大学物理实验报告答案大全(实验数据)

大学物理试验报告答案大全〔试验数据及思考题答案全包括〕伏安法测电阻试验目的(1)利用伏安法测电阻。验证欧姆定律。学会间接测量量不确定度的计算；进一步把握有效数字的概念。U试验方法原理

依据欧姆定律，R ，如测得U和I则可计算出R。值得留意的是，本试验待测电阻有两只，一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必需承受安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。试验装置 待测电阻两只，0～5mA电流表1只，0－5V电压表1只，0～50mA电流表1只，0～10V电压表一只，滑线变阻器1只，DF1730SB3A稳压源1台。生参照第22.4一节的有关内容。分压电路是必需要使用的，并作具体提示。U值和I3次。计算各次测量结果。如屡次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。数据处理测量次数123U/V5.46.98.51I/mA1R/12.0027002.6026543.202656测量次数123U/V2.082.222.502I/mA2R/238.054.742.052.947.053.2由U

1.5% Umax

0.15V, U1

0.075V ；2由I I

1.5%，得到I0.075mA,

0.75mA；max 1 2u

R(

2)(

I2)

910,u

1；UR U

R1 1 R2

(2.920.09)10

,R(441)1光栅衍射3 21试验目的了解分光计的原理和构造。学会分光计的调整和使用方法。试验方法原理

(a+b)sinψk=dsinψk

=±kλ假设人射光不是单色，则由上式可以看出，光的波长不同，其衍射角也各不一样，于是复色光将被分解，而在中心k=0、ψ0k=1，2，3，…级光谱，各级光谱线都按波长大小的挨次依次排列成一组彩色谱线，这样就把复色光分解为单色光。假设光栅常数，用分光计测出k级光谱中某一明条纹的衍射角ψ，即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ。试验步骤调整分光计的工作状态，使其满足测量条件。利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。k级光谱时，应测出+k级和-k级光谱线的位置，两位置的差值之半即为试验时k取1。(角游标的读数方法与游标卡尺的读数方法根本全都)。③为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。④测量时，可将望远镜置最右端，从-l级到+1级依次测量，以免漏测数据。数据处理左1级右1左1级右1级φλ／nmλ／nm0E谱线游标(k=-1)(k=+1)黄l(明)左右102°45′282°48′62°13′242°18′黄2(明)左102°40′62°20′绿(明)紫(明)右左右左右282°42′101°31′281°34′97°35′277°37′242°24′63°29′243°30′67°23′247°28′20.258°577.1579.00.33％20.158°574.4577.90.45％19.025°543.3546.10.51％15.092°433.9435.80.44％差 x差其中0λ为公认值。0计算出紫色谱线波长的不确定度)si 2u(λ)=

u()(ab)|cos|u() 1 =600 最终结果为: λ=(433.9±0.9)nm

=0.467nm;U=2×u(λ)=0.9 nm 当用钠光(波长λ=589.0nm)1mm500条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱?并请说明理由。∵φ最大为90ºa+b=1/500mm=2*1-6，k=2*1589.-*10=3.4

得k={(a+b)/λ}sinφ所以sinφ=1-9最多只能看到三级光谱。 当狭缝太宽、太窄时将会消灭什么现象?为什么?答：狭缝太宽，则区分本领将下降，如两条黄色光谱线分不开。狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。为什么承受左右两个游标读数?左右游标在安装位置上有何要求?180º。光电效应试验目的,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线;测定截止电压,并通过现象了解其物理意义。练习电路的连接方法及仪器的使用;学习用图像总结物理律。试验方法原理光子打到阴极上,假设电子获得的能量大于逸出功时则会逸出，在电场力的作用下向阳极运动而形成正向电流。在没到达饱和前，光电流与电压成线性关系,接近饱和时呈非线性关系,饱和后电流不再增加。电光源发光后,其照度随距光源的距离的平方成(r)22光子数与r成反比,因此打出的电子数也与r2反比,2-2与r成反比,即I∝r。u

，在eU反

max

/2=eUS

max

为具有最大速度的电子的速度)仍会有电子移动到阳极而形成光电流，当连续增大电压U，由于电场力做负功使电子减速，当使其到达阳极前速度刚好为零时U=U，反 反 S此时所观看到的光电流为零，由此可测得此光电管在当前光源下的截止电压U。S试验步骤按讲义中的电路原理图连接好实物电路图；测光电管的伏安特性曲线：①先使正向电压加至30伏以上，同时使光电流达最大〔不超量程〕，②将电压从0开头按要求依次加大做好记录；测照度与光电流的关系：①先使光电管距光源20cm处，适中选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)；试验步骤测光电管的截止电压：①将双向开关换向；②使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”，适中选择光源亮度使光电流达最大〔不超量程〕，记录此时的光电流I，然后加反向电压使光电流刚好为“0”，登记电压值U；0 S③使光电管远离光源〔光源亮度不变〕重复上述步骤作好记录。数据处理UU/V-0.64001.0I/mA2.965.682.04.06.08.010.020.030.040.010.316.818.719.919.919.919.919.945802457L/cm20.01/LL/cm20.01/L2I/µA19.9712.546.854.272.881.510.870.530.3225.030.035.040.050.060.070.080.00.0020.0010.0010.0000.0000.0000.0000.0000.0005618643215252015252015105-10001020304050伏安特性曲线流曲线零电压下的光电流及截止电压与照度的关系L/cm20.025.030.035.040.050.060.070.0I/µA1.961.851.060.850.640.610.580.550U/VS0.640.630.650.660U/VS0.640.630.650.660.620.640.650.63

答：临界截止光具有干预、衍射的特性，说明光具有拨动性。从光电效应现象上分析，光又具有粒子性，由爱因斯坦方程来描hν=(1/2)mv2。omaxo?答：可以。由爱因斯坦方程hυ=e|u|+hυssss管阴极材料的红限 o

ooA=hυo。试验目的观看等厚干预现象及其特点。试验方法原理(空气层)上下外表对人射光的依次反射，人射光的振幅将分成振幅不同且有确定光程差的两局部，对应的薄膜厚度一样，这就是等厚干预。将一块曲率半径R较大的平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上，在透镜的凸面和平板玻璃的上外表间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接触点到边缘渐渐增加。当平行的单色光垂直入射时，2 2 y替的同心圆环——牛顿环。透镜的曲率半径为：RDmDn4(m n)

4(m n)试验步骤转动读数显微镜的测微鼓轮，生疏其读数方法；调整目镜，使十字叉丝清楚，并使其水平线与主尺平行(推断的方法是：转动读数显微镜的测微鼓轮，观看目镜中的十字叉丝竖线与牛顿环相切的切点连线是否始终与移动方向平行)。为了避开测微鼓轮的网程(空转)误差，干预条纹中心时才读数。应尽量使叉丝的竖线对准暗干预条纹中心时才读数。测量时，隔一个暗环记录一次数据。Rm-n，因此以哪一个环作为第一环可以任选，但对任一暗环其直径必需是对应的两切点坐标之差。数据处理环的级数m2422201816环的位置／mm右21.39121.55221.70821.86222.041左28.44928.32028.16327.97027.811环的直径／mmDm7.0586.7686.4556.1085.770环的级数n14121086环的位置／mm右22.23722.43522.66222.88123.162左27.63227.45127.25426.96526.723mmDn5.3955.0164.5924.0843.56120.70920.64620.58120.62920.61220.635875.40.120.6％□(y2 c

0.12

28.9

10

=0.6％2R m m 2

20.35 8ccc

cR =5.25mU =2×

R)=11mmR(RU)=(875±11)mm?如何观看?画出光路示意图。答：光由牛顿环装置下方射入，在空气层上下两外表对入射光的依次反射，形成干预条纹，由上向下观看。发生畸变。试问这时的牛顿环(暗)将局部内凹还是局部外凸?为什么?答：将局部外凸，由于同一条纹对应的薄膜厚度一样。?此时的条纹有何特征?答：用白光照耀能看到干预条纹，特征是：彩色的条纹，但条纹数有限。试验目的观看双棱镜干预现象,测量钠光的波长。试验方法原理双棱镜干预试验与双缝试验、双面镜试验等一样，都为光的波动学说的建立起过打算性作用，同时也是测量光波S发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当于从两个虚光源SS1 2

射出的两束相干光。这两束光在重叠区域内产生干预，在该区域内放置的测微目镜中可以观看到干预条纹。依据光的干预理论能够得出相邻两明〔暗〕条纹间的距离x

dD x其中d为两dd

dd1

；D为虚光源到接收屏之间的距离，在该试验中我们测的是狭缝到测微 目 镜 的 距 离 ； x 很 小 ， 由 测 微 目 镜 测 量 。试验步骤仪器调整①粗调将缝的位置放好，调至坚直，依据缝的位置来调整其他元件的左右和凹凸位置，使各元件中心大致等高。②细调同轴。观看调整干预条纹先将测微目镜移至近处，待调出清楚的干预条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。D的增加观看干预条纹的变化规律。测量①测量条纹间距x②用共轭法测量两虚光源S和Sd1 2③测量狭缝到测微目镜叉丝的距离D数据处理测x数据记录 mm次数条纹位置被测条纹数|a-a′|x起始位置aa′18.0953.575104.5200.452023.5548.035104.4810.448138.0303.573104.4570.445743.5508.100104.5500.455058.1843.680104.5040.45046x3.5930.44998mm8.080104.4870.4487次数放大像间d1a a次数放大像间d1a a′1 11 1缩小像间d2a a′2 22 217.5605.7741.7867.3576.9650.41025.7717.5611.7906.9337.3600.42837.5385.7661.7727.3816.9680.41345.7557.5491.7946.9107.3300.42057.5205.7531.7677.3556.9400.41565.7357.5151.7806.9517.3600.409d1.7915mm；d0.4158mm1 测D数据记录 1 狭缝位置狭缝位置b1测微目镜差丝位置b′660D=|b-b′|659

x的不确定度仪u0.001329m；u 0.005770m；仪B 32 2dd的不确定度ud1A 1

2

udA 2

0.002915mm；仪ud0.007m；ud0.005m；u 0.005770m；仪1 B 2 B 32222 2D的不确定度uD1mm。波长的合x确定ud uDu) 2 2 4.12810m；c 4

1ud

1ud其中

2 1 2

2

。□d 4d 4d1 2测量结果 d x 5.87731101 由 D 求得c2 u2.42710c

-4mm。c7mm；包含因子k=2时，的扩展不确定度U2u结果表达式为c7U(5.8770.005)10

4mm。?怎样才能调整出清楚的干预条纹? 宽度。d?还有其他方法吗?答：d=(d*d1/2利用波长λ的激光作光源，则d=(D/Δx)λ1 2数量有何变化?和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。4.d虚光源的SSd和212121试验目的把握测薄透镜焦距的几种方法；把握简洁光路的分析和调整的方法；了解透镜成像原理，把握透镜成像规律；试验方法原理自准法当光(物)点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线经过透镜变成平行光束，再经过在透镜另一侧的平面镜反射后又会聚在原焦平面上且与发光点(物点)对称。物距像距法测出物距(u)与相距(v)代入公式：1/u+1/v=1/f可求f共轭法保持物与屏的距离(L)不变,移动透镜，移动的距离为(e)，其中一次成放大像另一次成缩小像,放大像1/u+1/v=1/f,缩小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/f,由于u+v=L，所以f=(L-e)/4L。 22凹透镜焦距的测量利用光路可逆原理，将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物，即可测出凹透镜成实像的物距和像距，代入公式1/u+1/v=1/f可求出焦距f。试验步骤本试验为简洁设计性试验，具体试验步骤由学生自行确定，必要时课建议学生依据试验原理及方法中的挨次作试数据处理自准法，物距像距法，则凹透镜焦距三个试验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。O1OO1O2O O O O O1左 1右 1 2左 2右O2e=o-o2 1f=(Le)/4Lf19.6952.452.952.452.952.698.099.098.530700053.552.753.197.999.298.500080951.652.852.299.099.599.279800552.752.952.898.899.299.000001151.352.852.098.698.998.700500552.352.852.598.399.198.740740245.8319.8245.4919.9246.9719.5246.2119.6446.7019.5946.1519.70①不确定度的计算过程:6eie6eie21eu =A(e)

0.047cm

B = 0.30cmu eu eu =(e)

Le

(L)2

2e 2所以 2 2

ue0.368102f 2Le 2

Le 2 -2u(f)=0.3681019.2②最终表达式:f=(19.7±0.1)cm

U=2u(f)=0.145cm=0.1cm?为什么?答：共轭法最好，由于这个方法把焦距的测量归结为对可以准确测定的量Leuv时，由于估量透镜光心位置不准确所带来的误差。L2 e2f由

4L 推导出共轭法测f的标准相对合成不确定度传递公式。依据实际结果，试说明u(L)、u(e)、u(e)B B A大，由于L为单次测量量。对O、O的测量时，要承受左右靠近法读数。

答：u(L)对最终结果影响最A1 2f和试验室给出的f，比较后计算出的E值〔相对误差〕一般比较大，试分析E大的缘由?0答：E较大的缘由可能是由于放入凹透镜后所成像的清楚度很难确定，即像的聚焦状况不好，从而导致很难测出清晰成像的位置。在测量凸透镜的焦距时，可以利用测得的多组u、v值，然后以u+v作纵轴，以u·v作横轴，画出试验曲线。依据式(3-15-1)f?uυ答：曲线是直线，可依据直线的斜率f=1/，由于1/f=1/u+1v即

fuυ，故可有f=1/k。u、vv/u(即像的放大率)v作横轴，画出试验曲线。试问这条试验曲线具有什么外形?怎样由这条曲线求出透镜的焦距f?f。激光全息照相试验目的了解全息照相的原理及特点。把握漫反射物体的全息照相方法，制作漫反射的三维全息图。把握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。试验方法原理概述原物体的立体图像。可见，全息照相必需分两步进展：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。全息照相与一般照相的主要区分①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而一般照相只能记录物光波的强度。再现出物体的完整的图像。观看到每个物体的立体图像。全息照相技术的进展全息照相技术进展到现在已有四代。本试验将用激光作光源完成物体的其次代全息图—漫反射全息图和第三代全息图—反射全息图的拍摄和再现。M2 e

NH

NeHO试验步骤

L2 L.KSO H

L.KLθ θ L M1首先要生疏本试验所用仪1He-Ne激光器，调M其工作电流，使其输出最强的漫反射全息图的拍摄①按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置，整个光路或许占试验台面的三分之二左右。②各光束都应与台面平20cm,光程都是由分束镜开头算起,沿着光束前进的方向量至全息底片为止。④物光与参考光夹角为30°～50°。⑤参考光与物光的光强比为3:1～8:1〔通过调整扩束镜的位置来实现〕6S。⑦上底片及曝光拍照〔1～2min〕，药膜面要正对物体放。白光再现反射全息图L〔屏〕平行，使激光束照在硬币的中心。③放入扩束镜，使光均匀照耀且光强适中，确定曝光时间为3s。④曝光，硬币与1cm。底片处理1min30s3～5min，定影后可翻开白炽灯，用水冲洗干板5～10min，再用吹风机吹干〔吹时不行太近且不行正对着吹，以免药膜收缩〕。再现观看①漫反射全息图的再现。数据处理本试验很多据处理内容全息照像有哪些重要特点?答：全息照相是利用光波的干预和衍射原理，将物体“发出”的特定波前〔同时包括振幅和位相〕以干预条纹的形式记录下来，然后在确定条件下，利用衍射再现原物体的立体像。全息照相必需分两步进展：〔1〕物体全息图的记录过程；〔2〕立体物像的再现过程。?答：〔1〕全息照相能够把物光波的全部信息〔即振幅和相位〕全部记录下来，而一般照相只能记录物光波的强度〔既振幅〕，因此，全息照片能再现出与原物体完全一样的立体图象。〔2〕由于全息照片上的每局部都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一局部都可以再现出原物体的立体图象。〔3〕在同一张的立体图象。?要限制在<λ/2范围内。?答：由于全息干板涂有对红光敏感的感光材料，所以冲洗底片时必需在绿光甚至全黑下进展。试验目的把握用惠斯通电桥测电阻的原理正确应用复射式光点检流计型箱式电桥测电阻试验方法原理应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻R。xx其原理如图示，其中R、R、R是三个电阻与未知电阻R构成四个臂，调整 R，当xR1 2 3 3RU=0IR=IR,IR=IR

1 R 。cd试验步骤

11 221x 23

x R 32①按图3-9-1连接电路,依据被测阻值范围恰中选择比例臂(在电阻箱上),推断平衡指示仪用指针式检流计。②调整测定臂R使其平衡,登记各臂阻值.逐一测得R、R R ，R 。3箱式电桥：

X1 X2、X串 X并①(按图3-9-3或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线，平衡指示仪用复射式光点检流计。P

R、RR的初始值。95 1 2 3③对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进展粗细调平衡，并记录相应阻值。数据处理自组点桥数据箱式电桥数据RRRRRRRRXXXXXXX1 2 串 并 1 2 X串 并R 1 3 5 1 R 1 1 1 1/Ω 500 000 000 000 1/R2 0 0 0 0R1R1351R 135 1/Ω500000000000/Ω46.6058.5106.42 04.21R1R1351/Ω475.2592.0069.0042.8R13513R1351/Ω466.0585.1064.2042.1X/Ω 475.2 592.0 069.0 042.8X数据处理：0.95(1)自组电桥(a=0.1级) 由△R= 3Ra/100 而U0.95

=0.95△R得：U=0.95× 3×1475.20.1÷100=2Ω得1U=0.95×3×3592.0×0.1/100=6Ω2U=0.95×3×5069.0×0.1/100=8Ω3U=0.95×3×1042.8×0.1/100=2Ω4R=(1475±2)Ω R=(3592±6)Ω测量结果： 1

2R=(5069±8)Ω R3

=(1043±2)Ω由NR=±a/100%(kR3+R/10),(2)箱式电桥〔a0.05级〕又U =0.95△R0.95得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10)∴U=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7Ω123U=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5Ω4测量结果：R=(1466.0±0.7)Ω 1 2R=(5064±2)Ω R=(1042.1±0.5)Ω3 4思考题

R=〔R/R〕电桥一般有两个比例R、R，一个测定R和另一个待测电R组成。电桥的平衡条件是 X 1 2R 1 2 3 X。3C和D两点电位不会相等。R、R、R三个阻值。1 2 3②会，由于要由检流计推断是否平衡。③不会，由于检流计分度值不影响电桥误差。④会，由于电压太低会降低电桥的灵敏度，从而增大误差。⑤会，由于除了R、R、R三个电阻外，还有导线电阻。1 2 31.2kΩ，应考虑电源电压及倍率。电源电压选择6V，倍率R1/R2=1，1.电桥由哪几局部组成?电桥的平衡条件是什么?答：由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。平衡条件是R=(R/R)Rx 1 2 3Rx(或断头)，电桥是否能调平衡?为什么?答：不能，R没接〔或断头〕，电路将变为右图x所示，A、CC、D间总有电流，所以电桥不能调平。以下因素是否会使电桥误差增大?为什么?(1)电源电压不太稳定；由于电桥调平以后与电源电压无关，则电源电压不太稳定根本不会使电桥误差增大。(2)检错误读数；与分度值成反比；压成正比；导线电阻不能完全无视；对高电阻不会，当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以无视。4.为了能更好地测准电阻，答：应考虑电源电压，比例6V，R，R1000Ω1.5级µA表。1 2试验目的,了解小球在液体中下落的运动规律。用多管落球法测定液体粘滞系数。把握读数显微镜及停表的使用方法。学习用外延扩展法获得抱负条件的思想方法。试验方法原理液体流淌时,各层之间有相对运动,任意两层间产生等值反向的作用力,f,f的方向沿液层接触,其大小与接触面S及速度梯度成正,即 fSdvdx当密度为ρ的小球缓慢下落时，依据斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力为f3vd小球匀速下落时,小球所受的重力ρvg,浮力ρvg,及摩擦阻力f平衡，有oooV( o)g3vodoo3163

g3vd ( o)gd218vot大量的试验数据分析说明td/Dt为纵轴，d/Dt轴上的截tt，此时为无限广延的液体小球下所需要的时间，故o

tt

oax可用最小二乘法确定a和t的值。0试验步骤用读数显微镜测钢珠的直径。用卡尺量量筒的内径。向量筒内投入钢球，并测出钢球通过上下两划痕之间距离所需要的时间。数据处理序号 小球直径/mm

D

时间t

d 2TD/mm /s /度1.3081 1.3091.2951.3012 1.3011.3001.3003 1.3031.3031.3034 1.3041.2981.3105 1.3041.3011.3086 1.3061.298用最小二乘法计算tt 26.01x

1.304 50.14 25.41 2.611.301 40.10 25.63 3.241.302 31.18 25.72 4.18 17.81.302 23.42 25.96 5.561.305 18.96 26.28 6.881.304 14.26 26.34 9.140.05272xt1.37x2

0.0003280.052726.01 1.37a 2.290.05272

0.000328ot25.89 (2.29)0.052726.01sovvto sto2 218vo

1.3710

kg/ms3〔测量不确定度〕的主要缘由。怎样减小它的测量误差?3答：主要有小球半径测量不确定度u(d)、小球下落距离测量不确定度u(L)和小球下落时间测量不确定度u(t)等。①u(d)有两种缘由：①是小球直径不均匀,u(L)L所带来的误差；②按计数器时，因小球刚好没有对齐标示线而产生的误差。③u(t)按计数器时所产生的误差。而削减时间测量的误差。?为什么?计时，所以不能从液面开头。?用电位差计测量电动势试验目的把握电位差计的根本线路及测量原理。UJ37箱式电位差计测量电动势的电压的根本试验方法。试验方法原E0理用补偿法准确测量电动势〔原理〕X

0

E0 X

G 通过检流计联在一起。当调整E的大小，使夫流计指针不偏转，即电路中没有电流时，两个 EX0等，相互补偿，即E＝E，电路到达平衡。

电源的电动势大小相X 0电位差计测量电动势〔方法〕EKRR和毫安表组成的回路叫工作

3-10-2补偿原理RC E KC AB回路。由R上有压降，当转变a、ba、b间的电XAB 0 0 0 0 mAXU

EU

引出与未知电动势E A R Ba。b。E、KR

0 a。b。R

aX a0的大小，使工作回

b0 bXGX X axbx C ESIRIR

略大于E和E二者中大的一个。 G0 AB试验步骤

0AB S X KSEX用线式电位差计测电池电动势①联结线路按书中图3-10-4联电路，先联接工作回路，后联接测量回路。正确联接测量回路的关键是正确联双刀双掷开关K。2

KX电位差计原理图②测量调整R使U≥E，I值调好后不许再变。C AB X 0K掷向E2 S

1a插b′使检流计指零。最终合上K。3将KE，重复步骤〔b〕。2 XUJ37箱式电位差计的校准和使用UJ371~103mV，准确度级别0.15℃～45℃。①校准先把检流计机械调零。把四刀双掷扳键D扳向“标准”，调整工作电流直至检流计指零点。②测量校准完后，把待测电压接入未知，将未知电压开关扳向“ON”。先粗调，后细调。数据处理次 L／mSL

L／mxL ＝9.5350S左 X左1 L ＝4.6690 L ＝9.5352S右 X右L＝4.6688S1L

L＝9.5351LX1LL ＝9.5358 x2L＝4.6691LS左 X2L＝4.6691L

E L E ＝3.2023V＝9.5360xSS右 X右 ＝9.5360xSL＝4.6690S2L

L＝9.5359X2L ＝9.5355S左3 L ＝4.6673

X左L ＝9.5362S右 X右L＝4.6681S3

L＝9.5359X3L ＝4.6687 L ＝9.53644S左4L ＝4.6691

X左L ＝9.5370S右 X右L＝4.6689S4L

L＝9.5367X4L ＝9.5360S左 X左5 L ＝4.6692 L ＝9.5370S右L＝4.6688S5

X右L＝9.5365X5L ＝4.6686 L ＝9.5378S左 X左6 L ＝4.6690 L ＝9.5385S右L＝4.6688S6

X右L＝9.5382X6平均值 LS=4.6687E的平均值x

L ＝9.5364XLE x Ex L S

＝3.2023VE的不确定度Ux u L ①计算直接测量Ls

L LSi

20.3m；

L

8mm；A S nn 1 B S

L LSi

20.3m；

L

8mm；A S nn 1 B S2 2L

xL Lxi

21.1m；

xuL

12mm；A x nn 1 B x2 2s

仪3 uE仪

RC E K④间接测量量E的标准不确定度 c xxu x

L1 Rcrel

u E

u EE LEcx⑤E的扩展不确定度x

x ＝ crel

x＝0.012V。EXGcxx取包含因子k2，Ex的扩展不确定度U为cxxU kuEc

2uE

＝0.024V。

R R

思考题2附图结果达式 Ex ExU V 3.200.02

V;k2联好电路做试验时，有时不管如何调动a头和b头，检流计G的指针总指零，或总不指零，两种状况的可能缘由各有哪些？用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图3-10-6所示，假定工作电池E>E，测试过程中R调好后不再变动，X cR是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L、L分别为K断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长L L 度。试证明电E的内阻r 1 2X L X2

1 2 X3-10-4abG的指针总指零，或总不指零，两种状况的可能缘由各有哪些?答：总指零的缘由：测量回路断路。总不指零的缘由：①EE极性不对顶；②工作回路断路；x③R上的全部电压降小于E，E二者中小的一个。AB S x

图3-10-6 思考题2附图3-10-6E＞Ex，测试过程中Rc调好后不再变动，Rx是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L、L分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的1 2长度。试证明电池Exr=[(L-L)/L]R(R为)。1 2 2 x x证明：设A为R上单位长度的电位差，V为K的端电压，则有：E=AL (1)

(2)而x 2 x 1 x 2代入〔2〕式得:Rx/(r+Rx)Ex=AL(3)2式除(3)rL

-L)/L]R(1)

1 2 2 x3-10-4A到B11m长的电阻丝，假设设a=0.1V/m，11m长的电压降是1.1V，用它测仅几毫伏的温差电动势，误差太大。为了削减误差，承受图3-10-83-10-811m长的电阻丝AB上串接了a=0.1mV/m，1 2 1 2试问R+R的电阻值应取多少?假设标准电池E1.0186VR可取的最大值和最小值分别为多少(用线电阻r1 2 0 1表示)?aABV

=11a＝1.1mV，而回路电流应为ABI=V/r。另一方面，由于I(R+R+r)=1.1V，AB 1 2(V

/r)(R+R+r)=1.1V,V

(R+R)/r+1]=1.1VR+R=[(1.1/V

)-1]r=(1.1/0.0011-1)r＝999r。②AB 1 2

AB 1 2

1 2 AB

为最小，即R=R

2 0 1

1 1min 1 0

AB 1min 0RI+IrERRRRRI+IrERRRRIE1.1R)/I=74r20111max101max0试验目的Q与W的比值。了解热学试验的特别条件和根本方法。试验方法原理将一电阻放入确定量的水中，电阻通电t秒，则电功为AVIt，由电流的热效应，这些功将转化为参与热交 换 的 工 作 物 质 的 温 升 ， 则Q(c

mcmc

m⋯0.46V)(T T) ，0 0 1 1 2 2 f 0如没有热量散失到环境中去，必有热功当量J为 J AQ

而dtk 1 1 2 t 1 2

，承受逆推的方法可以求到温度亏损TdTdT⋯dT

(计算机中有现成计算程序引资利用)θ下的电阻值。用天平分别称量量热器内筒及内筒盛水后的质量。按图接好电路。再接通电源，马上开头搅拌，当温度高于室温后，听到报时器响声，即记录起始电阻值R，然后每隔1分钟记0一次电阻值，共记16次，然后断开电源。R´，之后每隔一分钟记录一次电阻值，共记160次。V=1.30比热容质量/g

水1.000142.45

0.21023.85

2.103.00

铜0.09323.00

0.1050.300

阻值阻值

1.1261KΩ1.1228KΩ15min

电压 4.90V电流 1.00A室 1.0905间 温阻值 KΩ升RR RRR RRRR01 234 5678温阻1.10311.10491.10641.10801.10951.11111.11261.11421.1157阻/R9R R10 11R12R R13 14R1.11721.11871.12021.12171.12321.12471.1262降R´R´ R´R´R´ R´R´R´R´01 234 5678温阻1.12611.12581.12561.12531.12511.12491.12471.12451.1243值/R´9R´ R´10 11R´12R´ R´13 14R´1.12401.12381.12361.12341.12321.12301.122815KΩ15KΩK15KΩ15KΩK0.0061/minδT-1.2039°C计W/J Q/calJ△J E算值修正前4410.0895.83054.92280.7358修正后4410.01077.4054.09300.094017.5734%2.2450%〔即水〕应尽可能处于准静态变化过程。试验方法是电热法。量及电功率等物理量的测量误差。?搅拌时水被溅出；答：试验结果将会偏小。水被溅出，即水的质量削减，在计算热功当量时，还以称横水的质量计算，即认为水的质量不变，但是由于水的质量削减，对水加热时，以同样的电功加热，系统上升的温度要比水没有上升时的温度要高，即水没溅出在同样电功加热时，应上升T度，而水溅出后上升的温度应是T+ΔT度。用JA/Q，有Q=〔cmT〕，J=A/[〔T+△T〕/mc]，分母变大J变小。i i搅拌不均匀；答：J偏大、偏小由温度计插入的位置与电阻丝之间的距离而定。离电阻丝较远时，系统温度示数比TT-ΔTJ=A/θ计算，分母变小，则J变大；离电阻丝较近时，温度计示值应为T+ΔT，分母变大，因而J变小。θ为室温，假设测得值偏高Δθ时，测量得到的温度值为θ+Δθ；偏低Δθ时，测0 0量温度值为θΔθ，在计算温度亏损时，dT=k(T-θ)，k是与是室温无关的量(k与室温有关)，只与降温初温存降温0 i i终温以及降温时间有关，测得室温偏高时，dT=k[T(θ+Δθ)]，每秒内的温度亏损dT小于实际值，t秒末的温度亏i i 0 i(θ+Δθ)]。此值小于实际值，由于散热造成的温度亏损δT=TT，修正后的温度T为：TTi i 0

i f f

f f f-δT，δT为负值，当测量值低于实际室温时，δT确实定值变小：TT｜δT｜，即T变小，ΔT变小〔其中Δi i i f f i ffA

，T ：升温初始值〕，f初 f初AJ Q

cm Tii, Jii, JJ变小。试验目的把握将微安表改装成较大量程的电流表和电压表的原理和方法。了解欧姆表的测量原理和刻度方法。试验方法原理设微安表头满量程是I内阻为RgR

gI的电流表，如图〔a)示，则有〔I-I〕R=IR，即R=R/(n-1)s g s gg s g(n=I/I)gR

U

电压表，如图〔b)示，则有I(R+R)=U即R=U/I－RH d试验步骤改装量程为5A电流表

g g H

H g ｇ①计算分流阻值R的理论值，负载电阻R取1000Ω左右。s L②按图3-7-8连接电路，各部件摆放原则是便利于观擦与调整。③自查电路〔线路的连接、标准表量程的选取、滑线变阻器初值的设定、各阻值的取值〕。④校准电表：首先进展满量程校正，然后进展逐点校正〔完成数据表格〕改装电压表〔程序与上面一样，电路图按3-7-10进展〕数据处理I/mA0.00I/mA0.001.002.003.004.005.00减小时1.031.993.023.985.00增加时1.012.013.003.995.00平均1.022.003.013.995.00标准表示值I/mA0差值＝I-I/mA0U/V标准表示值

0.00

0.021.001.02

0.002.001.98

0.013.003.01

-0.014.004.02

0.005.005.00增加时1.011.993.02增加时1.011.993.024.015.00平均1.021.993.024.015.000.02-0.010.020.010.000差值＝U-U/V0校正电流表时，假设觉察改装的毫安表读数总是高于标准表的读数，分流电阻应调大还是调小?为什么?答：表表头的电流减小，改装表的读数也减小。校正电压表时，假设觉察改装的电压表读数总是低于标准表的读数，分压电阻应调大还是调小?为什么?答：应调小。让电路中标准表读数不变，即加在改装电表上电压值不变。调小电阻，改装表的总电阻降低，流过改装毫安表的电流增大，从而读数也增加。试证明用欧姆表测电阻时，假设表头指针正好指在表盘标度尺的中心，则这时的欧姆表指示值为什么正好等于该欧1g

I2 ，当表内阻为RR时，

V 1I RgRx 2

R＝0时，

Vg 。即V

g1V

x x。所以，欧姆表显示测x g思考题应调小。由于表头过载，所以需要再分掉一局部多余的电流。应调小。由于串联电路中电压的安排和阻值成正比。I＝U/(R+r)而I＝U/(R+r+Rg g g x所以当2I＝I时即2U/(R+r+R＝U/(R+r)g g x g所以R＝R+r证毕x g由误差＝量程×级别％，设改装表的级别为a′,则5×a′%

5×0.5% a′ =0.91.0级max示波器的原理和使用试验目的了解示波器的主要构造和显示波形的根本原理；把握模拟示波器和函数信号发生器的使用方法；观看正弦、矩形、三角波等信号发生器的使用方法；试验方法原理模拟示波器的根本构造示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描信号放大器、触发同步等几个根本局部组成。示波器显示波形原理波形，必需同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束所产生的亮点沿水平方向拉开。扫描同步当扫描电压的周期T是被观看周期信号的整数倍时，扫描的后一个周期扫绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏x上得到清楚而稳定的波形，这叫做信号与扫描电压同步。多踪显示“交替”和“断续”方式。观看李萨如图形并测频率fyX方向切线对图形的切点数Nx fY方向切线对图形的切点数Ny fy0 4

3 5 4 4 2

7 24试验步骤CH1CH2，观看信号波形。Tf、幅值U、峰－峰值Up-pUrms,频率和幅值任选。“拍”。利用多波形显示法和李萨如图形判别法观测两信号的相位差①多波形显示法观测相位差。数据处理测量正弦信号峰峰值U，周期TP-P示波器测量值

信号发生器显示值H=4.0DIV

0

UP-P

=2.0V

U =2.0V显L=5.0DIV

0

T =0.10ms显0Upp U0E

E T T0 0Tupp U显 T0T测量直流信号的幅度H=5.8 V／DIV=0.5V/DIV U＝2.9V U0

＝3.0V测量相移1x/DIV x/DIV 1

x13601x5.3 25.0

76.32答：在模拟示波器垂直偏转板上加的是被观测信号电压，而在水平偏转板上加的是锯齿波〔时间线性变化〕信号电压，所以示波器的示波管的横轴相当于直角坐标的时间轴，经过一个锯齿波信号周期，电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的一段轨迹。当锯齿波信号的周期大于或等于周期性观测信号的周期且与其相位锁定时〔〕，电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的同一段轨迹，由于人眼的视觉暂留和荧光屏的余辉，便可以观测到信号的波形。在本试验中，观看李萨如图形时，为什么得不到长时间稳定的图形？答：由于CH1CH2输入的是两个完全不相关的信号，它们的位相差难以保持恒定，所以得不到长时间的稳定波形。Y120Hz，在荧光屏上消灭三个稳定完整的正弦波形，那么输入信号的频率是什么？这是否是测量信号频率的好方法？为何？答：输入信号的频率是360Hz。这种方法不是测量信号频率的好方法，由于用此方法测量的频率准确度低。示波器的扫描频率远大于或远小于输入正弦信号的频率时，屏上的图形是什么状况？的信号波形将会被分解成数段，显示的图形将会变成网状穿插线。试验目的进一步生疏示波器的根本构造和原理。了解压电换能器的功能，加深对驻涉及振动合成等理论学问的理解。学习几种测定声波传播速度的原理和方法。试验方法原理声波是一种弹性媒质中传播的纵波，波长、强度、传播速度等是声波的重要参数，超声波是频率大于20kH的机械波，本试验利用声速与振动频率f和波长λ之间的关系vλf来测量超声波在空气中的传播速度。SV5型声速测量组合试验仪〔含专用信号源〕，可以做时差法测定超声波传播速度的试验；配以示波器可完成利用共振干预法，双踪比较法和相应比较法测量声速的任务。本声速测量仪是利用压电体的逆压电效应而产生超声波，利用正压电效应接收超声波，测量声速的四种试验方法如下：〔由于声波频率可通过声源的振动频率得出，所以测量声波波长是本试验主要任务。〕李萨如图形相位判别法频率一样的李萨如图形随着Δφ的不同，其图形的外形也不同，当外形为倾斜方向一样的直线两次消灭时，Δφ变化2 ，对应承受器变化一个波长。共振法波，观看示波器上的图形，两次加强或减弱的位置差即为波形λ。双踪相位比较法直接比较发信号和接收信号，同时沿传播方向移动承受器位置，查找两个波形一样的状态可测出波长。时差法Xt,便可求得声速。试验步骤李萨如图形相位比较法位置，两次位置之差为波长。共振法移动声速测量仪手轮会觉察信号振幅发生变化，信号变化相邻两次极大值或微小值所对应的承受器移动的距离即是λ/263个波长的间隔。比较法的接收器移动的距离是λ，移动手轮，观看波形变化，多记录几次两路信号重合时的位置，利用逐差法求波长。时差法10mm左右记录一次数据法求得声速v的平均值。数据处理李萨如图形相位比较法温度＝20.8℃ 信号发生器显示频率＝37.003kHz

xi和ti,vi后，可以利用逐差承受器位置序号012345承受器位置坐标55.4064.5373.9483.4092.65101.9067891011111.30120.68129.95139.25148.60158.0655.9056.1556.0155.8555.9556.169.329.369.349.319.339.36/mm/mmxj i6 ix6 159.34/mm/mmxj i6 ix6

m/s6j0j 3 2次数承受器记录被测数λ次数承受器记录被测数λ数nxa/mm λ=x/n/mm1a2-39.36×10

信号发生器显示频率＝37.012kHz148.2076.28328.089.36276.28104.40328.129.373104.40132.41328.019.344132.41148.2076.28328.089.36276.28104.40328.129.373104.40132.41328.019.344132.41160.59328.189.395160.59188.69328.109.376188.69216.72328.039.34

m；vvf3.464910m/s1i 3 2比较法承受器位置序号012345承受器位置坐标承受器位置序号012345承受器位置坐标57.6567.0476.3886.7595.12104.59承受器位置序号67891011承受器位置坐标114.06123.50132.77142.26151.58161.09x xi6342.57x xi6342.57344.83348.84348.84352.94348.84ti6ti/ms1ixjxi6 xi/mm56.4156.4656.3955.5156.4656.50519.409.419.409.259.419.42j j06(4)时差法温度＝20.8℃ 信号发生器显示频率＝37.032kHz接收器位置序号i012345接收器位置坐标x/mm56.8566.8076.8086.8096.80106.80i脉冲传播时间t/us347377407434465491i接收器位置序号i67891011接收器位置坐标x/mm116.80126.80136.80146.80156.80166.80i脉冲传播时间t/us522551579606635663i6j0

2 mm/sT(℃)时的声速

T

331.51 20.8

343.89m/s不确定度的计算及试验结果156j0

3 2B5( iB5Au()A

n(n 2 6.8310 6m

u110 m2u(f)uB(f)510437.003103119.502Hzuc(v)f[

][ f ]37.0031039.341031.39861030.4834m/s取=2U=2c(v09668m/sv vv

(345.610.97)m/s?答：在示波器的使用过程〔GND〕〔GND应当弹起〕；②衰减开关VOLTS/DIV选择过大〔测量时可先选择小些〕；③信号发生器输出过小或没有输出；④信号发生器输出直流信号；⑤在信号的传输中，导线或接头接触不良，也可造成该现象；⑥示波器的相关功能键都应选择在正确工作状态下。总之，影响的因素很多，要求使用者在使用前确定认真阅读教材。在测量声速时，Y(CH1)Y轴放大器、压电转换器、联接线路的相移等缘由并不与声波的1位相一样，这对于观看测量声波波长有无影响?为什么?答：没有影响。由于波长是波在传播过程中位相差为2的两点间的距离，与该处位相无关，所以无影响。试比较几种测声速方法的优缺点。答：试验讲义上共列出了三种测量方法：①李萨如图相位比较法，②共振法，③波形相位比较法。一般说来，李但只要认真操作，误差也不会太大。试验目的了解迈克耳逊干预仪的构造、原理及调整方法。He-Ne激光器校准干预仪的周密丝杠。观看白光干预图样，利用白光干推想定透亮薄膜的厚度。试验方法原理仪器的构造原理如右上图，从光源SG1

上，一局部被反射，一局部被透射，然后被相互垂直的两平面镜M和M1 2

G1

而在屏E处相遇，形成干预条纹。产生干预的等效光路如右以以以下图，干预现象可以看作是光源在M1

和M´反射镜中的虚光源和相干预的结果。所以 ,当2倾角为时,S´S´发出的相干光的光程差1 2单色点光源产生的干预

n2dcos2dcos(n1)。0 0。当k〔k为整数〕时为明条纹而k 1( )2时为暗条纹。2d光程差最大，δ随θ增加而减小，且θ一样点光程差δ也一样，因此屏上干预条纹是一些同k级条纹倾角θ必增大，在屏上将看到条纹从圆心向外“涌出”，反之“缩进”。每当d转变λ/2时，就缩进”一个条纹。等厚干预、白光干预当光源为面光源，MM´有微小角度时，形成空气尖，1 2MM´交线的直线。条纹1 2间距与夹角呈反比。假设用白光照耀，可以直接在M的反射面1试验步骤用He-Ne激光器调整迈克耳逊干预仪，校准周密丝杠。①转动干预仪粗调手轮，使M位置适当，调整M反面的1 2调整螺丝，使每个螺丝的位置适中，调整M镜架下的拉簧螺丝也使他们处于适中位置。2②翻开激光器电源开关，让激光束射向M中部，使激光返回光点在在激光器出射口四周。反射光线和投射光线在2M和M中部。1 2③调整M反面的螺丝，使屏E上两排光点对应重合，并可在重合光点内看到干预条纹2④用透镜使激光扩束，调整扩束镜使扩束后的激光射到分束板上，在观看屏上就会消灭明显的干预条纹。假设干预条纹的圆心在视场之外，可略微调整M反面的螺丝使环心向视场趋近。2⑤沿同方向转动微调股轮，使条纹缩进或涌出，记录M的初始位置，然后每变化50条记录一次M的位置，连初始位1 1置共测8次。用白光干预的彩色条纹测定透亮薄膜的厚度①在前一步试验的根底上，转粗调手轮使MM´的外部向M´靠近，同时协作调整M反面的螺丝和下部的拉簧螺1 2 2 2钉，直到条纹变宽变稀，视场中仅能容纳一条甚至不到一条条纹为止。②将毛玻璃放到分束板旁且垂直于激光束，放下观看屏，白织灯透过毛玻璃照耀到分束板上,眼睛盯住平面镜M，1转动微调鼓轮使M连续从M´外部向M´靠近，可见条纹向凹侧移动，直到视场中部条纹快变直时,就能观看到白光干预1 2 2的彩色条纹.此时记录Mx然后在MM平行放入透亮薄膜,必需连续沿原方向转动微调鼓轮,才能再次消灭1 1 1 1彩色条纹,在此读取Mx重复测量6次1 2数据处理条纹变化数与其对应坐标值记录表条纹变050100150200250300350化数M1位置x/mm32.1607432.1766832.1926232.2084632.2243032.2407132.2560432.27202。-2变化100M移动的实际1度为1d

(x x)(x x)(x x)(x x)4 0 5 1 6 2 7 4 0 5 1 6 2 7 E d d d测定薄膜测量记录

42

-2mm1 次 M位置/mm d|x x | 1 1 2数x x /mm1 2

d/mm d dEd d/mm130.8336530.815100.01855230.8339130.816000.01791330.8337230.815800.017920.0181330.018070430.8336030.815080.01852530.9428130.924910.01790630.9426030.924600.018006

i1(d di)n(n

0.00013mm

uB( d)0.0002mmu(d)uA

2 2duB d

nS d

11 0.0333670mm( )n

( ) 0.00024mm n0n

u(d)0.0006

U2uc(S)0.0012mm0 SSU(0.0330.001)mm k=2这里观看到的环形干预条纹，从外观上看，与牛顿环有哪些相像之处?从产生的缘由和由内向外级次的变化来看有何不同? 从外观上看都是同心园环，而牛顿环是等厚干预，这里是等倾干预，牛顿环是低级次的干预条纹在中心，越外级次越高，而迈氏干预正相反。M3-14-4所示的移动过程中，将看到条纹的疏密和运动状况有何变化?1答：从密到疏，从疏到密，从条纹向环心缩进到从环心向外涌出。白光照耀下，MGMM移动过程中，能否观看到彩色干预条纹?可否用这种做法来测量1 1 2 2薄膜厚度?为什么?答：能观看到，但是在实际测量中，一般不承受这种做法，缘由是对初学者而言，由于试验阅历等因素，格外简洁产生回程误差，给试验结果带来影响。试验目的把握光杠杆放大法测微小长度变化量的原理。学会测量弹性模量的方法。试验方法原理金属柱体长L，截面积为S，沿柱的纵向施力F，物体伸长或 缩短Y F/S为ΔL，则弹性模量 L/L后才能被较准确的被测量。

1。由于ΔL甚小，需要用光杠杆 放大开头时平面镜Mon在水平位置，标尺Hno光通过平面镜反射，n的像在望远镜中被观看到。加砝码时，金oΔL，平面镜转过一个α角，此时标尺线经平面镜反射在望远镜中被观看到。依据几何关系

发出属丝上刻光杠杆放大原理图

L n bb D L 2D n

Y

b 2D

2D可知，光杠杆的放大倍数为b。2 n试验步骤弹性模量测定仪的调整左右观看与调整上下观看与调整镜内观看与调整视差的检测与排解加减砝码测量钢丝长度的测量钢丝直径的测量数据处理测量值N测量值N不确定度u=uu/NN±ud/mmiΔd=ii

0.7040

0.7040

0.7050.001

0.7040

0.7050.001

0.7020.002

u(d)

0.704

U/mmBL/mm726.0BL/mm726.0±20.0028726±2D/mm1765.0±40.00231765±4b/mm77.5±0.90.011677.5±0.9钢丝直径d数据处理表次数n12 3 4 5 6 d0.004ddun 2 2

0.0057 d(d)2 u(d)uA(d)uB(d)

0.7040.004mmu(d)

0.004mmA n(n1)01.0001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.011.004.39.013.017.022.426.030.034.038.042.046.00.54.59.212.817.322.626.230.634.438.342.446.00