大学物理实验仿真实验实验报告
大学物理仿真实验报告--固体线膨胀系数的测量
固体线膨胀系数的测量一、实验目的测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。
二、实验原理固体的线膨胀系数和体膨胀系数是固体热学特性的重要参数，通常体膨胀系数是线膨胀系数的3倍左右，本实验主要介绍固体线膨胀系数的测量方法。
线膨胀是指材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。
在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L ，由初温t 1加热至末温t 2，物体伸长了△L ，则线膨胀系数满足：即上式中△L 是个极小的量，我们采用光杠杆测量。
光杠杆法测量△L ：如下图（见教材杨氏模量原理）1.当金属杆伸长△L 时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b 1、b 2，这时有 即则固体线膨胀系数为：三、实验仪器尺读望远镜，米尺，固体线膨胀系数测定仪，铜棒，光杠杆，温度计。
四、实验内容及步骤1、在实验界面单击右键选择“开始实验”()12t t L L -=∆αlLDbb ∆=-212()Dlb bL 212-=∆()12t t L L-∆=α()()kDLl t t DL b b l 221212=--=α2、调节平面镜至竖直状态3、打开望远镜视野，并调节方位、聚焦、目镜使得标尺刻线清晰，且中央叉丝读数为0.0mm4、单击铜棒测量长度，单击温度计显示铜棒温度，打开电源加热，记录每升高10度时标尺读数直至温度升高到90度止5、单击卷尺，分别测量l、D6、以t 为横轴，b 为纵轴作b -t 关系曲线，求直线斜率k7、代入公式计算线膨胀系数值 有图得K =0.3724=1.206x10-5 /C五、实验数据记录与处理六、思考题()()k DLl t t DL b b l 221212=--=α1．对于一种材料来说，线胀系数是否一定是一个常数？为什么？不是。
因为同一材料在不同的温度区域，其线性系数是不同的，有实验结果的事实可证明。
2．你还能想出一种测微小长度的方法，从而测出线胀系数吗？目前想不到更好地方法。
实验报告之仿真(光的干涉与衍射)
大学物理创新性试验实验项目：单缝﹑双缝﹑多缝衍射现象仿真实验专业班级：材料成型及控制工程0903班姓名：曹惠敏学号：090201097目录1光的衍射2衍射分类3实验现象4仿真模拟5实验总结光的衍射光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。
光的衍射现象是光的波动性的重要表现之一.波动在传播过程中,只要其波面受到某种限制,如振幅或相位的突变等,就必然伴随着衍射的发生. 然而,只有当这种限制的空间几何线度与波长大小可以比拟时,其衍射现象才能显著地表现出来.所有光学系统,特别是成像光学系统,一般都将光波限制在一个特定的空间域内,这使得光波的传播过程实际上就是一种衍射过程.因此,研究各种形状的衍射屏在不同实验条件下的衍射特性,对于深刻理解衍射的实质,研究光波在不同光学系统中的传播规律分析复杂图像的空间频谱分布以及改进光学滤波器设计等具有非常重要的意义.随着计算机技术的飞速发展, 计算机仿真已深入各种领域。
光的干涉与衍射既是光学的主要内容 , 也是人们研究与仿真的热点。
由于光波波长较短,与此相应的复杂形状衍射屏的制作较困难,并且实验过程中对光学系统及环境条件的要求较高.因而在实际的实验操作和观察上存在诸多不便. 计算机仿真以其良好的可控性、无破坏、易观察及低成本等优点,为数字化模拟现代光学实验提供了一种极好的手段. 本次实验利用MATLAB软件实现对任意形状衍射屏的夫琅禾费衍射实验的计算机仿真。
衍射分类⒈菲涅尔衍射菲涅尔衍射：入射光与衍射光不都是平行光的衍射。
惠更斯提出，媒质上波阵面上的各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，就是该时刻新的波阵面。
菲涅尔充实了惠更斯原理，他提出波前上每个面元都可视为子波的波源，在空间某点P的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加，称为惠更斯－菲涅尔原理。
惠更斯－菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中光的传播问题，成为我们解释光的各类衍射现象的理论依据。
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。
大学物理仿真实验实验报告_分光计
大学物理仿真实验实验报告_分光计.大学物理仿真实验实验报告分光计土木21班2120702008崔天龙..验项目名称:分光计一、实验目的1(使学生深入了解分光计的构造和设计原理，学会调整分光计的正确方法;2(了解用最小偏向角法测棱镜材料折射率的基本原理;3(完成测量折射率实验，并正确分析实验误差。
二、实验原理1(分光计的结构分光计主要由三部分:望远镜，平行光管和主体(底座、度盘和载物台)组成。
附件有小灯泡、小灯泡的低压电源以及看度盘的放大镜。
望远镜的目镜叫做阿贝目镜，如图1所示。
2(分光计的调整原理和方法调整分光计，最后要达到下列要求:(1)平行光管发出平行光;(2)望远镜对平行光聚焦(即接收平行光);(3)望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。
分光计调整的关键是调好望远镜，其他的调整可以以望远镜为标准。
在调整望远镜时，可以先将小灯泡的光引入分划板，当分划板的位置刚好在望远镜的焦平面上时，从载物台上放置的平面镜上反射回来的光正好落在分划板上形成一个清晰的十字象。
利用这个原理可以将望远镜调好(出射平行光以及使望远镜的主轴与仪器主轴垂直)，当望远镜调好后就可以利用望远镜调节平行光管，此时就可以进行光线的角度的测量了。
3(用最小偏向角法测三棱镜材料的折射率..如下图，一束单色光以角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面射出来，出射角为。
入射光和出射光之间的夹角称为偏向角。
当棱镜顶角A一定时，偏向角的大小随入射角的变化而变化。
而当=时，为最小(证明略)。
这时的偏向角称为最小偏向角，记为。
由上图可以看出，这时设棱镜材料折射率为n，则故..由此可知，要求得棱镜材料的折射率n，必须测出其顶角A和最小偏向角。
三、实验仪器图 1 : 分光计仪器分光计是一种基本的光学测量仪器，能准确快捷地测量各种角度，该仪器配上棱镜、光栅等可用于光谱测量。
配上偏振片、波片等，可作为椭偏仪使用。
图 2 : 分光计分光计中心为载物台，外围为刻度盘和游标盘，双游标的作用是为了消除刻度盘和游标盘中心不重合造成的偏心误差。
大学物理仿真实验报告
大学物理仿真实验报告单摆测量重力加速度一、实验目的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。
二、实验原理单摆的结构如实验仪器中所示，其一级近似周期公式为：由此公式可知，测量周期与摆长就可以计算得到重力加速度g三、实验内容一用误差均分原理设计一单摆装置,测量重力加速度g.设计要求:(1) 根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2) 写出详细的推导过程,试验步骤.(3) 用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线(尼龙线)、钢球、摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制)、天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s; 米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.二. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求.三. 自拟实验步骤研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小. 四. 自拟试验步骤用单摆实验验证机械能守恒定律.四、实验仪器实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度；测量摆线长度；测量摆线长度；2. 用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；3. 把摆线偏移中心不超过把摆线偏移中心不超过把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过50 个周期后停止计时，个周期后停止计时，个周期后停止计时，记录所用时间；记录所用时间；六、实验结果七、数据处理D(平均)=（1.722+1.702+1.732+1.662+1.682+1.692）/6=1.698cm摆线长度+摆球直径=92.00cm摆长L=(摆线长度+摆球直径)-摆球半径=92.00-D/2=91.15cm=0.9115mT1=57.55/30=1.918sT2=76.77/40=1.919sT3=96.00/50=1.920sT=(T1+T2+T3)/3=1.919s由得：g=(4**)*L/(T*T)=9.77m/s*s=9.80-9.77=0.03m/s*sE=/g*100%=0.31%<1% 满足实验要求八、误差分析、心得体会及实验建议误差分析：1、周期的测量存在较大误差，摆线来回摆，刚开始计时以及最后一次摆结束的时刻，由于人眼的反应速度会造成或大或小的偏差；2、摆长的测量存在误差，由于不是亲手拿测量仪器测量，故而有些读数不准确，由此引起一部分误差。
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：，。
最新大学物理实验仿真实验实验报告
最新大学物理实验仿真实验实验报告
实验目的：
1. 通过仿真实验加深对物理现象的理解。
2. 学习使用计算机辅助物理实验的方法。
3. 掌握数据分析和处理的基本技能。
实验原理：
本实验通过计算机仿真技术模拟物理现象，使学生能够在没有实际实验设备的情况下，也能进行物理实验的学习。
通过模拟实验，可以观察和分析各种物理规律，如牛顿运动定律、电磁学原理等。
实验设备和软件：
1. 计算机及显示器。
2. 物理仿真软件（如PhET Interactive Simulations）。
实验步骤：
1. 打开物理仿真软件，并选择合适的实验模块。
2. 根据实验要求设置初始参数和条件。
3. 运行仿真实验，观察物理现象的变化。
4. 记录实验数据，并进行必要的计算。
5. 分析实验结果，验证物理定律和公式。
6. 撰写实验报告，总结实验过程和结论。
实验数据与分析：
（此处应插入实验数据表格和分析结果，包括但不限于实验观测值、计算值、图表等）
实验结论：
通过本次仿真实验，我们成功地模拟并分析了（具体物理现象）。
实验结果与理论预测相符，验证了（相关物理定律或公式）的正确性。
同时，我们也认识到了仿真实验在物理教学和研究中的重要性和实用性。
建议与反思：
（此处应提出实验过程中遇到的问题、解决方案以及对未来实验的建议或反思）
注意：以上内容仅为模板，具体的实验数据、分析和结论应根据实际完成的仿真实验内容进行填写。
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--牛顿环法测曲率半径
大学物理仿真实验报告--牛顿环法测曲率半径大学物理仿真实验报告实验名称:牛顿环法测曲率半径共 6 页系别: 实验日期专业班级: 组别____ 实验报告日期姓名学号报告退发 ( 订正、重做 ) 一实验目的1.学会用牛顿环测定透镜曲率半径。
2.正确使用读书显微镜，学习用逐差法处理数据。
二实验仪器牛顿环装置，读数显微镜，钠光灯。
三实验原理如下图所示，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? ，与之对应的光程差为?/2 ，所以相干的两条光线还具有?/2的附加光程差，总的光程差为(1)当?满足条件 (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，对应的膜厚度为，则(4)在实验中，R的大小为几米到十几米，而的数量级为毫米，所以R >> ek，ek相对于22Rek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。
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
扫描隧道显微镜（STM）一．实验目的1.学习和了解扫描隧道显微镜的原理和结构；2.观测和验证量子力学中的隧道效应；3.学习扫描隧道显微镜的操作和调试过程，并以之来观测样品的表面形貌；4.学习用计算机软件处理原始图象数据。
二．实验原理（一）隧道电流扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope)的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。
对于经典物理学来说，当一个粒子的动能E低于前方势垒的高度V0时，它不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。
而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒(如图1)这个现象称为隧道效应。
隧道效应是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。
经计算，透射系数T为：由式(1)可见，T与势垒宽度a，能量差(V0-E)以及粒子的质量m有着很敏感的关系。
随着势垒厚(宽)度a的增加，T将指数衰减，因此在一般的宏观实验中，很难观察到粒子隧穿势垒的现象。
扫描隧道显微镜的基本原理是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近(通常小于1nm) 时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
隧道电流I是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S以及平均功函数Φ有关：式中Vb是加在针尖和样品之间的偏置电压，平均功函数Φ1和Φ2分别为针尖和样品的功函数，A为常数，在真空条件下约等于1。
隧道探针一般采用直径小于1mm的细金属丝，如钨丝、铂-铱丝等，被观测样品应具有一定的导电性才可以产生隧道电流。
（二）扫描隧道显微镜的工作原理由式(2)可知，隧道电流强度对针尖和样品之间的距离有着指数依赖关系，当距离减小0.1nm，隧道电流即增加约一个数量级。
因此，根据隧道电流的变化，我们可以得到样品表面微小的高低起伏变化的信息，如果同时对x-y方向进行扫描，就可以直接得到三维的样品表面形貌图，这就是扫描隧道显微镜的工作原理。
大学物理仿真实验报告
大
学
物
理
仿
真
实
验
报
告
实验名称：气垫上的直线运动
一．实验目的：
利用气垫技术精确的测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度，通过物体沿斜面自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律。
二．实验原理：
三．实验仪器：
气垫导轨装置（主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等组成）
四．实验步骤：
五．实验结果：1.实验过程效果图：
2.匀变速运动中速度与加速度的测量
3.验证牛顿第二定律
六．思考题：
1-用平均速度V代替瞬时速度V对本实验中的影响如何？答：会使测得结果偏小影响实验精度。
【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。
大学物理仿真实验报告_密立根油滴法测电子电荷实验
大学物理仿真实验实验名称：油滴法测电子电荷实验实验目的：学习测量元电荷的方法，并训练物理实验时应有的严谨态度和坚韧不拔的科学精神。
实验仪器：密立根油滴仪，喷雾器，气压计等。
实验原理：实验内容:实验步骤:根据软件提示操作。
数据表格及数据处理：1.数据记录表格2.数据处理利用（13）式计算各油滴带电量填入上表；根据上表数据利用软件可求得：基本电荷 e=1.637633×10-19C 标准差 δe=0.146844×10-19C相对误差 E e =2.22%实验结论：油滴法能较为精确地测量电子电荷。
η=1.83×10-5kg/(m ·s); ρ=980kg/m 3; g=9.80m/s 2; d=5.00×10-3m;b=8.23×10-5hPa ·m; s=2.00×10-3m; P=1010hPa 。
油滴 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10平衡电压U(V) 200 70 50 210 230 370 210 290 70 110油滴下落时间t(s)38.7638.7538.76 38.3414.5014.7038.6814.6038.9338.79 油滴带电量Q i (×10-19c)2.50 7.1610.012.42 10.056.10 2.397.89 7.124.53思考题：1.若油滴室内两容器极板不平行，对实验结果有何影响。
答：若油滴室内两容器极板不平行，则油滴所受电场力不在竖直方向上，故不能保证油滴做直线运动，计算公式条件不成立，求出来的电子电荷数量不准确。
2.若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，能否利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e。
答：若所加视场方向使得电荷所受电场力方向与重力方向相同，也能利用本实验的理论思想和方法测得电子电荷e，不过只能用动态法测量，并且要修改相应受力关系式。
大学物理仿真实验报告--李贝津妮
西安交通大学大学物理仿真实验实验报告姓名：史丹青班级：装备92学号：09037041直流电桥的应用－－电子称实验一实验目的（1）通过实验装置对未知物体的重量进行测量。
（2）了解直流电桥的应用，加强对电桥应用的认识二实验装置虚拟实验模板三实验步骤:（1）连接虚拟实验模板上的正负15V 电源导线，（将红、黑、蓝三个插针分别拉到相应的插孔处）（2）连接作图工具两端到Uo2输出端口，并点击作图工具图标，弹出作图工具窗口。
（3）打开图中左上角的电源开关，指示灯呈黄色。
（4）当15V 电源和示波器导线连接正确后，在由X、Y 轴构成的作图框中的Y 轴上将出现一个红色基准点。
（5）调节Rw3到某值，再调节Rw4将红色的基准点调节到坐标轴原点位置（6）连接虚拟实验模板上的正负4V 电源线，红色基准点再次偏离原点，调节Rw1，将红色零点调回原点位置。
（7）将虚拟实验模板上的砝码逐个拖到托盘上，作图框中将逐段输出波形。
（8）点击作图框中的“保存”，保存已知重量砝码的输出波形（保存的波形为蓝色），将托盘上的砝码逐个放回原位。
（9）将未知重量的物体拖到托盘上，则输出一段（红色）波形，比较红、蓝两输出波形即可估计未知物体的重量。
四实验结果及数据处理（1）实际实验电路图如下（2）将已知重量的砝码逐个放在托盘上后以及放上未知砝码所得的波形图线为下图所示：（3）由上图所示，根据红线（未知物体）与蓝线（已知砝码）的比较，能够得出未知砝码的重量为50g。
五实验结论（1）该实验方法利用输出波形的比较能够很方便的并且准确的测量未知物体的重量（2）该实验中未知物体的重量为50g。
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。
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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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
2224L
T g T
π=⇒=，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）测凸透镜的焦距
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。
所谓“物像共轭”是指物与像的位置可以互换，透镜位置与像的大小一一对应。
固定物与像屏间的距离不变，并使间距D 大于4f ，则当凸透镜置于物体与像屏之间时，移动凸透镜可以找到两个位置，使白屏上都能得到清晰的实像。
一个大像，一个小像。
如图2。
透镜移动的距离为23d x x =-，物屏、像屏之间的距离为14D x x =-，运用
透镜第一次位置
透镜第二次位置
图1自准直法光路图
物像共轭的对称性质有：
224D d f D
-= （2）
只要测出d 和D ，即可求出f 。
以上两种方法，共轭法测出的焦距一般较为准确，它避免了物距像距法估计光心位置不准带来的误差，它毋须考虑透镜本身的厚度。
（３）、物距像距法测凹透镜的焦距
凹透镜是发散透镜，无法成实像，因而无法直接测量其焦距，往往采用一凸透镜作辅助透镜来测量。
测量方法：辅助透镜成像法
设物屏A 发出的光，经辅助凸透镜1L 成实像于A '处，放入待测焦距的凹透镜2L 成实像于A ''处，
则A '和A ''相对于2L 来说分别是虚物和实像。
分别测出2L 到A '和A ''的距离u 和v ，根据(1)式，就可以算出焦距f 。
如图3所示。
实物AB 经凸透镜L 1成像于A ′B ′。
在L 1和A ′B ′之间插入待测凹透镜L 2，就凹透镜L 2而言，虚物A ’B ′又成像于A ″B ″。
实验中，调整L 2及像屏至合适的位置，就可找到透镜组所成的实像A ″B ″。
因此可把O 2A ′看为凹透镜的物距
u ，O 2A ″看为凹透镜的像距v ，则由成像公式可得
111
u v f -+= （虚物的物距为负） u v
f u v
⋅=
- （3） 由于u v <，求出的凹透镜L 2的焦距f 为负值。
图3测量凹透镜焦距光路
图
四、实验内容
1、单摆测重力加速度
① 用游标卡尺测量钢球直径6次；
② 选择不同摆长，测量10个全振动所需要的时间； ③ 计算重力加速度，并计算其平均值。
2、单透镜焦距的测定 ① 自准直法测凸透镜的焦距；
② 贝塞尔法（共轭法，二次成像法）测凸透镜的焦距； ③ 物距像距法测凹透镜的焦距。
五、实验步骤
请留大约半面空白，在实验室完成（记录自己的实验过程）。
六、数据记录与处理
1、单摆测重力加速度 ① 用游标卡尺测钢球直径：
② 摆长与周期关系
g = 2/m s （注意计算过程中的单位换算，结果保留3位有效数字）
2、单透镜焦距的测定
=f
表二 二次成像法测凸透镜焦距(单位:cm)
=f
表三 物距像距法测凹透镜焦距(单位:cm) =f 思考题：
1、近视眼镜片和远视眼镜片各为何种透镜？
2、比较测凸透镜焦距所用的方法，哪一种方法误差小？
实验注意事项和存在的问题： 1、要按照要求打开程序。
2、若程序无法启动，可以将计算机注销一下。
3、实验完成后请将电脑正常关闭。