大学物理创新实验设计 [大学物理创新实验报告]
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大学物理创新实验设计 [大学物理创新实验报告]

2019-11-24 07:32:12 投稿作者: 点击:

篇一:大学物理设计性实验报告

大学物理设计性实验报告

课题________________

学院________________

班级________________

姓名________________

学号________________

【实验目的】

1. 掌握多种测定重力加速度的方法。 2. 正确进行数据处理和误差分析。

【实验器材】

秒表、倾角固定的斜面(倾角未知)、木块、米尺

【实验原理】

借用一道测定木块与斜面之间动摩擦因数进行知识的迁移与转换,运用牛顿第二定律及运动学公式可测定出重力加速度。在B点给木块一初速度让其沿

斜面匀减速上滑,记下到达最高点的时间t1,并测出BD长度s。将木块由D点静止释放让其沿斜面匀加速下滑,记下

到达B点的时间t2。由牛顿第二定律易知上滑、下滑的加速度分别为

1a2t22 2

hsl11

解得g?(2?2) ,sin??

lht1t2s?

a1?gsin??mgcos?、a2?gsin??mgcos?。由运动学公式,有s?

12a1t1,2

运用水滴法测重力加速度测出水滴间隔时间以及掉落高度,运用牛顿第二定律以及运动学公式可测出重力加速度。

【实验内容】

1.测出斜面的高 H、斜面的长L

2.给木块一初速度,记录到达最高点的时间

3.将木块静止释放,使其下滑,记录下滑到点B的时间 4.多次重复步骤2、3,记录多组数据。

5.在自来水龙头下面固定一个盘子,使水一滴一滴连续地滴到盘子里,仔细调节水龙头,使得耳朵刚好听到前一个水滴滴到盘子里声音的同时,下一个水滴刚好开始下落。

6.量出水龙头口离盘子的高度h,再用停表计时。

7.当听到某一水滴滴在盘子里的声音的同时,开启停表开始计

时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3??”一直数到“n”,按下停表按钮停止计时,读出停表的示数t。

8.记录并分析数据。

9.比较实验记录分析不同方法得出的重力加速度,掌握相关的测量特点

表一:

H=__________ L=__________g=__________g=___________

篇二:大学物理上实验报告(共2篇)

篇一:大学物理实验报告

大学物理演示实验报告

院系名称: 勘察与测绘学院

专业班级:

姓 名:

学 号:

辉光盘

【实验目的】:

观察平板晶体中的高压辉光放电现象。

【实验仪器】:大型闪电盘演示仪

【实验原理闪电盘是在两层玻璃盘中密封了

涂有荧光材料的玻璃珠,玻璃珠 充有稀薄的

惰性气体(如氩气等)。控制器中有一块振荡

电路板,通过电源变换器,将12v低压直流

电转变为高压高频电压加在电极上。

通电后,振荡电路产生高频电压电场,

由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产

生紫外辐射,玻璃珠上的荧光材料受到紫外

辐射激发出可见光,其颜色由玻璃珠上涂敷

的荧光材料决定。由于电极上电压很高,故

所发生的光是一些辐射状的辉光,绚丽多彩,光芒四射,在黑暗中非常好看。

【实验步骤】:

1. 将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小;

2. 插上220v电源,打开开关;

3. 调高电位器,观察闪电盘上图像变化,当电压超过一定域值后,盘上出现闪光;

4. 用手触摸玻璃表面,观察闪光随手指移动变化;

5. 缓慢调低电位器到闪光恰好消失,对闪电盘拍手或说话,观察辉光岁声音的变化。

【注意事项】:

1. 闪电盘为玻璃质地,注意轻拿轻放;

2. 移动闪电盘时请勿在控制器上用力,避免控制器与盘面连接断裂;

3. 闪电盘不可悬空吊挂。

辉光球

【实验目的】

观察辉光放电现象,了解电场、电离、击穿及发光等概念。

【实验步骤】

1.将辉光球底座上的电位器调节到最小;

2.插上220v电源,并打开开关;

3. 调节电位器,观察辉光球的玻璃球壳内,电压超过一定域值后中心处电极之间随机产生数道辉光;

4.用手触摸玻璃球壳,观察到辉光随手指移动变化;

5.缓慢调低电位器到辉光恰好消失,对辉光球拍手或说话,观察辉光随声音的变化。

【注意事项】

1.辉光球要轻拿轻放;

2.辉光球长时间工作可能会产生臭氧。

【实验原理】

辉光球发光是低压气体(或叫稀疏气体)在高频电场中的放电现象。玻璃球 中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板,通电后,震荡电路产生高频电压电场,由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射。辉光球工作时,在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手(人与大地相连)触及球时,球周围的电场、电势分布不再均匀对称,故辉光在手指的周围处

变得更为明亮,产生的弧线顺着手的触摸移动而游动扭曲,随手指移动起舞。对辉光球拍手或说话时,也会影响电场的分布。

【相关介绍】

辉光球又称为电离子魔幻球。它的外观为直径约15cm的高强度玻璃球壳,球内充有稀薄的惰性气体(如氩气等),玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板,通过电源变换器,将12v低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。通电后,震荡电路产生高频电压电场,由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射,产生神秘色彩。由于电极上电压很高,故所发生的光是一些辐射状的辉光,绚丽多彩,光芒四射,在黑暗中非常好看。

在日常生活中,低压气体中显示辉光的放电现象,也有广泛的应用。例如,在低压气体放电管中,在两极间加上足够高的电压时,或在其周围加上高频电场,就使管内的稀薄气体呈现出辉光放电现象,其特征是需要高电压而电流密度较小。辉光的部位和管内所充气体的压强有关,辉光的颜色随气体的种类而异。荧光灯、霓虹灯的发光都属于这种辉光放电。 在各种各样的辉光中,最神奇的还要算人体辉光了。1911年伦敦有一位叫华尔德?基尔纳的医生运用双花青染料刷过的玻璃屏透视人体,发现在人体表面有一个厚达15毫米的彩色光层。医学家们对此研究表明,人体在疾病发生前,体表的辉光会发生变化,出现一种干扰的“日冕”现象;癌症患者体内会产生一种云状辉光;当人喝酒时辉光开始有清晰、发亮的光斑,酒醉后便转为苍白色,最后光圈内收。吸烟的人其辉光则有不谐和的现象。 实验心得

12月的一次周末,我们利用这短短的2个小时去西区参观的物理实验室,并观看了物理演示实验。在这次的演示实验课中,我学到了很多平时的生活学习中学不到的东西。在实验课上,老师让我们自己学习实验原理,自己动手学习操作,然后给同学们演示并讲解。我们第一次见到了一些很新奇的仪器和实验,通

过奇妙的物理现象感受了伟大的自然科学的奥妙。我们怀着好奇心仔细的观看了每个演示实验,通过自己的学习和同学们的认真讲解,一些看似不正常的现象都能用科学的自然知识来解释了!

我觉得我们做的虽然是演示实验,但也很有收获,这是我们对课上所学知识的一个更直观的了解,通过此次光学演示实验使我对光有了一种感性的认识,加深了对光学现象及原理的认识,为今后光学的学习打下深厚的基础,此次演示实验把理论与现实相结合,让大家在现实生活中理解光波的本质,这给我们每天的理论学习增添了一点趣味。

特别是辉光球和辉光盘,在现实生活中根本看不到,这是我第一次看。一丝一丝的五光十色的光线通过辉光球迸射出来如同礼花绽放般浪漫,让我想起了除夕夜的美妙绝伦的烟火。虽然说演示实验的过程是简单的,但它的意义绝非如此。我们学习的知识重在应用,对大学生来说,演示实验不仅开动了我们思考的马达,也让我们更好地把物理知识运用到了实际现象的分析中去,使我们不但对大自然产生了以前没有的敬畏和尊重,也有了对大自然探究的

好奇心,我想这是一个人做学问最最重要的一点。因此我想在我们平时的学习中,要带着一种崇敬的心情和责任感,认认真真地学习,踏踏实实地学习,只有这样,我们才能真正学会一门课,学好一门课。此外,我觉得我们不能将眼光仅仅定位在事物的表面,不能被眼镜所欺骗,要认真的分析,理解,找出事物背后的真理;不仅在物理,生活中更应如此,只有这样我们才能成为一个完美的人,我想这也是为什么大纲上要安排这样一个演示实验的目的所在。我很庆幸能和老师一起参与本次试验,老师的细致指导是我能够顺利完成、理解本次试验的前提。

感谢老师的指导!

篇二:大学物理实验报告

怎样做好大学物理实验课程的实验预习

摘要:简要说明了大学物理实验的重要地位和实验预习的重要性。详细介

绍如何做好大学物理实验课程的实验预习,包括预习要求、预习重点、设计性实验的预习、预习报告的内容;并以“拉伸法测量钢丝杨氏模量”这一实验项目为例,具体说明了怎样做好实验预习。

一、大学物理实验的重要地位

大学物理实验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程,是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。

大学物理实验覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法、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、提高科学素质的重要基础。

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,大学物理实验具有其他实践类课程不可替代的作用。

二、大学物理实验的预习要求

与理论课程不同,实验课程的特点是学生在教师的指导下自己动手,独立完成实验任务。所以实验预习尤其重要。上课时教师要检查实验预习情况,评定实验预习成绩。没有预习的学生不能做实验。

实验预习的目的是全面认识和了解所要做的实验项目。因此,要求在预习时应理解实验原理,了解实验仪器和实验方法,明确实验任务,写出简单的预习报告。

(1) 明确实验任务

要明确实验中需要测量哪些物理量,每个待测量又分别需要什么实验仪器和采用什么实验方法来测量。

(2)清楚实验原理

要理解实验基本原理。例如,电位差计精确测量电压实验用到补偿法原理进行定标,应该理解补偿电路的特点,什么是定标,定标的作用以及如何利用补偿电路定标;电位差计测量的主要误差来源,怎样减小误差。

(3)了解实验仪器 要初步了解实验仪器,通过预习知道需要使用哪些仪器,并对仪器的相关知识进行初步学习,特别是仪器的结构功能、操作要领、注意事项等。

(4)了解实验误差

要了解引起实验误差的主要因素有哪些,思考在做实验时应当怎样减小误差。 (5)总结实验预习

尝试归纳总结实验所体现的基本思想,自己在预习过程做了哪些工作,遇到了哪些问题,解决了哪些问题,怎么解决的,还有哪些问题不清楚,等等。

总之,实验预习时要认真阅读实验教材,积极参考网上实验学习辅导,必要时主动查阅相关资料,明确实验目的和要求,理解实验原理,掌握测量方案,初步了解仪器的构造原理和使用方法,在此基础上写好预习报告

设计性实验项目除了做好一般实验项目的预习工作以外,还要做好下列预习工作。 (1)阐述实验原理,选择实验方案

根据实验内容要求和实验教材中实验原理的提示,认真查阅有关资料,详细写出实验原理和实验方案。

(2)选择测量仪器、测量方法和测量条件

根据实验方案的要求,确定出使用什么样的实验仪器、采用什么样的测量方法、在什么样的条件下进行测量。选择测量方法时还要考虑到选用什么样的数据处理方法。

(3)确定实验过程,拟定实验步骤

明确实验的整体过程,拟定出详细的实验步骤。

三、预习报告的主要内容

3.实验原理(必要的计算公式、原理图、电路图、光路图、相关说明等)

表格。)

特别说明:

预习报告为预习时写的实验报告,不一定冠名“预习”。如果预习实验报告1~4项内容书写完整规范,整齐清晰,可以作为实验报告的一部分。撰写实验报告时可以在此基础上续加其他内容。

四、实验预习举例

下面以“拉伸法测钢材的杨氏模量”这一实验项目为例,具体说明实验预习的主要内容。 首先根据实验目的和实验内容要求,有针对性地阅读教材,重点思考和解决如下问题:( 1)什么是杨氏弹性模量? (2)测量杨氏模量的计算公式如何?

(3)通过杨氏模量的计算公式明确要测量哪些物理量?这些物理量如何测量? (4)实验测量中用到什么测量方法? (5)实验中的数据如何记录和处理?

实验5-3 拉伸法测钢材的杨氏模量

【实验目的】

(1)学会拉伸法测量杨氏弹性模量的基本原理和实现方法。 (2)掌握用光杠杆法测量微小伸长量的原理和方法。 (3)学会用逐差法处理实验数据。

(通过实验目的可以知道本实验中要用到几种测量长度的器具,要提前预习使用方法,并且要熟悉“光杠杆”测微小长度变化的方法以及用逐差法处理数据。)

【实验原理】

(1)什么是杨氏弹性模量

设钢丝截面积为s,长为l。若沿长度方向施以外力f使钢丝伸长△l,则比值f/s 是单位截面上的作用力,称为应力;比值△l/l 是物体的相对伸长量,称为应变,表示物体形变的大小。根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,即

f?l

?e sl

式中比例系数e的大小,只取决于材料本身的性质,与外力f、物体原长l 及截面积s 的大小无关,叫做杨氏模量。

2e?

4fl

?d2?l

(所以实验当中需要测量f、l、s或d、δl几个量才能计算出杨氏模量,究竟如何测量呢?)

(2) 用光杠杆法测量微小长度变化量δl 光杠杆结构如图1所示,光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架,平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直,其后足即杠杆的支脚与

被测物接触,当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离δl时,镜面法线转过一个φ 角,而入射到望远镜的光线转过2φ角,如图2 所示。当φ 很小时,有

??tan??

?l

k

图1 光杠杆结构

式中k为支脚尖到刀口的垂直距离(也叫光杠杆

的臂长)。根据光的反射定律,反射角和入射角相等,故当镜面转动φ 角时,反射光线转动2φ 角,由图2可知

2??tan2??

式中d 为镜面到标尺的距离,l 为从望远镜中观察到的标尺移动的距离(设长度变化前望远镜中的叉丝横线读出标尺上相应的刻度值为x,当长度变化两次读数差为l =

式(4)得微小伸长量为

l

d

图2 光杠杆原理

?l?

k

l 2d

(3)测定钢丝杨氏模量的理论公式

由式(2)和式(5)可得实验测定钢丝杨氏模量的理论公式为

e?

8fld

?d2kl

【实验仪器】

杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜尺组、米尺、千分尺等。

(应该在下面阅读中仔细查阅杨氏模量测定仪、千分尺的结构及使用方法如杨氏模量仪中光杠杆及其测微小长度变化的原理、千分尺的读数方法;并思考如何选择上面几种测量仪器。)

【实验内容】

(1)调整杨氏模量仪

(2)光杠杆及望远镜尺组的调节 (3)测量相应物理量 (4)逐差法处理数据

(实验中要注意光杠杆(望远镜、平面镜、标尺)的调节,特别注意如何消除十字叉丝像和标尺像的视差;千分尺的读数(注意初末位置的读数),初步理解不同量如何选择相应测量仪器的方法。

篇三:大学物理实验报告-弦振动

华南理工大学实验报告

课程名称:大学物理实验

理学院 系 数学 专业创新 班 姓名 任惠霞

实验名称 弦振动 2011.9. 6 指导老师

(报告内容:目的、仪器装置、简单原理、数据记录及结果分析等)

一.实验目的

1.观察弦上形成的驻波

2.学习用双踪示波器观察弦振动的波形

3.验证弦振动的共振频率与弦长、张力、线密度及波腹数的关系

二.实验仪器

XY弦音计、双踪示波器、水平尺

三 实验原理

当弦上某一小段受到外力拨动时便向横向移动,这时弦上的张力将使这小段恢复到平衡位置,但是弦上每一小段由于都具有惯性,所以到达平衡位置时并不立即停止运动,而是继续向相反方向运动,然后由于弦的张力和惯性使这一小段又向原来的方向移动,这样循环下去,此小段便作横向振动,这振动又以一定的速度沿整条弦传播而形成横波。 理论和实验证明,波在弦上传播的速度可由下式表示:

??=

ρ

??1

------------------------------------------------------- ①

另外一方面,波的传播速度v和波长λ及频率γ之间的关系是:

v=λγ-------------------------------------------------------- ②

将②代入①中得 γ

=λ1

??

-------------------------------------------------------③ ρ1

又有L=n*λ/2 或λ=2*L/n代入③得 γ

n=2L

??

------------------------------------------------------ ④ ρ1

四 实验内容和步骤

1.研究γ和n的关系

①选择5根弦中的一根并将其有黄铜定位柱的一端置于张力杠杆的槽内,另一端固定在张力杠杆水平调节旋钮的螺钉上。

②设置两个弦码间的距离为60.00cm,置驱动线圈距离一个弦码大约5.00cm的位置上,将接受线圈放在两弦码中间。将弦音计信号发生器和驱动线圈及示波器相连接,将接受线圈和示波器相连接。

③将1kg砝码悬挂于张力杠杆第一个槽内,调节张力杠杆水平调节旋钮是张力杠杆水平(张力杠杆水平是根据悬挂物的质量精确确定,弦的张力的必要条件,如果在张力杠杆的第一个槽内挂质量为m的砝码,则弦的张力T=mg,这里g是重力加速度;若砝码挂在第二个槽,则T=2mg;若砝码挂在第三个槽,则T=3mg…….) ④置示波器各个开关及旋钮于适当位置,由信号发生器的信号出发示波器,在示波器上同时显示接收器接受的信号及驱动信号两个波形,缓慢的增加驱动频率,边听弦音计的声音边观察示波器上探测信号幅度的增大,当接近共振时信号波形振幅突然增大,达到共振时示波器现实的波形是清晰稳定的振幅最大的正弦波,这时应看到弦的震动并听到弦振动引发的声音最大,若看不到弦的振动或者听不到声音,可以稍增大驱动的振幅(调节“输出调节”按钮)或改变接受线圈的位置再试,若波形失真,可稍减少驱动信号的振幅,测定记录n=1时的共振频率,继续增大驱动信号频率,测定并记录n=2,3,4,5时的共振频率,做γ?n图线,导出γ和n的关系

2.研究γ和T的关系 保持L=60.00cm,ρ

1保持不变,将1kg的砝码依次挂在第1、2、3、4、5槽内,测出n=1

时的各共振频率。计算lg r 和lgT,以lg2为纵轴,lgT为横轴作图,由此导出r和T的关系。

3.验证驻波公式

根据上述实验结果写出弦振动的共振频率γ与张力T、线密度ρ关系,验证驻波公式。

1、弦长l1、波腹数n的

五 数据记录及处理

1.实验内容1-2 数据 T=1mg ρ1=5.972 kg/m

数据处理:

由matlab求得平均数以及标准差 1.平均数 x1=117.5600 2.标准差 σx=63.8474

最小二乘法拟合结果: Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2

Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = 40.38 (39.97, 40.79) p2 = -3.58 (-4.953, -2.207)

Goodness of fit:SSE: 0.508R-square: 1

Adjusted R-square: 1RMSE: 0.4115

此结果中R-square: 1 Adjusted R-square: 1说明,此次数据没有异常点,并且这次实验数据n与γ关系非常接近线性关系,并可以得出结论:n与γ呈正比。

2.实验内容 3.4数据

1.平均数 x1= 62.2000 2.标准差 σx=308.2850

最小二乘法拟合结果: Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2

Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 =0.4902 (0.4467, 0.5336) p2 = 1.574 (1.553, 1.595) Goodness of fit:SSE: 0.0001705R-square: 0.9977

Adjusted R-square: 0.9969RMSE: 0.007539

由分析可知,此次数据中并没有异常点,并且进行线性拟合后R-square: 0.9977 Adjusted R-square: 0.9969,因为都极其接近1,所以说此次拟合进行的非常成功,由此我们可以得出相应的结论:lgT与lgγ是线性关系。

六.结论

验证了弦振动的共振频率与张力是线性关系

也验证了弦振动的共振频率与波腹数是线性关系。

七.误差分析

在γ和n关系的实验中,判断是否接近共振时,会有一些误差,而且因为有外界风力等不可避免因素,所以可能会有较小误差。

在γ与T实验中,由于摩擦力,弦不是处于完全水平等可能产生较小的误差。

附录(Matlab代码)

%%实验1 %一

A=[1 37.2 2 76.9 3 117.1 4 158.1 5 198.5];

p1=mean(A(:,2)); %平均数 q1=sqrt(var(A(:,2))); %标准差

figure

plot(A(:,1),A(:,2),'o') hold on lsline

xlabel('n 波腹数');

ylabel('γ(Hz) 频率');title('γ和n的关系');

[k b]=polyfit(A(:,1),A(:,2),1);%拟合直线

%二

% T(kg) LgT(kg) γ(Hz) Lgγ(Hz) B=[1 0.00 37.2 1.57 2 0.3 53.6 1.73 3 0.48 65.0 1.81 4 0.60 72.5 1.86 5 0.70 82.7 1.92];

x=B(:,1); y=B(:,3);

《大学物理创新实验报告》

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