅速发展的今天，电压测量已逐步被数字电压表所代替，后者因为内阻高（一般可达106～107Ω),自动化测量容易，得到了广泛的应用。
尽管如此，电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍然有重要的训练价值。
此外，直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。
2.实验原理2.1补偿原理测量干电池电动势Ex的最简单办法是把伏特表借到电池的正负极上直接读数（见图1）,但由于电池和伏特表的内阻（电池内阻，伏特表内阻R不能看做），测得的电压并不等于电池的电动势。
它表明：因伏特表的接入，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改变了被测电路的状态。
我们把由此造成的误差称为接入误差。
图1 用电压表测电池电动势为了避免接入误差，可以采用如图2所示的“补偿”电路。
如果cd可调，E >Ex，则总可以找到一个cd位置，使Ex所在回路中无电流通过，这时Vcd =Ex。
上述原理称为补偿原理；回路Ex →G→d→c→Ex称为补偿回路；E→S→A→B→E构成的回路称为辅助回路。
为了确认补偿回路中没有电流通过（完全补偿），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为示零法。
图2 补偿法测电动势由补偿原理可知，可以通过测定 V cd来确定 E x ，接下来的问题便是如何精确确定V cd，在此采用比较测量法。
如图2所示，把E x 接入R AB的抽头，当抽头滑至位置cd 时，G 中无电流通过，则E x =IR cd ，其中I 是流过R AB的电流；再把一电动势已知的标准电池E N 接入R AB的抽头，当抽头滑至位置ab 时，G 再次为0，则E N =IR ab，于是： E x =abcd R R E N（1） 这种方法是通过电阻的比较来获得待测电压与标准电池电动势的比值关系的。
由于R AB是精密电阻，abcdR R 可以精确读出，E N是标准电池，其电动势也有很高的准确度，因此只要在测量过程中保持辅助电源E 的稳定并且检流计G 有足够的灵敏度，E x就可以有很高的测量准确度。
按照上述原理做成的电压测量仪器叫做电位差计。
应该指出，式（1）的成立条件是辅助回路在两次补偿中的工作电流I 必须相等。
事实上，为了便于读数，I=ab N R E 应当标准化（例如取I=I 0=1mA ），这样就可由相应的电阻值直接读出V cd 即E x =I 0R cd。
2.2 UJ25型电位差计UJ25型电位差计是一种高电势电位差计，测量上限为1.911110V ，准确度为0.01级，工作电流I 0=0.1mA 。
它的原理如图3所示，图4是它的面板，上方12个接线柱的功能在面板上已表明。
图中AB R 为两个步进的电阻旋钮，标有不同温度的标准电池电动势的值，当调节工作电流时做标准电池电动势修正之用。
R P（标有粗,中，细，微的四个旋钮）做调节工作电流I 0之用。
R CD 是标有电压值（即xR I 0之值）的六个大旋钮，用以测出未知电压的值。
左下角的功能转换开关，当其处于“断”时，电位差计不工作；处于“N ”时，接入N E 可进行工作电流的检查和调整；处于1X 和X时，测第一路或者第二路的位置电压。
标有2“粗”、“细”、“短路”的三个按钮是检流计（电计）的控制开关，通常处于断开状态，按下“粗”，检流计接入电路，但串联一大电阻R',用以在远离补偿的情况下，保护检流计；按下“细”，检流计直接接入电路，使电位差计处于高灵敏度的工作状态；“短路”是阻尼开关，按下后检流计线圈被短路，摆动不止的线圈因受很大的电磁阻尼而迅速停止。
图3 UJ25型电位差计原理图图4 UJ25型电位差计面板3.实验仪器ZX-21电阻箱（两个）、指针式检流计、标准电池、稳压电源、待测干电池、双刀双掷开关；UJ25型电位差计、电子检流计、待校电压表、待校电流表。
4.实验步骤4.1 自组电位差计（1）设计并连接自组电位差的线路画出电路图（如图5），注意正确使用开关，安排好工作电流标准化及E测量的补偿回路。
x图5 自组电位差计电路按设计要求（E ≈3V ，x E ≈1.5～1.6V ，I=0I ≡1mA,N E 按温度修正公式算出），设置各仪器或元件的初值或规定值。
标准电池温度修正公式为：N E ≈20E -3.99×510-（t-20℃）-0.94×610-（t-20℃）2+9×910-（t-20℃）3式中，20E 为20℃时的电动势，可取20E =1.01860V 。
（2）工作电流标准化，测量干电池电动势 （3）测量自组电位差计的灵敏度 4.2 UJ25型箱式电位差计（1）调节工作电流：将功能转换开关置N 、温度补偿电阻AB R 旋至修正后的标准电池电动势“1.018”后两位，分别按下“粗”、“细”按钮，调节P R 至检流计指零。
（2）测量待测电压：功能转换开关置1X 或2X ，分别按“粗”、“细”按钮，调节CD R 至检流计指零，则CD R 的显示值即为待测电压。
5.实验数据处理5.1 实际测量Ex 的大小实验温度：t=19.2℃； V E 01860.120= 则标准电池电压的大小为:类别 R1/Ω R2/Ω R1'/ΩR2'/Ω 示值i R (，i R ) 1018.6 2127.5 1472.1 1674.0 仪器误差限 1.11 2.22 1.5751.78灵敏度测量（n=13div ）--------------- 1504.4 1641.7 类别 R1/Ω R2/Ω R1'/Ω R2'/Ω 示值i R (，i R ) 1018.7 2126.4 1473.2 1671.9仪器误差限 1.115 2.211.5851.81灵敏度测量（n=13div ）--------------- 1497.6 1647.5表1 实验数据记录根据实验原理可知:Ω=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=4721.122.14731.1472001.0X E5.2 不确定度的计算（1）仪器误差引起的不确定度的计算则1R 的不确定度()Ω=∆='640859.0311R R u ，()Ω=⨯+=6423.032115.111.11Ru则同理可得()Ω=27883.12R u ，()Ω='912213.01R u ，()Ω='03634.12R u1X 2222212221111111X 1121211212u (E )u(R )u(R )1111[]u (R )[][]u (R )[]E R R R R R R R R R R =-++-+++++仪122121222121211211R R 1[u(R )][u(R )][u(R )][u(R )]R R R R =++++=则有仪器引起的不确定度的大小为：()()V U U EE EE XX XX0012308.0)1036.84721.1(4仪仪=⨯⨯==-（2）灵敏度误差引起的不确定度的计算：灵敏度误差==2.518135（3）合成不确定度：()()()VU U UE E E XXX00126.02灵2仪=+=5.3测量结果最终表述5.4 实验误差分析1.NE 值受温度变化影响2.检流计灵敏桌面微小振动引起指针晃动3.系统误差和仪器误差6.实验改进与意见6.1 实验器材的改进（1）实验中我们采用标准电池电动势为标准来校准辅助回路电流。
研究标准电池内部结构（如图6）我们可以发现，标准电池正极是硫酸亚汞，负极是镉汞齐（含有10%或12.5%的镉），中间用硫酸镉溶液连接。
从标准电池的原理、结构、特性可知，在使用标准电池时需注意以下五点。
①标准电池不允许倾斜，更不允许摇晃和倒置，否则会使玻璃管内的化学物质混成一体，从而影响电动势值和稳定性，甚至不能使用。
凡运输后的标准电池必须静置足够时间后才能再用;凡被颠倒过的电池经考核合格后方可使用。
②不能过载。
标准电池一般仅允许通过小于1μA的电流，否则会因极化而引起电动势不稳定;流过标准电池的电流不能超过允许值;不要用手同时触摸两个端钮，以防人体将两极短路;绝不允许用电压表或万用表去测量标准电池的电动势值，因为这种仪表的内阻不够大，会使电池放电电流过大。
③使用和存放的温度、湿度必须符合规定。
温度波动要小，以防滞后效应带来误差。
温度梯度要小，以防两电极温度不一致，若两极间温度差为0.1℃，则会有约30pV的电动势偏差。
因此，电池附近不能有冷源、热源，移动到新温度下时必须保持恒温一段时间后方可使用。
④不应受阳光、灯光直射。
因为标准电池的去极化剂硫酸亚汞是一种光敏物质，受光照后会变质，将使极化和滞后都变得严重。
⑤标准电池的极性不能接反。
由于齐纳二极管的端电压与反向电流在小范围内的波动几乎无关，也可将其作为电动势标准，用于仪器中，代替标准电池。
因此，标准电池最好用一个装置固定在实验台上，防止学生错误操作导致损坏。
图6 标准电池内部结构（2）在用电位差计测量电源电动势实验中,常用1.5伏的普通电池作为待测电动势。