(完整版)大学物理实验复习资料(全12个物理实验复习资料完整版)

大学物理实验复习资料
(全12个物理实验复习资料完整版)
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绪论-《测量的不确定度与数据处理》
1、有效数字、有效数字的单位换算
有效数字：具体地说，是指在分析工作中实际能够测量到的数字。

所谓能够测量到的是包括最后一位估计的，不确定的数字。

我们把通过直读获得的准确数字叫做可靠数字；把通过估读得到的那部分数字叫做存疑数字。

把测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字叫有效数字。

有效数字的单位换算：十进制的单位换算不影响有效数字和误差。

2、测量不确定度：测量不确定是与测量结果相关联的参数，表示测量值的分散性、准确性和可靠性，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。

一个完整的测量结果不仅要给出测量值的大小，同时还应给出它的不确定度。

用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。

测量结果的最佳估计值 1
1n
i i x x n ==∑ A 类不确定度
A x U σ=在一系列重复测量中，用统计的方法计算分量，它的表征值用标准偏差表示。

B 类不确定度
B U =仪测量中凡是不符合统计规律的不确定度称为B 类不确定度。

合成不确定度
U =测量结果的表示 x x U =±
3、数据处理方法：作图法、逐差法
作图法包括：图示法，图解法解实验方程，曲线改直。

逐差法：当自变量等间隔变换，而两物理量之间又呈现线性关系时，除了采用图解
法，最小二乘法以外，还可采用逐差法。

注意逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性
实验一 长度和固体密度的测量
1、物理天平的调节过程及注意事项
物理天平的调节过程：a 调底板水平：通过调水平螺钉让水准器中的汽泡处中心位置。

b 调零点：先将游码移到零点及调盘挂在副刀口上，然后通过调节螺母直至读数指针c 在摆动状态下处于平衡位置——读数标牌的平衡点。

注意事项：A 常止动：为避免刀口受冲击损坏，取放物体，砝码，调节平衡螺母以及不使用天平时，都必须放下横梁，止动天平。

B 轻操作：启动，止动天平时，动作务须轻且缓，以使天平刀口不受撞击。

C 必须用镊子搬动砝码和拨动游码，不许直接抓取或拨动。

称横完毕，砝码必须放回盒中原位，不许放在秤盘及砝码盒以外的其他地方。

D 天平的负载不得超过其最大称量，以防损坏刀口或压弯横梁
2、螺旋测微器的读数，注意零点读数。

如何使用：慢慢转动微分酮，测砧测量面与测微螺旋端面接近时，再转动棘轮，当听到“咯咯咯”声时停止，读出坐标值（也称为0读数）
使用前的注意事项：（1）测量前选检查零点读数。

顺势针方向读出的零点读数记为正值，逆时针方向读出的零点读数记为负值。

测量值为测量读数减去零点读数值。

（2）千分尺主尺分度值为0.5mm 。

所以在读数时要特别注意半毫米刻度线是否露出来。

实验二 伸长法测量扬氏弹性模量
1、光杠杆原理测量微小长度变化量，其原理图，及测量公式的推导
图见书P197,
测量公式的推导：如果反射镜面到标尺的距离为D ，后尖脚到前两脚间连线的距离为b ，则有
b L tg ∆=θ ；
D n n tg 02-=θ 由于θ很小，所以
b L ∆=
θ ； D n n 02-=θ 消去θ，得 ()n D b D b n n L ∆=-=∆220 （n n n ∆=-0） 2、在用伸长法测杨氏弹性模量的实验中，如何找到清晰的标尺的像？
先把光杠杆放到平台上，并是镜面垂直地面，然后将望远镜调成大致与反射镜面中心等高，在先从望远镜上方一点用眼睛顺着镜筒观察反射镜中的物象，左右调
节显微镜位置，直到可从反射镜中看到标尺的像，这样就更容易从望远镜中找到
标尺的像了。

实验三惠斯登电桥
1、惠斯登电桥的结构及用途
结构：电阻R1，R2，R0，Rx叫做电桥的四个臂，G为检流计，用以检查它所在的支路
有无电流。

用途：用于测量中值电阻。

2、电桥灵敏度，电桥的灵敏度与电源电压、检流计灵敏度间的关系
所谓电桥的灵敏度就是电桥平衡时Rx发生单位改变是检流计偏转的格数。

定义式为S=Δn/(ΔRx/Rx)
（1）与检流计的电流灵敏度Si成正比。

（2）与电源的电动势E成正比。

3、惠斯登电桥的电路原理图，用交换法测量的优点
优点是：消除比率系数不准确引入的系统误差
原理图
实验四直流电位差计的原理及其使用
1、直流电位差计的原理及其测量过程中的调节原则
原理是：图见p40
原则：遵循从高位到低位,先粗调后细调
2、电位差计电路的组成
电位差计电路由工作电路，校准回路和测量回路组成。

3、补偿法，补偿法测量电压的原理图、优点
定义:在测量时采用标准可以正确读数部分代替北侧部分,从而提高测量精度的一种
方法.
图见讲义
优点:被测量和测量仪器之间没有电流,所以用补偿法可以准确测得电动势Ex.
实验五用牛顿环测定透镜的曲率半径
1、用牛顿环测定透镜曲率半径的基本实验仪器
牛顿环测量显微镜钠光灯斜照玻璃片
2、牛顿环定义，结构示意图，牛顿环式如何形成的？
用样板检查光学零件表面时所出现的同心或平行的等厚干涉条
纹。

3、在用牛顿环测定透镜曲率半径的实验中，为何显微镜
的刻度鼓轮只能单方向移动？
为了避免螺距的误差。

(因为存在齿轮的回程差，齿轮啮
合，齿与齿之间是有间隙的，回转的时候，主动齿轮要
空转过这个间隙，才能拨动从动齿轮，这样在读取数据
的时候会有较大的误差，因此，刻度鼓轮只能单向移动)
对物镜调焦时，应使物镜筒从最低点自下而上缓慢地调
节。

4、会应用逐差法进行数据处理
逐差法是物理实验中处理数据的一种常用方法，是对等间隔
变化的被测物理量的数据，进行逐项或隔项相减，来获得实验结果的数据处理方法。

逐差法进行数据处理有很多优点，可以验证函数的表达形式，也可以充分利用所测
数据，具有对数据取平均的效果，起到减小随机误差的作用。

本实验用隔项逐差法
处理数据，减小了测量的随机误差。

实验六薄透镜焦距的测定
1、测量凸透镜焦距的一般方法有哪些
1.物距像距法
2.二次成像法
3.自准直法
2、在光具座上调节光学系统时应满足的条件:共轴等高调节
3、物距像距法测量凸透镜焦距的光路图及其原理、公式见P157
式中为物距，实物为正、虚物为负；为像距，实像为正、虚像为负；为焦
距，凸透镜为正、凹透镜为负。

透镜的焦距为：
4、二次成像、二次成像法测量凸透镜焦距的光路图及其原理、公式
如图所示，取＞，固定不变，移动透镜，当它分别在和处时，屏上可获得一大一小清晰的像，令，根据光路的可逆性可知，，由图可知：，，则，代入公式得
实验七金属线胀系数测定
1.金属的线膨胀长度变化的影响因素以及线膨胀的概念。

影响因素：金属的线膨胀长度变化与温度改变的大小、材料的种类、原来的长度有关。

线膨胀的概念：当固体温度升高时，产生的长度变化的现象称为固体的线膨胀。

2.在金属线胀系数测量中，对望远镜仪器的调整应该如何进行调节才能找到清晰的标尺的像
答：
①先调节目镜与十字叉丝的间距，在观察者的明视距离处成一放大的虚像，这时叉丝的像很清晰；
②然后沿望远镜筒外边缘观察，若看不到平面镜中看到标尺的像，则应左右移动测量系统支架，直到能看到为止；
③最后通过望远镜进行观察，若标尺像不清晰，可旋转外筒改变目镜筒与物镜间的距离，直至看清标尺的像。

公式的推导：（不要作无谓的怀疑，答案就是这个）
①设0L 为温度C t 00=的长度，由：)1(20Λ+++=t t L L βα，又β可忽略，得：)1(0t L L α+=。

②又设物体在温度为C t 01时的长度为1L ，温度升高到C t 02
时的长度为2L ， 有：)1(101t L L α+=
)1(202t L L α+= )
t -(t L L )t -(t L L -L 12112012∆==α （1） ③又θθ≈∆=d
L tan θθ2-2tan 1
2≈=D n n 21-n 2d n D
L =∆ （2） ④结合（1）、（2）式，可得：)
t -(t 2DL d n -n 12112=
α 步骤： ① 测室温t1和金属杆原长L1；
②保持光杠杆与望远镜铅直，调节望远镜看到清晰直尺标像，读出望远镜叉丝横线或交点在直尺上的位置n1；
③设置最高温度t2，待温度计的读数稳定几分钟后，从望远镜中读出叉丝横线所对应的刻度值n2；
④停止加热，测出直尺到光杠杆镜面的距离D ，取下光杠杆
⑤将光杠杆在白纸上轻轻压出三个足尖痕迹，用游标卡尺测出后足尖到二前足尖连线的垂直距离d 。

注意事项：
①实验前要先测量室温下金属棒长。

②测量过程中要保持光杠杆及望远镜位置稳定。

③粗调望远镜标尺，使之与光杠杆等高，调节杠杆镜面垂直，使成像在一条直线上。

实验八 电阻元件伏安特性的测定
1.测量原理图
电流表外接电路 电流表内接电路
2.接入方法的选择
1）接入方法的选择
根据电表的接入误差：
当R X 》R A ，即待测电阻较大，而电流表内阻较小的情况下，用电流表内接法测电阻接入误差较小；当R X 《R V ，即在待测电阻较小，而电压表内阻又较大的情况下，用电流表外接法测电阻的接入误差较小。

用判别式表示为： 当V A x R R R >，时，用电流表内接法；当V A x R R R <时，用电流表外接法；
2）电表的选择：
使用内、外接法测量电阻时，在不影响电表量程的前提下，应该选择内阻大的电压表测量电压，选择内阻小的电流表测量电流。

3）电表的内阻对测量的误差的影响
答：由于电表的内阻不为零，使得由R=U/I 算出的结果存在误差。

（仅供参考）
3.线性元件的定义
答：两端的电压与流经它的电流成正比，其伏安特性曲线是一条直线的元件称为线性元件。

4.结合二极管的正向特点，二极管的正向伏安特性曲线测量线路的选择和原因及原理图。

线路选择：电流表外接法。

原因：根据二极管的正向电阻很小，而电压表内阻较大，此时用电流表外接法，产生的接入误差较小。

实验九示波器的原理及使用
1.示波器的组成
答：详见物理实验书本P140，以下为讲义中的部分。

①示波管：电子枪、偏转系统、荧光屏。

②电子线路：电压放大和衰减系统，同步扫描系统。

2.示波器的原理（不考）
3.李萨茹图形（不考）
4.示波器的使用
示波器可以观察被测信号的波形，并测定信号的幅值，周期(频率)和相位。

若示波器观察到的待测信号波形不断向右移动，说明示波器扫描频率偏高。

5.如果正弦电压信号从Y轴输入示波器，荧光屏上要看到正弦波，却只显示一条铅直或水平直线，应该怎样调节才能显示出正弦波
答：如果是铅直直线，则试检查X方向是否有信号输入；如果是水平直线，则检查U方向信号输入是否正常，衰减器是否打到足够档位。

6. 观察李萨如图形时，如果只看到铅直或水平直线的处理方法
先确定示波器的X偏转板和Y偏转板各加有正弦电压，再将示波器的“试验电压”接入“Y轴输入”音频信号发生器的输出信号电压接到示波器的“X轴输入”和“地”之间。

7.示波器调节好后，在屏幕上显示正确的正弦波图形，①如何得出该正弦波电压的大小与频率，在示波器状况良好的情况下，荧光屏看不见亮点，②怎样才能找到亮点，③显示的图形不清晰怎么办
①详见物理实验书本P144.
电压的大小：先将波形移至示波管屏幕中心，并调节好“V/DIV”开关，读取整个波形所长Y轴方向的格数H、“V/DIV”档级“a”,根据公式U= a V/div×H div 求解。

频率：先调节好“TIME/DIV”开关，读取整个波形被测距离D，根据公式T=t/div ×D(div)、f=1/T求解。

②调节“Y轴位移”和“X轴位移”直到找到亮点。

③调节“辉度”使亮度适中，调节“聚焦”使图形清晰。

实验十 电表的扩程和校准
1.电表的扩程实验中，内阻怎样测得，
先将K 置于“1”处，调节R1使A0表有一个偏转读数a ，再将K 倒向“2”处，固定R1和E 不变，调节R2，重新使A0的读数仍为a ，这时R2的示值就是待测电表的内阻。

2.如何将电流表，电压表进行扩程。

电流表：如图a ，在表头两端并联一个分流电阻R P ，可得：Ig Rp
Rg +⨯=Ig I 。

电压表：如图b ，给表头串联适当的分压电阻R 1，可得：)1g(Rg R I U +=。

3.给定任意电表，会进行扩程。

根据第二题的方法。

要求：清楚实验原理，实验原理图，能够求解图中所有未知参数（包括滑阻R0和串并联电阻R1）（这只是要求，不是题目）
实验十一 霍尔效应测量磁场
1，霍尔效应的基本概念以及测量原理及如何应用霍尔效应测量磁场
基本概念：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。

测量原理与如何应用霍尔效应测量磁场（两个问题雷同）：根据公式：
IB K U H H =，如果知道霍尔元件的灵敏度K H ，用仪器测出控制电流I 和霍尔电压U H ，就可以算出霍尔片所在磁场的强度B 。

2，测量的负效应是哪些？
四种：不等位电势差U0，能斯脱效应、爱廷豪森效应、里纪-勒杜克效应。

3，换向法消除负效应的影响，实验中如何用这种方法，测得消除了四种副效应影响后的霍尔电压U H 值
答：为了消除消除负效应的影响，需要改变电流I 、磁场B 的方向，具体方法如下：
B 为正,I 为正，有RL N H U U U U U +++=01
B 为正,I 为负,有RL N H U U U U U ++=02--
B 为负,I 为负,有RL N H U U U U U ---03=
B 为负,I 为正,有RL N H U U U U U ---04+= 故霍尔电压为：4
U -U U -U U 4321H += 实验十二 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究
1、 实验装置有哪三大块
答：导轨、滑块、光电测量系统（光电门、智能测时器）
2、 用气垫导轨测量速度和加速度的实验中调水平的方法及智能测量器的调节 有两种： 详见物理实验书本P 197
静态调平法：接通气源，把滑块轻轻地发在导轨上，如果滑块都向同一个方向移动，表明导轨不平。

仔细调节水平螺钉，知道调平完成。

动态调平方法：先调节好毫秒计功能档“S2”，两个光电门安装好，保持间距60cm ，给滑块以一定的初速度（切勿用力过猛），它就在导轨上往返滑动。

只要保持其通过两个光电门之间的时间差值不超过0.5ms 即可。

3.、 简述气垫实验中测量速度和加速度的原理及实验原理图
测量速度：根据物块通过两个光电门的路程△S ，时间t1、t2，可求瞬间速度：11t s v ∆=，2
2t s v ∆=。

加速度：
方法一：根据公式2S -2
122v v a =求解。

方法二：如图（实验报告里头的图，木有的童鞋，在我私聊）
L
sin a 0
00h g g ==θ 20/79.9s m g =。