大学物理仿真试验仿真实验
【大学物理实验(含 数据+思考题)】仿真实验 落球法测定液体的粘度
仿真实验 / 落球法测定液体的粘度一、实验目的（1）观察液体的粘滞现象；（2）用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度；（3）巩固使用基本测量仪器的技能；（4）了解PID温度控制的原理。
二、实验仪器变温黏度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，停表，螺旋测微器，钢球若干，金属镊子。
三、实验原理1.落球法测定液体黏度原理一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和黏滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示黏滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。
由于黏滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后，所受外力达到平衡，小球将以匀速下落，此时有：（2）式中ρ为小球密度，ρ为液体密度。
由（2）式可解出黏度η的表达式：（3）本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时黏滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：（4）当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的黏度值又较小时，小球在液体会达到较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对中的平衡速度v斯托克斯公式的影响：（5）其中，Re称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。
（6）当Re小于0.1时，可认为（1）、（4）式成立。
当0.1<Re<1时，应考虑（5）式中1级修正项的影响，当Re大于1时，还须考虑高次修正项。
考虑（5）式中1级修正项的影响及玻璃管的影响后，黏度η1可表示为：（7）由于3Re/16是远小于1的数，将1/（1+3Re/16）按幂级数展开后近似为1－3Re/16，（7）式又可表示为：（8）已知或测量得到ρ、ρ、D、d、v等参数后，由（4）式计算黏度η，再由（6）式计算Re，若需计算Re的1级修正，则由（8）式计算经修正的黏度η1。
在国际单位制中，η的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），在厘米，克，秒制中，η的单位是P（泊）或cP（厘泊），它们之间的换算关系是：1Pa·s=10P=1000cP （9）2.PID条件控制PID调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统的原理可用图1说明。
大学物理仿真实验报告
大学物理仿真实验报告大学物理仿真实验报告引言在大学物理实验中，物理仿真实验起着重要的作用。
通过仿真实验，学生可以在虚拟环境中进行各种物理实验，观察和分析实验现象，从而加深对物理原理的理解和掌握。
本文将以大学物理仿真实验为主题，探讨其在物理教学中的重要性和应用价值。
一、物理仿真实验的意义物理仿真实验是一种虚拟实验教学手段，通过计算机技术和数学模型，将真实的物理实验过程模拟到计算机软件中，使学生可以在虚拟环境中进行实验操作和观察实验现象。
与传统实验相比，物理仿真实验具有以下几个方面的意义。
1. 提供安全环境物理实验中常常涉及到高温、高压、高电压等危险因素，如果学生没有足够的实验经验和安全意识，很容易发生事故。
而物理仿真实验可以提供一个安全的环境，让学生在虚拟场景中进行实验操作，避免了实验过程中的安全隐患。
2. 提供多样实验条件物理仿真实验可以根据不同的实验要求和学生的学习进度，提供多样的实验条件。
学生可以通过调整参数、改变实验环境等方式，观察和分析不同条件下的实验现象，深入理解物理原理。
3. 提供实验重复性在传统实验中，学生可能因为操作不当或其他原因导致实验结果不准确或失败。
而物理仿真实验可以提供实验的重复性，学生可以反复进行实验，找出问题所在，并改正错误，从而提高实验的准确性和可靠性。
二、物理仿真实验的应用价值物理仿真实验在物理教学中具有广泛的应用价值，不仅可以提高学生的实验操作能力，还可以培养学生的科学思维和创新能力。
1. 提高实验操作能力物理仿真实验可以让学生熟悉实验仪器的使用方法和实验步骤，培养他们的实验操作能力。
通过虚拟实验，学生可以反复练习实验操作，掌握实验技巧，提高实验的准确性和效率。
2. 培养科学思维物理仿真实验可以培养学生的科学思维，让他们学会观察、分析和解释实验现象。
在虚拟实验中，学生需要通过观察实验现象、整理数据、分析规律等步骤，从而培养他们的科学思维和逻辑思维能力。
3. 提升创新能力物理仿真实验可以激发学生的创新能力。
大学物理仿真实验傅里叶光学
⼤学物理仿真实验傅⾥叶光学⼤学物理仿真实验——傅⾥叶光学实验实验报告姓名：班级：学号：实验名称傅⾥叶光学实验⼀、实验⽬的1．学会利⽤光学元件观察傅⽴叶光学现象。
2．掌握傅⽴叶光学变换的原理，加深对傅⽴叶光学中的⼀些基本概念和基本理论的理解，如空间频率、空间频谱、空间滤波和卷积等。
⼆、实验所⽤仪器及使⽤⽅法防震实验台，He-Ne激光器，扩束系统（包括显微物镜，针孔（30µm），⽔平移动调整器)，全反射镜，透镜及架（f=+150mm，f=+100mm），50线/mm光栅滤波器，⽩屏三、实验原理平⾯波Ee(x,y)⼊射到p平⾯（透过率为）在p平⾯后Z=0处的光场分布为：E(x,y)= Ee(x,y)图根据惠更斯原理（Huygens’ Principle）,在p平⾯后任意⼀个平⾯p’处光场的分布可看成p平⾯上每⼀个点发出的球⾯波的组合，也就是基尔霍夫衍射积分（Kirchhoff’s diffraction integral）。
(1)这⾥：＝球⾯波波长；n＝p平⾯（x,y）的法线⽮量；K＝（波数）是位相和振幅因⼦；cos(n,r)是倾斜因⼦；在⼀般的观察成像系统中，cos(n,r)1。
r=Z+，分母项中r z；（1）式可⽤菲涅尔衍射积分表⽰：（菲涅尔近似 Fresnel approximation）(2)当z更⼤时，即z>>时，公式（2）进⼀步简化为夫琅和费衍射积分：（Fraunhofer Approximation）这⾥：位相弯曲因⼦。
如果⽤空间频率做为新的坐标有：，若傅⽴叶变换为(4)(3)式的傅⽴叶变换表⽰如下：E(x’,y’,z)＝F[E(x,y)]＝c图2 空间频率和光线衍射⾓的关系tg＝＝，tg＝＝＝，＝可见空间频率越⾼对应的衍射⾓也越⼤，当z越⼤时，衍射频谱也展的越宽；由于感光⽚和⼈眼等都只能记录光的强度（也叫做功率谱），所以位相弯曲因⼦(5)理论上可以证明，如果在焦距为f的汇聚透镜的前焦⾯上放⼀振幅透过率为g(x,y)的图象作为物，并⽤波长为的单⾊平⾯波垂直照明图象，则在透镜后焦⾯上的复振幅分布就是g(x,y)的傅⽴叶变换，其中空间频率，与坐标，的关系为：，。
大学物理仿真实验报告——碰撞与动量守恒
大学物理仿真实验实验报告碰撞和动量守恒班级：信息1401 姓名：龚顺学号：201401010127【实验目的】：1 了解气垫导轨的原理，会使用气垫导轨和数字毫秒计进行试验。
2 进一步加深对动量守恒定律的理解，理解动能守恒和动量守恒的守恒条件。
【实验原理】当一个系统所受和外力为零时，系统的总动量守恒，即有若参加对心碰撞的两个物体的质量分别为m1和m2 ，碰撞前后的速度分别为V10、V20和V1 、V2。
1，完全弹性碰撞在完全弹性碰撞中，动量和能量均守恒，故有：取V20=0，联立以上两式有：动量损失率：动能损失率：2，完全非弹性碰撞碰撞后两物体粘在一起，具有相同的速度，即有：仍然取V20=0，则有：动能损失率：动量损失率：3，一般非弹性碰撞中一般非弹性碰撞中，两物体在碰撞后，系统有部分动能损失，定义恢复系数：两物体碰撞后的分离速度比两物体碰撞前的接近速度即恢复系数。
当V20=0时有：e的大小取决于碰撞物体的材料，其值在0~1之间。
它的大小决定了动能损失的大小。
当e=1时，为完全弹性碰撞；e=0时，为完全非弹性碰撞；0<e<1时，为一般非弹性碰撞。
动量损失：动能损失：【实验仪器】本实验主要仪器有气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等【实验内容】一、气垫导轨调平及数字毫秒计的使用1、气垫导轨调平打开气源，放上滑块，观察滑块与轨面两侧的间隙纵向水平调节双支脚螺丝，横向水平调节单支脚，直到滑块在任何位置均保持不动，或做极缓慢的来回滑动为止。
动态法调平，滑块上装挡光片，使滑块以缓慢速度先后通过两个相距60cm的光电门，如果滑块通过两光电门的时间差小于1ms，便可认为轨道已经调平。
本实验采用动态调节。
2、数字毫秒计的使用使用U型挡光片，计算方式选择B档。
二滑块上分别装上弹簧圈碰撞器。
将小滑块m2置于两个相距40cm的光电门之间，使其静止，使大滑块m1以速度V10去碰撞m2，从计时器上读出碰撞前后通过S距离所用的时间t10，t1，t2.记录数据。
大学物理仿真实验报告
实验名称：光电效应实验实验日期：2023年4月10日学号：2120302003实验人员：张三、李四一、实验目的1. 通过仿真实验，理解光电效应的基本原理。
2. 掌握光电效应方程的推导过程。
3. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。
4. 熟悉光电效应在光电探测技术中的应用。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能 \(E_k\) 与入射光的频率 \(v\) 和金属的逸出功 \(W_0\) 之间存在以下关系：\[E_k = hv - W_0\]其中，\(h\) 为普朗克常数。
三、实验步骤1. 打开仿真软件，设置入射光的频率和强度。
2. 调整金属表面的逸出功，观察光电子的发射情况。
3. 记录不同频率入射光下的光电子最大初动能。
4. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。
四、实验结果与分析1. 当入射光的频率较低时，光电子的发射率较低，且光电子的最大初动能较小。
2. 随着入射光频率的增加，光电子的发射率逐渐增加，光电子的最大初动能也随之增加。
3. 当入射光的频率达到一定值时，光电子的发射率达到最大，此时光电子的最大初动能也达到最大值。
4. 当入射光的频率继续增加时，光电子的发射率逐渐降低，光电子的最大初动能也逐渐降低。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 光电效应方程 \(E_k = hv - W_0\) 是正确的。
2. 入射光的频率与光电子的最大初动能之间存在正相关关系。
3. 光电效应在光电探测技术中具有广泛的应用。
五、实验总结本次实验通过仿真实验，使我们深入理解了光电效应的基本原理，掌握了光电效应方程的推导过程，并分析了入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。
通过实验，我们认识到光电效应在光电探测技术中的重要性，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
六、实验拓展1. 研究不同金属的逸出功对光电效应的影响。
2. 探究光强度对光电效应的影响。
大学物理仿真实验报告
大学物理仿真实验报告目录1. 实验目的和意义1.1 实验目的1.2 实验意义2. 理论背景介绍2.1 牛顿力学2.2 动量守恒定律2.3 能量守恒定律3. 实验器材和原理3.1 实验器材3.2 实验原理4. 实验步骤4.1 实验准备4.2 实验具体步骤5. 实验数据记录及分析5.1 数据记录5.2 数据分析6. 实验结论与讨论6.1 实验结论6.2 结论讨论7. 实验中的问题及解决方法7.1 问题描述7.2 解决方法实验目的和意义实验目的本实验旨在通过物理仿真模拟，探究运动物体的力学规律，深入理解牛顿力学原理以及动量守恒和能量守恒定律。
实验意义通过本实验，可以加深对物理定律的理解，提高实验操作能力，培养科学思维和分析问题的能力。
理论背景介绍牛顿力学牛顿力学是经典物理力学的一个重要分支，主要描述了物体受力下的运动规律，包括牛顿三定律等内容。
动量守恒定律动量守恒定律表明，在一个封闭系统内，系统的总动量保持不变，即系统内所有物体的动量之和在任意时刻都是恒定的。
能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的一个基本原理，即在一个封闭系统内，系统的总能量保持不变，能量可以转化形式但总量不变。
实验器材和原理实验器材本实验所需器材包括计算机、物理仿真软件等。
实验原理实验基于牛顿力学原理，通过模拟不同条件下物体的运动，验证动量守恒和能量守恒定律。
实验步骤实验准备1. 打开计算机，启动物理仿真软件。
2. 设置实验初始参数，包括物体质量、速度等。
实验具体步骤1. 进行单个物体的运动模拟，记录相关数据。
2. 进行碰撞实验，观察动量和能量的转移情况。
3. 分析实验结果，得出结论。
实验数据记录及分析数据记录在实验过程中记录了单个物体的运动轨迹、速度等数据，以及碰撞实验中的动量和能量转移情况。
数据分析通过对实验数据的分析，可以验证动量守恒和能量守恒定律是否得到满足，进一步探讨物体运动规律。
实验结论与讨论实验结论实验结果表明，在所设定条件下，动量守恒和能量守恒定律是成立的，验证了物理定律在模拟实验中的适用性。
大学物理仿真实验报告-利用单摆测量重力加速度(2)
西安交通大学
大学物理仿真实验
实验报告
利用单摆测量重力加速度
实验简介
单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。
实验原理
单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为
T=2π√l
g
由此通过测量周期摆长求重力加速度。
实验仪器
单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺，秒表，刻度尺实验过程及原始记录
测量内容及数据处理
T=1.825s
L=91.50cm
g=4π2L−D2⁄
T2
=4π2
(91.50−1.7462⁄)
1.8252
=10.74m s2
⁄
E g=
△D2⁄
L−D2⁄
=
0.022⁄
91.50−1.7462⁄
=0.11%△g=gE g=0.012m s2
⁄
所以实验结果：
g=10.74±0.012m/s2
误差分析
1.游标卡尺，直尺等读书误差；
2.钢球摆过平衡位置时未能及时计时；
总结反思
实验结果与实际结果存在一定偏差，实验过程检查无误，原理清晰，以后做类似实验需要设计更为精确的实验方案。
大学物理仿真实验---牛顿环
大学物理仿真实验实验报告电子13 梁辰余2110501077牛顿环法测曲率半径一、实验目的1.学习用牛顿环测定透镜曲率半径的方法；2.正确使用读数显微镜，学习用逐差法处理数据。
二、实验原理如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差△′等于膜厚度e的两倍，即△′ =2e此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差π，与之对应的光程差为λ/2 ，所以相干的两条光线还具有λ /2的附加光程差，总的光程差为（1）当△满足条件，（k=1,2,3…）（2）时，发生相长干涉，出现第K级亮纹，而当, （k = 0,1,2…）（3）时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
因为同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以C点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k级条纹的半径为rk ，对应的膜厚度为ek，则（4）在实验中，R的大小为几米到十几米，而 ek 的数量级为毫米，所以R >>ek，e k 2相对于2Rk是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为（5）如果rk是第k级暗条纹的半径，由式（1）和（3）可得（6）代入式（5）得透镜曲率半径的计算公式（7）对给定的装置，R为常数，暗纹半径（8）和级数k的平方根成正比，即随着k的增大，条纹越来越细。
同理，如果rk是第k级明纹，则由式（1）和（2）得（9）代入式（5），可以算出（10）由式（8）和（10）可见，只要测出暗纹半径（或明纹半径），数出对应的级数k，即可算出R。
大学物理仿真实验迈克尔逊干涉仪
⼤学物理仿真实验迈克尔逊⼲涉仪⼤学物理仿真实验迈克尔逊⼲涉仪⼤学物理仿真实验------迈克尔逊⼲涉仪实验名称:迈克尔逊⼲涉仪实验⽬的:1了解迈克尔孙⼲涉仪的原理、结构和调节⽅法。
2观察⾮定域⼲涉条纹。
3测量氦氖激光的波长。
4并增强对条纹可见度和时间相⼲性的认识。
实验仪器:迈克尔逊最早为了研究光速问题⽽精⼼设计了该装置。
它是⼀种分振幅的⼲涉装置，它将⼀路光分解成相互垂直的两路相⼲光，然后通过反射再重新汇聚在另⼀个⽅向上。
基于其结构原因，它是光源、两个反射镜、接收器(屏或眼睛)四者完全分⽴，东南西北各据⼀⽅，便于光路中安插其它器件。
如利⽤⽩光测玻璃折射率，测定⽓体折射率等。
迈克尔逊⼲涉仪可以使等厚⼲涉、等倾⼲涉及各种条纹的变动做到⾮常易于调整，很⽅便进⾏各种精密测量。
它的设计精巧，⽤途⼴泛，在许多科研领域都有它应⽤的⾝影。
迈克尔逊⼲涉仪原理图A,B是分光板和补偿板;M1,M2是反射镜;S是光源;O是观察点，可以⽤观察屏来获得实像，也可以直接观察镜中虚像。
图中的M2'是等效的M2位置。
M1可在光线⾏进⽅向移动，产⽣与M2'的不同光程差。
M1的位置使⽤粗调和细调旋钮调节，并且移动轨道上设有标尺。
A,B是分光板和补偿板;M1,M2是反射镜;S是光源;O是观察点，可以⽤观察屏来获得实像，也可以直接观察镜中虚像。
图中的M2'是等效的M2位置。
M1可在光线⾏进⽅向移动，产⽣与M2'的不同光程差。
M1的位置使⽤粗调和细调旋钮调节，并且移动轨道上设有标尺。
分光板、补偿板和反射镜A和B是取⾃同⼀块玻璃上的厚度和折射率⼀样的两个玻璃板，其中⼀块A 的背⾯镀上半透半反膜，它使光线分成光强⼤致相等的两束相⼲光。
另⼀块是补偿板，它的作⽤是在两个反射镜在等臂时光程相等;因为若没有补偿板，⼀路反射光通过A三次，⽽另⼀路透射光只通过A⼀次;这对于单⾊光时没有影响，对于复⾊光时则影响测量结果。
其背⾯有三个可调螺钉，在实验中它充当三维⾓度调整;其中⼀个镜⼦的虚像(M2')和另⼀个镜⼦(M1)之间形成"空⽓夹层"。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】仿真实验 超声波及其应用实验报告
仿真实验 / 超声波及其应用实验一、实验目的（1）了解超声波产生和接收方法；（2）认识超声脉冲波及其特点；（3）测量超声波在固体材料中的传播速度和波长；（4）通过实验了解超声波探伤的基本原理。
二、实验仪器超声波仪器、数字示波器、铝块、探头、耦合剂瓶子三、实验原理1.超声波超声波是频率在2X104Hz～1012Hz的声波。
超声波的波长比一般声波要短，具有较好的各向异性而且能透过不透明物质，这一特性已被用于超声波探伤和超声成像技术。
利用超声的机械作用、空化作用，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、去锅垢、清洗、灭菌等。
2.超声波的产生压电效应：某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生形变，从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电荷，这一效应称为压电效应。
逆压电效应：当一个晶体受电场作用时，其正负离子向相反的方向移动，于是产生了晶体的变形，这一效应是逆压电效应。
,)，其具有压电效压电陶瓷：具有自发极化现象的晶体，如钛酸钡（BaTiCO3应和逆压电效应，叫压电陶瓷。
压电晶片：压电陶瓷被加工成平面状，并在正反两面分别镀上银层作为电极，其被称为压电晶片。
当给压电晶片两极施加一个电压短脉冲时，晶片将发生弹性形变而产生弹性振荡，适当选择晶片的厚度可以得到超声波。
在晶片的振动过程中，由于能量的减少，其振幅也逐渐减小，因此它发射出的是一个超声波波包，通常称为脉冲波。
3.超声波的传播和接收超声波在材料内部传播时，与被检对象相互作用发生散射，散射波被同一压电换能器接收，由于正压效应，振荡的晶片在两极产生振荡的电压，电压被放大后可以用示波器显示。
4.直探头延迟和试块纵波声速、频率及波长的测量(1）超声波有多种波型：纵波波型／横波波型和表面波波型。
三种超声波:①纵波(介质质点的振动方向与超声波的传播方向一致，介质：固体, 液体,气体)②横波（介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直，介质：固体）③表面波（沿着介质表面传播, 由平行于表面的纵波和垂直于表面的横波合成，介质：固体和液体表面）本实验通过直探头产生超声纵波。
大学物理实验仿真实验实验报告
⼤学物理实验仿真实验实验报告仿真实验（单摆测重⼒加速度和单透镜焦距的测定）引⾔随着计算机应⽤的普及，在各个应⽤领域都采⽤计算机设计和仿真，在⼤学物理实验课教学中，除了实际操作外还可以进⾏计算机仿真实验，对有些内容采⽤仿真实验也可以起到很好的效果。
⼀、实验⽬的：1、了解仿真实验特点2、学会⽤仿真实验完成单摆测重⼒加速度3、学会⽤仿真实验完成单透镜焦距的测定⼆、实验仪器：计算机、仿真软件三、实验原理1、单摆的⼯作原理单摆在摆动过程中，当摆⾓⼩于5度时，其运动为简谐运动，周期2224LT g Tπ=?=，通过测定摆长L 与T 可测定加速度g 。
详细请见：课本240-243页 2、单透镜焦距测定的原理凸透镜的成像规律为：像的⼤⼩和位置是依照物体离透镜的距离⽽决定的当u f >>时，极远处的物体经过透镜在后焦点附近成缩⼩的倒⽴实像。
当u f >时，物体越靠近前焦点，像逐渐远离后焦点且逐渐变⼤。
当u f =时，物体位于前焦点，像存在于⽆穷远处。
当u f <时，物体位于前焦点以内，像为正⽴放⼤的虚像，与物体位于同侧，由于虚像点是光线反⽅向延长的交点，因此不能⽤像屏接收，只能通过透镜观察。
（１）、⾃准直法测凸透镜的焦距光路图如下图1所⽰。
当物体A 处在凸透镜的焦距平⾯时，物A 上各点发出的光束，经透镜后成为不同⽅向的平⾏光束。
若⽤⼀与主光轴垂直的平⾯镜M 将平⾏光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平⾯上，此关系就称为⾃准直原理。
所成像是⼀个与原物等⼤的倒⽴实像A ′。
所以⾃准直法的特点是，物、像在同⼀焦平⾯上。
⾃准直法除了⽤于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常⽤的重要⽅法。
凸透镜焦距： 12f x x =- (1)x 1为物屏在光具座上位置读数，x 2为凸透镜在光具座上位置读数。
（２）、贝塞尔法（共轭法，⼆次成像法）测凸透镜的焦利⽤凸透镜物像共轭对称成像的性质测量凸透镜焦距的⽅法，叫共轭法。
大学物理仿真实验——霍尔效应
仿真实验（霍尔效应）------霍尔效应1目的：（1）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用）霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用（2）测绘霍尔元件的V H —Is Is，，V H —I M 曲线，了解霍尔电势差V H 与霍尔元件工作电流Is Is，磁场应强度，磁场应强度B 及励磁电流I M 之间的关系。
之间的关系。
（3）学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
及磁场分布。
（4）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
）学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
2简单的实验报告简单的实验报告 数据分析数据分析（1）实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如下图向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
如下图(1)(1)(1)所示，磁场所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is Is（称为工作电流），假设（称为工作电流），假设载流子为电子（载流子为电子（N N 型半导体材料），它沿着与电流Is 相反的X 负向运动。
由于洛仑兹力fL作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。
与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力形成的反向电场力 f E 的作用。
随着电荷积累的增加，f E 增大，当两力大小相等（方向相反）时，相反）时， f L =－f E ，则电子积累便达到动态平衡。
这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H ，相应的电势差称为霍尔电势V H 。
设电子按平均速度V ，向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛仑兹力为：作用下，所受洛仑兹力为：f L =－e V B式中：式中：e e e 为电子电量，为电子电量，V 为电子漂移平均速度，为电子漂移平均速度，B B 为磁感应强度。
大学物理仿真实验报告
大学物理仿真实验报告篇一：大学物理仿真实验报告大学物理仿真实验报告实验日期：2011年5月31日实验人员：机自实验名称：热敏电阻的温度特性一、实验目的：1、了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理；2、学习惠斯通电桥的原理及使用方法；3、学习坐标变换、曲线改直的技巧。
二、实验原理：热敏电阻---实验原理半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为：A、B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为惠斯通电桥的工作原理：如图所示：四个电阻R0，R1，R2，Rx 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测电阻。
在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。
当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx 即可求出。
电桥灵敏度的定义为：式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量，Δn越大，说明电桥灵敏度越高。
实验仪器三、实验仪器及使用方法：直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器、稳压电源。
四、实验内容：1、从室温开始，每隔5°C测量一次Rt，直到85°C。
撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的Rt。
2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线，确定式(R1)中常数A和B五、数据记录及处理：1、数据处理结果如下：2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线如下：六、实验结论，误差分析及建议：1、实验结论：了解了惠斯通电桥的原理及使用方法；基本掌握坐标变换、曲线改直的技巧。
作ln Rt ~ (R1 / T)曲线，成线性关系。
2、误差分析：由于在记录过程中温度计视数在变化，故出现误差; 电源不稳定，造成系统误差；数据处理时产生偶然误差。
3、建议：1）在使用检流计时，要注意保护检流计，不要让大电流通过检流计，实验中间要用跃接2）实验过程中要注意电池按钮和接通检流计按钮的使用，检流计按钮先使用粗，然后再使用细，不要两个按钮同时使用。
大学物理实验仿真实验实验报告
大学物理实验仿真实验实验报告I. 引言大学物理课程中的实验教学是培养学生科学思维和实践能力的重要环节。
然而，由于实验设备和资源的限制，学生往往难以亲自进行所有的物理实验。
为了解决这一问题，许多高校开始采用物理实验仿真实验，即利用计算机模拟技术进行物理实验的虚拟仿真。
本实验报告将详细介绍一次大学物理实验仿真实验的进行过程和结果。
II. 实验目的本次实验的目的是通过物理仿真软件，模拟测量并分析简谐振动的周期时间与质量、弹性系数的关系。
通过实验，掌握简谐振动的基本原理和实验方法，并通过仿真实验，加深对实验数据的分析和处理能力。
III. 实验原理简谐振动是指物体在一个恢复力作用下沿同一直线往复运动的物理现象。
其周期T与质量m以及弹性系数k之间的关系可以通过以下公式表示：T = 2π√(m/k)根据该公式，我们可以推导出质量对周期的影响，以及弹性系数对周期的影响。
通过仿真实验，我们可以得到不同质量和弹性系数下的周期时间数据，进而分析它们之间的关系。
IV. 实验装置与方法本次实验采用XXX物理仿真实验软件进行，该软件能够通过计算机模拟出各种物理实验的过程和结果。
具体的实验步骤如下：1. 打开XXX物理仿真实验软件，进入简谐振动实验模块。
2. 设置初始条件，包括质量、弹性系数等参数。
3. 点击开始按钮，开始模拟实验过程。
4. 观察模拟实验的过程，记录下每次振动的周期时间。
5. 根据记录的周期时间数据，计算出不同质量和弹性系数下的平均周期时间。
6. 绘制周期时间与质量、弹性系数之间的关系曲线。
V. 实验结果与分析根据模拟实验过程中记录的数据，我们计算出了不同质量和弹性系数下的平均周期时间，并绘制了周期时间与质量、弹性系数之间的关系曲线。
通过曲线的趋势，我们可以得出以下结论：1. 质量对周期时间的影响：质量越大，周期时间越长。
这是因为质量越大，惯性力也就越大，所需的恢复力也越大，导致周期时间增加。
2. 弹性系数对周期时间的影响：弹性系数越大，周期时间越短。
大学物理实验虚拟仿真技术应用与实践
大学物理实验虚拟仿真技术应用与实践一、引言大学物理实验一直是物理学习中不可或缺的一环，通过实验能够帮助学生更深入地理解物理理论知识。
然而，传统的大学物理实验存在一些问题，比如实验设备昂贵、实验安全隐患等，限制了学生对物理实验的深入学习。
虚拟仿真技术的出现为解决这些问题提供了新的途径，不仅可以实现对物理现象的模拟还可以帮助学生更好地理解物理现象。
本文将介绍大学物理实验虚拟仿真技术的应用与实践。
二、虚拟仿真技术在大学物理实验中的应用虚拟仿真技术是一种通过计算机模拟物理实验过程的技术，通过虚拟仿真，学生可以在计算机上完成各种物理实验，不受时间、地点等限制。
这种技术的应用在大学物理教学中有着广泛的应用。
1. 实验内容的虚拟展示通过虚拟仿真技术，学生可以在计算机上进行各种物理实验，比如光学实验、力学实验等，虚拟实验平台将实验内容以图形化的方式展示出来，使学生能够更直观地理解物理现象。
2. 实验数据的模拟获取在虚拟仿真实验中，学生可以根据实验设定和条件，获取实验过程中产生的各种数据，如位置、时间、速度等，模拟真实实验过程中的数据采集与处理，使学生能够更好地掌握实验原理及数据处理方法。
3. 实验结果的可视化呈现虚拟实验平台可以将实验结果以动画、图形等形式进行可视化呈现，学生可以通过观察实验结果的变化，更好地理解物理规律。
三、基于虚拟仿真技术的物理实验案例分析1. 光学实验通过虚拟仿真技术，学生可以进行光的反射、折射等实验，调整光源位置、反射面形状等参数，观察和分析光线的行为，深入理解光学原理。
2. 电学实验在虚拟仿真平台上，学生可以进行电路组装、电流电压测量等实验，模拟不同的电路连接方式和元件参数设置，通过观察电流电压变化，掌握基本电路原理。
3. 力学实验通过虚拟实验平台，学生可以进行各种力学实验，比如自由落体实验、简谐振动实验等，调整参数，观察各种物体的运动规律，深入理解力学知识。
四、虚拟仿真技术在大学物理实验中的实践效果评估通过一些初步调查和实践，虚拟仿真技术在大学物理实验中取得了显著的效果。
最新大学物理仿真实验实验报告1
最新大学物理仿真实验实验报告1实验目的：本次实验旨在通过物理仿真软件，加深对基本物理原理的理解，并掌握使用现代科技手段进行物理实验的方法。
通过模拟不同的物理现象，提高分析和解决物理问题的能力。
实验原理：在本次实验中，我们将利用仿真软件模拟光的折射和反射现象。
光的折射遵循斯涅尔定律，即入射光线、折射光线和法线都在同一平面内，且入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
反射则遵循反射定律，即入射角等于反射角，且入射光线、反射光线和法线都在同一平面内。
实验设备：1. 物理仿真软件（如PhET Interactive Simulations）2. 计算机及显示器3. 数据记录表格实验步骤：1. 打开物理仿真软件，并选择适当的模拟实验模块。
2. 设定初始条件，如光源位置、介质的折射率、观察屏幕的位置等。
3. 启动模拟，观察光在不同介质间的传播情况，记录入射角、折射角和反射角。
4. 更改介质的折射率，重复步骤3，观察折射和反射角的变化。
5. 对收集到的数据进行分析，验证斯涅尔定律和反射定律。
实验结果与分析：在实验过程中，我们观察到当光从低折射率介质进入高折射率介质时，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角。
此外，反射角始终等于入射角，这一点在所有模拟实验中都得到了验证。
通过改变入射角和介质的折射率，我们得到了一系列的数据，这些数据与理论预测相符，从而验证了斯涅尔定律和反射定律的正确性。
结论：通过本次仿真实验，我们成功模拟了光的折射和反射现象，并验证了相关的物理定律。
实验结果表明，物理仿真软件是一种有效的教学和研究工具，可以帮助学生更好地理解复杂的物理概念。
此外，仿真实验的可重复性和可控性为深入研究提供了便利。
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大学物理仿真实验实验名称:声速的测定目的要求:1．了解超声波的发射和接收方法。
2．加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。
3．掌握用驻波法和相位法测声速。
实验原理:由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。
本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。
声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。
下图是超声波测声速实验装置图。
驻波法测波长设沿x 方向入射波的方程为:沿x 负方向反射波方程为:两波相遇干涉时，在空间某点的合振动方程为(驻波方程):12cos 2()cos 2()x xy y y A ft A ft ππλλ=+=-++(2cos 2)cos 2xA ft ππλ=当2/λn x =;(n =1,2,…)位置时，声振动振幅最大,为2A ,称为波腹，当4/)12(λ-=n x ,(n =1,2，…)位置上声振动振幅为零,这些点称为波节。
其余各点的振幅在零和最大值之间。
两相邻波腹(或波节)间的距离为λ/2即半波长。
相位比较法测波长从换能器S1发出的超声波到达接收器S 2，所以在同一时刻S 1与S 2处的波有一相位差：其中λ是波长，x 为S 1和S 2之间距离)。
因为x 改变一个波长时，相位差就改变2π。
利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
仪器用具:1.声速的测量实验仪器包括超声声速测定仪、函数信号发生器和示波器。
2.超声声速测定仪主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。
3.函数信号发生器1cos 2()xy A ft πλ=-2cos 2()x y A ft πλ=+提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。
4.示波器示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。
并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。
实验内容:1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。
2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。
3．用相位比较法测波长和声速。
注意事项1．确保换能器S1和S2端面的平行。
2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f保持一致。
实验数据:1、表1 驻波法和相位比较法测定声速环境温度t1= 13.2℃t2= 13.2℃测量次数共振法直线斜率相位法f(KHz) L i(mm) f(KHz) L i(mm)1 35.939 4.62 + 35.943 4.702 35.938 9.43 - 35.944 9.443 35.938 14.27 + 35.944 14.174 35.938 18.96 - 35.944 18.875 35.939 23.71 + 35.944 23.586 35.939 28.35 - 35.944 28.327 35.940 33.20 + 35.944 33.058 35.941 37.93 - 35.945 37.809 35.940 42.69 + 35.945 42.6310 35.94147.46 - 35.94447.312、表2 驻波法测定声速 λ的逐差处理 序号i12345511()5i i mm λλ==∑52()5i i i L L λ+=-9.49 9.51 9.46 9.49 9.50 9.49(mm )i λλ-0 0.02 -0.03 0 0.01S λ=0.008(mm)S λ=mm ) A U S λ==0.008(mm )B U ∆===0.006(mm )合成不确定度U λ=mm )3、表3 驻波法测定声速 f 的数据处理 序号i12345678910()f KHzi f35.939 35.938 35.938 35.938 35.939 35.939 35.940 35.941 35.940 35.941 35.939i f f --0.001-0.001-0.0010.0010.0020.0010.002f S =0.001f S =KHz) A f U S ==0.001(KHz ))B U ∆==均匀分布=0.003(KHz ）合成不确定度f U ==0.003(KHz ） λ=9.49(mm ) ()f Hz =35939(Hz ) u f λ= =341.1m/s 由u f λ=得，u u u = m/s 得()341.10.4u u u U SI m/s =±=±标准状态下，干燥空气中声速为0331.5/u m s = 当t 平均= 13.2℃时/u u s =理=339.4 m/s 声速的相对误差100%u u u -⨯理理=0.59%4、表4 相位比较法测定声速 λ的逐差处理 序号i12345511()5i i mm λλ==∑52()5i i i L L λ+=-9.45 9.44 9.45 9.50 9.499.47(mm )i λλ--0.02 -0.03 -0.02 0.03 0.020.012()S mm λ=S λ==0.012(mm )A U S λ==0.012(mm )B U ∆===0.006(mm )合成不确定度0.01()U mm λ== 5、表5 相位比较法测定声速 f 的数据处理 序号i12345678910()f KHzi f35.943 35.944 35.944 35.944 35.944 35.944 35.944 35.945 35.945 35.944 35.944i f --0.0010.0010.001fS=0.0002f S =KHz) A f U S ==0.0002(KHz))B U ∆==均匀分布=0.003(KHz )合成不确定度f U ==0.003(KHz ) λ=9.47(mm ) ()f Hz =35944(KHz ) u f λ= =340.4 m/s 由u f λ= 得，u u u = m/s 得()340.40.4(/)u u u U SI m s =±=±标准状态下，干燥空气中声速为0331.5/u m s = 当t 平均= 13.2℃ 时u =理339.4 m/s 声速的相对误差100%u u u -⨯理理=0.29%思考1．固定距离，改变频率，以求声速。
是否可行？答：不可行。
换能器有一个固有频率，发射信号的频率与之相等时产生共振，幅度最大，若发射信号的频率偏离其固有频率，幅度衰减很快直至幅度为零，不利于观测。
2．各种气体中的声速是否相同？为什么？答：不一样，声音是一种波，受空气的阻力而衰减，气体的密度不同衰减当然不一样了，所以传播速度不一样空气比热容比的测定【实验目的】1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。
2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
3．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。
【实验原理】对理想气体的定压比热容C p和定容比热容C v之关系由下式表示：C p—C v=R （1）（1）式中，R为气体普适常数。
气体的比热容比r值为：r= C p/C v (2)气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r 值经常出现在热力学方程中。
测量r 值的仪器如图〈一〉所示。
实验时先关闭活塞C 2，将原处于环境大气压强P 0、室温θ0的空气从活塞C 1，处把空气送入贮气瓶B 内，这时瓶内空气压强增大。
温度升高。
关闭活塞C 1，待稳定后瓶内空气达到状态I （P 0，θ0，V 1），V 1为贮气瓶容积。
然后突然打开阀门C 2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II （P 1，θ0，V 1）后，迅速关闭活塞C 2，由于放气过程很短，可认为是一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低，绝热膨胀过程应满足方程：'20'11V P V P = （3）在关闭活塞C 2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度θ0时，原状态为I （P 1，θ0，V 1）体系改变为状态 III （P 2，θ0，V 2），应满足：2011V P V P = （4）由（3）式和（4）式可得到：10101212ln ln ln()ln ln ln()P P P P P P P P γ-==- （5） 利用（5）式可以通过测量P 0、P 1和P 2值，求得空气的比热容比r 值。
【实验仪器】【实验内容】1．按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。
用Forton 式气压计测定大气压强P 0，用水银温度计测环境室温θ0。
开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表表示值调到0。
2．把活塞C 2关闭，活塞C 1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B 内。
用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时，压强P 1和温度θ0值（室温为θ0）。
3．突然打开活塞C 2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P 0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C 2。
4．当贮气瓶内空气的温度上升至室温θ0时，记下贮气瓶内气体的压强P 2。
5．用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。
【实验数据处理】10101212ln ln ln()ln ln ln()P P P P P P P P γ-==-（200mv读数相当于1.000±104Pa）r=1.399，理论值r=1.402，所以：E21.0%r。