大学物理实验讲义Word版
大学教案老师讲义
课程名称：大学物理实验授课班级：XX级物理班授课时间：2023年X月X日授课教师：XXX教学目标：1. 理解光电效应的基本原理和实验方法。
2. 掌握光电效应实验的操作步骤和数据处理方法。
3. 培养学生独立操作、观察实验现象、分析实验数据的能力。
4. 增强学生对物理实验的兴趣，提高学生的科学素养。
教学重点：1. 光电效应的基本原理。
2. 光电效应实验的操作步骤。
3. 数据处理和分析方法。
教学难点：1. 光电效应实验现象的观察和记录。
2. 数据处理和分析过程中的误差分析。
教学内容：一、光电效应的基本原理1. 光电效应的定义和现象。
2. 光电效应的实验验证。
3. 光电效应方程及其推导。
二、光电效应实验1. 实验原理和目的。
2. 实验仪器和设备。
3. 实验步骤：a. 连接电路，检查仪器设备。
b. 调节光源，调整实验装置。
c. 进行实验，观察光电效应现象。
d. 记录实验数据。
4. 数据处理和分析。
三、数据处理和分析方法1. 光电效应方程的应用。
2. 数据处理的方法和技巧。
3. 误差分析和结果讨论。
教学过程：一、导入1. 介绍光电效应的发现和重要性。
2. 引导学生思考光电效应的基本原理。
二、讲授新课1. 讲解光电效应的基本原理和实验方法。
2. 详细介绍光电效应实验的操作步骤和数据处理方法。
三、实验演示1. 演示光电效应实验的操作过程。
2. 引导学生观察实验现象，记录实验数据。
四、课堂练习1. 学生分组进行实验操作，观察并记录实验数据。
2. 教师巡回指导，解答学生疑问。
五、数据处理与分析1. 学生分组进行数据处理，分析实验结果。
2. 教师引导学生进行误差分析和结果讨论。
六、总结与反思1. 总结本次实验的重点和难点。
2. 引导学生反思实验过程中的不足和改进之处。
教学评价：1. 学生对光电效应基本原理的掌握程度。
2. 学生实验操作和数据处理的能力。
3. 学生对实验结果的分析和讨论。
教学资源：1. 光电效应实验教材。
大学物理实验讲义(RC电路)word精品文档5页
用RC 电路测电容【实验目的】1、观察电容充放电现象，了解电容特性；2、利用电容器的充、放电测定电容；3、根据电容容抗的频率特性测定电容。
【仪器仪器】两个电容（其中一个为电解电容，电容值470F μ；另一个电容值约为0.1F μ），电阻箱，直流电源，信号发生器，数字万用电表，示波器，导线．开关等。
【实验原理】1．电容器电容器是常用电子元件之一，其符号如图l 所示，用C 表示．常用电容器以两层金属箔（膜）为极板。
极板中间有一层绝缘材料作为介质。
极板上可积聚等量异号的电荷Q,两极板的电压为U ，两者成线性关系，其比值即为电容电容符号电容的基本单位是F ，这个单位太大，常用单位有F μ和pF ：薄膜介质电容、纸介质电容和电解电容器等，常用的电解电容器电容值较大，且有正负极性，使用时应注意将正极接高电位，负极接低电位；如果极性接反，会将电容器击穿损坏．电容的主要参数有：电容值和额定工作电压。
由于电容的充放电特性，以及电容具有隔直流和通交流的能力，在电子技术中使用十分普遍，常用于滤渡电路、定时电路、锯齿波发生器电路、微分积分等电路．2．RC 电路充放电特性将一个电容和一个电阻串联构成RC 电路，电路如图2所示当开关K 合到图2中的“1”时，直流电源通过电阻R 给电容充电，电容上的电压cu 逐渐增大，最终与电源电压E 相等；然后再将开关合向“2”，电容C 将通过电阻R 放电，c u 逐渐减小，直至为零。
在RC 电路充放电过程中c u 和R u 的变化遵循以下规律： （1）对于充电过程，有)1(/RC t C e E u --= （1）C图 1 电容符号 图 2 电容充放电原理图RC t eRE i /-=或RCt R Ee u /-= （2） （2）对于放电过程，有RCt C Ee u /-= （3）RC t eRE i /--=或RCt R Ee u /--= （4） 由上述公式可知，在充电过程中，c u 和)(R u i 均按指数规律变化，式(4)中电流的负号表示放电过程中电流的方向与充电过程相反。
(完整word)大学物理实验教案(声速测量)
大学物理实验教案实验项目声速测量教学目的1。
进一步熟悉示波器的使用.2.了解压电陶瓷换能器的功能。
3.学会用共振干涉和相位比较等方法测量超声波的波速。
实验原理在波动过程中，波速v、波长λ和频率f三者关系为fv⋅=λ（1）由上式可知，只要测出声波波长λ和频率f，就可以求出声速v.1.共振干涉法实现装置为图1所示,图中S1和S2为压电陶瓷超声换能器。
S1作为超声波发射头，信号源输出的正弦交变电压信号接到S1上,由逆压电效应，使S1发出一平面声波.S2作为超声波接收头,由正压电效应把接收到的声压转换成交变的正弦电压信号，经信号处理后输入示波器观察。
S2在接收超声波的同时还反射一部分超声波。
这样，在S1发出的超声波和由S2反射的超声波在S1和S2之间的区域干涉而形成驻波。
我们在示波器上观察到的实际上是这两个波干涉合成后在S2处的振动情况.移动S1，即改变S1和S2之间的距离，在一系列特定的位置上,从示波器显示上可看到振幅有最大值或最小值,根据波的干涉理论可以知道,相邻两极大值（或最小值)之间的距离为2λ。
为了测出驻波相邻波节之间的半波长距离，可连续改变S1和S2之间的距离，而幅度每一次周期性的变化.相当于S1和S2之间的距离改变了2λ。
此距离可由数显尺直接读出(或在机械刻度上读出)，如果频率已测定，则可据（1)式算出声速v。
2.相位比较法：从S1发出的超声波通过媒质到达接收器S2，在发射波和接收波之图1间产生相位差。
此位相差和角频率)2(f πωω=，传播时间t ,声速v ,距离L ，波长λ之间有如下关系：1222L L φφφωt πf πv λ（2） 由(2）式可知，若要使位相差改变π2，那么S1和S2的间距L 就要相应地改变一个波长λ。
于是，根据位相差的π2变化，就可以测出波长λ来，而声速频率已测出，则根据（1)式便可计算出声速v .位相差可以用相互垂直振动合成的李萨如图形来测量。
实验时选择直线图形作为测量起点，随着两个振动的相位差从ππ20→→变化，李萨如图形从斜率为正的直线变为椭圆再变到斜率为负的直线，最后又变成斜率为正的直线。
大学物理实验(一)绪论讲义
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• 难点：现象是分立的不同颜色的单 色线（每根线一个波长）图2P255。 保证入射角为0度，一要光栅垂直平 行光管（现象图4P256）、二要光栅 狭缝线平行分光计转轴（现象图 5P257），注意光栅放法图3P256。
• 记录和处理：衍射角为+1级读数-(-1) 级读数/2，实际要/4（用了两个游 标读数消偏心差）。
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• 难点：固定、调节螺钉多(图1P218)， 固定13/14/20(重点)、2、8，调节 11/21(重点)、12/19(微调)。望远镜 光管水平难调(用反射规律，管外找 像)。
• 记录：读数时一定固定一个(盘)，转 动一个(盘)；两个读数游标1、2相像， 不能弄混，不能刻、写标记。
• 习题P226：1、2题
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• 难点(操作)：透镜、物(十字)和光具 座共轴P208;判断实像(十字像)的清晰 (可看十字边缘)。
• 记录：表格化(数据多)；物距的正负 号(透镜左边正号，右边负号)，本次 像距均为正。
• 习题1、2P210
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• 实验4-3分光计(4-3-2内容不做)P217226，重点：六图、三公式。图1(仪 器)、4 (读数)、6和7(原理兼光路)、 3(现象)、9(操作)，公式1(偏心差)、 2(自准直)和3(反射)/原理，全部运用 平行光反射原理，入、反射光与反 射面和法线夹角相等或反射光原路 返回(垂直入射)；
第一组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第二组 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 12 11 第三组 3 4 1 2 7 8 5 6 11 12 9 10 第四组 4 3 2 1 8 7 6 5 12 11 10 9 第五组 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 第六组 6 5 8 7 10 9 12 11 2 1 4 3 第七组 7 8 5 6 11 12 9 10 3 4 1 2 第八组 8 7 6 5 12 11 10 9 4 3 2 1 第九组 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 第十组 10 9 12 11 2 1 4 3 6 5 8 7 第十一 11 12 9 10 3 4 1 2 7 8 5 6
大学物理实验绪论讲义绪论
图表制作
实验数据应制作成图表，以便更好地展示数据和趋势。
结论分析
实验结论应基于数据分析，指出误差来源并提出改进意见 。
02 实验数据处理与误差分析
测量与误差
测量
测量是获取实验数据的过程，包括对 物理量进行观察、记录和量化。
误差定义
误差是指测量值与真实值之间的差异， 可以分为系统误差和随机误差。
随机误差的处理
数学公式拟合
通过选择合适的数学公式对实验数据进行拟合，可以得到物理量之间的数学关系。
03 实验操作规范与安全
实验操作规程
实验前准备
在实验开始前，学生应认真阅读实验指 导书，了解实验目的、原理、步骤和注
意事项。
实验数据记录
学生应认真记录实验数据，确保数据 的准确性和完整性，并按照要求进行
Байду номын сангаас数据处理和分析。
Excel软件介绍
总结词
易用性强的数据处理软件
详细描述
Excel软件是一款易用性强的数据处理软件，广泛应用于办公和数据处理领域。它提供了数 据输入、数据筛选、图表绘制等功能，能够帮助用户快速整理和分析数据。虽然相比于其他 专业数据处理软件，Excel的功能相对较少，但其易用性和普及度较高，适合初学者使用。
05 实验案例分析
单摆实验案例分析
实验目的
实验原理
研究单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。
单摆做简谐运动的周期T与摆长L和重力加速 度g有关，其关系为T=2π√(L/g)。
单摆实验案例分析
2. 将单摆挂上重锤，调整摆长。
1. 准备实验器材，包括单摆装置、 计时器等。
实验步骤
01
03 02
单摆实验案例分析
(完整word版)大学物理实验电子Ⅰ单人单组
《大学物理实验Ⅰ》教学大纲课程名称：大学物理实验Ⅰ课程编号：课程类别:专业基础课、必修课学时/学分:30/1开设学期：1开设单位：物理与机电工程学院适用专业：电子信息科学与技术说明一、课程性质专业课、必修课程二、教学目标通过本课程的学习，使学生完成9—18个包括力学、热学、电磁学、光学或其他方面的实验，应达到如下基本要求:1．使学生独立完成实验预习、学习实验目的和实验原理，了解实验过程的物理思想，初步掌握实验过程的物理规律和物理方法。
2．学习物理量的一般测量方法，如：长度、时间、温度、速度、功率、热量等.3．培养学生正确处理实验数据、正确表达和评价实验结果的初步能力。
能根据实验数据设计数表并作图，写出正规的实验报告。
4．培养学生的实验能力，尤其是进行实验时的动手能力.注意使学生初步养成良好的实验习惯和工作作风.三、学时分配表学习物理实验的基本理论、基本思想、基本方法、数据处理等。
通过实验，学生应具有对物理现象的观察能力和分析能力，将物理问题抽象成数学模型的初步能力。
培养学生进行科学实验研究的素养，初步形成科学实验研究的能力五、考核方式及要求大学物理实验课程的考核包括操作能力的考核和理论考核两部分.操作能力考核主要实验操作和实验报告为依据。
理论考核通过笔试进行。
基本内容包括：实验预习、实验操作、实验记录、实验报告, 由此得出考核成绩.成绩按百分记。
本文实验一长度的测量一、实验性质实验类别：专业基础必修实验类型:验证型计划学时：3学时实验分组:单人单组二、实验目的1. 练习使用测长度的几种仪器；2。
练习做好记录和计算不确定度.三、实验的基本内容和要求1.阅读绪论的有关知识，理解游标卡尺和螺旋测微器、移测显微器的原理，并掌握其使用方法.2.测滚珠的直径、测圆管的高与直径。
3.计算体积，并计算直接测量量和间接测量量的误差。
四、实验仪器设备及材料米尺，游标卡尺，螺旋测微器，移测显微器，被测物(滚珠、金属丝）五、实验操作要点仔细阅读相关实验仪器说明，严格按照要求操作。
大学物理学实验讲义
大学物理学实验(讲稿)（力、热、光、电）**: ***授课时间:所在院系: 物理与电子信息学院预备知识：不确定度的概念：不确定度是由于测量误差的存在而造成对被测量值不能确定的程度。
因此，我们应将测量中的不可靠量值叫误差，导致测量结果的不可靠量值叫不确定度。
一、 直接测量量的不确定度计算：A 类不确定度：（随机误差）)1()(2--=∑N N x xu iA （通用式）B 类不确定度：（未定系统误差）3仪∆=B u （p=0.683） （通用式）总不确定度：22B A u u u +=（通用式）仪∆获得的三个途径：（1）由仪器或说明书给出（指以前称为仪器误差）。
（2）由仪器的准确度等级给出：100量程）（等级仪⨯=∆（3）估计连续读数的仪器：分度值仪21=∆；非连续读数的仪器：分度值仪=∆； 数子式仪器：仪∆取末位数字的21±±或。
单次测量的不确定度计算：由于00)(==-A i u x x 故，3仪∆==B u u二、 间接测量量的不确定度计算：设：...),,(z y x f N = 传递公式：...)()()(222222+∂∂+∂∂+∂∂=z y x N u zf u y f u x f u 例如：园柱体的密度公式为h d m v m 24πρ==则222)()2()()(hu d u m u u h d m ++=ρρ ρρρρ⨯=)()(u u （单位）式中：—待测物体的直径。
—d —待测物体的高度。
—h —待测物体的质量。
—m三、 测量结果表示：3)18.091.8()(cm g u ±=±=ρρρ （第一位为1时可多取1位）3)05.080.7()(cm gu ±=±=ρρρ （测量值不足两位补零与不确定度位数对齐）实验一 单摆一、实验目的1、用单摆测定本地的重力加速度；2、掌握用作图法验证理论公式；3、了解测量中主要误差来源及处理方法。
大学物理实验讲义(部分).doc
大学物理实验讲义(太阳能科学与工程系光伏工程教研室2010年3月)目录写在前面 (2)一、物理实验的地位和作用 (2)二、物理实验课的教学目的 (2)三、物理实验课的基本程序 (3)实验一扭摆法测定刚体转动惯量 (5)【实验目的】 (5)【实验原理】 (5)实验二悬丝耦合弯曲共振法测定金属材料杨氏模量 (11)【实验目的】 (11)【实验原理】 (11)实验三电表改装与校准 (19)【实验目的】 (19)【实验原理】 (19)实验四示波器原理及使用 (26)【实验目的】 (26)【实验原理】 (26)实验五霍尔效应实验组合仪的使用 (30)【实验目的】 (30)【实验原理】 (30)实验六迈克尔逊干涉实验仪的使用 (38)【实验目的】 (38)【实验原理】 (38)写在前面一、物理实验的地位和作用科学的理论来源于科学的实验,并受到科学实验的检验,物理学的理论,就是通过观察、实验、抽象、假说等研究方法，并通过实验的检验而建立起来的。
观察和实验是物理学中的重要研究方法。
观察就是对自然界中发生的某种现象，在不改变自然条件的情况下，按照原来的样子加以观察研究。
而实验则是人们按照一定的研究目的，借助按规定的仪器设备，人为地控制或模拟自然现象，使自然现象以比较纯粹或典型的形式表现出来，进而对其进行反复地观察和测试，探索其内部规律的一种方法。
物理学从本质上说是一门实验科学，无论是物理规律的发现，还是物理理论的验证，都有待迂实验。
物理实验不仅在物理学的发展中占有重要的地位，而且在推动其它自然科学、工程技术的发展中也起着重要作用。
特别在不少交叉学科中，物理试验的构思、方法和技术与化学、生物学、天文学等学科的相互结合已取得丰硕的成果。
此外，物理实验还是众多高技术发展的源泉、原子能、半导体、激光、超导和空间技术等最新科技成果，都是与物理实验密切相关的。
二、物理实验课的教学目的根据《高等学校工程专科物理实验课程教学的基本要求》，结合我校的实际，对各专业不同的需要选取一定数量和实用内容的实验项目。
大学物理实验讲义
据的集中或分散程度，反映了测量数据偶然误差的大小。 2、测量列的平均偏差 x
x
n
i
，置信概率 p x 0.575 。
（四）坏值的剔除（异常数据的判断） 1、测量列的极限偏差 xlin 3Sx ，置信概率 p3 S x 0.997 。 2、坏值的剔除：如果某测量值 x i 的偏差 xi 超过极限偏差 ，即 xi > 3 S x 。则该测量 值 x i 为坏值（或称为异常数据） ，应该从数据中剔除。 （五）算术平均值（测量结果）偶然误差的描述 1、测量结果的标准偏差 S x
第四节
一、多次直接测量列的分析 设测量列为
直接测量结果的偶然误差讨论
x1
， x 2， · · · · · · ， xn
（一）测量结果的大小（算术平均值） x
xi n 1 n
n
它是真值的最佳近似值。
（二）每个测量值
xi 的偏差 x
i
xi x
（三）整个测量列数据的集中或分散程度的描述
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x － x 0。误差有大小、
x =
x － x 0 表示形式为误差的绝对表示形式，误差的相对表示形式为
（误差的大小无法得到， 所以在实际测量中定义偏差 x i x i x ， E x (x / x0 )100% 。 用偏差对测量数据进行分析。 ） 测量误差是普遍存在的， 测量误差理论建立在概率论、 数理论统计理论和丰富的实验经 验的基础上，它对实验方案的设计、实验仪器的选择、实验的正确操作、实验数据的分析和
4
(a)
（a）精密度高正确度低 b) 精密度低正确度高 c准确度高
(b)
(c)
第三节
仪器的准确度、仪器误差、仪器读数
《大学物理》实验讲义(普通物理)
物理实验可是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课，是本科生接收系统实验方法和实验技能训练的开端。物理实验的知识、方法和技能是学生进行后继实践训练的基础，也是毕业后从事各项科学实践和工程实践的基础。物理实验课覆盖广，具有丰富的实验思想、方法和手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素养的重要基础课程。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。
物理学本质上是一门实验科学。物理实验体现了多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。
物理实验课是高等院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，它的教学内容、教学方法和教学模式具有鲜明的时代性和社会性。
近十多年来，各高校以培养适应社会发展需要的高素质人才为核心，在物理实验课的课程体系、教学内容、教学方法等方面进行了卓有成效的教学研究和教学改革，一批教育理念、教学思想先进，教学内容、教学方法新颖，反映科研新成果的优秀教材脱颖而出。本实验讲义是在我院多年大学物理实验教学的基础上，结合各学科特点综合精选编写而成的。
姓名：学号：同组人姓名：
目的要求：
原理：用自己的语言，简明扼要地写出实验原理（实验的理论依据）和测量方法要点，说明实验中必须满足的条件，写出数据处理时必须要用的一些主要公式，表明公式中的物理量的意义（不要推导公式），画出必要的实验原理示意图、测量电路图或光路图，简明扼要地写出实验步骤。
仪器：写出主要仪器的名称、规格及编号。
大学物理实验讲义
大学物理实验讲义2级(修改)
目录绪论……………………………………………………………秦永平（2）实验一长度测量……………………………………………………秦永平（17）实验二物体密度的测量……………………………………………秦永平（26）实验三单摆…………………………………………………………秦永平（36）实验四扭摆…………………………………………………………秦永平（40）实验五用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量……………………………秦永平（46）实验六表面张力系数的测定………………………………………秦永平（51）实验七固体线膨胀系数的测定……………………………………李忠（56）实验八欧姆定律的应用……………………………………………李忠（61）实验九伏安特性曲线……………………………………………李忠（68）实验十示波器的调整与使用……………………………………李忠（72）实验十一用示波器测音叉频率………………………………………李忠（82）实验十二直流单臂电桥………………………………………………李忠（83）实验十三电位差计的应用……………………………………………李忠（88）实验十四用模拟法测绘静电场………………………………………李忠（94）实验十五密立根油滴实验……………………………………………李忠（99）实验十六透镜成像规律及焦距测量…………………………………李忠（105）实验十七用牛顿环测球面的曲率半径与用劈尖测量微小厚度……李忠（112）实验十八利用双棱镜测定光波波长…………………………………李忠（119）实验十九分光计的调整及使用………………………………………李忠（124）实验二十光栅的衍射…………………………………………………李忠（133）实验二十一迈克耳逊干涉仪的调整与使用……………………………李忠（138）实验二十二用阿贝折射仪测固体、液体的折射率…………………………李忠（147）实验二十三白光全息摄影………………………………………………李忠（151）实验二十四普朗克常数的测量…………………………………………李忠（154）实验二十五用磁阻传感器法描绘磁场分布…………………………李忠（158）实验二十六用霍尔效应法测螺线管线圈的磁场………………………李忠（165）绪论§.1引言物理学是一门实验科学。
(完整word版)测量刚体的转动惯量大学物理实验
大学物理实验测量刚体的转动惯量班级：姓名：学号:实验日期:2010/11/12实验名称测量刚体的转动惯量一、实验目的:1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。
二、实验原理:1．刚体的转动定律具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下,将获得角加速度β,其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比,即有刚体的转动定律:M = Iβ (1）利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。
2．应用转动定律求转动惯量如图所示,待测刚体由塔轮,伸杆及杆上的配重物组成。
刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。
设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用,从静止开始以加速度a下落,其运动方程为mg-t=ma,在t时间内下落的高度为h=at2/2.刚体受到张力的力矩为Tr 和轴摩擦力力矩Mf。
由转动定律可得到刚体的转动运动方程:Tr —Mf=Iβ。
绳与塔轮间无相对滑动时有a=rβ，上述四个方程得到：m(g—a)r—Mf=2hI/rt2（2)Mf与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a〈<g,所以可得到近似表达式：mgr=2hI/ rt2（3)式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。
因此可根据(3)用实验的方法求得转动惯量I.3．验证转动定律，求转动惯量从(3)出发，考虑用以下两种方法：A．作m-1/t2图法：伸杆上配重物位置不变,即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下落高度h，（3)式变为：M = K1/ t2 (4）式中K1=2hI/ gr2为常量.上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。
实验中选用一系列的砝码质量,可测得一组m与1/t2的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。
即若所作的图是直线，便验证了转动定律。
从m-1/t2图中测得斜率K1，并用已知的h、r、g值，由K1= 2hI/gr2求得刚体的I。
大学物理实验讲义
【实验目的】(1)掌握游标卡尺的读数原理和使用方法，学会测量不同物体的长度。
(2)掌握千分尺(螺旋测微器)和物理天平的使用方法。
(3)测量规则固体密度。
(4)用流体静力称衡法测量液体的密度。
(5)学会正确记录和处理实验数据，掌握有效数字记录、运算和不确定度估算。
记下游标卡尺的量程和最小分(刻)度值，卡尺零点校正：松开游标紧固螺钉。
合拢刀口，记下零点偏差值）（初L 用游标卡尺)02.0(mm 铜套的高H 、外径D 、内径d ，各测六次取其平均值，如果存在初读值需校正。
该情况下总的不确定度可取U B =0.02mm ，各直接测量的结果表达式X=X ±U B (X)计算体积V 和估算不确定度体积：V=H )d D (422⋅- 不确定度：22222)]()(4[))( 2())( 2()(H U d D d U d H D U D H V U -++=πππ 测量结果表达为：V=V ±U(V)()()()232122221321223221)()()()()()()(m U m m m U m m m U m m m m -+-+-⋅-=水()[]()()()221312221321m m m m m m m m m m --ρ=∂ρ∂-+-ρ=∂ρ∂水水图1-5中的游标卡尺读数为多少？我们知道当主、附尺的零刻度线重合时，被测物长度为零，由此推断被测物的长度应等于主、附尺零刻度线之间的距离(即图中L)。
故用游标卡尺测取读数时首先应读取游标零刻度线在主尺上所截取的读数值，图中游标零刻度线在主尺上所截取的读数值L 0=15.0mm,但还有从15.0mm 刻度线到游标零刻度线之间的小段距离ΔL 读不出来。
为此，可利用线段相减的原理求ΔL ，第二步从主、附尺上找出主、附尺的重合线，读出附尺的格数m ，由图知m=5格，于是按线段相减原理：图1-7 螺旋测微器mm nmb a m mb ma L 5.01.05)(=⨯==-=-=∆ 最后，得到被测物体的长度即读数值L 为：mm namL L L L 5.155.00.1500=+=+=∆+= (1-4) 我们称(1-4)式为游标卡尺的读数原理，它对角度游标也。
阜阳师范学院物理实验讲义
目录实验误差分析与数据处理2—25 实验一长度测量26—28 实验二单摆29—31 实验三固体液体密度测定32—33 实验四液体粘度的测定34—35 实验五电磁学实验的基础知识36—39 实验六二极管伏安特性的测定40—41 实验七薄透镜焦距的测定42—45 实验八杨氏模量的测量46—49 实验九牛顿环50—52 附录物理常量表53—58实验误差分析与数据处理1 测量与误差1.1 测量及测量的分类物理实验是以测量为基础的。
在实验中，研究物理现象、物质特性、验证物理原理都需要进行测量。
所谓测量，就是将待测的物理量与一个选来作为标准的同类量进行比较，得出它们的倍数关系的过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。
选来作为标准的同类量称之为单位，倍数称为测量数值。
一个物理量的测量值等于测量数值与单位的乘积。
在人类的发展历史上，不同时期，不同的国家，乃至不同的地区，同一种物理量有着许多不同的计量单位。
如长度单位就分别有码、英尺、市尺和米等。
为了便于国际交流，国际计量大会于1990年确定了国际单位制（SI ），它规定了以米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉作为基本单位，其他物理量（如力、能量、电压、磁感应强度等）均作为这些基本单位的导出单位。
1．直接测量与间接测量测量可分为两类。
一类是直接测量，是指直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较直接得到测量值的一种测量。
它无须进行任何函数关系的辅助运算。
如用尺测量长度、以秒表计时间、天平称质量、安培表测电流等。
另一类是间接测量，是指被测量与直接测量的量之间需要通过一定的函数关系的辅助运算，才能得到被测量物理量的量值的测量。
如单摆测量重力加速度时，需先直接测量单摆长l 和单摆的周期T ，再应用公式224Tlg π=，求得重力加速度g 。
物理量的测量中，绝大部分是间接测量。
但直接测量是一切测量的基础。
不论是直接测量，还是间接测量，都需要满足一定的实验条件，按照严格的方法及正确地使用仪器，才能得出应有的结果。
大学物理实验讲义
11机本大学物理实验（上）讲义收获在于努力！目录第一章测量误差及数据处理-------------------------------------------------------------------------------------------------- 3§1-1 测量与误差 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 31.1.1 测量--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.1.2 测量结果--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.1.3 测量值——算术平均值 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 41.1.4 误差--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 51.1.5 误差处理方法 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 61.1.6 不确定度的简化估算方法 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 61.1.6 仪器量程精密度准确度 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 9§1-2有效数字及运算规则 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 101.2.1 有效数字的基本概念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 101.2.2直接测量的读数原则 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 101.2.3 有效数字运算规则 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 111.2.4 测量结果数字取舍规则 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 12§1-3实验数据处理基本方法 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 121.3.1 列表法----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 121.3.2 图解法----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 121.3.3 逐差法----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 141.3.4 最小二乘法----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14第二章实验课题---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15§实验1学习使用万用表------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15§实验2学习使用电子示波器------------------------------------------------------------------------------------------------- 23§实验3弦线上驻波实验------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31§实验4拉伸法测细丝的杨氏模量 ------------------------------------------------------------------------------------------ 35§实验5用扭摆法测定物体转动惯量---------------------------------------------------------------------------------------- 38§实验6霍尔效应---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 44第一章 测量误差及数据处理本章介绍测量误差估计、实验数据处理和实验结果的表示等初步知识。
大学物理实验(二)讲义
大学物理实验（I I）实验讲义华中科技大学物理学院实验教学中心目录实验1：偏振光实验 (1)实验2：迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 (5)实验3：振动力学综合实验 (13)实验4：RLC电路和滤波器 (22)实验1：偏振光实验【实验目的】1.观察光的偏振现象，加深对其规律认识。
2.了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。
3.掌握一些光的偏振态（自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光）的鉴别方法以及相互的转化。
【课前预习】1.光的波动方程以及麦克斯韦方程组。
2.电磁波的偏振性及波片的性质。
【实验原理】1、自然光与偏振光麦克斯韦指出光波是一种电磁波，电磁波是横波。
由于光与物质相互作用过程中反应比较明显的是电矢量E，故此，常用E表征光波振动矢量，简称光矢量。
一般光源发射的光波，其光矢量在垂直于传播方向上的各向分布几率相等，这种光就称为自然光。
光矢量在垂直于传播方向上有规则变化则体现了光波的偏振特性。
如果光矢量方向不变，大小随相位变化，这时在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点轨迹是一直线，则称此光为线偏振光（平面偏振光），光矢量与传播方向构成的平面叫振动面如图1（a）。
图1(b)是线偏振光的图示法，其中短线表示光矢量平行于纸面，圆点表示光矢量与纸面垂直。
如果其光矢量是随时间作有规律的改变，光矢量的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆或者椭圆，这样的光相应的被称为圆偏振光或者椭圆偏振光，如图1（c）。
介于偏振光和自然光之间的还有一种叫部分偏振光，其光矢量在某一确定方向上最强，亦即有更多的光矢量趋于该方向，如图1（d）。
任一偏振光都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。
2、双折射现象当一束光入射到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这种现象称为双折射。
冰洲石（方解石）就是典型的双折射晶体，如通过它观察物体可以看到两个像。
当一束激光正入射于冰洲石时，若表面已抛光则将有两束光出射，其中一束光不偏折，即o光，它遵守通常的折射定律，称为寻常光。
物理实验绪论课讲义-3精品文档80页
•实验课是为了培养动手能力 •实验课仅仅是为了培养动手能力？ •更重要的是：观察、思考和读懂文字 •眼观六路（想），耳听八方（想） •四年大学学习你能够带走的是什么？
•学习并掌握各种基本物理量的测量方法 •学习并掌握各种基本测量仪器的使用方法 •学习并掌握实验数据处理的基本方法 •学习并掌握实验报告的撰写方法
件下，对同一物理量作多次重复 测量（专业术语：等精度重复测 量），其测量值将有时偏大，有 时偏小。每次测量值的偏大偏小 具有偶然性，但只要测量次数足 够多，测量所得到的一系列数据 的偶然误差就服从一定的统计规 律，即正态分布规律。
实验者应准时来到实验室进行实验。首先，
在实验前应认真对照讲义上的仪器介绍或听老师
的讲解熟悉仪器，禁止盲目动手。其次，在进 行实验操作时，严格遵守实验规则，爱护实验
仪器，未经许可不得调换仪器。实验过程中如果 发现仪器设备出现故障，应及时报告指导教师。
最后，实验结束后要实事求是地记录实验数据，
实验数据一律用钢笔或圆珠笔填写。实验完毕后，
4. N = 1.23×1.235=1.519 = 1.23×1.235=1.52
一·基本知识
（一）测量和误差
测量：借助仪器 把待测物理量的 大小表示出来的
过程。
直接测量 110cm
从一个或几个直接测量结果按一定的函数 关系计算出来的的过程，称为间接测量。
Mh
V hd 2
4
d
M V
4dM2h
真值:是反映物体特性的某一物理量在
（二）误差的分类
误差的产生及其原因是多方面的，我
大学物理实验讲义全
实验1 冷却法测量金属的比热容根据牛顿冷却定律用冷却法测定金属或液体的比热容是量热学中常用的方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测得各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜样品为标准样品，而测定铁、铝样品在100℃时的比热容。
通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系，以及进行测量的实验条件。
热电偶数字显示测温技术是当前生产实际中常用的测试方法，它比一般的温度计测温方法有着测量范围广，计值精度高，可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点；其次，它的电量数字化还可以对工业生产自动化中的温度量直接起着监控作用。
【实验目的】1、用冷却法测定金属的比热容；2、学习用热电偶测量温度的原理及方法。
【实验仪器】冷却法金属比热容测量仪，铜—康铜热电偶，停表，冰块等。
【实验原理】单位质量的物质，其温度升高1K(或1℃)所需的热量称为该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为M 1的金属样品加热后，放到较低温度的介质（例如室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失（/Q t ∆∆）与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：111Qc M t tθ∆∆=∆∆ (2.1-1)(2.1-1)式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1/t θ∆∆ 为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：m S tQ)(0111θθα-=∆∆ (2.1-2) (2.1-2)式中1α为热交换系数，S 1为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。
由式(2.1-1)和(2.1-2)，可得m S tM c )(0111111θθαθ-=∆∆ (2.1-3) 同理，对质量为M 2，比热容为2c 的另一种金属样品，可有同样的表达式：m S tM c )(0122122θθαθ-=∆∆ (2.1-4) 由式(2.1-3)和(2.1-4)，可得：22222201111011()()mmc M S t S c M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆所以11222021211102()()m m M S t c c S M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆假设两样品的形状尺寸都相同(例如细小的圆柱体)，即S 1=S 2；两样品的表面状况也相同(如涂层、色泽等)，而周围介质(空气)的性质当然也不变，则有21αα=。
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大学物理实验讲义普通物理教研室编班级：学号：姓名：学生实验守则1、进实验室前，必须根据每个实验的预习要求，阅读有关资料。
2、按时进入实验室，保持安静和整洁，独立完成实验。
3、实验开始前，应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。
若有不全或损坏情况，应及时报告指导教师。
4、爱护公物，正确使用实验仪器和设备，不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。
5、接线完毕，先自行检查，再请指导教师检查，确认无误后，方可接通电源。
6、在实验过程中必须服从教师指导，严格遵守操作规程，精力高度集中，操作认真，要有严格的科学态度。
7、实验进行中，严禁用手触摸线路中带电部分，严禁在未切断电源的情况下改接线路；若有分工合作的情况，必须要分工明确，责任分明，操作要有序，以确保人身安全和设备安全。
8、实验中若出现事故或发现异常情况，应立即关断电源，报告指导教师，共同分析事故原因。
9、实验完毕，应报请指导教师检查实验报告，认为达到要求后，方可切断电源。
并整理好实验装置，经指导教师检查后才能离开实验室。
目录序言 (1)绪论 (2)测量误差与实验数据处理基础知识 (4)实验一长度的测量 (15)实验二牛顿第二定律的验证 (20)实验三固体和液体密度的测量 (23)实验四测量比热容 (25)4-1 混合法测固体比热容 (25)4-2 冷却法测液体比热容 (26)实验五测量冰的熔解热 (28)实验六测量线胀系数 (30)实验七万用电表的使用 (32)实验八磁场的描绘 (36)实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40)实验十伏安法测电阻 (43)实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45)实验十二示波器的使用 (48)实验十三静电场的描绘 (52)实验十四测量薄透镜焦距 (55)实验十五等厚干涉现象的研究 (58)【参考文献】 (60)物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的学科。
它本身以及它与各个自然学科、工程技术部门的相互作用对人类文明和科学技术的发展起着引领和推动的作用。
作为人类追求真理、探索未知世界的工具，物理学是一种哲学观和方法论，它深刻影响着人类对自然的基本认识、人类的思维方式和社会活动，在人的科学素质培养中具有重要的地位。
物理学本质上是一门实验科学。
物理实验体现了多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。
物理实验课是高等院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，它的教学内容、教学方法和教学模式具有鲜明的时代性和社会性。
近十多年来，各高校以培养适应社会发展需要的高素质人才为核心，在物理实验课的课程体系、教学内容、教学方法等方面进行了卓有成效的教学研究和教学改革，一批教育理念、教学思想先进，教学内容、教学方法新颖，反映科研新成果的优秀教材脱颖而出。
本实验讲义是在我院多年大学物理实验教学的基础上，结合各学科特点综合精选编写而成的。
本实验讲义结构合理、完整，体系新颖，内容丰富。
讲义根据各专业、各层次学生的需要合理地将力学、热学、电磁学、光学实验有机组合，重点训练学生基础物理实验思想、物理实验方法。
讲义中对于实验的概念阐述清楚、简洁，可操作性强。
讲义注重对学生实验方法的训练和用不确定度处理实验数据的方法的学习，并结合计算机通用软件进行了阐述，思路先进，适应性强。
由于时间仓促，讲义中难免有不正之处，衷心希望批评指正。
编者一、物理实验课的地位、作用和教学任务物理学本质上是一门实验科学。
无论是物理规律的发现，还是物理理论的验证，都离不开物理实验。
例如，赫兹的电磁波实验使麦克斯韦电磁场理论获得普遍承认；杨氏干涉实验使光的波动学说得以确立；卢瑟福的α粒子散射实验揭开了原子的秘密；近代高能粒子对撞实验使人们深入到物质的最深层──原子核和基本粒子的内部──来探索其规律性等等。
可以说，没有物理实验，就没有物理学本身。
物理实验室科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。
物理实验可是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课，是本科生接收系统实验方法和实验技能训练的开端。
物理实验的知识、方法和技能是学生进行后继实践训练的基础，也是毕业后从事各项科学实践和工程实践的基础。
物理实验课覆盖广，具有丰富的实验思想、方法和手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素养的重要基础课程。
它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。
物理实验课的具体任务是：1）培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。
2）培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生分析问题、解决问题的能力和创新的能力。
3）提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动地探索精神，遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。
对科学实验能力培养的基本要求包括：1）独立学习的能力：能够自行阅读与钻研实验教材和资料，必要时自行查阅相关文献资料，掌握实验原理及方法，做好实验前的准备。
2）独立进行实验操作的能力：能够借助教材或仪器说明书，正确使用常用仪器及辅助设备，独立完成实验内容，逐步形成自主实验的基本能力。
3）分析和研究的能力：能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳和综合，通过实验掌握对物理现象和物理规律进行研究的基本方法，具有初步的分析和研究的能力。
4）书写表达能力：掌握科学与工程实践中普遍使用的数据处理与分析方法，建立误差与不确定度的概念，正确记录和处理实验数据，绘制曲线，分析说明实验结果，撰写合格的实验报告，逐步培养科学技术报告和科学论文的写作能力。
5）理论联系实际的能力：能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法，逐步提高综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。
6）创新与实验设计的能力：能够完成符合规范要求的设计性、综合性实验，能进行初步的具有研究性或创意性内容的实验，逐步培养创新能力。
二、物理实验课的三个基本环节1．实验前的预习课前认真预习好教材，通过阅读实验教材和有关的参考资料，弄清实验的目的、原理、所要使用的仪器和测量方法，了解实验的主要步骤及注意事项等。
在此基础上写出预习报告，预习报告硬简明扼要地写出：①实验名称；②实验任务；③测量公式（包括公式中各物理量的含义和单位）；④原理图、线路图或光路图；⑤关键实验步骤（提纲性的）等内容，并单独用一张实验报告纸做好原始实验数据记录表格。
2．实验操作做实验不是简单地测量几个数据，计算出结果就行，也不能把这一重要实践过程看成是只动手不动脑的机械操作。
通过实验的实践，要有意识的培养自己使用和调节仪器的本领、精密正确的测量技能、善于观察和分析实验现象的科学素养、整洁清楚地做实验记录（包括实验中发现的问题、观察到的现象、原始测量数据等）的良好习惯，并逐步培养自己设计实验的能力。
在实验过程中不仅要动手进行操作和测量，还必须积极地动脑筋思考，珍惜独立操作的机会。
记录实验数据时不能使用铅笔。
实验完毕，数据应交教师审查签字，在将仪器、凳子归整好以后，才能离开实验室。
此外，在实验过程中要遵守操作规范，注意安全。
3．实验报告实验报告时实验工作的最后环节，使整个实验工作的重要组成部分。
通过撰写实验报告，可以锻炼科学技术报告的写作能力和总结工作的能力，这是未来从事任何工作都需要的能力，实验报告要用实验报告纸书写，下面给出一种参考格式：物理实验报告实验名称：班级：实验日期：年月日姓名：学号：同组人姓名：目的要求：原理：用自己的语言，简明扼要地写出实验原理（实验的理论依据）和测量方法要点，说明实验中必须满足的条件，写出数据处理时必须要用的一些主要公式，表明公式中的物理量的意义（不要推导公式），画出必要的实验原理示意图、测量电路图或光路图，简明扼要地写出实验步骤。
仪器：写出主要仪器的名称、规格及编号。
数据和数据处理：首先，根据要研究的问题需要设计好实验数据表格，在表格中列出全部原始测量数据，表格必须要有标题。
其次，按被测量最佳估计的计算、被测量的不确定度计算和被测量的结果表示的顺序，正确计算和表示测量结果。
一般要按先写公式，再带入数据，最后得出结果的程序进行每一步的运算。
要求作图的，应按作图规则用坐标纸画出，图必须有图题。
分析讨论：必要时对实验中观察到的现象、实验结果进行具体分析和讨论，回答教师指定的问题。
结论：一定要将结论写清楚，不要将其湮没在处理数据的过程中。
三、物理实验规则1．在整个实验过程中要注意安全，树立安全第一的观念。
2．课前应做好预习，实验室态度认真严肃，注意保持实验室安静。
3．实验时，如缺少仪器、用具、材料等，应向指导老师或实验人员提出。
4．爱护仪器设备，如有损坏、丢失，应立即报告教师。
由于粗心大意或违反操作规程而损坏仪器者，除应按规定赔偿外，严重者还应做出书面检讨。
5．凡使用电源的实验，必须经过教师检查线路并同意后，才能接通电源。
6．做完实验，测量数据要交教师审查签字。
离开实验室前，应将仪器整理还原，桌面收拾整洁，凳子摆放整齐。
7．实验报告连同教师签字的原始数据应在做实验后规定的时间内一起交给任课教师。
测量误差与实验数据处理基础知识一、测量与测量误差1．测量用实验的方法找出物理量量值的过程叫测量。
量值是指用数和适宜的单位表示的量，例如，1.5m ，17.5℃，3.5㎏等。
从测量方法出发来分类，可将测量分为直接测量和间接测量。
直接测量 凡使用量仪或量具直接测得（读出）被测量数值的测量，叫直接测量，如用米尺测量长度，用温度计测量温度，用秒表测量时间以及用电表测量电流和电压等。
间接测量 很多物理量，没有直接测量的仪器，常常需要根据一些物理原理、公式，有直接测量量计算出所要求的物理量，这种用间接的方法得到被测量数值的测量，称为间接测量。
如测量钢球的密度时，由直接测量测出钢球的直径D 和质量m ，然后根据公式36D m πρ= （0.1）计算得出密度ρ。
钢球密度的测量即为间接测量。
2．测量的误差测量结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。
任何测量仪器、测量方法、测量环境、测量者的观察力等都不可能做到绝对严密，这就使测量不可避免地伴随有误差产生。
因此，分析测量可能产生的各种误差，尽可能地消除其影响，并对测量结果中未能消除的误差作出估计，就是物理实验和许多科学实验中必不可少的工作。
首先来了解一下误差的概念。
测量误差就是测量结果与被测量的真值（或约定真值）的差值。
测量误差的大小反映了测量结果的准确度，测量误差可以用绝对误差表示，也可以用相对误差表示。