大学物理实验部分

M ≈ mgR
2s β= 2 Rt
s
3 数据处理： 数据处理：
根据 M和β的5组数据作图，根据截距求出转动系统 组数据作图， 对转轴的转动惯量 J和阻力矩 Mf 。
M
Mf
β
实验三 电表的改装与校准 一 实验原理
磁电式电流计原理：电流流过线圈时， 磁电式电流计原理：电流流过线圈时， 线圈带动指针受磁力矩而偏转，偏转的格数可表示电 线圈带动指针受磁力矩而偏转， 流的大小。 流的大小。 两个重要参数：量程：Ig；内阻：Rg； 两个重要参数：量程： 内阻： 电流计只能测量微安级的电流。 电流计只能测量微安级的电流。
并纪录。 并纪录。
注意：叠加后的波形不能超过屏幕范围。 注意：叠加后的波形不能超过屏幕范围。
4 测量两个相互垂直交流电压波形的叠加并纪录，分 测量两个相互垂直交流电压波形的叠加并纪录，
别使两电压相互同频、倍频和三倍频进行测量，观察 别使两电压相互同频、倍频和三倍频进行测量， 和定性纪录叠加波形。 和定性纪录叠加波形。
2
D
2 13
−D , D
2 3
2 14
− D ,......, D222 − D 2 , 12
2 4
10个
三 数据处理详见讲义
最 绝 绝 误 m) 大 大 对 ∆ 量 （Am ) 程
• k%=
Χ100%
• 例如某个电流表量程为 ，最大绝对误差为0.01A， 例如某个电流表量程为1A，最大绝对误差为 ， 那么k%= 那么
0.01A Χ100%=1%（级别为 级） （级别为1级 1A
这个电流表的准确度等级就定义为1.0级 这个电流表的准确度等级就定义为 级。反之如果某个电流表的准确度等 级是0.5级 量程为1A，那么最大绝对误差为0.005A。电表的准确度可分为 级是 级，量程为 ，那么最大绝对误差为 。 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5等七个等级。其中数字越小，准确度越高。 等七个等级。 ， ， ， ， ， ， 等七个等级 其中数字越小，准确度越高。 实验室常采用1.0级 级电表， 级或0.1级的 实验室常采用 级，1.5级电表，准确度要求较高的测量用 级或 级的。 级电表 准确度要求较高的测量用0.5级或 级的。 在实际运用电表时，在待测量不超过所选量程的前提下， 在实际运用电表时，在待测量不超过所选量程的前提下，应力求指针的 偏转要尽可能大一些，只有在测量接近仪表的量程时， 偏转要尽可能大一些，只有在测量接近仪表的量程时，才能最大限度达到这 个电表的固有准确度，以减少读数误差。 个电表的固有准确度，以减少读数误差。
实验四 电子示波器的使用 一 原理略。 仪器使用和操作请仔细阅读实 原理略。 验讲义。 验讲义。 二 测试内容和步骤。 测试内容和步骤。
1 测量直流电压。讲义中所说零电压的合适位置是指 测量直流电压。
与某条坐标线重合。 与某条坐标线重合。
2 测量交流电压。包含电压峰-峰值和频率的测定。 测量交流电压。 峰值和频率的测定。 3 测量两个同一直线上、同频的交流电压波形的叠加 测量两个同一直线上、
4
− A0 ) + ( A5 − A1 ) + ( A6 − A2 ) + ( A7 − A3 ) 4 × 4m
8gld2 E= 2 πd Kd1
实验二 刚体转动的研究
1 实验目的：研究以下关系是否成立： 实验目的：研究以下关系是否成立：
M = M f + Jβ
2 实验内容：M和β的测量： 实验内容： 的测量： M的测量：改变5次塔轮的半径 R可 的测量：改变5 获得5个不同的 M和β 。 获得5
大学物理实验部分
实验一 杨氏模量的测定 (伸长法) 实验二 刚体转动的研究 实验三 电表的改装与校准 实验四 电子示波器的使用 实验五 用牛顿环干涉测平凸透镜曲率半径
实验一 杨氏模量的测定（伸长法） 杨氏模量的测定（伸长法） 一 实验原理。 实验原理。
F δ =E S l
4Fl E= 2 πd δ
为提高测量精度，要求一个完整波形尽量占据 为提高测量精度， 屏的三分之二以上。交流电压发生器的输出频 屏的三分之二以上。 率调到 1kHz。 倍频为 2kHz、 3kHz。
实验五 用牛顿环干涉测平凸透镜曲率半径 一 实验原理（略） 实验原理（
R= D
2 k +m
−D k 4mλ
2
二 实验内容及注意事项
∆x = b%×1 V
100∆x b= =100∆x 1
本实验没有进行多次测量， ∆x : 本实验没有进行多次测量，故直接测量量的误 差取系统误差。 差取系统误差。
标准表读 数Is 改装表按 读数上升 NhomakorabeaIs1 改装表按 读数下降 Is2
1mA
2mA 3mA 4mA
5mA 6mA 7mA
8mA 9mA
二 实验内容
1 测量 Ig和 Rg：替代法和中值法。 替代法和中值法。
替代法： 替代法： 先利用标准表 测出 Ig 保持标准表 读数不变的 前提下，调 前提下， 节 R （电阻 箱）测出 Ig
G 2V
A
R
中值法自学掌握。 中值法自学掌握。
2 改装电流计为 10mA量程的毫安表。 量程的毫安表。
I − Ig 1 100 = 11.1Ω ≈ 10 −1
RS Ig
Rg
加电流量程。 加电流量程。
V = Ig ( Rg + Rs )
G
V −Vg Vg
V RS = − Rg Ig
扩程电阻
V
• •
2.电表级别确定 电表级别确定 电表本身产生的误差为仪器基本误差， 电表本身产生的误差为仪器基本误差，它依使用者的不同而变 因而基本误差也就决定电表所能保证的准确程度。 化，因而基本误差也就决定电表所能保证的准确程度。仪器的准 确度等级定义为最大绝对误差与仪表量程比例的百分数。 确度等级定义为最大绝对误差与仪表量程比例的百分数。即：
能在望远镜分划板上看清镜子中的标尺刻度像。 能在望远镜分划板上看清镜子中的标尺刻度像。
4 Am的测量：砝码加六次，每次 m=1kg，得A1 ...A6 。 的测量：砝码加六次，
三 数据处理
1 K值的计算； K = 值的计算；
A −A i 0 m i
A = A + Km i 0 i
作图求出 K值。
2 将 K值代入杨氏模量公式计算结果。 值代入杨氏模量公式计算结果。 3 利用误差传递公式计算误差。 利用误差传递公式计算误差。
l
实验中各量的测量方法： 实验中各量的测量方法：
F：砝码的重力。 砝码的重力。 l：用米尺测量。 用米尺测量。 d：用螺旋测微器测量。 用螺旋测微器测量。
δ
δ：用光杠杆测量。 用光杠杆测量。
F
用光杠杆 测量δ： 测量δ
S
A
A − A d1 0 δ= m 2d2
d1
A m
G C
mg
d2
K= A −A m 0 m
四 实验要求
1 自己设计表格。 自己设计表格。 2 自己计算误差传递公式。 自己计算误差传递公式。
逐差法求K值
加砝码 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 ′ ′ ′ ′ ′ ′ ′ 减砝码 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 平均值 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6
A7
(A K=
估算 RP的值： 的值：
RP =
Ig
G
A
Rg
2V
RP
3 改装电流计为 1 V量程的电压表。 量程的电压表。
V
RS
1 RS ≈ −100 =900Ω 2V 0.001
G
4 定出被改装毫安表和电压表的级别。 定出被改装毫安表和电压表的级别。
100∆x = 10∆x A ∆x = a%×10m a = 10
10mA
平均值 Is = （Is1 +Is2）/2
修正值Is-
Is
数据记录表:
数据记录表:
标准表 读数Us
改装表按 读数上升 Us1 改装表按 读数下降 Us2
平均值U = s （Us1+Us2） /2
0v
0.1v
0.2v 0.3v
0.4v
0.5v
0.6v
0.7v
0.8v
0.9v
1v
修正值Us-
Us
1 牛顿环的调节：注意分 牛顿环的调节：
光板的角度。 光板的角度。 2 测暗环直径时，必须注意读数显微镜方向旋钮应始 测暗环直径时， 终向一个方向转动，为什么？ 终向一个方向转动，为什么？
3 测20个暗环的直径，共 40个读数。得到 10个 个暗环的直径， 个读数。
2 k+m
D
− D , m =10 k
1 电流计G
Ig
a 改装成电流表（毫安 改装成电流表（ 表）——加分流电阻，以增 加分流电阻，
Rg
G
I − Ig
加电流量程。 加电流量程。
I
RP
Ig Rg = (I − Ig )RP
扩程电阻
RP =
Ig I − Ig
Rg
I
Ig
Rg
G
I − Ig
RP
b 改装成电压表（毫安 改装成电压表（ 表）——加分流电阻，以增 加分流电阻，
B
4Fl E= πd2δ
T
A 0
8mgld2 E= 2 πd Am − A d1 0
8gld2 E= 2 πd Kd1
二 实验内容。 实验内容。
1 l、d、d1和 d2的测量次数为三次： 的测量次数为三次：
2 初始将金属丝拉直的砝码为1kg。取此时 m为零。 初始将金属丝拉直的砝码为 为零。 3 望远镜的安装和调节。 —难点！ 调节。 难点！