园艺植物栽培学实验讲义_2
《园艺植物栽培学实验》教案
实验一蔬菜种子的处理技术
一、实验目的
种子是农业生产的重要生产资料，种子的形态特征及生理特性各异，有些种子具有休眠特性，有些种子具有较硬的种皮或者是种子中含有萌发抑制物等。需要对种子进行一定的处理才能发芽或提高种子发芽率。要求掌握常见的种子处理的原理及方法。
二、实验原理
种子质量是由种子不同特性综合而成的一种概念，农业生产上要求种子具有优良的品种特性和优良的种子特性，包括品种质量和播种质量两方面，品种质量是指与遗传特性有关的品质，包括种子的真实性及品种纯度。播种质量是指种子播种后与田间出苗有关的质量，包括种子净度、发芽率、千粒重、含水量等内容。
三、实验材料
1、材料黄瓜种子、丝瓜种子、番茄种子、黒籽南瓜种子、硫酸铜、高锰酸钾、福尔马林。
四、实验内容
采用对黄瓜、番茄、丝瓜、生菜种子、黒籽南瓜进行消毒处理，观察种子的发芽率及发芽势；采用低温处理、冷水浸种、温水浸种、激素处理几种方法处理种子，观察种子的发芽率及发芽势。
五、结果与分析
实验二蔬菜的播种育苗技术
一、实验目的
根据不同园艺植物种子的形态特征特性、不同的时期及目的，选择相应的播种方法。其中，穴盘育苗是培育优质种苗常用的方法之一，因此要求掌握穴盘育苗技术；掌握播种量的计算方法。首先都要对种子进行播种量的估算，播种量与种子的净度、纯度、发芽率等有关。二、实验原理
将精选和处理过的繁殖材料以一定的方式和方法播入或插入土中或其他基质中，称为播种。播种质量关系到成苗数、苗的整齐度及质量，进而影响到产品产量、品质、商品性等性状。提前浸种催芽、可充分满足园艺植物种子萌发所需水分，并在人工控制的温度、水分及空气条件下，促使种子发芽快而整齐。要求掌握播种量的计算及常用的播种方法及技术。
三、实验材料
1、材料黄瓜种子、丝瓜种子、番茄种子、黒籽南瓜种子、生菜种子、128孔穴盘
四、实验内容
1、播种期的确定
根据园艺植物的种类和品种特性、气候条件播种方式及市场需求而定。
2、播种量的确定
根据园艺植物种类、种子质量、播种方式和方法、密度、播种季节及自然灾害等条件而确定。
3、播种深度
根据种子大小、土壤质地、土壤湿度、温度及气候条件等综合因素确定播种深度，一般覆土厚度为种子的5-7倍左右，沙质土播种宜深；土壤湿度大，温度适宜时宜浅；气候干燥宜深，湿润季节宜浅。
五、结果与分析
实验三花卉的扦插繁殖
一、实验目的
扦插繁殖是利用园艺植物器官的再生能力，以植物的根、茎、叶等为繁殖材料，将其插入基质中，给予一定的条件使其再生成完整的独立个体。了解园艺植物扦插育苗的原理，掌握扦插育苗的基本方法。
二、实验材料
1、材料月季枝条、扶桑
2、用具修枝剪、河沙、珍珠岩、蛭石、生长调节剂
三、实验内容
1、苗床准备
以河沙、蛭石、珍珠岩按4：3：3比例配置，100倍液的福尔马林进行消毒，处理后密封过夜，摊开晾晒至气味消失即可进行扦插。
2、插穗的选择和修剪
在采穗圃中选择生长健壮、无病虫害、品质优良的植株作母株，于母株上选择谢花后或开花前枝条粗壮、节间短、木质化程度好、叶片发育完整的枝条作插穗。
3、插前生根处理
浸泡法：用2号ABT生根粉30ppm至50ppm液，将插穗以50根至100根绑为1捆，下端2厘米浸入该溶液2小时至4小时，取出后插入苗床，深3厘米至5厘米。
快蘸法：用50%酒精和萘乙酸或吲哚丁酸配成500 mg/L溶液，将插穗下端2厘米浸入该溶液中2秒至5秒，待药液稍干后，立即扦入苗床。
4、扦插方法
月季扦插多用直插法。扦插深度为插穗长的1/3至1/2，一般深达第二个芽眼处即可。扦插时，首先用与插穗粗细相等的竹签穿孔，再将月季插穗插入压实。扦插密度以叶互不接触为宜。扦插时，长插穗与短插穗要分别扦插，防止长短不一，参差不齐，相互影响光照及生长。同时，品种不要混杂，按品种分段扦插，排列整齐有序，便于管理。插后立即用细眼喷壶喷水，不要喷洒过急，以免泥土污染插穗叶片及冲出插穗。盖上塑料薄膜，保持床内温度和湿度。
5、插后管理
扦插后充分浇水，前10天勤喷水，保持较湿的环境；10天后，控制喷水，见干再喷，保持晾干状态。并适当喷施千分之二的磷酸二氢钾溶液，促进生长。
四、实验结果与分析
实验四蔬菜的嫁接繁殖
一、实验目的
通过实验学习园艺植物常用的嫁接技术，掌握嫁接成活的关键技术和具体操作。
二、实验原理
接穗嫁接到砧木上后，在砧、穗削面，由死细胞的残留物形成一层褐色隔膜，之后在愈伤组织激素的刺激下，伤口周围细胞核形成层细胞分裂旺盛，并使褐色隔膜破裂，形成愈伤组织，将砧木接穗间的空间填满，向内形成新的木质部，向外形成新的韧皮部，导管和筛管也相互沟通，形成一个新的整体。
三、实验材料与用具
1、材料黄瓜、黒籽南瓜
2、嫁接针、刀片、嫁接夹
四、实验内容
一、生产点直插法：砧木苗第2片真叶吐芽，接穗苗第1片真叶直径1厘米时，为最佳嫁接期。用刀片切去砧木生长点，再用竹针从切口垂直插入4～５毫米。接穗从子叶节下５毫米处，与下胚轴成30°角切断，呈4～５毫米长的椭园形切面。然后取下竹针，将带子叶的接
穗插入针孔内，使接穗与砧木相吻合并用塑料夹固定。喷雾净水后，置于保湿小拱棚内。接后3天内保持95％的湿度，白天温度25～28℃，夜间18～20℃。4天后小通风，8天后可揭膜炼苗。25天左右进入三叶一心期可定植。
二、靠接法：将营养钵内的砧木，在离子叶节5～10毫米处的胚轴上，从上向下斜切6～10毫米的口，在接穗子叶节下20～30毫米自下而上斜切6～8毫米的口，然后将接穗舌形楔插入砧木的切口里，用微型塑料夹固定接口，并用土埋好接穗的根。20天左右切断接穗基部，其他管理基本同直插法。
五、实验结果与分析
实验五花卉的盆栽技术
实验目的
了解园艺植物育苗营养土的组成、配制、应用及床土消毒方法等。掌握花卉盆栽的基本原则及相关技术。
实验材料
绿宝、也门铁、散尾葵、金边吊兰、龙血树、园土、腐殖土、尿素、过磷酸钙、多菌灵、花盆。
三、实验内容
掌握几种常见基质的类型及特点
土壤、有机肥；疏松填充物：如腐熟马粪、草炭土、珍珠岩、沙子、炉灰等。速效肥：保证养分的充足供给和快速供给。包括各类化学肥料。营养土的配方较多，但生产上普遍采用田土1／3、马粪或草炭土或堆肥等腐熟的有机肥2／3，土壤过于黏重时适当加入一些炉灰或沙子，配合混匀之后按每立方米体积床土中加入过磷酸钙或磷酸二铵1-2千克、尿素250-300克、硝酸钾0.5-1千克草木灰5-10千克，最后过筛去掉颗粒物，即配成营养土。
掌握营养土配制的基本原则
①没有病原菌和害虫；②营养丰富并且各组分比例适当；③pH6.5左右；
结构良好，疏松适度。营养成分全，透气性能好，保水能力强的特点
掌握基质的基本消毒方法
①物理消毒法蒸汽消毒、高温发酵、太阳暴晒等
②化学消毒法福尔马林、多菌灵、氯化苦、溴甲烷
4、掌握大盆花卉及小盆花卉栽培的技术要领。
四、实验结果与分析
实验六茄果类、豆类、瓜类蔬菜的开花结果习性观察
一、实验目的
（1）掌握茄果类蔬菜茎的分枝类型及其整枝的方式及开花结果的特点；
（2）掌握瓜类的结果习性及分枝状况，以便在栽培上采用相应的技术措施；
（3）掌握不同类型的豆类蔬菜的茎蔓生长习性及其花器官构造，了解其开花结果习性。二、实验材料
番茄、黄瓜、豇豆
三、实验内容
（1）由指导老师讲述番茄有限生长类型及无限生长类型的分枝特性，并进行常用的整枝法示范，由老师进行摘除腋芽的整形示范。
（2）在田间对黄瓜进行分枝及花着生状况调查记录；
（3）豆类蔬菜开花结荚的习性调查，着重调查豇豆的第一花序着生节位、花数、以2～4花序着生相对的节位。
（2）对黄瓜、丝瓜、番茄等进行植株调整。
四、实验结果与分析
实验七园林植物的整形、修剪
一、实验目的
园林植物修剪，就是按照不同植物种类的自然生长发育特性和园林生长需要，采用人工控制其长势、调节控制植物开花结果，防治病虫害，保证园林植物枝叶茂盛、繁花似锦，提高植物的观赏性。
二、实验材料
月季、五色梅、三角梅
三、实验内容
（1）月季的修剪月季是一年多次抽稍，多次开花的花灌木，休眠期短剪或回缩强枝，剪除交叉枝、病虫枝、并生枝、弱枝及内膛过密枝。生长期可多次修剪，可于花后新稍饱满芽处短剪（花梗下方第2芽~第3芽处），剪口芽很快萌发抽稍，形成花蕾，花谢后再剪，如此重复。
（2）三角梅的修剪对于已开花的植株，一年可进行2次修剪，第一次结合早春换盆，从基部剪去过密枝、纤细枝、病虫枝，同时缩剪徒长枝，对保留的枝条也要进行短截。第二次在花谢后，酌情疏枝、剪去枯枝、弱枝、内堂枝，保留的枝条在30厘米处截去顶梢，同时将所有的侧枝剪短，促使多发新枝，形成更多的花芽。生长衰弱的大龄老株，可行重剪，即每个大枝仅保留基部的2-3个芽，其余全数剪去，促成植株更新复壮。
（3）五色梅耐修剪，要使其成为圆头状优美树冠，需经常进行摘心。当幼苗长到约10厘米高时即摘心，促使其从基部萌发分枝，保留3—5个枝条作为主枝，待主枝长到一定长度再行摘心，使主枝生长均衡。位于上部的主枝先摘心，位于下部的主枝后修剪，上部主枝在摘心时去枝量略多于下部主枝，这样各枝间生长匀称，便形成了圆头状株形。植株成形之后，随着枝条不断生长，以后要经常疏枝和短截。每年春季结合换盆，把过密枝、纤弱枝、交叉枝及病虫枝从基部疏剪掉。保留的枝条，根据生长情况分别留2—4个芽短裁。开花后及时剪除残花，以免消耗养分。
四、实验结果与分析
实验八园艺植物营养液的配制与管理
一、实验目的
（1）了解比例施肥泵的工作原理及使用方法；
（2）掌握营养液的配制方法。
二、实验材料
硝酸钙、硝酸钾、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硝酸铵、尿素、硫酸钼等。
三、实验内容
(1)在营养液的许多盐类中，以硝酸钙最容易和其它盐类起化合作用，如硝酸钙与硫酸钾相遇，容易产生硫酸钙沉淀，硝酸钙与磷酸盐相遇，也容易产生磷酸钙沉淀。因此，在配制营养液时，硝酸钙要单独溶解在1个容器里，稀释后才能和其它盐类混合在一起。
(2)硝酸钙以外的其它大量元素和微量元素，可以混合溶解在1个容器中。
(3)在大面积生产中，为了配制方便，以及在水培中自动调整营养液，一般都是先配制浓液（母液），然后再进行稀释。浓液与稀释液的配比为1∶100。
(4)为了调整营养液pH值的范围，需要有一个专门盛酸的容器。酸液一般稀释10%的浓度，其成分为硝酸和磷酸。由于向营养液中投放硝酸和磷酸，营养液中的一部分氮由硝酸供给，营养液中的磷主要由磷酸供给，一般不另外再放磷肥。
(5)用来配制营养液的水有硬水与软水之分，所谓硬水与软水，一般以水中钙的含量多少来划分，目前以含钙90～100ppm以上者称为硬水，不足90ppm者称为软水。软水中除钙的
含量少以外，镁及其它盐类的含量也少。正因为如此，硬水地区和软水地区的营养液配方中的各种盐类和酸的用量应有所不同。软水地区配制营养液时，应该增加硝酸钙的用量，使钙的浓度达到120ppm以上，同时软水中碳酸盐的浓度也低，酸的用量也应该相应地减少。
四、实验结果与分析
实验九园艺植物的病虫害防治
实验目的
（1）掌握蔬菜常见的病虫害特征特性；
（2）掌握常见病虫害的防治方法。
二、实验材料
番茄、黄瓜、生菜、豇豆
三、实验内容
（1）观察茄果类、瓜类、豆类、绿叶菜类蔬菜病害及虫害特征；
（2）对茄果类、瓜类、豆类、绿叶菜类蔬菜出现的病虫害进行防治，观察用药后的变化，总结各种病虫害的防治方法。
四、实验结果与分析
实验十蔬菜深液流栽培/ 蔬菜、花卉的立体栽培/ 管道无土栽培
一、实验目的
深液流技术(Deep Flow Technique, DFT)指植株大部分根系浸泡在液层较深(5～10㎝)的营养液中，通过营养液循环流动提高营养液溶解氧含量,满足根系呼吸需要的一种水培技术。
二、实验材料
丝瓜、番茄、生菜
三、实验内容
（1）选用丝瓜、生菜、番茄等为材料，学习和掌握蔬菜的蔬菜深液流栽培、、立体栽培、管道无土栽培技术。
四、实验结果与分析
大学物理实验(二)讲义
大学物理实验（I I）实验讲义 华中科技大学物理学院实验教学中心
目录 实验1：偏振光实验 (1) 实验2：迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 (5) 实验3：振动力学综合实验 (13) 实验4：RLC电路和滤波器 (22)
实验1：偏振光实验 【实验目的】 1.观察光的偏振现象，加深对其规律认识。 2.了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。 3.掌握一些光的偏振态（自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光）的鉴别方 法以及相互的转化。 【课前预习】 1.光的波动方程以及麦克斯韦方程组。 2.电磁波的偏振性及波片的性质。 【实验原理】 1、自然光与偏振光 麦克斯韦指出光波是一种电磁波，电磁波是横波。由于光与物质相互作用过程中反应比较明显的是电矢量E，故此，常用E表征光波振动矢量，简称光矢量。一般光源发射的光波，其光矢量在垂直于传播方向上的各向分布几率相等，这种光就称为自然光。光矢量在垂直于传播方向上有规则变化则体现了光波的偏振特性。如果光矢量方向不变，大小随相位变化，这时在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点轨迹是一直线，则称此光为线偏振光（平面偏振光），光矢量与传播方向构成的平面叫振动面如图1（a）。图1(b)是线偏振光的图示法，其中短线表示光矢量平行于纸面，圆点表示光矢量与纸面垂直。如果其光矢量是随时间作有规律的改变，光矢量的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆或者椭圆，这样的光相应的被称为圆偏振光或者椭圆偏振光，如图1（c）。介于偏振光和自然光之间的还有一种叫部分偏振光，其光矢量在某一确定方向上最强，亦即有更多的光矢量趋于该方向，如图1（d）。任一偏振光都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。 2、双折射现象 当一束光入射到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这种现象称为双折射。冰洲石（方解石）就是典型的双折射晶体，如通过它观察物体可以看到两个像。当一束激光正入射于冰洲石时，若表面已抛光则将有两束光出射，其中一束光不偏折，即o光，它遵守通常的折射定律，称为寻常光。另一束发生了偏折，即e光，它不遵守通常的折射定律，称为非常光。用偏振片检查可以发现，这两束光都是线偏振光，但其振动方向不同，其两束光的光矢量近于垂直。晶体中可以找到一个特殊方向，在这个方向上无双折射现象，这个方向称为晶体的光轴，也就是说在光轴方向o光和e光的传播速度、折射率是相等的。此处特别强调光轴是一个方向，不是一条直线。只有一个光轴的晶体称为单轴晶体，如冰洲石，石英，红宝石，冰等，其中又分为负晶体（o光折射率大于e光折射率，即n o>n e）和正晶体（n o 化工自动化及仪表实验讲义 程万里编 过程装备与控制工程教学组 2002.9 目录实验须知 实验一热电偶温度计的使用 实验二电动温度变送器的调整和使用实验三电子电位计的校验 实验四温度控制系统实验（一） 实验五温度控制系统实验（二） 实验须知 1．必须自始自终以认真和科学态度进行实验。 2．实验课不能迟到，实验期间不得擅自离开岗位。 3．切实注意安全，不得穿背心和拖鞋进入实验室。在连接线路时应先切断电源，不许带电操作。 4．为了顺利地进行实验和取得好的实验效果，必须认真预习，写出预习报告，若指导教师发现有同学尚未预习，则不准其参加实验。 5．实验中如发生异常现象或事故，必须立即切断电源，并保持现场，即及时报告教师，共同处理。 6．要爱护公物，不得擅自拆开仪器仪表，非本实验仪器设备不得随便动用。 7．实验完成后，应切断电源，整理好一切仪器设备，并把原始记录交教师签字，经允许后方可离开实验。 8．实验后，每人应独立完成实验报告，报告与原始记录均按教师规定的时间上交。 实验一 热电偶温度计的使用 一．实验目的： 1．掌握热电偶与动圈仪的配套连接，测温方法及外阻影响。 2．掌握热电偶配手动电位计的测温方法。 3．掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。 二．实验仪器： 1．管状电炉 2．自耦变压器（带电流表） 3．广口保温瓶 4．动圈仪 5．热电偶 6．接线板（带调整电阻） 7．手动电位差计 8．30cm不锈钢直尺 三．实验内容 （一）热电偶配手动电位差计测温： 1．按图1-1接线，注意极性是否接对，接点是否牢固等。为保持热电偶冷端温度为零度，将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。 大学物理实验讲义(密度测定) 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体 密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比 水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理 和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 密 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天 1 m 图3 静力 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m =ρ （ 1 ） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m 物 （空气浮力忽略不计），全部 浸没在水中（悬吊，不接触 烧杯壁和底）的表观质量为 m 1（如图3示），体积为V ， 水的密度为ρ水 。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1m m V ρ-=水 被测物密度： 1m m V m m ρρ==-水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1 m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：1m 图4 静力称衡法和助待 测物块m 实验一． 1求λ时为何要测几个半波长的总长？ 答:多测几个取平均值，误差会减小 2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率？ 答 当簧片达到某一频率（或其整数倍频率）时，会引起整个振动源（包括弦线）的机械共 振，从而引起振动不稳定。 3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响，应该如何选择？ 答 弦线应该比较细，太粗的话会使振动不明显，弹性应该选择较好的，因为弹性不佳会造 成振动不稳定 4横波在弦线上传播的实验中，驻波是由入射波与反射波迭加而成的，弦线上不振动的点称 为波节，振动最大的点称为波腹，两个波节之间的长度是半波长 5因振簧片作水平方向的振动，理论上侧面平视应观察不到波形，你在实验中平视能观察得 到吗？什么情况能观察到，为什么？ 答 平视不能观察到，因为。。。。。。 6为了使lg λ—lgT 直线图上的数据点分布比较均匀，砝码盘中的砝码质量应如何改变？ 答 每次增加相同重量的砝码 实验二. 1.外延测量法有什么特点？使用时应该注意什么问题？ 答 当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出，为了求得这个值，采用作图外推求值的 方法，即先用已测的数据绘制出曲线，再将曲线按原规律延长到待求值范围，在延长线部分 求出所需要的值 使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围内 没有突变的情况 2.物体的固有频率和共振频率有什么不同？它们之间有何联系？ 答 物体的固有频率和共振频率是不同的概念，固有频率指与方程的根knl=4.7300对应的振 动频率，它们之间的关系为f 固= f 共2^4/11Q 前者是物体的固有属性，由其结构，质量材质等决定，而后者是当外加强迫力的频率等于物 体基频时，使其发生共振时强迫力的频率 实验三． 1．为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 答：因为实验中的对公式 要成立的条件之一是：保证两样品的表面状况相同，周围介质（空气）的性质不变， m:强迫对流时m=1;自然对流时m=5/4; (实验中为自然冷却即自然对流) 所以实验要在防风筒（即样品室）中进行，让金属自然冷却。 2．用比较法测定金属的比热容有什么优点？需具备什么条件？ 答：优点是可以简单方便测出待测金属的比热容。如果满足下列条件：两样品的形状尺寸都 相同（例如细小的圆柱体）；两样品的表面状况也相同； 于是当周围介质温度不变（即室温恒定），两样品又处于相同温度时，待测金属的比热容为： 3．如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率？ 答：法一：测出不同金属在该温度点附近下 降相同的温度差Δθ以及所需要的时间Δt,可 得各个金属在该温度点的冷却速率。 法二：通过实验，作出不同金属的θ～t 冷却曲线，在各个冷却曲线上过该温度点切 线，求出切线的斜率，可得各温度点的冷却速率。 4、可否利用本实验中的方法测量金属在任意温度时的比热容？ 实验09用牛顿环测曲率半径 光的干涉现象证实了光在传播过程中具有波动性。光的干涉现象在工程技术和科学研究方面有着广 泛的应用。获得相干光的方法有两种：分波阵面法（例如杨氏双缝干涉、菲涅尔双棱镜干涉等）和 分振幅法（例如牛顿环等厚干涉、迈克尔逊干涉仪干涉等）。本实验主要研究光的等厚干涉中的两个典型 干涉现象，即牛顿环和劈尖干涉，它们都是用分振幅方法产生的干涉，其特点是同一条干涉条纹 处两反射面间的厚度相等，故牛顿环和劈尖都属于等厚干涉。在实际工作中，通常利用牛顿环来测量 光波波长，检查光学元件表面的光洁度、平整度和加工精度，利用劈尖来测量微小长度、薄膜的厚度 和固体的热膨胀系数等。 【实验目的】 1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。 3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R 。入射光 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。 【仪器用具】 R 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 r K d K 【实验原理】O (a) 1.牛顿环 牛顿环干涉现象是 1675 年牛顿在制作天文望远镜时，偶 然地将一个望远镜的物镜放在平面玻璃上而发现的。 如图 8-1 所示，将一个曲率半径为R（R很大）的平凸 透镜的凸面放在一块平面玻璃板上，即组成了一个牛 顿环装置。在透镜的凸面与平面玻璃板上表面间，构成了 一个空气薄层，其厚度从中心触点O （该处厚度为零） 向外逐渐增加，在以中心触点O 为圆心的任一圆周上的各点，薄空气层的厚度都相等。因此，当波长为的单色 光垂直入射时，经空气薄层上、下表面反射的两束相干光 形成的干涉图象应是中心为暗斑的宽窄不等的明暗相间 的同心圆环。此圆环即被称之为牛顿环。由于这种干涉条 纹的特点是在空气薄层同一厚度处形成同一级干涉条纹，因 此牛顿环干涉属于等厚干涉。 D 1 X (左)X(右 ) 11 D 4 X 4(左)X 4(右 ) (b) 图8-1 牛顿环的产生 设距离中心触点O 半径为 r K的圆周上某处，对应的空气薄层厚度为 d K，则由空气薄层上、下表面反射的两束相干光的光程差为 K 2d K 2 （ 8-1） 实验一. 1求入时为何要测几个半波长的总长？ 答：多测几个取平均值，误差会减小 2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率？ 答当簧片达到某一频率（或其整数倍频率）时，会引起整个振动源（包括弦线）的机械共振，从而引起振动不稳定。 3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响，应该如何选择？ 答弦线应该比较细，太粗的话会使振动不明显，弹性应该选择较好的，因为弹性不佳会造成振动不稳定 4横波在弦线上传播的实验中，驻波是由入射波与反射波迭加而成的，弦线上不振动的点称为波节，振动最大的点称为波腹，两个波节之间的长度是半波长 5因振簧片作水平方向的振动，理论上侧面平视应观察不到波形，你在实验中平视能观察得到吗？什么情况能观察到，为什么？ 答平视不能观察到，因为。。。。。。 6为了使lg入一lgT直线图上的数据点分布比较均匀，砝码盘中的砝码质量应如何改变？答每次增加相同重量的砝码实验 1.外延测量法有什么特点？使用时应该注意什么问题？ 答当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出，为了求得这个值，采用作图外推求值的 方法，即先用已测的数据绘制出曲线，再将曲线按原规律延长到待求值范围，在延长线部分求出所需要的值使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围内 没有突变的情况 2.物体的固有频率和共振频率有什么不同？它们之间有何联系？ 答物体的固有频率和共振频率是不同的概念，固有频率指与方程的根kn1=4.7300对应的振 动频率，它们之间的关系为f固=f共11/4Q A2 前者是物体的固有属性，由其结构，质量材质等决定，而后者是当外加强迫力的频率等于物 体基频时，使其发生共振时强迫力的频率 实验三. 1 ?为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 答：因为实验中的对公式 要成立的条件之一是：保证两样品的表面状况相同，周围介质（空气）的性质不变， m:强迫对流时m=1;自然对流时m=5/4;（实验中为自然冷却即自然对流）所以实验要在防风筒（即样品室）中进行，让金属自然冷却。 2.用比较法测定金属的比热容有什么优点？需具备什么条件？ 答:优点是可以简单方便测出待测金属的比热容。如果满足下列条件：两样品的形状尺寸都 相同（例如细小的圆柱体）；两样品的表面状况也相同；于是当周围介质温度不变（即室温恒定），两样品又处于相同温度时，待测金属的比热容为： 3、如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率？ 答：法一：测出不同金属在该温度点附近下降相同的温度差以及所需要的时间△t, 化工原理实验 讲义 专业:环境工程 应用化学教研室 2015.3 实验一 流体机械能转化实验 一、实验目的 1、了解流体在管流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。 2、了解流体在管流动时，流体阻力的表现形式。 二、实验原理 流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。对于实际流体， 因为存在摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞，而被损失掉。所以对于实际流体任意两截面，根据能量守恒有： 2211221222f p v p v z z H g g g g ρρ++=+++ 上式称为伯努利方程。 三、实验装置（d A =14mm ，d B =28mm ，d C =d D =14mm ，Z A -Z D =110mm ） 实验装置与流程示意图如图1-1所示，实验测试导管的结构见图1-2所示： 图1-1 能量转换流程示意图 图1-2实验导管结构图 四、操作步骤 1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试 导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀后启动离心泵。 2.将实验管路的流量调节阀全开，逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流 管有液体溢流。 3.流体稳定后读取并记录各点数据。 4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。 5.关闭离心泵出口流量调节阀后，关闭离心泵，实验结束。 五、数据记录和处理 表一、转能实验数据表 流量（l/h） 压强mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 测试点标 号 1 2 3 4 5 6 7 8 PN 结正向压降温度特性 及正向伏安特性的研究 一、实验目的 1．了解PN 结正向压降随温度变化的基本关系式，了解用PN 结测温的方法。 2．在恒流供电条件下，测绘PN 结正向压降随温度变化曲线，并由此确定其灵敏度和被测PN 结材料的禁带宽度。 3．了解二极管的正向伏安特性，测量波尔兹曼常数。 二、实验原理 （一）PN 结正向压降与温度的关系 理想PN 结的正向电流I F 和压降V F 存在如下近似关系 )exp(kT qV Is I F F = （1） 其中q 为电子电荷；k 为波尔兹曼常数；T 为绝对温度；Is 为反向饱和电流，它是一个和PN 结材料的禁带宽度以及温度等有关的系数，可以证明 ]) 0(ex p[kT qV CT Is g r -= （2） （注：（1），（2）式推导参考 刘恩科 半导体物理学第六章第二节） 其中C 是与结面积、掺质浓度等有关的常数：r 也是常数；V g (0)为绝对零度时PN 结材料的导带底和价带顶的电势差。 将（2）式代入（1）式，两边取对数可得 11)0(n r F g F V V InT q kT T I c In q k V V +=-??? ? ??-= （3） 其中 () r n F g InT q KT V T I c In q k V V -=???? ??-=11)0( 这就是PN 结正向压降作为电流和温度函数的表达式，它是PN 结温度传感器的基本方程。令I F =常数，则正向压降只随温度而变化，但是在方程（3）中，除线性项V 1外还包含非线性项V n1项所引起的线性误差。 设温度由T 1变为T 时，正向电压由V F1变为V F ，由（3）式可得 []r n F g g F T T q kT T T V V V V ???? ??---=1111)0()0( （4） 按理想的线性温度影响，V F 应取如下形式： )(111T T T V V V F F F -??+=理想 （5） T V F ??1等于T 1温度时的T V F ??值。 由（3）式可得 r q k T V V T V F g F ---=??111)0( （6） 所以 宁夏理工学院综合化学实验（试用版） 罗桂林陈兵兵陈丽等主编 文理学院化工系 2014年10月 目录 实验一过氧化钙的合成及含量分析.............................. 错误!未定义书签。实验二三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备及组成测定.................. 错误!未定义书签。实验三食盐中碘含量的测定（分光光度法）..................... 错误!未定义书签。实验四乙酸正丁酯的制备...................................... 错误!未定义书签。实验五水果中总酸度及维生素C含量的测定...................... 错误!未定义书签。实验六查尔酮的全合成........................................ 错误!未定义书签。 实验一过氧化钙的合成及含量分析 一、实验目的 1. 掌握制备过氧化钙的原理及方法。 2. 掌握过氧化钙含量的分析方法。 3. 巩固无机制备及化学分析的基本操作。 二、实验原理 在元素周期表中，第一主族和第二主族以及银与锌等均可形成化学稳定性各异的简单过氧化物；它们是氧化剂，对生态环境是有好的，生产过程中一般不排放污染物，可以实现污染的零排放。 CaO 2·8H 2 O是白色或微黄色粉末，无臭无味，在潮湿空气中可以长期缓慢释 放出氧气，50℃转化为CaO 2·2H 2 O，110℃-150℃可以脱水，转化为CaO 2， 室温下 较为稳定，加热到270℃时分解为CaO和O 2。 2CaO 2 =2CaO + O 2 △ r H m = mol CaO 2难溶于水，不溶于乙醇和丙酮，它与稀酸反应生成H 2 O 2 ，若放入微量的 碘化钾作催化剂，可作为应急氧气源；CaO 2 广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂和 油类漂白剂，CaO 2 也是种子及谷物的消毒剂，如将其用于稻谷种子拌种，不易发生秧苗烂根。 制备的原料可以是CaCl 2·6H 2 O、H 2 O 2 、NH 3 ·H 2 O，也可以是Ca（OH） 2 和NH 4 Cl， 在较低的温度下，通过原料物质之间的反应，在水溶液生成CaO 2·8H 2 O，在110℃ 条件下真空干燥，得到白色或微黄色粉末CaO 2 。有关反应式如下： CaCl 2 + 2 NH 3 ·H 2 O = 2NH 4 Cl + Ca（OH） 2 Ca（OH） 2 + H 2 O 2 + 6 H 2 O = CaO 2 ·8H 2 O 连解得: CaCl 2 + H 2 O 2 + 2 NH 3 ·H 2 O + 6 H 2 O ══ CaO 2 ·8H 2 O + 2NH 4 Cl 过氧化钙含量的测定，可以利用在酸性条件下，过氧化钙与稀酸反应生成过氧化氢，用标准高锰酸钾滴定来确定其含量。为加快反应，可加入微量的硫酸锰。 5CaO 2 + 2MnO 4 - + 16H+ = 5Ca2+ + 2Mn2+ + 5O 2 ↑+ 8H 2 O CaO 2的质量分数为：W（CaO 2 ）= *C *V *M /m 实验5 迈克耳孙干涉仪的调节和使用 【实验目的】 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和干涉花样的形成原理。 2.学会迈克尔逊干涉仪的调整和使用方法。观察等倾干涉条纹，测量待测光源的波长。 3.观察等厚干涉条纹，测量钠光的双线波长差。 【仪器和用具】 迈克尔逊干涉仪（WSM-100型），氦氖激光，毛玻璃屏。 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪的介绍 19世纪末，迈克尔逊为了确定当时虚构的光传播介质—“以太”的性质，设计和制造了该种干涉仪，并在1881年与莫雷合作在该干涉仪上进行了历史上有名的迈克尔逊—莫雷测“以太”风实验，实验得到了否定的结果，为爱因斯坦1905年创立相对论提供了实验基础.迈克尔逊也因此获得1907年诺贝尔物理学奖。 迈克尔逊干涉仪原理简明，构思巧妙，堪称精密光学仪器的典范。 其原理是用分振幅的方法产生双光束以实现干涉的仪器。它的主要特点是两相干光束完全分开，这就很容易通过改变一光束的光程来改变两相干光束的光程差，而光程差可以以光波的波长为单位来度量，随着对仪器的不断改进，还能用于光谱线精细结构的研究和利用光波标定标准米尺等实验。因此，根据迈克尔逊干涉仪的基本原理，研制的各种精密仪器已被广泛应用于长度精密计量、光学平面的质量检验和傅里叶光谱技术等方面，迈克尔逊干涉仪是许多近代干涉仪的原型。 图29-1 WSM-100型迈克尔逊干涉仪实物图 WSM-100型迈克尔逊干涉仪的实物图如图29-1所示。 （1）反光镜1和反光镜2：这是两个互相垂直放置的平面镜，镜面镀有金属膜，具有很高的反射率。 （2）分光镜和补偿片：分光镜又称为分光板，是一块平行平面玻璃板，其第二平面上镀有一层半透（反射）膜，可以将以450入射的一列光分成两列振幅近乎相等的反射光和透射光。补偿片也称补偿板，它的厚度和折射率都与分光板相同，且与分光板平行放置，用以补偿通过分光镜的透射光与反射光之间附加的光程差。 （3）传动部分和读数系统：转动大转轮和微调鼓轮，都可使导轨上的转轴转动，从而带动反光镜1沿导轨移动。反光镜1的位置或移动的距离可由机体侧面的毫米刻尺、读数窗口内刻度和微调鼓轮的读数确定。 粗调手轮旋转一周，拖板移动1毫米,即反光镜1移动1毫米，同时，读数窗口内的鼓轮也转动一周，鼓轮的一圈被等分为100格，每格为10-2毫米，读数由窗口上的基准线指示。 微调鼓轮每转过一周，拖板移动0.01毫米，可从读数窗口中可看到读数刻度移动一格，而微调鼓轮的周线被等分为100格，则每格表示为10-4毫米。 如图29-2所示的读数为33.52246mm。 实验16用霍尔效应法测量磁场 在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范 围可从~10 15-3 10T （特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。 一般地，霍尔效应法用于测量10~104 -T 的磁场。此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。 用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显着的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（N 型或P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更为广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。 【实验目的】 1. 了解霍尔效应产生的机理。 2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。 3. 学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。 4. 研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。 【仪器用具】 TH-H/S 型霍尔效应/螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。 【实验原理】 1. 霍尔效应产生的机理 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。 霍尔电压从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图1-1（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受到洛仑兹力大小为： evB F g =（1-1） 则在Y 方向，在试样A 、A '电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场——霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型，对N 型半导体试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型半导体试样，霍尔电场则沿Y 方向，即有： 当S I 沿X 轴正向、B 沿Z 轴正向、H E 逆Y 正方向的试样是N 型半导体。 复 摆 【实验目的】 (1)研究复摆的物理特性; (2)用复摆测定重力加速度; (3)用作图法和最小二乘法研究问题及处理数据。 【仪器用具】 复摆,光电计时器,电子天平,米尺等。 【实验原理】 1.复摆的振动周期公式 在重力作用下,绕固定水平转轴在竖直平面内摆动的刚体称为复摆(即物理摆).设一复摆 (见图1-1)的质量为m ,其重心G 到转轴O 的距离为h ,g 为重力加速度,在它运动的某一时刻t,参照平面(由通过O 点的轴和重心G 所决定)与铅垂线的夹角为0,相对于O 轴的恢复力矩为 M=-mgh sin θ （1.1） 图 1-1复摆示意图 根据转动定理, 复摆(刚体)绕固定轴O 转动,有 M=I β (1.2) 其中M 为复摆所受外力矩，I 为其对O 轴的转动惯量，β为复摆绕O 轴转动的角加速度, 且 22dt d θβ= 则有 M=I 2 2dt d θ （1.3） 结合式(1.1)和式(1.3),有 I 22dt d θ +mgh sin θ=0 (1.4) 当摆角很小的时候, sin θ≈θ, ,式(1.4)化为 22dt d θ + θI mgh =0 (1.5) 解得 θ=A cos(ωt+θ0) (1.6) 式中A ，θ由初条件决定;ω是复摆振动的角频率，ω＝I mgh /， 则复摆的摆动周期 T=2πmgh I （1.7） 2.复摆的转动惯量，回转半径和等值单摆长 由平行轴定理,I=I G +mh 2,式中I G 为复摆对通过重心G 并与摆轴平行的轴的转动惯量, (1.7) 式可写为 T=2πmgh mh I G 2 + （1.8） 可见, 复摆的振动周期随悬点O 与质量中心G 之间的距离h 而改变。还可将I =I G +mh 2改写 2 2G 2I mR mh mR =+= (1.9) 式中R G = m I G 为复摆对G 轴的回转半径, 同样也有R=m I ， R 称为复摆对悬点O 轴的回转半径。复摆周期公式也可表示为 T=2π g h h R G +2 （1.10） 事实上, 总可以找到一个单摆,它的摆动周期等于给定的复摆的周期,令 L ＝h h R G +2 （1.11） 则 T= 2π g L (1.12) 式中L 称为复摆的等值单摆长。这样, 就它的振动周期而论,一个复摆的质量可以被认为集中到一个点上, 这个点距悬点(支点)的距离为 大学物理实验讲义 普通物理教研室编 班级： 学号： 姓名： 学生实验守则 1、进实验室前，必须根据每个实验的预习要求，阅读有关资料。 2、按时进入实验室，保持安静和整洁，独立完成实验。 3、实验开始前，应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况，应及时报告指导教师。 4、爱护公物，正确使用实验仪器和设备，不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。 5、接线完毕，先自行检查，再请指导教师检查，确认无误后，方可接通电源。 6、在实验过程中必须服从教师指导，严格遵守操作规程，精力高度集中，操作认真，要有严格的科学态度。 7、实验进行中，严禁用手触摸线路中带电部分，严禁在未切断电源的情况下改接线路；若有分工合作的情况，必须要分工明确，责任分明，操作要有序，以确保人身安全和设备安全。 8、实验中若出现事故或发现异常情况，应立即关断电源，报告指导教师，共同分析事故原因。 9、实验完毕，应报请指导教师检查实验报告，认为达到要求后，方可切断电源。并整理好实验装置，经指导教师检查后才能离开实验室。 目录 序言 (1) 绪论 (2) 测量误差与实验数据处理基础知识 (4) 实验一长度的测量 (15) 实验二牛顿第二定律的验证 (20) 实验三固体和液体密度的测量 (23) 实验四测量比热容 (25) 4-1 混合法测固体比热容 (25) 4-2 冷却法测液体比热容 (26) 实验五测量冰的熔解热 (28) 实验六测量线胀系数 (30) 实验七万用电表的使用 (32) 实验八磁场的描绘 (36) 实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40) 实验十伏安法测电阻 (43) 实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45) 实验十二示波器的使用 (48) 实验十三静电场的描绘 (52) 实验十四测量薄透镜焦距 (55) 实验十五等厚干涉现象的研究 (58) 【参考文献】 (60) 示波器观测动态磁滞回线 一、用示波器观测动态磁滞回线简介： 1. 实验原理。 参照《新编基础物理实验》实验四十三《磁滞回线的测量》的实验原理。 2. 测量电路。 3. 相关公式 1R 1 1N H R u =l 2C 2R C B N S u = l ，铁磁样品的磁路长度；S ，铁磁样品磁路的横截面积；N 1，N 2，初级、次级绕组匝数。 对样品1（铁氧体）：l = 0.130m ，S = 1.24×10-4 m 2 ，N 1 = N 2 = N 3 = 150匝。 对样品2（硅钢片）：l = 0.075m ，S = 1.20×10-4 m 2 ，N 1 = N 2 = N 3 = 150匝。 4. 名词术语： 1） 磁中性状态：磁化场H 为零时磁感应强度B 也为零的状态，称为磁中性状态。 对铁磁样品加一个振幅足够大的交变磁场，并逐渐将振幅减小到零，铁磁样品即可被磁中性化。 2） 磁滞回线：磁化场H 循环变化时（-H 0H + ）B 的变化轨迹称为磁滞回 线。它是相对于原点对称的闭合曲线。（样品测量前需要先磁中性化） 3） 饱和磁滞回线：磁化场H 在循环变化过程中可以达到足够大，使铁磁材料的磁化强度0B M H μ=?随H 的增大不再增大，由这样的循环变化磁化场得到的 磁滞回线称为饱和磁滞回线。 饱和磁滞回线上磁感应强度最大的值称为饱和磁感强度，用B S 表示。 饱和磁滞回线上B=0所对应的磁化场称为矫顽力，用H C 表示。 饱和磁滞回线上H=0所对应的磁感应强度称为剩余磁感应强度，用B r 表示。 4） 基本磁化曲线：将振幅不同的循环变化磁化场下所得到的磁滞回线的顶点连接 起来的曲线。（样品测量前需要先磁中性化） 5） 起始磁导率i μ：磁导率μ定义为0B H μμ=，通常铁磁材料的μ是温度T 、磁化场H 、频率f 的函数。在很低的磁化场下，磁化是可逆的，H 和B 之间呈线性关系，没有滞后现象，在此区域中，磁导率为常数，该磁导率称为起始磁导率，即i H 00 B lim H μμ→=。 6） 可逆磁导率r μ：当一个直流磁场H 和一个很弱的交变磁场h 同时作用在铁磁材料上时，直流磁场H （也称为直流偏磁场）使铁磁材料偏离磁中性化状态，h 引起磁感应强度B 的交流变化b 。当h 0→ 时，由h 产生的退化磁滞回线（即一条斜线）的斜率与0μ的比值称为可逆磁导率r μ，即00 lim r h h b μμΔ→Δ=Δ，其中h Δ和b Δ分别是h 和b 的变化范围。r μ是H 的函数，一般H 越大，r μ越小。 二、实验内容： 1. 观测样品1（铁氧体）的饱和磁滞回线。 1） 取1R 2.0=Ω，2R =50k Ω，C 10.0F μ=，100Hz f =，调节励磁电流大小 及示波器的垂直、水平位移旋钮，在示波器显示屏上调出一个相对于坐标原点对称的饱和磁滞回线。在回线的上半支上，从-B S 到B S 选取9个以上测量点（其中必须包括S B ，B 0=，H 0=三个点），测量各点的H 和B 。根据测量的数据在坐标纸上画出饱和磁滞回线。给出S B ，r B ，C H 的测量值。 2） 保持1R ，R 2C 不变，测量并比较f =50Hz 和150Hz 时的r B 和C H 。 图3 静力称衡法测密度 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m = ρ （1） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m （空气浮力忽略不计），吊，不接触烧杯壁和底）的表观质量为m 1（如图3示），体积为水的密度为ρ水。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1 m m V ρ-= 水 密度瓶 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天平 被测物密度： 1 m m V m m ρρ= = -水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：12()Vg m m g ρ=-水，则被测物体积为： 12 m m V ρ-= 水 被测物密度为： 12 m m V m m ρρ= = -水 （3） 3、用密度瓶测定碎小固体（小石子）的密度 假设密度瓶的质量为1m ，将瓶内装满待测的小石子后的质量为2m ，则待测小石子的质量：21m m m =-。 然后将装有小石子的密度瓶加满水，再称其总质量3m ，为了得到小石子排开水的体积，还需要将密度瓶里的小石子倒出，再加满水称得其质量为4m 。 这样可得小石子排开水的质量为：43214321(())m m m m m m m m ---=-+- 图5 密度瓶法测小石子的密度 123 4图4 静力称衡法和助沉法测石蜡块的密度 待测物块（石蜡块） 2 2011-09-08北京师范大学物理实验中心 为什么要上物理实验课 北京师范大学物理实验中心 发明了用激光冷却和俘获原子的方法 Steven Chu Cohen-Tannoudji William D.Phillips 1998：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子 Robert B. Laughlin Horst L. Stormer Daniel C. Tsui 2011-09-08 北京师范大学物理实验中心 Eric A. Cornell Wolfgang Ketterle Carl E. ieman 授之工具 2. 怎样上好物理实验课 基础物理实验课程不同于一般的探索性的科 学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、 安排，实验结果也比较有定论，但它是对学生 进行基础训练的一门重要课程。 它可使同学获得基本的实验知识，在实验方 法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训 练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培 养科学工作者的良好素质及科学世界观方面， 物理实验课程也起着潜移默化的作用。 希望同学们能重视这门课程的学习，经 过半年的时间，真正能学有所得。 2011-09-08北京师范大学物理实验中心 实验室） 实验预习三个主要教学环节 ?实验预习—实验能否取得主动的关键 ?实验操作 ?实验报告—实验的总结 2011-09-08北京师范大学物理实验中心 3. 实验误差与测量结果评定 3.1 测量与误差3.2 测量结果评定与计算 3.3 有效数字及近似计算 ?? ???结果评价误差 测量 2011-09-08北京师范大学物理实验中心1 ) ()(1 2 ??= ∑=n x x x n i i σ随机误差特点 2 22)(21 )(σπ σA x e x p ??=概率密度 单个具有随机性，总体服从统计分布规律（正态分布、t 分布、均匀分布）可以降低随机误差多次测量 贝塞尔公式 标准差 n x x n i i /)(1 ∑==算术平均值 ---最佳值 2011-09-08北京师范大学物理实验中心 1 )(?= n x σ] ,σσ+?A n x x n i i /)(1∑==测量量的最佳估计值 算术平均值的标准偏差 2011-09-08 北京师范大学物理实验中心 精密度：高差高正确度：差高高精确度：差 差 高 精确度——综合二者（准确度） 测量结果的不确定度表示 大学物理实验讲义 （） 目录 实验1 复摆 (4) 预习报告 (8) 实验2 弦振动的研究 (9) 预习报告 (13) 实验3 速度和加速度的测量 (14) 预习报告 (21) 实验4 动量守恒定律的验证 (22) 预习报告 (27) 实验5 空气中声速的测量 (28) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验6 RLC电路的稳态特性 (24) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验报告.. (34) 实验7 油滴法测定基元电荷 (46) 预习报告 (53) 实验8 用双臂电桥测量低值电阻 (54) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验9 牛顿环. (60) 预习报告 (67) 实验10 光电效应及普朗克常数的测定 (68) 预习报告 (73) 实验11 单缝衍射 (60) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验12 多缝的夫琅和费衍射. (79) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。 实验报告——速度和加速度的测量 (83) 实验报告——牛顿环 (88) 实验一扭摆法测定物体转动惯量 转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度,是表明刚体特性的一个物理量.刚体转动惯量 除了与物体质量有关外,还与转轴的位置和质量分布(即形状、大小和密度分布)有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂,质量分布不均匀的刚体,计算将极为复杂,通常采用实验方法来测定,例如机械部件,电动机转子和枪炮的弹丸等。 转动惯量的测量,一般都是使刚体以一定形式运动,通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系,进行转换测量.本实验使物体作扭转摆动,由摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。 一、实验目的 1、用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较。 2、验证转动惯量平行轴定理。 二、实验原理 扭摆的构造如图（1）所示，在垂直轴 1上装有一根薄片状的螺旋弹簧 2，用以产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，以降低磨擦力矩。3为水平仪，用来调整系统平衡。 将物体在水平面内转过一角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比，即 M ＝－K θ （1） 图 （1） 式中，K 为弹簧的扭转常数，根据转动定律 M ＝I β 式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，β为角加速度，由上式得 I M =β （2） 令 I 2 K = ω ,忽略轴承的磨擦阻力矩，由式（1）、（2）得 θωθθβ22 2-=- == I K dt d 上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为： θ＝Acos(ωt ＋φ) 式中，A 为谐振动的角振幅，φ为初相位角，ω为角速度，此谐振动的周期为 K I T π ω π 22== （3） 由式（3）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。 本实验用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，再算出本仪器弹簧的扭转常数K 值。若要测定其它形状物体的转动惯量，只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆动周期，由公式（3）即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。 理论分析证明，若质量为m 的物体绕通过质心轴的转动惯量为I O 时，当转轴平行移动距离x 时，则此物体对新轴线的转动惯量变为I O ＋mx 2。这称为转动惯量的平行轴定理。 三、实验仪器 1．扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体 空心金属圆筒、实心塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆，杆上有两块可以自由移动的金属滑块。 2．转动惯量测试仪 由主机和光电传感器两部分组成。 主机采用新型的单片机作控制系统，用于测量物体转动和摆动的周期，以及旋转体的转速，能自动记录、存贮多组实验数据并能够精确地计算多组实验数据的平均值。化工仪表及自动化实验讲义
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