大学物理实验教案-单臂
大学物理实验教案-单臂
大学物理实验教案
1. 掌握用单臂电桥测电阻的基本原理。
2. 学习用滑线式电桥和箱式电桥测中值电阻的方法。
1. 单臂电桥的线路原理
惠斯登电桥测量未知电阻，是利用已知电阻和未知电阻相比较而测得的。
其线路如下图所示。四个电阻R、R2、R x和R s联成一个四边形，每一条边称为电
桥的一个单臂，接入检流计的对角线称为桥”
当电源接通后，电路中将有电流通过并分别在各桥臂的电阻上产生电压降。在一般情况下，B、D两点间将有电位差，因而有电流l g通过检流计(G)，使检
流计(G)指针发生偏转，适当调节R、R2和尺的电阻值，可使B、D两
点的电位相等，此时检流计(G)中无电流通过。即I g 0，称电桥达到了平衡，这时R x
和R、R2、R s之间有如下关系
实验中R、R2、R s均已知(或圧和R s为已知)，则R x可求出。
2. 滑线式电桥
滑线式电桥构造如下图所示，EF为一粗细均匀的长L=1m的电阻丝，滑动按键D可沿电阻丝EF滑动，当D按下接触电阻丝时，就将EF分成了
ED( L1)和DF( L2)两部分，L i、L2相应的电阻值分别为r i、r?。当电桥平衡时,
实验项目用单臂电桥测中值电阻
实验原理
R x
R1
R2
R s，
根据均匀导线的电阻和其长度成正比的关系得
匕 L 1/L 2
实际上电阻丝并非绝对均匀。为了消除电阻丝不均匀引起的系统误差， 可用以下测量方法消除。当电桥达到平衡时，保持滑动按键 D 位置不动, 将R x 和R s 交换位置再行测量。 此时R s 调到R s 电桥重新达到平衡， 待测电阻
L R s 则R x R s R.，R x 与L° L 2数值无关，因而消除了电阻丝不均 L 2
匀引起的误差。
3. QJ19型单双臂电桥
作单臂电桥使用时，将端钮 3、4短路，未知电阻 R ,接到5、6端钮，电
源接到9、10端钮。实物接线如下图所示。当电桥平衡时，有
R x 旦 R 内。
R 2
实验中，R 、R 2、R 内均可从仪器上读出，故 R x 可求得。
-1 R s
「2
r?i n 需Array o o o o
ffi跚叛路电池QJB型单双臂购用电桥
动为止。记下此时 R s 数值。 （4） 保持D 位置不动，对换 R s 与R x 位置（注意，连接导线不对换），重复步 骤（3），记下电桥平衡时 R s 的值R s 。 （5） 依照同样方法再测另一只电阻 R X2。 2.用QJ19型单双臂电桥测中值电阻 （1 ）接好线路 （2） 确定&的数量级 把RX100档的旋钮置于1，其它四个旋钮都置于零。接通电源按钮和检 流计（G ）上的电计按钮。改变比率臂电阻 R 、R 的数值，使R 1/R 2构成不同的 比例数。用跃按法按 粗”按钮，观察检流计（G ）指针偏转情况，设 尺 N 1时, R 2 检流计（G ）指针右（或左）偏，如果R l N 2时，检流计（G ）指针左（或右）偏，如 R 2 果N 2 N i 则R x 的数量级为 100N 2 R x 100N i （3） 根据测定的R x 的数量级，按照下表选择 ％、R 2和电源电压的数值，然 后再按照顺序调节 R 的五个旋钮使电桥平衡（是否真正平衡，要用跃按法，按 细”按钮来判断）。记下平衡时 R 、R 2和R 的数值。 （4） 换一个电阻，按上述步骤（ 2）、（3）再测一次。 1. 正确连接电路，调节直流稳压电源输出合适的电压值； 2. 调节电桥平衡前，检流计应调零； 3. 电桥接近平衡前，应使用保护电阻同时使用限流电路，电桥接近平衡时， 应增加桥路电流，提高测量灵敏度； 4. 滑线式电桥测量数据应记录交换电阻前后两次的电阻箱读数值，通过求 几何平均值的方法计算出待测电阻的准确阻值，注意电阻箱级数和不确 定度的计算方法； 5. 箱式电桥测量待测电阻时，应根据比例臂与电阻箱测量范围选择合适的 量程与直流稳压电源输出电压，同样需要注意电阻箱级数和不确定度的 计算方法。 测量与数据
处理要求
大学物理实验预习报告(力学基本测量)
大学物理实验预习报告
实验原理及仪器介绍： 圆柱体密度计算公式如式（1）所示。 H D m V m 2 4πρ== （1） 液体密度计算公式如式（2）所示。 水 水 待测液体待测液体水 水 待测液体 待测液体 m m m m ρρρρ?= ?= （2） 实验仪器： 1.游标卡尺 如图1所示，游标卡尺有两个主要部分，一条主尺和一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺（游标）。游标卡尺的主尺为毫米分度尺，当下量爪的两个测量刀口相贴时，游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。 如果主尺的分度值为a ，游标的分度值为b ，设定游标上n 个分度值的总长与主尺上（ n-1 ）分度值的总长相等，则有 a n n b )1(-= （3） 图1 游标卡尺示意图
主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的分度值，也就是游标尺的精度（最小读数值）： - =-a b a n a n a n =-)1( （4） 常用的三种游标尺有50,20,10=n ,即精度各为、、。 游标尺的读数方法是：先读出游标零线以左的那条线上毫米级以上的读数L 0，即为整数值；然后再仔细找到游标尺上与主尺刻线准确对齐的那一条刻线（该刻线的两边不对齐成对称状态），数出这条刻线是副尺上的第k 条，则待测物的长度（即为小数值）为 n a k L L ? +=0 （5） 图2是50=n 分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数： 00.0215.00120.0515.60L L k mm =+?=+?= 图2 游标卡尺读数示意图 螺旋测微器 如图3所示，螺旋测微器是在一根测微螺杆上配一螺母套筒，上有分度的标尺。测微螺杆的后端连接一个有50个分度的微分套筒，螺距为50mm 。当微分套筒转过一个分度时，测微螺杆就会在螺母套筒内沿轴线方向改变。也就是说，螺旋测微器的精密度（分度值）是。由此可见，螺旋测微器是利用螺旋（测微螺杆的外螺纹和固定套筒的内螺纹精密配合）的旋转运动，将测微螺杆的角位移转变为直线位移的原理实现长度测量的量具。 图3 螺旋测微器示意图 在使用螺旋测微器时，应该检查零线的零位置，当螺杆的一端与测砧相接触时，往往会0
大学物理实验绪论课习题及其参考答案
大学物理实验绪论课习题及其参考答案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
习 题 1、下列各量是几位有效数字？ （1）地球平均半径km R 22.6371= 6位 （2）s T 0010.2= 5位 （3）真空中的光速s m c /299792458= 9位 （4）cm l 00058.0= 2位 （5）地球到太阳的平均距离km s 810496.1?= 4位 （6）J 23109.2? 2位 2、按有效数字运算法则计算下列各式 （1）06546.06.547.255++ （2）218.311.855.90-- （3）0.145.12.91÷? ×102 （4）100)23.10025.100(÷- 2×10-3 （5）0.2001.22??π （6）) 001.000.1)(0.3103()3.1630.18(00.50+--? 3、按照误差理论和有效数字运算法则改正错误 （1）mm h 5.026.25±= mm h 5.03.25±=→ （2）015330'±'= θ 2.06.30±=→θ （3）nm 46.06.579±=λ nm 5.06.579±=→λ （4）2911/)1032.41067.1(m N Y ?±?=211/10)04.067.1(m N Y ?±=→ （5）m cm 5500= m cm 00.5500=→
（6）25.25.12= 2.25.12=→ （7）mA A I 10010000.0== mA A I 000.10010000.0==→ （8）06330.0是三位有效数字 位有效数字4→ 4、用一级千分尺测量一小球的直径，测得数据如下： 000.10:)(mm d i ，998.9，003.10，002.10，997.9，001.10，998.9，999.9，004.10，997.9。计算直径的算术平均值、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。 解：) (000.10)997.9004.10999.9998.9001.10997.9002.10003.10998.9000.10(10 110110 1 mm d d i i =+++++++++?=?=∑= 结果表示：)(004.0000.10mm d d d ±=±=σ 5、计算下列数据的算术平均值、绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。 356.2:)(m R i ，345.2，348.2，355.2，354.2，353.2。 解： )(352.2)353.2354.2355.2348.2345.2356.2(6 16161m R R i i =+++++?=?=∑= 结果表示：)(004.0352.2m R R R ±=?±= 6、一个圆柱体，测得其直径为mm d 006.0987.10±=，高度为 cm h 005.0526.4±=，质量为g m 006.0106.149±=，计算该圆柱体的密度、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。 解：)/(748.34432cm g h d m =??=πρ 7、计算下列各式的绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。
大学物理实验绪论答案附解析
大学物理实验绪论答案附解析 1.下面哪种说法正确？D A.间接测量结果有效数字位数的多少由测量仪器的精度决定。 B.间接测量结果有效数字位数的多少由计算器数码显示位数的多少决定。 C.间接测量结果有效数字位数的多少由所用的单位决定。 D.间接测量结果有效数字位数的多少由其不确定度决定。 2.某物理量的测量结果为n=1.6532 （0.0007 ），下面对该结果的解释哪种是正确的？C A.表明该物理量的数值有两种可能，即n=1.6525 或 n=1.6539 。 B.表明该物理量的数值是（1.6525 ，1.6539 ）区间内的任何值。 C.表明该物理量的真值有较大的概率位于（1.6525 ， 1.6539 ）区间内。 D.表明该物理量的真值不在（1.6525 ，1.6539 ）区间内。 3.在相同的测量条件下，对同一物理量进行多次重复测量，并以各次测量值的算数平均值作为该物理量的测量结果，以下哪种说法是正确的？B A.这样做可以减小系统误差。 B.这样做可以减小随机误差。 C.这样做可以得到该物理量的真值。
D.这只是处理测量数据的一种方法，不能减小误差，与真值也没关系。 4.以下关于系统误差的说法哪个是正确的？D A.系统误差是没有规律的误差。 B.系统误差就是指来源于测量仪器的误差。 C.系统误差是正性误差。 D.系统误差是可正可负的。 5.用最小分度为0.2s 的计时器测量时间，一次测量的结果是 56.4s ，正确的表达式是哪一个？C A.56.4（0.1）s C. 56.40 （0.06 ）s B.56.40（0.10）s D. 56.4 （0.2 ）s 6.已知 D H M 2 4 π ρ = ，其中M = 276.180 （0.020 ）g ，D = 3.662 （0.005 ）cm ，H = 12.180 （0.010 ） cm ，M 、D 、H 这三个测量量中哪一个量的测量对ρ的不确定度影响最大？A A.M 的测量对ρ的不确定度影响最大。
大学物理实验绪论答案
实验绪论课作业答案 1、(1) 44.02 m (2) 12.40±0.01 m (3) 13.59 kg (4) 0.289m (5) 5.27 m (6) 5.61×104 m 2 3、V = 4 πh ?d 2 = 1.963×10-4 m 3 方法一 ：?V = |h V ??|?h +|d V ??|?d = 4π(d 2 ??h + 2h ?d ??d) =0.01×10-4 m 3 方法二 ：V V ? = h h ? + d d ?2 = 0.005 ?V = 0.005 ? V= 0.01×10-4 m 3 V = ( 1.96 ± 0.01 )×10-4 m 3 B = V V ?= 0.5% P=99.7% 方法三 ：方和根传递法 ?V=()()2222d d V h h V ???? ????+???? ???? =4π()()()22242d hd h d ?+?=0.008×10-4 m 3 V = ( 1.963 ± 0.008) ×10-4 m 3 B = V V ?= 0.4% P=99.7% 4、 (1) ±0.5 mm (2) ±1℃ (3) ±0.01g (4) ±0.05 mm (6) ±1.5 mA (或 ±2 mA) 5、 L =1.449×10-2 m L σ=())110(102--∑i i L L = 0.004×10-2 m L=(1.449±0.004) ×10-2 m B = 0.3% P =68.3% L=(1.45±0.01) ×10-2 m B = 0.7% P =99.7% 6、 R x =2 1R R ?R O = 92.5Ω
大学物理实验教案
大学物理实验教案
大学物理实验教案 作者姓名王悦 学科(教研室) 大学物理教研室 所在院系电气工程系
第一讲：误差与数据处理 本节授课时数：2学时 一、教学内容及要求 1、测量与误差 1. 了解测量的含义，理解测量的分类和测量四要素并会判断； 2. 掌握误差的分类和误差的来源并会计算误差； 3. 熟练运用直接测量偶然误差的估计公式进行误差估计； 4. 了解系统误差的处理。 2、不确定度的概念 1. 了解不确定度的分类； 2. 熟练掌握直接测量不确定度和间接测量的不确定度的计算。 3、有效数字的处理 要求熟练掌握各种运算中的有效数字位数的取舍原则。 4、数据处理 1. 了解数据图表法的优点和缺点，会熟练作图和制表，给学生强调容易忽视 的细节：比如图名，物理量的表示和单位以及描点的要求。 2. 熟练掌握用作图法求直线的斜率和截距的方法。理解如何把曲线改直。 3. 熟练使用逐差法，了解其使用的前提和优点。 4. 了解最小二乘法的由来和优点，能够熟练使用公式了解相关系数的意义。 二、教学重点与难点 重点：
1.系统误差和偶然误差的特点； 2.不确定度和置信概率的定义和其中的物理意义； 3.不确定度的分类和具体计算，有效数字的运算法则； 4.数据处理中的逐差法和最小二乘法。 难点：不确定度的传递和有效数字的运算法则。 三、教学后记 通过绪论课，不少同学应该都建立这样的思想：实验不仅仅是动手的过程，而操作后的数据是一个比较复杂和相当重要的工作。对于现在和以后的实验，不确定度的分析是占有很重要的地位。 实践部分：11个实验不同专业学生做的略有不同
大学物理实验报告-基本测量
学实验报告 课程名称：_____ 大学物理实验（一）_________ 实验名称：实验1 基本测量______________ 学院：______________________________________ 专业：______ 课程编号： ________________________ 组号：16 指导教师: ________________ 报告人：__________ 学号_______________ 实验地点__________ 科技楼906 __________ 实验时间：______ 年_______ 月 ____ 日星期________ 实验报告提交时间:
四、实验容和步骤 五、数据记录 1用游标卡尺R测量圆筒的外径D径d、和高H 表1
2、用螺旋测微计测量粗铜丝、细铜丝的直径表2单位：________ 千分尺零点：____________ 千分尺基本误差：_____________ 六、数据处理： 1、计算圆筒的外径D ,并计算D（5分） 2、计算圆筒的径d ,并计算d（5 分）
2 3、计算圆筒的高 H ,并计算 H （5分） 4、计算粗铜丝直径 D 1及 D 1 （6分） 5、计算细铜丝直径 D 2及 D 2 （6分） 6、间接量B D 1D 2 D 1 D 2 ，计算B 的平均值、相对误差和绝对误差。 （5 分） 提示: D 2 D i D 2
七、实验结果与讨论 实验结果1: 圆筒的外径： D P = D D ( ) 实验结果2: 圆筒的径：d P = d d ( ) 实验结果3: 圆筒的高：H P = H H ( ) 实验结果4: 粗铜丝的直径： D i P = D i D i ( ) 实验结果5: 粗铜丝的直径： D2 P = D2 D2 ( ) 实验结果讨论：6: B P = B B ( )
大学物理实验报告 制流电路、分压电路和电学实验基础知识
大学物理实验报告----------制流电路、分压电路和电学实验基础知识 姓名：_______柳天一__________ 学号：______2012011201 _______ 实验组号：____3______________ 班级：______计科1204_________ 日期：______2013.3.23__________
实验报告 【实验名称】 制流电路、分压电路和电学实验基础知识 【实验目的】 1、了解电学实验的要求、操作规程和安全知识。 2、学习电学实验中常用仪器的使用方法。 3、学习连接电路的一般方法，学习用变阻器连成制流电路和分压电 路的方法。 【实验原理】 制流电路的特性： 制流电路如图3所示，图中E 为直流（或交流）电源；R 1为滑线变阻器，A 为电流表；R 2为负载（本实验采用电阻）；K 为电源开关。它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻R AC ，从而改变整个电路的电流I 。 （a ） （b ） 1.分压电路的特性： 分压电路如图4所示，图中E 为直流（或交流）电源，滑线变阻器两个固定端A 、B 与电源E 相接，负载R 2接滑动端C 和固定端A （或B ）上，当滑动头C 由A 端滑至B 端，负载上电压由0变至E ，调节的范围与变阻器的阻值无关。 （a ） （b ） 2.制流电路与分压电路的选择： 图3 制流电路 图4 分压电路
(1) 调节范围 分压电路的电压调节范围大，可从E →0；而制流电路电压调节范围小，只能从 E E R R R →?+1 22。 (2) 细调程度 当2/21R R ≤时，在整个调节范围内调节基本均匀，但制流电路可调范围小；负载上的电压值小，能调得较精细，而电压值大时调节变得很粗。 (3) 功率损耗 使用同一变阻器，分压电路消耗电能比制流电路要大。基于两电路的差别，当负载电阻较大，调节范围较宽时选分压电路；反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节范围不太大的情况下则选用制流电路。若一级电路不能达到细调要求，则可采用二级制流（或二段分压）的方法以满足细调要求。 【实验器材】 万用电表（指针式、数字式各一块），低压电源（直流型、交流型各一台），滑线变阻器，电阻箱，导线。 3.滑线变阻器： 滑动变阻器是根据接入电路的金属丝长短来改 变阻值大小，来达到控制电流的。 滑动片左右滑动即是在改变接入电路的金属丝 长短。 因为已知金属材料的电阻丝，其阻值跟电阻丝的 长度，横截面积，还有材质有关系。长度越长，阻值 越大；截面积越大，阻值越小，阻值与该种材料的阻 值系数成正比。 滑动电阻器结构图[1] 注意事项： 注意：要选择合适的滑动变阻器，每个变阻器都有规定的最大电阻和允许通过的最大电流，使用时要根据需要进行选择，不能使通过滑动变阻器的电流超过它允许通过电流的最大值，否则会烧坏变阻器。使用前应该将滑动变阻器连入电路的电阻值调到最大。接法：不管是有几个接线柱的滑动变阻器，在连入电路时，可采用“一上一下”的连接方法。“一上” 指上面金属棒两端的任一接线柱连入电路，“一下”指把下面线圈两端的任一接线柱连入电路中。 滑动变阻器连入电路中的电阻值大小的判断，可采用“近小远大”的判断方法。即如果滑动变阻器的滑片在移动过程中逐渐接“近”连入电路的下接线柱，则变阻器连入电路的阻值将逐渐减“小”，灯泡就越亮，反之，若滑片移动过程中逐渐“远”离连入电路的下接线柱，则连入电路的阻值将逐渐增“大”，灯泡就越暗。 滑动变阻器在电路中的作用是：（1）保护电路，即连接好电路，电键闭合前，应调节滑动变阻器的滑片P ，使滑动变阻器接入电路部分的电阻最大。（2）通过改变接入电路部分的电阻来改变电路中的电流，从而改变与之串联的导体（用电器）两端的电压。在连接滑动变阻器时，要求：一上一下，各用一个接线柱；实际连接应根据要求选择下面的接线柱。 4.电阻箱：
大学物理实验习题和答案(整理版)
第一部分：基本实验基础 1．（直、圆）游标尺、千分尺的读数方法。 答：P46 2．物理天平 1．感量与天平灵敏度关系。天平感量或灵敏度与负载的关系。 答：感量的倒数称为天平的灵敏度。负载越大，灵敏度越低。 2．物理天平在称衡中，为什么要把横梁放下后才可以增减砝码或移动游码。 答：保护天平的刀口。 3．检流计 1．哪些用途？使用时的注意点？如何使检流计很快停止振荡？ 答：用途：用于判别电路中两点是否相等或检查电路中有无微弱电流通过。 注意事项：要加限流保护电阻要保护检流计，随时准备松开按键。 很快停止振荡：短路检流计。 4．电表 量程如何选取？量程与内阻大小关系？ 答：先估计待测量的大小，选稍大量程试测，再选用合适的量程。 电流表：量程越大，内阻越小。 电压表：内阻=量程×每伏欧姆数 5．万用表 不同欧姆档测同一只二极管正向电阻时，读测值差异的原因？ 答：不同欧姆档，内阻不同，输出电压随负载不同而不同。 二极管是非线性器件，不同欧姆档测，加在二极管上电压不同，读测值有很大差异。 6．信号发生器 功率输出与电压输出的区别？ 答：功率输出：能带负载，比如可以给扬声器加信号而发声音。 电压输出：实现电压输出，接上的负载电阻一般要大于50Ω。 比如不可以从此输出口给扬声器加信号，即带不动负载。 7．光学元件 光学表面有灰尘，可否用手帕擦试？ 答：不可以 8．箱式电桥 倍率的选择方法。 答：尽量使读数的有效数字位数最大的原则选择合适的倍率。 9．逐差法 什么是逐差法，其优点？ 答：把测量数据分成两组，每组相应的数据分别相减，然后取差值的平均值。 优点：每个数据都起作用，体现多次测量的优点。 10．杨氏模量实验 1．为何各长度量用不同的量具测？
大学物理实验绪论答案
大学物理实验绪论答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
实验绪论课作业答案 1、(1) 44.02 m (2) 12.40±0.01 m (3) 13.59 kg (4) 0.289m (5) 5.27 m (6) 5.61×104 m 2 3、V = 4πh ?d 2 = 1.963×10-4 m 3 方法一 ：?V = |h V ??|?h +|d V ??|?d = 4π(d 2 ??h + 2h ?d ??d) =0.01×10-4 m 3 方法二 ：V V ? = h h ? + d d ?2 = 0.005 ?V = 0.005 ? V= 0.01×10-4 m 3 V = ( 1.96 ± 0.01 )×10-4 m 3 B = V V ?= 0.5% P=99.7% 方法三 ：方和根传递法 ?V=()()2222d d V h h V ???? ????+???? ???? =4π()()()22242d hd h d ?+?=0.008×10-4 m 3 V = ( 1.963 ± 0.008) ×10-4 m 3 B = V V ?= 0.4% P=99.7% 4、 (1) ±0.5 mm (2) ±1℃ (3) ±0.01g (4) ±0.05 mm (6) ±1.5 mA (或 ±2 mA) 5、 L =1.449×10-2 m L σ=())110(102--∑i i L L = 0.004×10-2 m L=(1.449±0.004) ×10-2 m B = 0.3% P =68.3% L=(1.45±0.01) ×10-2 m B = 0.7% P =99.7% 6、 R x =2 1R R ?R O = 92.5Ω
大学物理实验电子教案模板
大学物理实验教案 实验题目 霍耳效应法测量磁场 实验性质 基本实验 实验学时 3 教师 冷雪松 教学目的 1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的使用方法 2、了解霍尔效应产生的原理 3、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场 4、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及消除副效应影响的方法重点 消除副效应对测量结果的影响 难点 霍尔效应的产生机理 怎样消除影响测量准确性的附加效应 教 学 过 程
设 计 课前的准备： 仪器设备的检查，注意要校准砝码。 实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。 作出数据表格设计的参考。 课上教学的设计： 一、课上的常规检查（预习报告、数据表格的设计等）。(5 分钟) 二、讲解的设计(30分钟) 1、引言 德国物理学家霍尔（E.H.Hall）1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现，任何导体通以电流时，若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应，它是一种磁电效应(磁能转换为电能)。二十世纪五十年代以来，由于半导体工艺的发展，先后制成了多种有显著霍尔效应的材料，这一效应的应用研究也随之发展起来。现在，霍尔效应已在测量技术、自动化技术、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用。在测量技术中，典型的应用是测量磁场。 测量磁场方法不少，但其中以霍尔效应为机理的测磁方法因结构简单、体积小、测量速度快等优点而有着广泛的应用，本实验就是采用这种方法。通过本实验了解霍尔效应的物理原理，掌握用磁电传感器——霍尔元件测量磁场的基本方法，学习用异号法消除不等位电压产生的系统误差。 2、提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思想和设计 原则 实验原理 霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的上下两个平面间形成了恒定的电位差——霍尔电位差UH，实验测定 系数RH=1/ne称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，载流子浓度n越小,则RH越大，UH也越大，所以只有当半导体(n比金属的小得多)出现以后，霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其厚度d确定，定义霍尔灵敏度KH=RH /d，KH与霍尔片的材料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。这样 上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH，用仪器测出I及UH，则可求出磁感应强度B。 3、实验的拓展：(由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学 生利用现有的设备拓展出新的实验内容,培养学生的创新思维和创新能力。) 1）、测量霍尔元件的不等位电势差 2）、测量霍尔片的特性曲线 4.数据的测量与处理要求用做图法处理数据. 5．介绍主要仪器设备与使用 6．强调实验中要注意的问题 1）、霍尔片又薄又脆，切勿用手摸。
《大学物理实验A》教学大纲
《大学物理实验》(A类)教学大纲 课程名称：大学大学物理实验课程编号：实验学时：实验学分： 面向专业：非物理学本科 一、本实验课的性质、任务与目的 （一）课程性质 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是一门独立的、实践性很强的基础课，是学生进入大学后，受到系统实验方法和实验技能基本训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。大学物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系，又有各自的任务和作用。 （二）课程的任务与目的 1、通过对实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习物理实验知识，加强对相关物理学原理的理解。 2、培养与提高学生的科学实验能力： ①能自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备； ②借助教材或仪器说明书能正确使用仪器； ③能够运用物理理论对实验现象进行初步分析； ④能正确记录数据，掌握列表法、作图法和遂差法等数据处理方法，初步具备处理数据、分析 结果、用不确定度表示实验结果、撰写实验报告的能力，能撰写完整规范的实验报告；了解 并学会使用本课程的网上教学系统。 ⑤能够完成简单的设计性实验。 3、培养与提高学生的科学实验素质，要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品质。 4、掌握实验的基本知识、基本方法、基本技能，为后继的实验课程的学习打下必备的基础。二、本实验课的基本理论 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是国家教育部规定的一门独立的实验课程，本实验课是基于大学物理理论的重于实验方法和实验技能训练的实验课程。 （一）误差基本理论（在绪论课中介绍，并在各实验的学习中逐步掌握）： 1、测量与误差的基本知识 2、测量的不确定度和测量结果评定 3、有效数字 4、数据处理方法(列表法、作图法和逐差法) （二）各实验原理所依据的物理理论知识 1、力学、热学、电磁学、光学以及近代物理的基本知识 2、各实验的设计思想和基本原理 三、实验方式与基本要求 实行分层次教学：基础（必做）实验教学→开放（选做）实验教学 1、基础实验教学 为了培养学生的基本实验知识和基本实验操作能力，对于基础（必做）实验的教学要求： （1）由指导教师讲解实验的基本原理、基本要求、目的、操作规程及注意事项。 （2）分组实验，循环进行，基本实验每人一套设备，每位教师同时指导学生人数一般为20-25人，每个实验3学时，由教师指导、学生独立操作完成。 （3）要求学生课前预习，并撰写实验预习报告，遵守实验课守则，认真实验，按时完成实验报
大学物理实验练习题
大学物理实验测量不确定度与数据处理基础知识练习题 学院 班号 学号 姓名 成绩 1．如下表所示，以不同精度的仪器各测量出一个数值，此时只用仪器误差计算不确定度。假设各仪器的误差可能值都服从均匀分布，试求不确定度、不确定度的相对值和结果表达式（要求置信概率约95％）。 B 类评定值，合成不确定度，扩展不确定度，并报告测量结果。 解：用L 表示长度，l = cm ，()A u s l == cm ，?仪＝ cm ，B u = cm ， C u = cm ，2C U u == cm ， L l U =±= ± cm 。 3．用米尺测得正方形一边长a 为：、、、、、、、、、。试分别求出正方形周长和面积的算术平均值，不确定度及相对值，测量结果表达式。 解：令L 为周长，S 为面积，则L ＝4a ，S ＝a 2 ， a = ， ()s a = ， ?仪＝ ，B u = ， ()C u a = = ，()rel u a = %， 4l a == cm ，()C u l = ()C u a = cm ，()rel u l = %，()U l = ， L l U =±= ± cm 2 s a == cm 2，()rel u s = ()rel u a = %，()C u s =()rel s u s ?= cm 2 ， ()U s = ， S s U =±= ± cm 2 4．一个铝圆柱体，测得半径为R =±cm ，高度为h =±cm ，质量为m =±g ，试计算铝的密度ρ，其不确定度及相对值；写出结果表达式。 解：由U =2u C 和已知条件得：u C (R )= cm ，u C (h )= cm ，u C (m )= g ， u rel (R )= ％， u rel (h )= ％， u rel (m )= ％， 2 m R h ρπ= = g cm -3 ，()____%rel u ρ== ()()C rel u u ρρρ=?= g cm -3，()U ρ= g cm -3 ()U ρρρ=±= ± g cm -3 5．单位变换 （1）m =±kg= ± g= ± mg （2）L =±cm= ± mm= ± m （3）ρ=±mg/cm 3= ± kg/m 3
大学物理实验绪论答案附解析
大学物理实验绪论答案附解析 1. 下面哪种说法正确？D A. 间接测量结果有效数字位数的多少由测量仪器的精度决定。 B. 间接测量结果有效数字位数的多少由计算器数码显示位数的多少决定。 C. 间接测量结果有效数字位数的多少由所用的单位决定。 D. 间接测量结果有效数字位数的多少由其不确定度决定。 2. 某物理量的测量结果为n=1.6532（0.0007），下面对该结果的解释哪种是正确的？C A. 表明该物理量的数值有两种可能，即n=1.6525 或n=1.6539 。 B. 表明该物理量的数值是（1.6525，1.6539）区间内的任何值。 C. 表明该物理量的真值有较大的概率位于（1.6525，1.6539）区间内。 D. 表明该物理量的真值不在（1.6525，1.6539）区间内。 3. 在相同的测量条件下，对同一物理量进行多次重复测量，并以各次测量值的算数平均值作为该物理 量的测量结果，以下哪种说法是正确的？B A. 这样做可以减小系统误差。 B. 这样做可以减小随机误差。 C. 这样做可以得到该物理量的真值。
D. 这只是处理测量数据的一种方法，不能减小误差，与真值也没关系。 4. 以下关于系统误差的说法哪个是正确的？D A. 系统误差是没有规律的误差。 B. 系统误差就是指来源于测量仪器的误差。 C. 系统误差是正性误差。 D. 系统误差是可正可负的。 5. 用最小分度为0.2s 的计时器测量时间，一次测量的结果是 56.4s，正确的表达式是哪一个？C A. 56.4(0.1)s C. 56.40（0.06）s B. 56.40(0.10)s D. 56.4（0.2）s 6. 已知 D H M 2 4 π ρ= ，其中M = 276.180（0.020）g ，D = 3.662（0.005）cm，H = 12.180（0.010） cm，M、D、H 这三个测量量中哪一个量的测量对ρ的不确定度影响最大？A A. M 的测量对ρ的不确定度影响最大。
(完整精品)大学物理实验报告之长度基本测量
大学物理实验报告 姓名 学号 学院 班级 实验日期 2017 年5 月23日实验地点：实验楼B411室 【实验原理】 1、游标卡尺构造及读数原理 游标卡尺主要由两部分构成，如(图1)所示：在一毫米为单位的主尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺（副尺），叫游标，利用它可以把主尺估读的那位数值较为准确地读出来。 图1
游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上N 个分度格的总长度与主尺上（N -1）个分度格的长度相同，若主尺上最小分度为a ，游标上最小分度值为b ，则有 1()Nb N a =-（式1） 那么主尺与游标上每个分格的差值（游标的精度值或游标的最小分度值）是： 11 N a b a a a N N δ-=-=-=（式2） 图2 常用的游标是五十分游标(N =50)，即主尺上49mm 与游标上50格相当，见图2–7。五十分游标的精度值δ=0.02mm 。游标上刻有0、l 、2、3、…、9，以便于读数。 毫米以上的读数要从游标“0”刻度线在主尺上的位置读出，毫米以下的数由游标（副尺）读出。 即：先从游标卡尺“0”刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位，再从游标上读出毫米的小数位。 游标卡尺测量长度的普遍表达式为 l ka n δ=+（式3） 式中，k 是游标的“0”刻度线所在处主尺刻度的整刻度（毫米）数，n 是游标的第n 条线与主尺的某一条线重合，a =1mm 。图3所示的情况，即l =21.58mm 。 图3 在用游标卡尺测量之前，应先把量爪A 、B 合拢，检查游标的“0”刻度线是否与主尺的“0”刻度线重合。如不重合，应记下零点读数，加以修正，即待测量l=l 1-l 0。其中，l 1为未作零点修正前的读数值，l 0为零点读数。l 0可以正，也可以负。 使用游标卡尺时，可一手拿物体，另一手持尺，如图4所示。要特别注意保护量爪不被磨损。使用时轻轻把物体卡住即可读数。 图4
大学物理实验绪论课习题及其参考答案
习 题 1、下列各量是几位有效数字？ （1）地球平均半径km R 22.6371= 6位 （2）s T 0010.2= 5位 （3）真空中的光速s m c /299792458= 9位 （4）cm l 00058.0= 2位 （5）地球到太阳的平均距离km s 8 10496.1?= 4位 （6）J 23109.2? 2位 2、按有效数字运算法则计算下列各式 （1）06546.06.547.255++ 261.1 （2）218.311.855.90-- 51.2 （3）0.145.12.91÷? 1.3×102 （4）100)23.10025.100(÷- 2×10-3 （5）0.2001.22??π 25.2 （6）)001.000.1)(0.3103()3.1630.18(00.50+--? 1.00 3、按照误差理论和有效数字运算法则改正错误 （1）mm h 5.026.25±= mm h 5.03.25±=→ （2）015330'±'= θ 2.06.30±=→θ （3）nm 46.06.579±=λ nm 5.06.579±=→λ （4）2911/)1032.41067.1(m N Y ?±?=2 11/10)04.067.1(m N Y ?±=→ （5）m cm 5500= m cm 00.5500=→ （6）25.25.12= 2.25.12=→ （7）mA A I 10010000.0== mA A I 000.10010000.0==→ （8）06330.0是三位有效数字 位有效数字4→
4、用一级千分尺测量一小球的直径，测得数据如下： 000.10:)(mm d i ，998.9， 003.10，002.10，997.9，001.10，998.9，999.9，004.10，997.9。计算直径的算术平均值、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。 解：) (000.10)997.9004.10999.9998.9001.10997.9002.10003.10998.9000.10(10 110110 1 mm d d i i =+++++++++?=?=∑= )(003.0)(911012mm d d S i i d =-=∑= 3 004.03mm S ins ins =?= )(004.022mm S S ins d d =+=σ %040.0%100=?=d E d d σ 结果表示：)(004.0000.10mm d d d ±=±=σ 5、计算下列数据的算术平均值、绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。 356.2:)(m R i ，345.2，348.2，355.2，354.2，353.2。 解： )(352.2)353.2354.2355.2348.2345.2356.2(6 16161m R R i i =+++++?=?=∑= )(004.0616 1 m R R R i i =-?=?∑= %16.0%100=??=R R E R 结果表示：)(004.0352.2m R R R ±=?±= 6、一个圆柱体，测得其直径为mm d 006.0987.10±=，高度为 cm h 005.0526.4±=，质量为g m 006.0106.149±=，计算该圆柱体的密度、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。 解：)/(748.34432cm g m =??=πρ %16.00016.0)()2()( 222==+?+=h d m E h d m σσσρ
大学物理实验报告-基本测量
得分教师签名批改日期深圳大学实验报告 课程名称：大学物理实验（一） 实验名称：实验1 基本测量 学院： 专业：课程编号： 组号：16 指导教师： 报告人：学号： 实验地点科技楼906 实验时间：年月日星期 实验报告提交时间：
一、实验目的 二、实验原理 三、实验仪器 仪器名称组号型号量程△仪
四、实验内容和步骤 五、数据记录 1、用游标卡尺R测量圆筒的外径D、内径d、和高H 表1 单位：________ 卡尺零点：_________卡尺基本误差：___________ k D d H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均
2、 用螺旋测微计测量粗铜丝、细铜丝的直径 表2 单位：________千分尺零点：____________千分尺基本误差：___________ k 1D 2D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 六、数据处理： 1、计算圆筒的外径D ,并计算D ?（5分） 2、计算圆筒的内径d ,并计算d ?（5分）
3、计算圆筒的高H ,并计算H ?（5分） 4、计算粗铜丝直径1D 及1D ?（6分） 5、计算细铜丝直径2D 及2D ?（6分） 6、间接量2 12 1D D D D B += ，计算B 的平均值、相对误差和绝对误差。（5分） 提示： ()() 2112 22112212 [][]B D D D D B D D D D D D ???=+++
七、实验结果与讨论 实验结果1：圆筒的外径： D = ± （ ） P = D D ?= 实验结果2：圆筒的内径： d = ± （ ） P = d d ?= 实验结果3：圆筒的高： H = ± （ ） P = H H ?= 实验结果4：粗铜丝的直径：1D = ± （ ） P = 1 1 D D ?= 实验结果5：粗铜丝的直径：2D = ± （ ） P = 2 2 D D ?= 实验结果6： B = ± （ ） P = B B ?= 讨论：
《大学物理实验》教案实验22衍射光栅
实验 22 衍射光栅 一、实验目的： 1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。 2.进一步熟悉分光计的调节和使用。 3. 测定光栅常数和汞原子光谱部分特征波长。 二、实验仪器： 分光计、光栅、汞灯。 三、实验原理及过程简述： 1.衍射光栅、光栅常数光栅是由大量相互平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成。其示意图如图 1 所示。 图1图2 光栅上若刻痕宽度为 a，刻痕间距为 b，则 d＝a 十 b 称为光栅常数，它是光栅基本参数之一。 2.光栅方程、光栅光谱 根据夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行单色光垂直入射到光栅平面上时，光波将发生衍射，凡衍射角满足光栅方程： ， k 0 ，± 1 ，± 2... （1）时，光会加强。式中λ为单色光波长， k 是明条纹级数。衍射后的光波经透镜会聚后，在焦平面上将形成分隔得较远的一系列对称分布的明条纹，如图 2 所示。如果人射光波中包含有几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后，不同波长光的同一级（ k ）明条纹将按一定次序排列，形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。图 3 是普 0通低压汞灯的第一级衍射光谱。它每一级光谱中有四条特征谱线：紫色λ14358 A ；绿色λ 0 0 025461 A ；黄色两条λ3＝5770 A 和λ45791 A 。
3.光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量由方程（1）可知，若光垂直入射到光栅上，而第一级光谱中波长λ1 已知，则测出它相应的衍射角为 1 ，就可算出光栅常数 d；反之，若光栅常数已知，则可由式（1）测出光源发射的各特征谱线的波长 i 。角的测量可由分光计进行。 4．实验内容与步骤 a.分光计调整与汞灯衍射光谱观察 （1）调整好分光计。 （2）将光栅按图 4 所示位置放于载物台上。通过调平螺丝 a 1 或 a 3 使光栅平面与平行光管光轴垂直。然后放开望远镜制动螺丝，转动望远镜观察汞灯衍射光谱，中央（ K 0 ）零级为白色，望远镜转至左、右两边时，均可看到分立的四条彩色谱线。若发现左、右两边光谱线不在同一水平线上时，可通过调平螺丝a 2 ，使两边谱线处于同一水平线上。 （3）调节平行光管狭缝宽度。狭缝的宽度以能够分辨出两条紧靠的黄色谱线为准。 b.光栅常数与光谱波长的测量
大学物理实验教案(用模拟法描绘静电场)
大学物理实验教案实验项目用模拟法描绘静电场 教学目的1. 学习用模拟法描绘静电场的原理和方法。 2. 加深对电场强度和电场线、电位等概念的理解。 3. 描绘同轴圆柱形电缆横截面的电场分布情况。 实验原理 模拟法要求不同的两种场遵循的物理规律形式应是相似的。这样，利用其相似性，可以对容易测量的场进行研究代替对不易测量的场的研究。由于稳恒电流的电场与电介质(或真空)中的静电场之间具有相似性，因此，欲测绘静电场，只要测绘相应的稳恒电流的电场就行了。与电介质(或真空)相对应，稳恒电流电场中的导电物质应是不良导体。本实验通过用导电玻璃为导电质的稳恒电流场的研究来了解电介质中静电场的情况。 同轴电缆如图1所示，内筒外半径为a、外筒内半径为b，设外筒和内筒单位长度带电量为-τ和+τ，电位分别为V b和V a，则两筒之间r处的 电场强度为 2 E r τ πε =。 图1 两筒之间的电位差为 00 ln 22 b b a b a a b V V Edr dr r a ττ πεπε -=== ??。 若外筒接地，V b=0，则 ln 2 a b V a τ πε =(1) 两筒之间任一点离轴心为r处的电位V r为 ln 2 r a r a r V V Edr a τ πε -== ?(2) 即 000 ln(ln ln)ln 222 r a r b r b V V a a a r τττ πεπεπε =-=-=(3)
将(3)式除以(1)式得 ln ln r a b V r b V a = (4) (4)式为两筒间的电位分布。 若用导电玻璃和电极模拟同轴电缆横截面的电场，其电路如图2所示。 图2 ln ln (1)/ln ln r a a a r b V a r V V b b V a a =-= (5) (5)式和(4)式相同，这就说明了可以用直流电场来模拟静电场，其电位分布是相同的。同时由(5)式可以看出，由于V a 、a 、b 都是常数，所以V r 是r 的函数，即等电位线都是同心圆。 教学重点与难点 重点：用稳恒电流场模拟静电场的物理思想及其模拟条件。 难点：静电场的测绘方法。 实验内容提要 1. 准备一张白纸：折出八条对称辐射线； 2. 校正电源： 调节“电压-调节”旋钮到所需的工作电压10.00V ； 3. 在白纸上描出7.00V 、5.00V 、3.00V 和1.00V 的等位点，每 等位点不得少于8个点； 4. 据电力线与等位线相互垂直的特点，画出电力线。 测量与数据处理 要求 1. 每条等位线上的8个点，是否尽量均匀分布； 2. 不同的等位线，是否形成同心圆； 3. 电力线的始末端：是否从内电极指向外电极。
南昌大学物理实验报告-基本测量
大学物理实验报告课程名称：大学物理实验 实验名称：基本测量 学院名称：机电工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： 实验地点：基础实验大楼D508 座位号：32 实验时间：第三周周二下午一点开始
实验一长度和圆柱体体积的测量 一、实验目的： 1．掌握游标的原理，学会正确使用游标卡尺 2．了解螺旋测微器的结构和原理，学会正确使用螺旋测微器3．掌握不确定度和有效数字的概念，正确表达测量结果 二、实验仪器： 游标卡尺、螺旋测微器 三、实验原理： 当待测物体是一直径为d,、高度为h的圆柱体时，物体的体积为V=πd2h／4,只要用游标卡尺测出高度h,用螺旋测微器测出直径d,代入公式就可以算出该圆柱体的体积。一般说来，待测圆柱体各个断面大小和形状都不尽相同。从不同方位测量它的直径，数值会稍有差异；圆柱体的高度各处也不完全一样。为此，要精确测定圆柱体的体积，必须在它的不同位置测量直径和高度，求出直径和高度的算术平均值。 四、实验内容和步骤： 1.用游标卡尺测量圆柱的高度h (1)利用表达式a/n(其中a为主尺刻线间距，n为游标分度数)确定所用的游标卡尺的最小分度值 （2）检查当外卡钳口合拢时，游标零线是否和主尺零线对齐，如不对齐，则读出这个初读数（即零点偏差） （3）用游标卡尺在圆柱体不同部位测量高度五次，将测得的结果填
入自拟表中 2.用螺旋测微器测圆柱直径d (1)弄清所用螺旋测微器的量程、精度和最大允差，并读出零点偏差（2）在圆柱体的不同部位测直径五次，分别填入自拟表中 五、实验数据与处理： 实验二密度的测量 一、实验目的： 1.掌握物理天平的正确使用方法 2.用流体静力称衡法和比重瓶法测定形状不规则的固体和液体的密 度 3.进一步练习间接测量量的不确定度传递运算，正确表达测量结果 二、实验仪器：