大學(xué)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、大學(xué)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)力學(xué)部分實(shí)驗(yàn)一 長度與體積的測量實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2所屬課程：大學(xué)物理所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：誤差原理 有效數(shù)字一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測長度的幾種常用儀器的使用，并會(huì)正確讀數(shù)。練習(xí)作好記錄和誤差計(jì)算。 二、實(shí)驗(yàn)要求（1）分別用游標(biāo)卡尺、螺旋測微計(jì)測金屬圓筒、小鋼球的內(nèi)外徑及高度，并求體積。 （2）練習(xí)多次等精度測量誤差的處理方法。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料游標(biāo)卡尺，螺旋測微計(jì)，金屬圓柱體，小鋼球，銅絲四、實(shí)驗(yàn)方案1、用游標(biāo)卡尺測量并計(jì)算所給樣品的體積。2、分別用千分尺和讀數(shù)顯微鏡測量所給金屬絲的直徑。數(shù)據(jù)處理注意：有效數(shù)字的

2、讀取和運(yùn)用，自擬表格，按有關(guān)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。描述實(shí)驗(yàn)過程（步驟）以及安全注意事項(xiàng)等,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。五、考核形式 實(shí)際操作過程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，誤差分析和處理。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 1、游標(biāo)卡尺測量長度時(shí)如何讀數(shù)？游標(biāo)本身有沒有估讀數(shù)？2、千分尺以毫米為單位可估讀到哪一位？初讀數(shù)的正負(fù)如何判斷？ 待測長度如何確定？實(shí)驗(yàn)二 單擺實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2所屬課程：大學(xué)物理所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：力學(xué) 單擺周期

3、公式一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握使用停表和米尺，測準(zhǔn)單擺的周期和擺長。 利用單擺周期公式求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣榷?shí)驗(yàn)要求（1）測擺長為1m時(shí)的周期求g值。（2）改變擺長，每次減少10cm，測相應(yīng)周期T，作TL圖，驗(yàn)證單擺周期公式。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料單擺、米尺、游標(biāo)卡尺、停表。四、實(shí)驗(yàn)方案利用試驗(yàn)臺(tái)上所給的設(shè)備及材料，自己制作一個(gè)單擺，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟測出單擺的周期，再根據(jù)單擺的周期公式計(jì)算當(dāng)?shù)氐闹亓铀偎佟８淖償[長，討論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響并分析誤差產(chǎn)生的原因五、考核形式 實(shí)際操作過程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，誤差分析和處理。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作

4、的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 1、為什么測量周期不宜直接測量擺球往返一次擺動(dòng)的周期？試從誤差分析來說明。2、在室內(nèi)天棚上掛一單擺，擺長很長，你設(shè)法用簡單的工具測出擺長？不許直接測量擺長。實(shí)驗(yàn)三 牛頓第二定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)主干課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2所屬課程：大學(xué)物理所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：力學(xué) 牛頓第二定律 摩擦一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握氣墊導(dǎo)軌的使用，使學(xué)生通過在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證牛頓第二定律，更深刻的理解牛頓第二定律的物理本質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證當(dāng)m一定時(shí)，aF,當(dāng)F一定時(shí)，a1m。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)

5、備及材料氣墊導(dǎo)軌，數(shù)字毫秒計(jì)，光電門，氣源四、實(shí)驗(yàn)方案1、調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。在導(dǎo)軌的端部小心安裝好滑輪，使其轉(zhuǎn)動(dòng)自如，細(xì)心調(diào)整好導(dǎo)軌的水平。調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平是實(shí)驗(yàn)前的重要準(zhǔn)備工作，要細(xì)致耐心地反復(fù)調(diào)整，可按下列兩種方法中的任一種方法調(diào)整：（1）靜態(tài)調(diào)平法：導(dǎo)軌接通氣源，滑行器置在導(dǎo)軌某處，用手輕輕地把滑行器壓在導(dǎo)軌上，再輕輕地放開，觀察滑行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，連續(xù)做幾次。如果滑行器在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，或稍有左右移動(dòng)，則導(dǎo)軌是水平的；如滑行器都向同一方向運(yùn)動(dòng)，表明導(dǎo)軌不平。仔細(xì)、認(rèn)真調(diào)節(jié)水平螺釘，直到滑行器在導(dǎo)軌任意位置上基本保持靜止不動(dòng)，或稍有左右移動(dòng)。一般要在導(dǎo)軌上選取幾個(gè)位置做這樣的調(diào)節(jié)。（2）動(dòng)

6、態(tài)調(diào)平法：將氣軌與記時(shí)器配合進(jìn)行調(diào)平，儀器接通電源，儀器功能選擇在“S2”擋上，兩個(gè)光電門間距不小于30cm卡裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌兩端裝上彈射器，滑行器裝上擋光片（如1cm一種），給氣軌通氣讓滑行器以一定的速度從導(dǎo)軌的左端向右端滑行，先后通過兩個(gè)光電門G1和G2，記時(shí)器就分別記下?lián)豕馄ㄟ^兩個(gè)光電門的時(shí)間和。若> ，滑行器通過G2的光電門時(shí)間短，表明滑行器運(yùn)動(dòng)速度加快，導(dǎo)軌左高右低；若< ，表明滑行器做減速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌左低右高。仔細(xì)、認(rèn)真調(diào)節(jié)水平螺釘， 與 的時(shí)間差值盡量小，時(shí)間相差在1毫秒內(nèi)就可視為導(dǎo)軌基本調(diào)平。2 、在滑行器上裝上1cm的擋光片，對(duì)應(yīng)滑輪一端裝上座架，將拴在砝碼桶上的

7、細(xì)線跨過滑輪并通過堵板上的方孔掛在滑行器的座架上。3、將起始擋板固定在導(dǎo)軌適當(dāng)位置上，并將兩個(gè)光電門置于導(dǎo)軌的相應(yīng)的位置上（如80cm和130cm處），注意當(dāng)砝碼桶著地前，滑行器要能通過靠近滑輪一側(cè)的光電門。4、記時(shí)器的功能選擇在“a”擋，將改變m1所需砝碼預(yù)先置于滑行器上，在砝碼桶內(nèi)加上一定質(zhì)量的砝碼，導(dǎo)軌通氣，讓滑行器從起始擋板處開始運(yùn)動(dòng)，通過兩個(gè)光電門，記時(shí)器會(huì)自動(dòng)測出時(shí)間，計(jì)算出加速度a。5、逐次從滑行器上取下相等質(zhì)量的砝碼放入砝碼桶內(nèi)，重復(fù)步驟4，直到砝碼全部移到桶內(nèi)為止。6、用天平準(zhǔn)確稱出滑行器的質(zhì)量m2、砝碼桶和砝碼的質(zhì)量m1。7、利用測得數(shù)據(jù)做出aF圖象，若為直線，則F和a正比

8、關(guān)系成立。五、考核形式 實(shí)際操作過程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，誤差分析和處理。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 1、實(shí)驗(yàn)中滑行器是否都要從同一位置開始釋放，位置不同對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響2、氣墊導(dǎo)軌如果沒有調(diào)平衡或空氣層厚度過小或過大，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響3、減小摩擦還有那些其它方法熱學(xué)部分實(shí)驗(yàn)一 混合法測定固體比熱容實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)類別：基礎(chǔ)課 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3所屬課程：大學(xué)物理 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握基本的量熱方法混合法。2、測定金屬的比熱容。二、實(shí)驗(yàn)要求1、學(xué)會(huì)量熱

9、器的使用方法。2、進(jìn)一步熟悉物理天平、溫度計(jì)等的使用。3、掌握混合法測定固體比熱容的原理。4、學(xué)會(huì)對(duì)系統(tǒng)誤差的修正方法熱量出入相互補(bǔ)償法。溫度不同的物體混合之后，熱量將由高溫物體傳給低溫物體。如果在混合過程中和外界沒有熱交換，最后將達(dá)到均勻穩(wěn)定的平衡溫度，在這過程中，高溫物體放出的熱量等于低溫物體所吸收的熱量，此稱為熱平衡原理。本實(shí)驗(yàn)即根據(jù)熱平衡原理用混合法測定固體的比熱。 圖1-1將質(zhì)量為m、溫度為t2的金屬塊投入量熱器內(nèi)筒的水中。設(shè)量熱器質(zhì)量為m1,比熱容為c1(包括攪拌器)，量熱器內(nèi)筒中水的質(zhì)量為m0，比熱容為c0，待測物投入水中之前的水溫為t1。在待測物投入水中以后，其混合溫度為，則在

10、不計(jì)量熱器與外界的熱交換的情況下，將存在下列關(guān)系 （1-1）即 （1-2）為溫度計(jì)插入水中部分的熱容，但V的單位為cm3。上述討論是在假定量熱器與外界沒有熱交換時(shí)的結(jié)論。實(shí)際上只要由溫度差異就必然會(huì)由熱交換存在，因此，必須考慮如何防止或進(jìn)行修正熱散失的影響。熱散失的途徑主要有三：第一是加熱后的物體在投入量熱器水中之前散失的熱量，這部分熱量不易修正，應(yīng)盡量縮短投放時(shí)間。第二是在投下待測物后，在混合過程中量熱器由外部吸熱和高于室溫后向外散失的熱量。在本實(shí)驗(yàn)中由于測量的是導(dǎo)熱良好的金屬，從投下物體到達(dá)混合溫度所需時(shí)間較短，可以采用熱量出入相互抵消的方法，消除散熱的影響。即控制量熱器的初溫，使低于環(huán)境

11、溫度，混合后的末溫則高于，并使=。第三要注意量熱器外部不要有水附著(可用干布擦干凈)，以免由于水的蒸發(fā)損失較多的熱量。由于混合過程中量熱器與環(huán)境有熱交換，先是吸熱，后是放熱，至使由溫度計(jì)讀出的初溫和混合溫度都與無熱交換時(shí)的初溫度和混合溫度不同。因此，必須對(duì)和進(jìn)行校正?？捎脠D解法進(jìn)行，如圖1-1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，從投物前5，6分鐘開始測水溫，每30s測一次，記下投物的時(shí)刻與溫度，記下達(dá)到室溫的時(shí)刻作一豎直線MN，過作一水平線，二者交于O點(diǎn)。然后描出投物前的吸熱線AB，與MN交于B點(diǎn)，混合后的放熱線CD與MN交于C點(diǎn)?；旌线^程中的溫升線EF，分別與AB、CD交于E和F。因水溫達(dá)室溫前，量熱器一直在吸熱

12、，故混合過程的初溫應(yīng)是與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的，此值高于投物時(shí)記下的溫度。同理，水溫高于室溫后，量熱器向環(huán)境散熱，故混合后的最高溫度是C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度，此值也高于溫度計(jì)顯示的最高溫度。在圖1-1中，吸熱用面積BOE表示，散熱用面積COF表示，當(dāng)兩面積相等時(shí)，說明實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)環(huán)境的吸熱與放熱相消。否則，實(shí)驗(yàn)將受環(huán)境影響。實(shí)驗(yàn)中，力求兩面積相等。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料量熱器，溫度計(jì)，物理天平，秒表，加熱器，小量筒，待測物（金屬塊）。四、實(shí)驗(yàn)方案1、用物理天平稱衡被測金屬塊的質(zhì)量，然后將其吊在加熱器當(dāng)中的筒中加熱 （直至水沸騰），并用溫度計(jì)測出室溫t室。2、將量熱器內(nèi)筒擦干凈，用天平稱出內(nèi)筒和攪拌器的質(zhì)量，然后

13、向量熱器內(nèi)注入適量(約為其容積的)低于室溫的冷水，稱得其質(zhì)量為+，從而求出水的質(zhì)量。開始測水溫并記時(shí)間，每隔30s測一次，連續(xù)測6次。3、將加熱的金屬塊迅速投放入量熱器中，立刻蓋好蓋，記下物體放入量熱器的時(shí)間和溫度；進(jìn)行攪拌并觀察溫度計(jì)示值，每10s測一次水溫，直到溫度由最高均勻下降，再每隔30s測一次水溫，連續(xù)測6次為止。4、用小量筒測出溫度計(jì)沒入水中的體積（實(shí)驗(yàn)中溫度計(jì)一定要沒入水中，但不能碰到金屬塊）。5、測出大氣壓強(qiáng)，查附表得到水的沸點(diǎn)，該溫度即為金屬塊加熱后的溫度t2。6、按圖1-1繪制圖，求出混合前的初溫和混合溫度。7、將上述各測定值代入式(2)求出被測物的比熱容及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。比熱

14、容的單位為。水的比熱容為。量熱器(包括攪拌器)是鋁制的，其比熱容為。【注意事項(xiàng)】1、量熱器中溫度計(jì)位置要適中，不要使它靠近放入的高溫物體，因?yàn)槲椿旌虾玫木植繙囟瓤赡芎芨摺?、的數(shù)值不宜于比室溫低的過多(控制在23左右即可)，因?yàn)闇囟冗^低可能使量熱器附近的溫度降到露點(diǎn)，致使量熱器外側(cè)出現(xiàn)凝結(jié)水，而在溫度升高后這凝結(jié)水蒸發(fā)時(shí)將散失較多的熱量。3、攪拌時(shí)不要過快，以防止有水濺出。五、考核形式 實(shí)驗(yàn)操作平均成績占30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告平均成績占30%，期末考試成績占40。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)：包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?；?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理；用到的實(shí)驗(yàn)器材；采用的實(shí)驗(yàn)方法，步驟和操作過程，并根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

15、記錄表格。 2、實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)際實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)驗(yàn)方法，步驟和操作過程及注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原始數(shù)據(jù)的記錄。 3、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，分析以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。 4、結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)對(duì)所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析，包括實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否與理論相吻合以及原因，實(shí)驗(yàn)后的心得體會(huì)和建議。七、思考題 1、 混合法的理論依據(jù)是什么？2、 量熱器中所放水的多少對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響？3、 分析本實(shí)驗(yàn)中哪些因素會(huì)引起系統(tǒng)誤差？測量時(shí)應(yīng)怎樣才能減小誤差。實(shí)驗(yàn)二 熱功當(dāng)量的測定實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)類別：基礎(chǔ)課 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3所屬課程：大學(xué)物理 JAMBCFGHD 圖21VE一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用電熱

16、法測量熱功當(dāng)量。2學(xué)會(huì)一種熱量散失的修正方法修正終止溫度。二、實(shí)驗(yàn)要求1、進(jìn)一步學(xué)習(xí)量熱器的使用。2、掌握電熱法測量熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)原理。3、進(jìn)一步熟悉熱量散失的修正法修正終止溫度。 4、會(huì)正確連接實(shí)驗(yàn)電路，弄清電表的正負(fù)極與電源正負(fù)極的接法。 儀器裝置如圖2-1所示，M與B分別為量熱器的內(nèi)外兩個(gè)圓筒，C為絕緣墊圈，D為絕緣蓋，J為兩個(gè)銅金屬棒，用以引入加熱電流，F(xiàn)是繞在絕緣材料上的加熱電阻絲，G是攪拌器，H為溫度計(jì)，E為穩(wěn)壓電源。1電熱法測熱功當(dāng)量強(qiáng)度為I 安培的電流在t秒內(nèi)通過電熱絲，電熱絲兩端的電位差為U伏特。則電場力做功為 WIUt （21）這些功全部轉(zhuǎn)化為熱量，此熱量可以用量熱器來測量

17、。設(shè)m1表示量熱器內(nèi)圓筒和攪拌器（一般質(zhì)料相同，否則應(yīng)分別考慮）的質(zhì)量，C1表示其比熱。m2表示電流引入銅金屬棒和電阻絲的質(zhì)量，C2表示其比熱。m3表示量熱器內(nèi)圓筒中水的質(zhì)量，C3表示水的比熱，V表示溫度計(jì)沉入水中的體積，T0和Tf表示量熱器內(nèi)圓筒及圓筒中水的初始溫度和終止溫度，那么量熱器內(nèi)圓筒及圓筒中的水等由導(dǎo)體發(fā)熱所得的熱量Q為 Q（m1C1m2C2m3C31.9V）（TfT0） （22）所以，熱功當(dāng)量 焦耳/卡 （23）J的標(biāo)準(zhǔn)值J04.1868焦耳/卡。2散熱修正如果實(shí)驗(yàn)是在系統(tǒng)（量熱器內(nèi)筒及筒中的水等）的溫度與環(huán)境的溫度平衡時(shí)，對(duì)電阻通電，那么系統(tǒng)加熱后的溫度就高于室溫。實(shí)驗(yàn)過程中將

18、同時(shí)伴隨散熱作用，這樣，由溫度計(jì)讀出的終止溫度的數(shù)值T2必須比真正的終止溫度的數(shù)值Tf低。（即假設(shè)沒有散熱所應(yīng)達(dá)到的終溫為Tf）。為了修正這個(gè)溫度的誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，記下相對(duì)應(yīng)的溫度，然后以時(shí)間為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)作圖，如圖22所示。圖中AB段ECFT ()PT0ABDTTTfT2t2t1tt t (分)圖222表示通電以前系統(tǒng)與環(huán)境達(dá)到熱平衡后的穩(wěn)定階段，其穩(wěn)定溫度（即室溫）也就是系統(tǒng)的初溫T0，BC段表示在通電時(shí)間t內(nèi)，系統(tǒng)溫度的變化情況。由于溫度的變化存在滯后的現(xiàn)象，因而斷電后系統(tǒng)的溫度還將略為上升，如CD段所示， DE段表示系統(tǒng)的自然冷卻過程。根據(jù)牛頓冷卻定律，當(dāng)系統(tǒng)的

19、溫度T與環(huán)境的溫度相差不大時(shí)，由于散熱，系統(tǒng)的冷卻速率 （24）即冷卻速率與系統(tǒng)的溫度T成線性關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)自T0升溫到T2時(shí)，其冷卻速率相應(yīng)從0增大到。所以在BD升溫過程中，系統(tǒng)的平均冷卻速率，在此過程中由于散熱而使系統(tǒng)最終產(chǎn)生的誤差 （25）系統(tǒng)的真正終溫 （26）數(shù)據(jù)處理時(shí)，還可用作圖的方法求Tf值。如圖(22)所示，將DE線段往左外延，再通過P點(diǎn)（t1/2點(diǎn)）作橫坐標(biāo)軸的垂線與DE的外延線交于F點(diǎn)，則F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度就是系統(tǒng)修正后的終止溫度Tf 。如果系統(tǒng)起始加熱的溫度T0不等于室溫，則由于開始時(shí)的溫度冷卻速率不為零，系統(tǒng)的溫度修正值不能用（25）式。從牛頓冷卻定律知，當(dāng)系統(tǒng)與環(huán)境的溫度相

20、差不大時(shí)（小于15），其溫度冷卻速率與溫度差成正比。于是，可得開始加熱時(shí)的冷卻速率其中，v為用溫度計(jì)測得系統(tǒng)的終止溫度T2時(shí)的冷卻速率，可從圖22求得（）。所以在BD升溫過程中系統(tǒng)的平均冷卻速率 系統(tǒng)的真正終溫 （27）三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料量熱器（附電熱絲），溫度計(jì)（050、0.1），電流表，電壓表，直流穩(wěn)壓電源，秒表，物理天平，可變電阻，開關(guān)，蒸餾水等。四、實(shí)驗(yàn)方案1用物理天平分別稱出量熱器內(nèi)圓筒和攪拌器m1,，電流引入金屬棒和電阻絲的質(zhì)量m3由實(shí)驗(yàn)室給出。測量環(huán)境溫度，實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)各測一次取平均值。2在量熱器的內(nèi)圓筒中裝上二分之一到三分之二容積的水；3按圖21接好電路，蓋好量熱器的蓋

21、子，插上溫度計(jì)（浸入水中，又不可觸及電熱絲），打開電源并調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，用攪拌器緩慢攪動(dòng)量熱器的內(nèi)圓筒中的水，使內(nèi)圓筒中的水溫每分鐘升高1.5左右。記下電表測得的電流及電壓（電流不可超過3A）；4斷開電源，量熱器的內(nèi)圓筒中的溫水替換為同量、溫度為室溫的蒸餾水。用物理天平稱量量熱器內(nèi)圓筒中蒸餾水的質(zhì)量m2；5待量熱器內(nèi)水的溫度穩(wěn)定后（略高于環(huán)境溫度），記錄下數(shù)值，此時(shí)的溫度為初始溫度T0。合上電源開關(guān)，使電路通電，同時(shí)，用秒表開始計(jì)時(shí)，每隔一分鐘分別記一次溫度計(jì)、安培表及伏特表的讀數(shù)（亦可每隔20秒依次對(duì)上述三個(gè)量進(jìn)行一次讀數(shù)，然后周而復(fù)始）。實(shí)驗(yàn)過程中必須連續(xù)緩慢攪動(dòng)量熱器的內(nèi)圓筒

22、中的水，以使溫度均勻，直到溫度超過初始溫度約12，再斷開電源。記下實(shí)際通電的時(shí)間t，斷電后系統(tǒng)溫度還會(huì)略為升高，故必須仔細(xì)觀察并記下系統(tǒng)的終止溫度T2及其經(jīng)歷的時(shí)間t1。以后繼續(xù)攪拌，并每隔一分鐘記錄一次讀數(shù)，直到溫度下降1oC左右，以獲得自然冷卻數(shù)據(jù)（至少記錄6次）。6用小量筒估計(jì)溫度計(jì)浸入水中的體積V；【注意事項(xiàng)】1溫度計(jì)要浸入水中，但又不能觸及電熱絲，注意攪拌器、涼熱墻壁和電阻絲不要短路。2電路接好后，須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后，才能接通電源，注意電表的正負(fù)極性不要接反。3只有當(dāng)電熱絲浸入在水中才能通電，否則，銅棒和電熱絲可能會(huì)被燒壞。4通電后每隔一定時(shí)間記下導(dǎo)體溫度，斷電后繼續(xù)連續(xù)記溫，到

23、導(dǎo)體自然冷卻一段時(shí)間后再停止。五、考核形式 實(shí)驗(yàn)操作平均成績占30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告平均成績占30%，期末考試成績占40。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)：包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅粚?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理；用到的實(shí)驗(yàn)器材；采用的實(shí)驗(yàn)方法，步驟和操作過程，并根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。 2、實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)際實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)驗(yàn)方法，步驟和操作過程及注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原始數(shù)據(jù)的記錄。 3、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，分析以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。 4、結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)對(duì)所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析，包括實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否與理論相吻合以及原因，實(shí)驗(yàn)后的心得體會(huì)和建議。七、思考題 1切斷電源后，水溫還會(huì)上

24、升少許，然后才開始下降，記錄T2、t1及用作圖的方法求出Tf時(shí)，如何處理為正確？2為什么要限制加熱的溫升速率？過大或過小的溫升速率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響？電磁學(xué)部分實(shí)驗(yàn)一 伏安法測電阻及二極管伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3所屬課程：電磁學(xué)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解或掌握元器件伏安特性的測量方法。 二、實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中給出的儀器設(shè)備，自行設(shè)計(jì)測量電路，包括選用儀器，確定測量電路，測量條件，實(shí)驗(yàn)步驟等。要求盡量減小誤差，測量中不要使電表過載。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料電阻元件,伏安特性測試儀,電流表,電壓表,滑線變阻器.四、實(shí)驗(yàn)方案由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

25、方案。五、考核形式 1平時(shí)成績占60%：包括：對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等的掌握，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，實(shí)驗(yàn)前后的預(yù)習(xí)及總結(jié)等，綜合評(píng)定。2 期末操作考試+筆試占40%：單人單桌，隨機(jī)抽題。二項(xiàng)成績之和為總成績。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容包括，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 試分析本實(shí)驗(yàn)中引起測量誤差的各主要因素,并比較各因素引起誤差的大小?實(shí)驗(yàn)二 靜電場的描繪實(shí)驗(yàn)類型：綜合實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3所屬課程：電磁學(xué)所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：電磁學(xué)課程中靜電場和穩(wěn)恒電

26、流的內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解用電流場模擬靜電場的基本原理 2.加深對(duì)靜電場性質(zhì)的理解 3.學(xué)習(xí)用回歸法處理數(shù)據(jù) 二、實(shí)驗(yàn)要求1預(yù)習(xí)普通物理實(shí)驗(yàn)（朱俊孔等編）中“靜電場描繪”實(shí)驗(yàn)，回顧電磁學(xué)課程中的靜電場與穩(wěn)恒電流場的內(nèi)容。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理來比較靜電場與穩(wěn)恒電流場的異同，理解模擬場與被模擬場之間要滿足的條件，根據(jù)內(nèi)容要求確定實(shí)驗(yàn)方案。2預(yù)習(xí)思考題：（1）為什么要用模擬法測量靜電場的結(jié)構(gòu)？用電流場模擬靜電場要滿足什么條件？（2）能否模擬點(diǎn)電荷所激發(fā)的電場？三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料靜電場描繪器 直流穩(wěn)壓電源 滑動(dòng)變阻器 萬用歐姆表等四、實(shí)驗(yàn)方案1無線長共軸電纜之間的靜電場模擬描繪；2填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、考

27、核形式 1平時(shí)成績占60%：包括：對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等的掌握，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，實(shí)驗(yàn)前后的預(yù)習(xí)及總結(jié)等，綜合評(píng)定。3 期末操作考試+筆試占40%：單人單桌，隨機(jī)抽題。二項(xiàng)成績之和為總成績。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要內(nèi)容包括，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看法等。七、思考題 1.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，能否說明電極與導(dǎo)電膜間的接觸是否良好？如果某處接觸不良，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 2.能否在導(dǎo)電膜上模擬帶任意電量的兩個(gè)平行圓柱間的電場分布？實(shí)驗(yàn)三 惠斯登電橋測電阻實(shí)驗(yàn)類型：綜合實(shí)驗(yàn)

28、類別：專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：3所屬課程：電磁學(xué)所涉及的課程和知識(shí)點(diǎn)：電磁學(xué)課程中穩(wěn)恒電流和電路的內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，掌握用惠斯登電橋測電阻的原理，學(xué)會(huì)用惠斯登通電橋測電阻的方法，初步了解電橋的靈敏度概念。二、實(shí)驗(yàn)要求1預(yù)習(xí)普通物理實(shí)驗(yàn)（朱俊孔等編）中“單臂電橋”實(shí)驗(yàn)，根據(jù)內(nèi)容要求確定實(shí)驗(yàn)方案；2預(yù)習(xí)思考題：（1）電橋平衡的條件是什么？（2）電橋靈敏度與那些因素有關(guān)？電橋靈敏度是否越高越好？三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料標(biāo)準(zhǔn)電阻箱4個(gè),待測電阻若干個(gè),直流穩(wěn)壓電源,指針式檢流計(jì),開關(guān),導(dǎo)線等。四、實(shí)驗(yàn)方案1 用自組電橋測電阻。1)開啟檢流計(jì)鎖扣，調(diào)節(jié)檢流計(jì)使之指針為零；2)用三個(gè)電阻箱，檢流

29、計(jì)和Rx組成電橋,根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行測量。注意測量之前用萬用表粗測Rx，比例臂不宜取的太小，用逐次逼近法調(diào)節(jié)平衡。2測量電橋靈敏度。3測量標(biāo)稱值不同的中值商品電阻，數(shù)值不少于10個(gè)，求平均值。4填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。五、考核形式 1平時(shí)成績占60%：包括：對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等的掌握，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，實(shí)驗(yàn)前后的預(yù)習(xí)及總結(jié)等，綜合評(píng)定。4 期末操作考試+筆試占40%：單人單桌，隨機(jī)抽題。二項(xiàng)成績之和為總成績。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要內(nèi)容包括，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)操作的成敗、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)論或提出自己的看

30、法等。七、思考題 1在調(diào)節(jié)電橋平衡的過程中，檢流計(jì)開關(guān)為什么采用“躍接法”？你如何根據(jù)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)的方向來調(diào)節(jié)Rs，很快找到“平衡點(diǎn)”？2在調(diào)節(jié)電橋平衡的過程中，如果檢流計(jì)始終不偏轉(zhuǎn)，可能的原因是什么？如果無論怎樣改變Rs的值，檢流計(jì)始終偏向一邊，其原因是什么？光學(xué)部分實(shí)驗(yàn)一 薄透鏡焦距的測定實(shí)驗(yàn)類型： 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 3所屬課程： 光學(xué)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握會(huì)聚透鏡和發(fā)散透鏡焦距的測量方法。2、 驗(yàn)證透鏡成像公式，學(xué)會(huì)光學(xué)系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié)。二、實(shí)驗(yàn)要求：1、預(yù)習(xí)會(huì)聚透鏡焦距的測量方法。方法1：利用高斯公式求焦距。方法2：利用貝塞爾法求焦距。2、預(yù)習(xí)發(fā)散透鏡焦距的測量方法：輔助

31、透鏡成像法求焦距。三、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 光具座；會(huì)聚透鏡；發(fā)散透鏡；光源；像屏；物屏四、 實(shí)驗(yàn)方案1、 光具座上各光學(xué)元件的共軸調(diào)節(jié)因物距、像距都是沿光軸計(jì)算長度的，而長度是靠光具座上的標(biāo)尺刻度來讀數(shù)。為準(zhǔn)確測量，透鏡光軸應(yīng)與光具座的導(dǎo)軌平行。并且各透鏡應(yīng)調(diào)節(jié)到共同的光軸上，且光軸與導(dǎo)軌平行。這些步驟稱共軸調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方法如下： 粗調(diào) 把透鏡、物、屏等用光具夾夾好后，先將它們靠攏，調(diào)節(jié)高低適中。使光源、“1”字中心、透鏡中心、光屏中央大致在一條和導(dǎo)軌平行的直線上。并使透鏡、屏的平面等互相平行且垂直于導(dǎo)軌。這一步驟靠眼睛觀察判斷。 細(xì)調(diào) 靠成像規(guī)律來判斷。若“1”字的中心偏離透鏡的光軸，那么在移動(dòng)透

32、鏡的過程中，像的中心位置會(huì)改變，即大像和小像的中心不重合。此時(shí)可根據(jù)偏移方向判斷“1”字中心究竟是偏左還是偏右，偏上還是偏下，然后加以調(diào)整。2、 測量薄凸透鏡的焦距注意使L>4f，固定“1”字屏與像屏的位置。反復(fù)多次判斷成放大像和縮小像時(shí)透鏡的位置（光具凳紅線指示為準(zhǔn)，讀到0.1mm），記下“1”字屏、凸透鏡、像屏的位置，將數(shù)據(jù)填表。次數(shù)“1”字與像屏間距L放大像時(shí)透鏡位置X1縮小像時(shí)透鏡位置X2d123453、 測量凹透鏡的焦距先用凸透鏡成縮小像，記下像的位置。然后放上凹透鏡，注意透鏡的光軸要共軸。移動(dòng)凹透鏡和像屏，反復(fù)多次判斷成像的位置，記錄數(shù)據(jù)并填表。次數(shù)凸透鏡成像位置凹透鏡位置最

33、后成像位置S12345五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要規(guī)范整潔，數(shù)據(jù)記錄真實(shí)，數(shù)據(jù)處理按實(shí)驗(yàn)誤差理論進(jìn)行。測量誤差計(jì)算公式為： （n為測量次數(shù)）測量結(jié)果表示為：六、 思考題共軸調(diào)節(jié)的目的是實(shí)現(xiàn)哪些要求，不滿足這些要求對(duì)測量會(huì)有什么影響？實(shí)驗(yàn)二 等厚干涉法測球面的曲率半徑實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 3所屬課程：光學(xué)牛頓環(huán)裝置是由一塊曲率半徑較大的平凸玻璃透鏡，以其凸面放在一塊光學(xué)玻璃平板（平晶）上構(gòu)成的，如圖1所示。平凸透鏡的凸面與玻璃平板之間的空氣層厚度從中心到邊緣逐漸增加，若以平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)上，則經(jīng)空氣層上、下表面反射的二光束存在光程差，它們?cè)谄酵雇哥R的凸面相

34、遇后，將發(fā)生干涉。從透鏡上看到的干涉花樣是以玻璃接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的圓環(huán)，稱為牛頓環(huán)。由于同一干涉環(huán)上各處的空氣層厚度是相同的，因此它屬于等厚干涉。 圖2牛頓環(huán)圖1裝置圖由圖可見，如設(shè)透鏡的曲率半徑為，與接觸點(diǎn)相距為處空氣層的厚度為，其幾何關(guān)系式為：  由于>>，可以略去d2得                   (1)  光線應(yīng)是垂直入射的，計(jì)算光程差時(shí)還要考慮光波在平玻璃

35、板上反射會(huì)有半波損失，從而帶來/2的附加程差，所以總程差為              (2)產(chǎn)生暗環(huán)的條件是：                     (3)其中0，1，2，3，.為干涉暗條紋的級(jí)數(shù)。綜合上述式子可得第級(jí)暗環(huán)的半徑為：    

36、60;                     (4)由(4)式可知，如果單色光源的波長已知，測出第級(jí)的暗環(huán)半徑m，即可得出平凸透鏡的曲率半徑；反之，如果已知，測出m后，就可計(jì)算出入射單色光波的波長。但是用此測量關(guān)系式往往誤差很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的點(diǎn)接觸；接觸壓力會(huì)引起局部形變，使接觸處成為一個(gè)圓形平面，干涉環(huán)中心為一暗斑?；蛘呖諝忾g隙層中有了塵埃，附加了光程差，干涉環(huán)中心為一亮（

37、或暗）斑，均無法確定環(huán)的幾何中心。實(shí)際測量時(shí)，我們可以通過測量距中心較遠(yuǎn)的兩個(gè)暗環(huán)的半徑m和n的平方差來計(jì)算曲率半徑。因?yàn)?#160;     m2        n2兩式相減可得          所以            (5)  由上式可知,只要測出m與n（分別為第m與第n條暗環(huán)的直徑）的值

38、，就能算出或。這樣就可避免實(shí)驗(yàn)中條紋級(jí)數(shù)難于確定的困難，利用后一計(jì)算式還可克服確定條紋中心位置的困難。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步熟悉移測顯微鏡使用，觀察牛頓環(huán)的條紋特征。2利用等厚干涉測量平凸透鏡曲率半徑。   3. 學(xué)習(xí)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)要求1. 課前必須認(rèn)真閱讀教材和有關(guān)資料，掌握等厚干涉的原理。并到實(shí)驗(yàn)室看一下實(shí)驗(yàn)設(shè)備，基本了解有關(guān)的測量儀器的使用方法，明確哪些物理量是間接測量，哪些是直接測量，用什么方法和測量儀器來測定等。2. 寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)的目的要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理的或設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方法、步驟、操作過程或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方案、記錄數(shù)

39、據(jù)的表格。預(yù)習(xí)報(bào)告中最重要的是擬定出主要實(shí)驗(yàn)步驟和指明作好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，不可照抄教材，在預(yù)習(xí)中要對(duì)做好本次實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)關(guān)鍵步驟作到心中有數(shù)，絕不可應(yīng)付了事。3. 寫出實(shí)驗(yàn)方案。包括安排實(shí)驗(yàn)步驟、記錄數(shù)據(jù)的表格、數(shù)據(jù)處理及問題分析 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及材料牛頓環(huán)儀，移測顯微鏡，低壓鈉燈四、實(shí)驗(yàn)方案1. 調(diào)整顯微鏡的十字叉絲與牛頓環(huán)中心大致重合。2. 轉(zhuǎn)動(dòng)測微鼓輪,使叉絲的交點(diǎn)移近某暗環(huán),當(dāng)豎直叉絲與條紋相切時(shí)（觀察時(shí)要注意視差），從測微鼓輪及主尺上讀下其位置x。為了熟練操作和正確讀數(shù)，在正式讀數(shù)前應(yīng)反復(fù)練習(xí)幾次，直到同一個(gè)方向每次移到該環(huán)時(shí)的讀數(shù)都很接近為止。3. 在測量各干涉環(huán)的直經(jīng)時(shí)，只可沿同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)鼓輪，不能進(jìn)進(jìn)退退，以避免測微螺距間隙引起的回程誤差。在測量某一條紋的直徑時(shí)，如果在左側(cè)測的是條紋的外側(cè)位置，而在右側(cè)測的是條紋的內(nèi)側(cè)位置，此條紋的直徑可認(rèn)為就等于這兩個(gè)位置之間的距離。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)主要測量間隔為個(gè)干涉環(huán)的兩個(gè)暗環(huán)的直經(jīng)平方差。為了減少讀數(shù)誤差，應(yīng)將值取得大一些。如取10，則干涉條紋的相對(duì)誤差就可減小近10倍。只要依次測出從322的每一暗環(huán)的直經(jīng)，利用逐差法分組求取條紋的直經(jīng)平方差，則可獲得