大学物理实验教程
大学物理实验教材
大学物理实验教材(总38页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-大学物理实验数学专业用目录绪论 (1)实验1伏安法测电阻 (14)实验2电表的改装及多用表的使用 (17)实验3横波在弦线上传播的研究 (21)实验4用电流场模拟静电场 (23)实验5牛顿环 (26)实验6用落球法测液体的粘滞系数 (29)附：实验报告样板 (35)绪论大学物理实验课是高等院校理科的一门必修基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。
它与物理理论课具有同等重要的地位。
这里主要介绍测量误差理论、实验数据处理、实验结果表述等初步知识，这是进入大学物理实验前必备的基础。
物理实验可分三个环节：1）课前预习，写预习报告。
2）课堂实验，要求亲自动手，认真操作，详细记录。
3）课后进行数据处理，完成实验报告。
其中：预习报告的要求：1）实验题目、实验目的、实验原理（可作为正式报告的前半部分）。
2）画好原始数据表格 (单独用一张纸)。
实验报告内容：（要用统一的实验报告纸做）1)实验题目；2)实验目的；3)实验原理：主要公式和主要光路图、电路图或示意图，简单扼要的文字叙述；4)主要实验仪器名称、规格、编号5)实验步骤：写主要的，要求简明扼要；6) 数据处理、作图（要用坐标纸）、误差分析。
要保留计算过程，以便检查；7) 结论：要写清楚，不要淹没在处理数据的过程中；8) 思考题、讨论、分析或心得体会；9) 附：原始数据记录。
测量误差及数据处理误差分析和数据处理是物理实验课的基础，是一切实验结果中不可缺少的内容。
实验中的误差分析，其目的是对实验结果做出评定，最大限度的减小实验误差，或指出减小实验误差的方向，提高测量结果的可信赖程度。
对低年级大学生，重点放在几个重要概念及最简单情况下的误差处理方法。
一、测量与误差1、测量：把待测量与作为标准的量（仪器）进行比较，确定出待测量是标准量的多少倍的过程称为测量。
11大学物理实验光栅衍射
三、数据处理
计算绿光、黄1和黄2三种波长成分的衍射角 及不确定度，正确表示结果。 （分光计测量角度时，B类不确定度取1分） 以绿光的衍射角计算光栅常数d及其不确定度， 正确表示结果（绿光波长为546.1nm） 。
cos d 2 sin
使用上一步计算出的光栅常数和两条黄线的 衍射角计算黄光的波长，并与已知值(p369) 比较，计算定值误差。
光栅衍射
衍射光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的 光学元件，由大量相互平行、等宽、等间距的 狭缝或刻痕所组成。由于光栅具有较大的色散 率和较高的分辨本领，它已被广泛地装配在各 种光谱仪器中。
光栅按不同分类方法可分为透射型和反射型光 栅或振幅型和位相型光栅，本实验使用的是透 射型振幅光栅。
一、实验原理
注意，测量之前务必把望远镜与外刻度盘固 定在一起。
测量衍射角 以绿光为例，转动望远镜，使-1级与分划板 垂线重合，读角位置θ1和θ′1，再测+1级角位 置θ2和θ′2，则1级绿光的衍射角θ为：
1 1 2 1 2 4
测量时，从最右端的黄2光开始，依次测黄2、 黄1，绿光，· · · · · · 直到最左端的黄2光，重复 测量三次。
1、光栅分光原理 光栅透光部分宽为a， 不透光部分宽为b， d=a+b称为光栅常数。
a
d
b
波长为λ的单色平行光垂直照射光栅时，出射角 θ满足如下光栅方程时，得到衍射主极大。
d sin k
(k 0,1,2)
光栅常数d，波长λ以及衍射角θ三个量，已知其 中两个，则第三个可由光栅方程求得。
Leabharlann 黄123 1
黄2
2 3
本实验用分光计的准直管获得平行光，垂直照 射光栅后的衍射图样通过望远镜的物镜聚焦到 分划板上，进行观察和读数。
《大学物理实验》教案实验22衍射光栅
实验 22 衍射光栅一、实验目的：1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。
2.进一步熟悉分光计的调节和使用。
3. 测定光栅常数和汞原子光谱部分特征波长。
二、实验仪器：分光计、光栅、汞灯。
三、实验原理及过程简述：1.衍射光栅、光栅常数光栅是由大量相互平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成。
其示意图如图 1 所示。
图1图2光栅上若刻痕宽度为 a，刻痕间距为 b，则 d＝a 十 b 称为光栅常数，它是光栅基本参数之一。
2.光栅方程、光栅光谱根据夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行单色光垂直入射到光栅平面上时，光波将发生衍射，凡衍射角满足光栅方程：， k 0 ，± 1 ，± 2... （1）时，光会加强。
式中λ为单色光波长， k 是明条纹级数。
衍射后的光波经透镜会聚后，在焦平面上将形成分隔得较远的一系列对称分布的明条纹，如图 2 所示。
如果人射光波中包含有几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后，不同波长光的同一级（ k ）明条纹将按一定次序排列，形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。
图 3 是普 0通低压汞灯的第一级衍射光谱。
它每一级光谱中有四条特征谱线：紫色λ14358 A ；绿色λ 0 0 025461 A ；黄色两条λ3＝5770 A 和λ45791 A 。
3.光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量由方程（1）可知，若光垂直入射到光栅上，而第一级光谱中波长λ1 已知，则测出它相应的衍射角为 1 ，就可算出光栅常数 d；反之，若光栅常数已知，则可由式（1）测出光源发射的各特征谱线的波长 i 。
角的测量可由分光计进行。
4．实验内容与步骤a.分光计调整与汞灯衍射光谱观察（1）调整好分光计。
（2）将光栅按图 4 所示位置放于载物台上。
通过调平螺丝 a 1 或 a 3 使光栅平面与平行光管光轴垂直。
然后放开望远镜制动螺丝，转动望远镜观察汞灯衍射光谱，中央（ K 0 ）零级为白色，望远镜转至左、右两边时，均可看到分立的四条彩色谱线。
大学物理实验教程
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物理实验是学习物理学知识不可或缺的重要组成部分，本文将引导读者如何进行大学物理实验，掌握重要实验原理，进行有效实验。
大学物理实验是通过实验来了解物理现象的实践方法，是学习物理科学的一种重要手段：
1.准备实验：准备物理实验前应该要详细阅读实验材料，熟悉该实验的仪器，仪器的连接方式，仪器的操作要点，以及对该实验的假定或要求；
2.实施实验：运用熟悉的仪器按照实验材料和实验要求注意安全操作，观察准确测量数据；
3.数据处理：根据测量数据处理归纳分析，分析出实验结果；
4.综合结论：利用预期结论进行比较，归纳出最终的实验结论；
5.记录报告：运用正确语言将所学知识，进行科学性记录，适当填充实
验数据，以此完成任务报告书。
完成了实验手稿后，得出的结论，也可以作为其他的批判性思维的基础。
大学物理常见实验步骤一览表
大学物理常见实验步骤一览表
本文档旨在提供大学物理常见实验的步骤和操作指南。
以下是几个常见实验的简要步骤描述。
1.阻力的测量
实验目标：测量物体在不同阻力下的运动情况。
1.准备实验器材：小车、斜面、测量尺、计时器等。
2.将小车放置在斜面上，用测量尺测量小车的初始位置。
3.以一定的初速度将小车推动下斜面，并进行计时。
4.记录小车通过一定距离时的用时。
5.重复实验多次，取平均值作为结果。
2.物体自由下落
实验目标：研究物体自由下落的速度与时间的关系。
1.准备实验器材：垂直挂满刻度的长纸条、一个小球、计时器等。
2.将纸条竖直挂起，并在合适位置标出时间刻度。
3.从纸条上方让小球自由下落，并同时开启计时器。
4.在小球碰到地面时停止计时。
5.根据时间刻度和计时结果，得到小球每经过一个固定时间间隔所通过的距离。
6.重复实验多次，绘制速度与时间的图表。
3.物体斜抛运动
实验目标：研究物体在斜抛运动中的轨迹。
1.准备实验器材：斜坡、小球、测量尺、计时器等。
2.在斜坡上固定一个起点和一个终点，并用测量尺测量起点和终点之间的距离。
3.将小球从起点斜抛出发，在空中进行自由落体运动。
4.记录小球落地所用的时间。
5.根据落地时间和起点到终点的距离，计算出小球的抛射速度和抛射角度。
请根据具体实验需求对实验步骤进行适当调整，并确保在实验过程中注意安全。
以上是几个常见物理实验的步骤一览表，希望对你的实验工作有所帮助。
扬州大学大学物理实验教程周岚
实验一 物体密度的测定【预习题】1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。
答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项：游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。
设主尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。
一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。
由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。
教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。
这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。
使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才可读数。
②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。
③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。
（2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项：螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长度的长度测量仪器。
螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。
如教材P24图1-4所示，固定套管D 上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A 相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。
因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。
对于螺距是0.5mm 螺旋测微器，活动套筒C 的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm 。
使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。
大学物理实验教程中科大出版第2版第一章课后习题
大学物理实验教程中科大出版第2版第一章课后习题1、继共享单车之后，共享汽车已经悄然走进我们的生活。
下列关于汽车的一些设计，目的是为了减小摩擦的是（）[单选题]A．车轮轴承处加润滑油(正确答案)B．汽车轮胎上制有花纹C．驾驶位置前面设有安全气囊D．方向盘上覆有防滑材料2、下列措施中，能使蒸发减慢的是（）[单选题]A．把盛有酒精的瓶口盖严(正确答案)B．把湿衣服晾在通风向阳处C．用电吹风给湿头发吹风D．将地面上的积水向周围扫开3、图62所示的电路中，电阻阻值R1>R2。
开关S闭合后，电阻R1、R2两端的电压分别为U1、U2，通过两个电阻的电流分别为I1、I2。
下列判断正确的是（）A．U1B．U1>U2(正确答案)C．I1 < I2D．I1 > I24、35．已知甲液体的密度ρ甲＝5g/cm3，乙液体的密度ρ乙＝2g/cm3，现在取一定量的甲乙液体混合，混合液体的密度为3g/cm3，液体混合前后总体积保持不变，则所取甲乙体积比V甲：V乙＝（）[单选题] *A．5：2B．2：5C．1：2(正确答案)D．2：15、85．在“用托盘天平称物体的质量”的实验中，下列哪项操作是错误的（）[单选题] * A．使用天平时，应将天平放在水平工作台面上B．天平调平后在称量过程发现横梁不平衡，此时可以通过调节平衡螺母使横梁平衡(正确答案)C．称量时左盘应放置待称量的物体，右盘放置砝码D．观察到指针指在分度盘的中线处，确定天平已平衡6、17．影视剧中，为了防止演员受伤，砸向演员的道具石头一般是用泡沫塑料制成的。
将小石块和道具石头分别放在调节好的天平左右盘，横梁静止后的情景如图所示。
下列说法正确的是（）[单选题] *A．道具石头的质量比小石块的质量大B．道具石头的密度比小石块的密度大C．质量相同时，道具石头的体积比小石块的体积小D．体积相同时，道具石头的质量比小石块的质量小(正确答案)7、67．关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（）[单选题] *A．光年是时间单位，宇宙是一个有层次的天体结构B．电子的尺度比原子的尺度大；原子核带负电，电子带正电C．水和酒精混合后总体积变小，说明分子间有引力D．汤姆生发现了电子，卢瑟福建立了原子核式结构模型(正确答案)8、错答案解析：应要先刹后轮，但不能抱死，否则会失控。
大学物理实验教程 第二版 思考题答案 (李学金 著)----薄透镜焦距的测量评分标准
《薄透镜焦距的测量》参考答案和评分标准预习报告(20分)一.实验目的a.学会简单光学系统的共轴调节;b.掌握几种测量薄透镜焦距的方法.二. 实验仪器光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜三. 实验原理1.凸透镜焦距的测量方法(1)自准法(2)位移法2.凹透镜焦距的测量方法物距像距法四. 实验内容和步骤1.光学系统的共轴调节2.测凸透镜的焦距3.测凹透镜的焦距评分要点：1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。
（5分）2、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。
（5分）3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。
（5分）4、报告的书写要整洁规范。
（5分）数据采集与实验操作(40分)评分要点：1、不能用手直接摸透镜的表面。
（5分）2、是否调节共轴。
（5分）3、对实验的原理是否掌握。
（10分）4、实验操作的熟练程度。
（15分）f±△f=18.33±0.05(cm)E=0.27％b.位移法测凸透镜焦距（10分）c. 物距-像距法测凹透镜焦距（10分）f±△f= -26±1(cm)E=3.6％评分要点：1、每个处理过程10分，焦距的计算5分，误差的处理5分。
2、误差的表示形式要注意，特别要注意有效数字。
六．思考题（10分）（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点？答这种方法可以不用测量透镜的位置，从而避免透镜中心位置的不确定而带来物距和相距的误差。
（2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求？设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。
答设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为0.5mm，其相对误差为0.25％，故没必要用更高精度的仪器。
（3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。
大学物理实验教学
、以及常用的实验方法；对常用的物理量进行一般测量；具有初步的实验设计能力。
2. 培养与提高学生的创新思维、创新意识、创新能力。
通过对物理实验现象的深入观察，建立合理的模型、定量研究物理规律；对实验 现象进行分析判断，学习运用理论指导实验，加深对理论的理解。
绪论
1.物理实验的地位和作用 2.测量误差和不确定度 3.实验数据的列表与作图 4.怎样上好物理实验课
§1.物理实验的地位和作用
• 物理学是一门以实验为基础的科学.
大学物理实验课是对学生进行科学实验基础训练的单独开设的一门重要实验课程。
• 学习物理，理论课和实验课同样重要.
• 物理学是其他工程技术科学的基础.
被测量 仪器、方法
标准量
测量结果应包括数值、单位和对测量结果精确程度的评价
以电阻测量为例
R＝910 .3 0.4
测量对象 数值 不确定度 单位
• 函义： R 的真值有相当大（例如95%）的可能（概率）位于区
间 （909.9，910.7）Ω之内。
表达式：
R=(910.3
0.4)Ω
测量分为直接测量和间接测量
力学—土木，机械；电磁学—电气、电子、通信；光学—信息、通信、网络 热学—化工、能源、动力：原子物理—化学、生物、纳米技术、量子计算机. 例如：三峡大坝；核能发电；航空航天工程；现代信息网络；光、量子计算 机技术；
●
大学物理实验教学的目的和任务
1. 培养与提高学生科学实验的基本素质，确立正确的科 学思想和科学方法。
xf ( x)dx f ( x)dx
x x0
x0 x
2
大学物理实验实验操作,实验原理等
当然，这种理想的单摆实际上是不存在的，因为悬线是有质量的，实验中采用了半径为r的金属小球来代替质点。所以，只有当小球质量远大于悬线的质量，而它的半径双远小于悬线长度时才能将小球作为质点来处理，并可由（1）式进行计算。但此时必须将悬挂点与球心之间的距离作为摆长。如固定摆长
L，测出相应的振动周期T，即可由（1）式求g。也可以逐次改变摆长L，测量各相应的周期T，再求出 ，最后在坐标纸上作出 图。如图是一条直线，说明 与L成正比关系。在直线上选到两点P1(L1,T12)和P2(L2,T22)，由两点式求得斜率 ；再从 求得重力加速度，即： （2）
用量杯直接称衡体积其测量的准确度低，利用阿基米德原理测量的准确度可以大大提高。阿基米德原理指出，物体在液体中减少的重量等于它所排开同体积液体的重量。为此，用物理天平测得物体在空气中的质量 （不考虑空气的浮力）和浸在水中（全部浸没）的质量 ，则 就等于物体同体积的水的质量，若实验时，温度为 ℃，该时水的密度为 ，则物体的体积为 。
即测定植=读数-修Βιβλιοθήκη [ ]（3）固体密度的测定
直接称衡法
对于形状规则的物体，用游标卡尺或千分尺测量其线度，然后根据其体积公式计算它的体积；对于形状不规则、密度分布均匀的物体用量杯测它的体积，量杯读数时，应注意以液体中心面为读数基准，不能以液体与量杯接触交线为基准，同时眼睛位置应与液面相平。
液体静力称衡法
构造：由精密的微动螺旋杆和一螺旋套组成。
准确度：
螺旋杆可以在螺旋套内旋转，其螺距为 ，螺旋杆是和螺旋柄相连的，在柄上附有沿圆周的刻度，共有 个分格，当螺旋杆沿轴线方向前进 ，螺旋杆圆周刻度转过 个分格，即螺旋测微器的准确度 为
读数：
测量之前，应先把卡口闭合，检查是否有修正。若不需，就可以开始测量了。测量时，将物体放在卡口之间。当螺旋杆离待测物理较远时可用微分筒；当螺旋杆快接近待测物体时，要用后面的小棘轮，直到听到“咔、咔”的声音。然后观察微分筒边缘在固定标尺上的位置， 整数部分由固定标尺上的刻度直接读出，小于 的部分，则由固定标尺横线在微分筒上所在的位置上读出。则待测物体的长度：
《大学物理实验》20实验二十薄透镜焦距的测定
《⼤学物理实验》20实验⼆⼗薄透镜焦距的测定175实验⼆⼗薄透镜焦距的测量焦距是指透镜的主点到焦点的距离，是透镜的重要参数之⼀，透镜的成像位置及性质(⼤⼩、虚实)均与其有关。
焦距测量的准确性取决于主点及焦点(或像点)的定位是否准确。
本实验介绍了测量透镜焦距的多种⽅法，并⽐较各种⽅法的优缺点。
⼀、实验⽬的1．学习透镜⽅⾯的基本知识。
2．掌握薄透镜的焦距的⼏种测量⽅法。
⼆、实验原理（⼀）薄透镜成像规律薄透镜是指透镜中⼼厚度d ⽐透镜焦距f ⼩很多的透镜。
透镜分为两⼤类：⼀类是凸透镜（也称为正透镜或会聚透镜），对光线起会聚作⽤，焦距越短，会聚本领越⼤；另⼀类是凹透镜（也称负透镜或发散透镜），对光线起发散作⽤，焦距越短，发散本领越⼤。
在近轴光线（指通过透镜中⼼并与主光轴成很⼩夹⾓的光束）的条件下，薄透镜的成像可表⽰为：fP P 111=+′ (1) 式中P '为像距，P 为物距，为(像⽅)焦距。
各线距均从透镜中⼼(光⼼)量起，与光线进⾏⽅向⼀致为正，反之为负。
f （⼆）薄透镜焦距的测量原理 1.凸透镜的焦距测量（1）粗测法：当物距趋向⽆穷⼤时，由(1)式可得：p P f ′=，即⽆穷远处的物体成像在透镜的焦平⾯上。
⽤这种⽅法测得的结果⼀般只有1～2位有效数字。
由于这种⽅法误差较⼤，⼤都⽤在实验前作粗略估计，如挑选透镜等。
（2）公式法根据(1)式，则薄透镜焦距为PP f P P ′=′+ (2) 若在实验中分别测出物距P 和像距P ' , 即可⽤式(2)求出该透镜的焦距f 。
(3)⾃准法如图1所⽰，在透镜L 的⼀侧放置被光源照亮的物屏AB ，在另⼀侧放置⼀块平⾯镜176M 。
移动透镜的位置即可改变物距的⼤⼩。
当物距等于透镜的焦距时，物屏AB 上任⼀点发出的光，经透镜折射后成为平⾏光；再经平⾯镜反射，反射光经透镜折射后重新会聚。
由透镜成像公式可知，会聚光线必在透镜的焦平⾯上成⼀个与原物⼤⼩相等的倒⽴的实像。
大学物理基础实验夫兰克赫兹实验
contents
目录
• 实验简介 • 实验设备与材料 • 实验过程与数据记录 • 实验结果与讨论 • 结论与建议
01 实验简介
实验目的
掌握夫兰克赫兹实验的基本原理和方法。 了解电子在气体中的能量分布情况。 了解夫兰克赫兹常数电子发生碰撞，使 电子的能量降低，并产生光子。
通过测量电子在气体中碰撞后产 生的光子的能量，可以推算出电
子的初始能量。
通过测量不同气体中电子的能量 分布，可以得出夫兰克赫兹常数。
实验步骤
准备实验器材：夫兰克赫兹 管、高压电源、测量仪器等。
将夫兰克赫兹管抽成真空状 态，并通入适当的气体。
02
01
调整高压电源，使电子在气
体中通过。
03
使用测量仪器测量光子的能 量和数量。
为了减小误差，建议使用更精确 的测量仪器，如高精度的电流表 和电压表，以提高实验数据的准 确性。
优化实验条件
控制环境因素，如温度和湿度， 以减少其对实验结果的影响。此 外，确保电极间距均匀，以减小 测量误差。
对未来学习的建议
理论与实践结合
建议学生在学习过程中注重理论与实践相结合，通过实验加深对物理理论的理 解。
04
05
根据测量结果计算夫兰克赫 兹常数。
02 实验设备与材料
实验设备
夫兰克赫兹实验装置
真空泵
包括放电电极、真空玻璃管、高压电 源和控制电路等部分，用于产生和测 量夫兰克赫兹辐射。
用于抽真空，确保玻璃管内的气体被 充分排除。
测量仪器
包括电流表、电压表、频率计和示波 器等，用于测量放电电流、电压、频 率和波形等参数。
结果讨论与误差分析
大学物理实验——分光计数据处理
实验数据处理1． 计算三棱镜顶角及不确定度)(A u 顶角A 的计算公式： (1)自准法 )(211802121右右左左θθθθ-+--=A (2)反射法 )(12121右右左左θθθθ-+-=A其中须考虑实际转过的角度。
(3) 顶角A 的不确定度的计算公式 自准法: θθθ∆==⨯=)()()21(4)(22u u A u反射法：11()()22u A u θθ===∆2． 最小偏向角的计算及最小偏向角的不确定度 （1） 最小偏向角min δ的计算公式：)(12121min 右右左左θθθθδ-+-=（2）最小偏向角min δ的不确定度计算公式：θθθδ∆==⨯=21)(21)()41(4)(22min u u u3． 计算折射率n 以及折射率的不确定度)(n u由折射率的计算公式 A A n 21sin )(21sin min +=δ，对较厚三棱镜，可得: n蓝紫= n 绿 =由折射率的不确定度计算公式：)(2)(222)(min 2min222min δδδu A ctgA u A ctg A ctg n n u ++⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=)()21sin(2)(21cos )()21(sin 2)21sin(min 22min 222min δδδu A A A u A ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡= 22min 222min )21()21sin(2)(21cos )()21(sin 2)21sin(θδθδ∆⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++∆⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=A A A 仪器误差 Δθ = 2′= 5.82×10-4(rad)可得:u (n 蓝紫) = ，u (n 绿) =测得折射率n 蓝紫= ± ，n 绿 = ±数据处理注意事项与角度的不确定度有关的数值的单位应取为弧度。
《大学物理实验》课程教学大纲
《大学物理实验》课程教学大纲《大学物理实验》课程教学大纲一、课程概述《大学物理实验》是高等教育阶段一门重要的实验课程，旨在通过系统性的实验训练，培养学生具备严谨的科学思维、实验操作技能和数据分析能力。
本课程的学习将为学生在物理学科以及其他理工科领域的研究和实践中打下坚实的基础。
二、课程目标1、理解物理学的基本原理和实验方法，掌握实验数据的记录、处理和分析技巧。
2、培养学生的实验设计能力，使他们能够独立思考并解决问题。
3、帮助学生建立严谨的科学态度，培养他们的团队协作精神和创新能力。
三、课程内容本课程将按照由浅入深的原则，涵盖以下内容：1、物理实验的基本知识和技能：包括实验数据处理、误差分析、实验方法的选择等。
2、基本物理量的测量：如长度、时间、质量、温度、电流等。
3、力学实验：包括物体运动规律的研究、刚体转动惯量的测量等。
4、热学实验：研究热力学过程，如热传导、热辐射等。
5、电学实验：研究电路特性，如电阻、电容、电感的测量等。
6、光学实验：研究光的传播、干涉、衍射等规律。
7、现代物理实验：涉及量子力学、原子分子物理、凝聚态物理等领域。
四、教学方法1、理论讲解：教师简要介绍实验原理、目的、方法和步骤，让学生明确实验的目的和意义。
2、实验操作：学生根据实验指导书进行实验操作，教师现场指导，解答学生疑问。
3、数据处理与分析：学生独立完成实验数据的处理和分析，教师进行巡回指导。
4、讨论与总结：学生撰写实验报告，进行课堂汇报，教师进行评价和总结。
五、评估方式1、实验操作评价：根据学生的实验操作技能、实验态度和团队协作能力进行评价。
2、实验报告评价：根据实验报告的完整性、逻辑性、科学性和准确性进行评价。
3、课堂讨论评价：根据学生的参与度、思考深度和问题解决能力进行评价。
六、课程安排本课程安排为12周，每周一次，每次2学时，共计24学时。
具体安排如下：1、第1周：课程介绍与实验安全教育。
2、第2-3周：基本物理实验知识和技能的学习。
大学物理实验教程预习思考题,分析讨论题答案
大学物理实验教程预习思考题,分析讨论题答案大学物理实验第一季1．用电流场模拟静电场的理论依据是什么？模拟的条件是什么？用电流场模拟静电场的理论依据是：对稳恒场而言，微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布，若两种场满足相同的微分方程及边界条件，则它们的结构也必然相同，静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程，只要使他们满足形式相同的边界条件，则两者必定有相同的场结构。
模拟的条件是：稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同；稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀，并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等势面；模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。
2．等势线和电场线之间有何关系？等势线和电场线处处相互垂直。
3．在测绘电场时，导电微晶边界处的电流是如何流动的？此处的电场线和等势线与边界有什么关系？它们对被测绘的电场有什么影响？在测绘电场时，导电微晶边界处的电流为0。
此处的电场线垂直于边界，而等势线平行于边界。
这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形，不能表现出电场在无限空间中的分布特性。
【分析讨论题】1．如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状是否发生变化？电场强度和电势分布是否发生变化？为什么？如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状没有发生变化，但电场强度增强，电势的分布更为密集。
因为边界条件和导电介质都没有变化，所以电场的空间分布形状就不会变化，等势线和电场线的形状也就不会发生变化，但两电极间的电势差增大，等势线的分布就更为密集，相应的电场强度就会增加。
2．在测绘长直同轴圆柱面的电场时，什么因素会使等势线偏离圆形？测绘长直同轴圆柱面的电场时测到的等势线偏离圆形，可能的原因有：电极形状偏离圆形，导电介质分布不均匀，测量时的偶然误差等等。
3．从对长直同轴圆柱面的等势线的定量分析看，测得的等势线半径和理论值相比是偏大还是偏小？有哪些可能的原因导致这样的结果？⑴偏大，可能原因有电极直径测量偏大，外环电极表面有氧化层产生附加电阻，电压标示器件显示偏大等；⑵偏小，可能原因有电极直径测量偏小，中心电极表面有氧化层产生附加电阻，电压标示器件显示偏小等。
大学物理实验讲义实验10杨氏模量的测定
大学物理实验讲义实验10杨氏模量的测定实验 1 拉伸法测量杨氏模量杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。
其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。
【实验目的】1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理数据。
4. 掌握不确定度的评定方法。
【仪器用具】杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜【实验原理】1. 杨氏模量的定义本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝 )仅受轴向外力作用后F 与应变L的伸长或缩短。
按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力成正比。
SL设有一根原长为l ，横截面积为 S 的金属丝（或金属棒），在外力 F 的作用下伸长了L ，则根据胡克定律有F E( L)（ 1-1）SL式中的比例系数 E 称为杨氏模量，单位为 Pa （或N · m –2）。
实验证明，杨氏模量E 与外力 F 、金属丝的长度L 、横截面积 S 的大小无关，它只与制成金属丝的材料有关。
若金属丝的直径为d ，则 S1 d 2，代入（ 1-1）式中可得 44FLE（ 1-2）d 2 L（1-2）式表明，在长度、直径和所加外力相同的情况下，杨氏模量大的金属丝伸长量较小，杨氏模量小的金属丝伸长量较大。
因此，杨氏模量反映了材料抵抗外力引起的拉伸（或压缩）形变的能力。
实验中，测量出F、 L、 d、 L 值就可以计算出金属丝的杨氏模量 E 。
2.静态拉伸法的测量方法测量金属丝的杨氏模量的方法就是将金属丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对金属丝 F ，测出金属丝的伸长量L ，即可求出 E 。
大学物理实验教案
大学物理实验教案一、引言1.1 实验目的通过大学物理实验课程，使学生掌握基本的物理实验技能，加深对物理理论知识的理解，培养学生的动手能力和科学思维。
1.2 实验要求要求学生熟悉实验设备的使用方法，掌握实验原理，能够独立完成实验，并对实验结果进行分析。
二、力学实验2.1 实验一：测定弹簧常数实验目的：学习使用弹簧测力计，测定弹簧的常数。
实验原理：胡克定律实验步骤：（1）安装弹簧测力计，调整至零位。
（2）分别施加不同的力，记录测力计的读数。
（3）根据胡克定律计算弹簧常数。
2.2 实验二：测定自由落体运动的加速度实验目的：验证自由落体运动的加速度。
实验原理：自由落体运动的位移时间公式实验步骤：（1）设置自由落体运动的起始点，测量高度。
（2）使用计时器记录物体落地的时间。
（3）根据位移时间公式计算加速度。
三、热学实验3.1 实验三：测定水的比热容实验目的：测定水的比热容。
实验原理：热量守恒定律实验步骤：（1）准备一定质量的水，测量初温。
（2）给水加热，记录加热时间和温度变化。
（3）根据热量守恒定律计算水的比热容。
3.2 实验四：测定气体的体积实验目的：测定气体的体积。
实验原理：玻意耳定律实验步骤：（1）准备一定量的气体，测量初始压强和体积。
（2）改变气体的压强，记录对应的体积变化。
（3）根据玻意耳定律计算气体的体积。
四、电磁学实验4.1 实验五：测定电阻的值实验目的：测定电阻的值。
实验原理：欧姆定律实验步骤：（1）连接电路，测量电阻两端的电压和电流。
（2）根据欧姆定律计算电阻的值。
（3）重复实验，求平均值作为最终结果。
4.2 实验六：测定电容的值实验目的：测定电容的值。
实验原理：电容的定义式实验步骤：（1）连接电路，测量电容器两端的电压和电流。
（2）根据电容的定义式计算电容的值。
（3）重复实验，求平均值作为最终结果。
六、光学实验6.1 实验七：测定光的折射率实验目的：测定光的折射率。
实验原理：斯涅尔定律实验步骤：（1）准备光学元件，如棱镜，调整实验装置。
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《薄透镜焦距的测量》参考答案和评分标准预习报告(20分)一.实验目的a.学会简单光学系统的共轴调节;b.掌握几种测量薄透镜焦距的方法.二. 实验仪器光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜三. 实验原理1.凸透镜焦距的测量方法(1)自准法(2)位移法2.凹透镜焦距的测量方法物距像距法四. 实验内容和步骤1.光学系统的共轴调节2.测凸透镜的焦距3.测凹透镜的焦距评分要点：1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。
（5分）2、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。
（5分）3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。
（5分）4、报告的书写要整洁规范。
（5分）数据采集与实验操作(40分)评分要点：1、不能用手直接摸透镜的表面。
（5分）2、是否调节共轴。
（5分）3、对实验的原理是否掌握。
（10分）4、实验操作的熟练程度。
（15分）5、是否读出合理的数据。
（5分）五.数据记录和数据处理(30分)a．自准法测凸透镜的焦距（10分）测次 透镜位置/cm 屏位置/cm 焦距f/cm左 右 平均1 28．20 28．30 28．25 10．00 18．252 28．30 28．40 28．35 10．00 18．353 28．30 28．35 28．325 10．00 18．3254 28．30 28．35 28．325 10．00 18．3255 28．35 28．40 28．375 10．00 18．3756 28．30 28．40 28．35 10．00 18．35 平均 28．29 28．37 28．33 10．00 18．33f±△f=18.33±0.05(cm)E=0.27％b.位移法测凸透镜焦距（10分）次数 D/cm d/cm F=(D-d)(D-d)/4D△f(cm)1 80.00 60.50-38.90=21.60 18.54 0.002 80.00 60.40-39.00=21.40 18.56 0.023 80.00 60.50-38.90=21.60 18.54 0.004 80.00 60.50-38.95=21.55 18.55 0.015 80.00 60.60-38.90=21.70 18.52 0.026 80.00 60.50-39.00=21.50 18.55 0.01平均 80.00 21.56 18.54 0.01f±△f=18.54±0.05(cm)E=0.27％c. 物距-像距法测凹透镜焦距（10分）次数 物距（cm） 像距（cm） 焦距（cm） △f(cm)1 -8.93 13.93 -24.88 0.812 -8.95 13.95 -24.97 0.723 -9.27 14.27 -26.46 0.774 -9.20 14.20 -27.26 1.575 -9.44 14.44 -26.13 0.446 -8.83 13.83 -24.42 1.27平均 -9.10 14.09 -25.69 0.93f±△f= -26±1(cm)E=3.6％评分要点：1、每个处理过程10分，焦距的计算5分，误差的处理5分。
2、误差的表示形式要注意，特别要注意有效数字。
六．思考题 （10分）（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点？答 这种方法可以不用测量透镜的位置，从而避免透镜中心位置的不确定而带来物距和相距的误差。
（2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求？设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。
答 设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为0.5mm，其相对误差为0.25％，故没必要用更高精度的仪器。
（3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。
答 直线；1/f为直线的斜率。
（4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f？由f=(D+d)(D-d)/4D → D2-4Df=d2→ D(D-4f)=d2 因为d>0 and D>0 故D>4f实验六 测量单缝衍射的光强分布预习报告（20分）一.实验目的a.观察单缝衍射现象及其特点;b.测量单缝衍射的光强分布;c.应用单缝衍射的规律计算缝宽。
二．实验仪器导轨、激光器、单缝二维调节架、一维光强测量装置、检流计三．实验原理（略）四．实验内容和步骤实验主要内容是观察单缝衍射现象，测量单缝衍射的光强分布并计算出缝宽a实验步骤（略）数据采集与实验操作（40分）五．数据记录及处理（10分）x(mm) I(10A) X(mm) I(10A)X(mm)I(10A)X(mm)I(10A)X(mm)I(10A) 20.0 12.35 23.0 1.60 26.0 0.95 29.0 0.77 32.0 1.2311.35 1.40 1.10 0.68 1.2510.20 1.25 1.30 0.60 1.209.20 1.10 1.40 0.55 1.158.15 1.00 1.50 0.51 1.05 21.0 7.10 24.0 0.90 27.0 1.62 30.0 0.50 33.0 0.906.10 0.90 1.70 0.48 0.805.20 0.80 1.60 0.54 0.654.50 0.83 1.55 0.61 0.563.80 0.80 1.50 0.70 0.48 22.0 3.30 25.0 0.76 28.0 1.40 31.0 0.80 34.0 0.442.90 0.65 1.25 0.92 0.402.50 0.60 1.10 1.03 0.362.15 0.70 1.00 1.13 0.361.90 0.80 0.87 1.20 0.35 光强度分布曲线（略）（10分）由图形测量缝宽，并计算狭缝的宽度（10分）由狭缝到光电管的距离L=50.00cm, λ=632.8nm, 及测得的b=5.0mm再由公式a=Lλ/b得到 a=6.33×10(m)六．思考题（10分）①当缝宽增加一倍时,衍射光样的光强和条纹宽度将会怎样变化?如缝宽减半,又怎样改变?答:a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。
②激光输出的光强如有变动,对单缝衍射图象和光强分布曲线有无影响?有何影响?答:由b=Lλ/a.无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象的光强分布曲线不变 (条纹间距b不变)；整体光强度↑ 或者 ↓。
③用实验中所应用的方法是否可测量细丝直径？其原理和方法如何？答：可以，原理和方法与测单狭缝同。
④本实验中，λ=632。
8nm,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L为50㎝。
试验证：是否满足夫朗和费衍射条件？答：依题意：Lλ=（50*10^-2）*（632.8*10^-9）=3.164*10^-7a^2/8=(5*10^-5)^2/8=3.1*10^-10所以Lλ<<a^2/8即满足夫朗和费衍射条件。
《等厚干涉》参考答案和评分标准预习报告(20分)六.实验目的c.复习与巩固等厚干涉原理，观察等厚干涉现象;d.利用牛顿环测量透镜球面的曲率半径；e.学会如何消除误差、正确处理数据的方法。
七. 实验仪器读数显微镜、牛顿环装置、钠光灯八. 实验原理3.等厚干涉原理4.利用牛顿环测一个球面镜的曲率半径九. 实验内容和步骤4.调整仪器5.定性观察牛顿环6.测量牛顿环各级直径，求出待测曲率半径及算出误差评分要点：6、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。
（5分）7、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。
（5分）8、要绘制好填充测量数据所需要的表格。
（5分）9、报告的书写要整洁规范。
（5分）数据采集与实验操作(40分)评分要点：1、不能用手直接摸牛顿环的表面。
（2分）2、是否调出清楚的牛顿环。
（10分）3、对实验的原理是否掌握。
（10分）4、实验操作的熟练程度。
（13分）10、是否读出合理的数据。
（5分）（注：实验后没有整理仪器及登记仪器使用情况另扣10分）数据记录和数据处理(30分)环的级数 m 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15环的位置 右侧(mm)18.895 18.97119.04319.12119.22019.27119.352 19.442 19.52519.621左侧(mm)25.939 25.81125.78425.70525.63925.54525.451 25.380 25.29225.200环的直径Dm(mm) 7.074 6.840 6.741 6.584 6.368 6.274 6.099 5.938 5.767 5.487D m2 (mm2 )50.041 46.78645.44143.34940.55139.36337.198 35.260 33.25830.107环的级数 n 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5环的位置 右侧(mm)19.716 19.81919.91920.03120.13520.23820.360 20.481 20.63020.711R =R=0评1、是2、数3、是六．（1）什么答： 直 则 所 即 所 （2）答一R m ,08.0∆.88±0.05分要点： 是否列表记录数据处理过程是否得出正确思考题 ）、测量时，么？如图， 直线 AB 为实则AC 2－AB 2=所以（2AC）即弦长的平方所以对测量结）、为什么相一：m 05.0= (m) E =6录数据，数据程是否完整（确答案(R 在合（10分）若实际测量的实际测量的方（OC 2－OA 2）2－（2AB）2=方差等于直径结果没有影响相邻两暗环（％据记录是否规（10分） 合理的范围的是弦长，而方向，与实际－（OB 2－O = （2OC）2－径的平方差。
响。
或亮环）之规范、清晰（5分，误差处而不是牛顿环际的圆心O 距OA 2）= OC 2－O －（2OB）2 间的距离，靠（10分） 处理5分)环的直径，则距离为OAOB 2靠近中心的要则对测量结果要比边缘的大果会有何影响大？ ？为kk R k k R kR R k r r r kR r k k κ++=-+=-+=-=∆=+1)1()1(1λλλλλ所以靠近中心（k 越小，r ∆越大）的环间距要比边缘的大。
答二：r ∆为条纹间距，θ为上球面与下平面的夹角 因相邻两暗环间光程差之差为λ，所以 θλθλ2tan 2≈≈∆r ， 离中心越远，θ越大，所以条纹间距越小。