北航基础物理实验要求
北航基础学习知识物理实验研究性报告-使用振幅法测量声速
基础物理实验研究性报告使用振幅法测量声波的速度第一作者学号第二作者学号院系使用振幅法测量声波的速度(北京航空航天大学，北京102206)摘要：本文以“使用分振幅法测量声波的速度”为主要研究内容，在了解模拟示波器的使用和基本操作的基础上介绍实验原理和步骤，并利用已经记录的原始实验数据进行数据的处理和不确定度的计算。
另外，根据计算结果分析探究实验误差及其来源，并提出一些减小实验误差的建议。
关键词：模拟示波器；分振幅法；数据处理；不确定度；误差分析Using Amplitude Method of Measuring Sonic SpeedLi Huiqiang Ma Linghai(School of Astronautics Beihang University Beijing 102206)Abstract: This article takes "Using Amplitude Method of Measuring Sonic Speed" as the main research content, presenting experiments principle and steps based on the understanding of the use of an analog oscilloscope and its basic operating principles, and has recorded the raw experimental data for data processing and calculation of the uncertainty. In addition, it explores experimental errors and their sources according to the results of calculation analysis, and makes recommendations to reduce the experimental error.Key words: analog oscilloscope; amplitude method; data processing; uncertainty; error analysis一、实验重点(1)、了解模拟示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握示波器、信号发生器的使用方法；(2)、学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法；(3)、学习振幅法测量声波速度的原理及操作方法。
最终版北航基础物理研究性实验报告-氢原子光谱
基础物理实验研究性实验报告氢原子光谱和里德伯常数的测定——定量误差分析和实验改进第一作者：学号：第二作者：学号：第三作者：学号：2013年5月20日摘要本文详细地介绍了氢原子光谱和里德伯常量实验的实验要求、实验原理、仪器介绍和实验内容并测量处理了数据，计算了不确定度及误差，并从钠黄双线无法区分的现象触发定量地分析了此现象的原因和由此产生的误差，最后总结了基础物理实验的经验感想。
关键字：氢原子光谱里德伯常量钠黄双线AbstractThis paper introduced the hydrogen atoms spectrum and Rydberg constant experiment from experimental requirements, experimental principle, instruments required, content and Data processing. Considering that the wavelength difference of Na-light double yellow line is indistinguishable from human eyes, we analyze the cause of this phenomenon and the resulting errors quantitatively and propose an innovate experiment method combined with inadequate sharpness and lightness of the spectrum as well as the errors brought during the turning of telescope. At last we concluded understanding of basic physics experiment.Key words: hydrogen atoms spectrum, Rydberg constant, Na-light double yellow line目录摘要 (1)关键字 (1)一．实验目的 (4)二．实验原理 (4)1、光栅衍射及其衍射 (4)2、光栅的色散本领与色分辨本领 (5)3、氢原子光谱 (7)4、测量结果的加权平均 (8)三．实验仪器 (8)四．实验内容 (9)1、调节分光仪 (9)2、调节光栅 (9)3、测光栅常数 (9)4、测量氢原子里德伯常数 (9)五．实验数据及处理 (10)1、用钠灯测光栅常数 (10)2、用氢灯测定里德伯常数 (11)3、计算钠黄光角色散率和分辨本领 (13)六．误差的定量分析 (14)1、人眼的分辨本领 (14)2、计算不确定度和相对误差： (14)3、有关钠黄双线能否被观测到分开的探讨 (14)七．实验改进措施 (17)八．实验感想与总结 (17)参考文献 (19)一．实验目的➢巩固提高从事光学实验和使用光学仪器的能力；➢掌握光栅的基本知识和使用方法；➢了解氢原子光谱的特点并用光栅衍射测量巴耳末系的波长和里德伯常数；➢巩固与扩展实验数据的处理方法，及测量结果的加权平均，不确定度和误差计算，实验结果的讨论等。
北航基础物理实验报告---拉伸法测量钢丝弹性模量
（3）测量数据
1、首先预加 10kg 的拉力，将钢丝拉直，然后逐次改变钢丝拉力， 每次增加 2kg，测量望远镜“十”字叉丝对应的读数。实验中物体受 力以及撤销外力后不能立即恢复原状，这就是弹性滞后效应，为了 减小它带来的误差，应该在增加拉力和减小拉力时中各测一次对应 拉力下标尺读数，然后取两次结果的平均值作为实际测量值。 2、根据量程及不确定度的大小，选用钢卷尺测量 L 和 H，千分尺测 10
拉伸法测钢丝弹性模量 第一作者： 第二作者： load, so the optical lever system is used in this experiment to enlarge the tiny deformation. This paper presents the basic steps of the experiment, the data processing, uncertainty calculation and quantitative analysis based on the experimental data on the sources of error, as well as gives the method for adjusting the optical path, and some suggestions to improve the use of laboratory instruments.
比，即
以上三式推导得：
F E L SL
北航物理创新实验报告
一、实验背景随着科学技术的飞速发展，物理学作为一门基础学科，在各个领域都发挥着重要的作用。
为了提高学生的实践能力和创新能力，我校物理实验课程不断改革，鼓励学生开展物理创新实验。
本实验报告以“基于光纤传感技术的桥梁健康监测系统”为主题，旨在通过创新实验，探索光纤传感技术在桥梁健康监测中的应用。
二、实验目的1. 了解光纤传感技术的原理和应用领域；2. 设计并搭建基于光纤传感技术的桥梁健康监测系统；3. 分析实验数据，验证系统性能；4. 提高学生的创新能力和实践能力。
三、实验原理光纤传感技术是一种利用光纤作为传感介质，将光纤的传输特性与待测物理量相联系，实现物理量测量的技术。
其原理是将待测物理量转化为光纤的传输特性变化，如光强、相位、偏振态等，通过光纤传输到检测端，最终实现物理量的测量。
本实验采用的光纤传感技术为分布式光纤传感技术，其主要原理是将光纤分为传感光纤和传输光纤两部分。
传感光纤用于感知待测物理量，传输光纤用于将传感光纤的信号传输到检测端。
在实验中，利用光纤传感技术对桥梁的健康状况进行监测，主要包括应力、应变、温度等物理量。
四、实验仪器与材料1. 光纤传感仪；2. 光纤传感器；3. 桥梁模型；4. 信号调理电路；5. 数据采集系统；6. 计算机等。
五、实验步骤1. 搭建实验平台：将光纤传感器布置在桥梁模型上，连接信号调理电路和数据采集系统；2. 连接光纤传感仪：将光纤传感仪与数据采集系统相连，进行系统初始化；3. 测试光纤传感仪：对光纤传感仪进行标定，确保测量精度；4. 进行实验：在桥梁模型上施加不同的载荷，观察光纤传感仪的输出信号，记录数据；5. 数据处理与分析：对实验数据进行处理，分析桥梁的健康状况。
六、实验结果与分析1. 光纤传感仪输出信号与桥梁载荷关系：通过实验发现，光纤传感仪输出信号与桥梁载荷呈线性关系，证明了光纤传感技术在桥梁健康监测中的应用可行性；2. 桥梁健康状况分析：根据实验数据，分析桥梁的应力、应变、温度等物理量，评估桥梁的健康状况。
北航基物研究性报告 反射法测三棱镜顶角误差分析
北航物理实验研究性报告专题:反射法测三棱镜顶角班级：第一作者：第二作者：第三作者：目录目录 (2)摘要 (2)一、实验目的 (2)二、实验仪器 (2)三、实验原理 (2)四、实验内容 (7)五、数据记录与处理 (8)1、分光仪反射法测顶角误差分析 (8)2、分光仪系统误差分析 (9)六、注意事项 (12)七、实验感想与建议 (12)【摘要】在许多的物理试验中，常常用三棱镜来作为分光的器件。
分光仪可以用来测量光学元件的角度。
我们可以通过分光仪可以来测定三棱镜的顶角，从而帮助我们更好的了解分光仪的光学性质以及学会一种测量三棱镜的顶角的方法。
一、【实验目的】1．了解分光仪的结构,掌握调节和使用分光仪的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
二、【实验仪器】分光仪、钠灯、三棱镜、双面平面镜。
三、【实验原理】（一）分光仪的结构分光仪主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图1为JJY型分光仪的结构外型图。
望远镜：8.望远镜9.紧固螺钉 10.分化板 11.目镜（带调焦手轮） 12.仰角螺钉 13.望远镜光轴水平螺钉14.支臂 15.转角微调 17.制动架 18.望远镜止动螺钉载物台：5.载物台 6.载物台调平螺钉（3只） 7.载物台锁紧螺钉圆刻度盘： 16. 读数刻度盘止动螺钉21读数刻度盘22.游标盘 24.游标盘微调螺钉 25.游标盘止动螺钉平行光管： 1.狭缝 2.紧固螺钉3.平行光管 26. 平行光管光轴水平螺钉27.仰角螺钉 28.狭缝调节其它：4.制动架 19.底座 20.转座23.立柱图1 分光仪结构示意图1．分光仪的底座要求平稳而坚实。
在底座的中央固定着中心轴，望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转。
2．平行光管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。
其一端装有消色差的汇聚透镜，另一端装有狭缝的圆筒，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
北京航空航天大学 基础物理实验 研究性试验报告
探究测定冰的熔解热实验冰水质量比以及实验过程和数据处理的改进方法周晓城，巨建树（北京航空航天大学生物与医学工程学院北京 100191）摘要：本文通过计算得到混合量热法中的最佳冰水质量比并在实验中对此进行比较讨论，验证计算值，得出结论；验证牛顿冷却定律，同时得到实验参照值；并就本人在实验过程中遇到的一些问题提出实验操作以及数据处理方面的一些改进意见和建议；以及在数据处理过程中发现的水量、温差与冷却常数和实验误差之间的大致关系。
关键词：冰水质量比；牛顿冷却定律；数据处理；改进意见；误差规律中图分类号：043文献标识码：A文章编号：1.实验背景测量冰的熔解热的实验方法有很多，在大学物理实验中使用最多的是混合量热法，而作为大学物理少数几个热学实验中的一员，其重要性显而易见。
然而在实验的操作过程中很多同学反映实验不好操作，具体的问题有：1.依据《基础物理实验》[1]，实验中需要保证加冰前与加冰后的稳定温度与室温的温差大约在10-15℃能较好地依据牛顿冷却定律绘制温度补偿修正曲线，而对于没有经验的实验者来说实验中的水量和冰量添加不好把握，加冰太少，可能造成冰块溶解后水温高于室温而无法温度修正，或者加冰太多，造成温度稳定后冰块无法溶解完全，在实验中往往需要经过多次尝试才能取得较好的实验数据，费时费力费水；2.取冰时，所有同学都是徒手取冰的，而对于较低温度（-21℃）的冰块，手的温度较高（30℃左右），即使在取冰和透冰过程中接触的时间很短（亲测至少15s），参照实验过程中冰块溶解降温曲线，吸热也会很明显，从而使得实验结果偏低，而在没有同伴的情况下，为了协调记录时间、记录温度，同时还要投冰动作迅速而使水不外溅，观察到通常同学会找特殊时刻投冰，在这种情况下不是冰块在外界的时间过长甚至开始融化了，就是手忙脚乱实验数据很难记录，实验效果不是很好；3.同时，由于投冰之后冰融化的最初几分钟铂电阻温度计示数变化非常快，而且需记录的数据比较多，同时还要不断搅拌，使得这段数据点很容易记录不全或者记录偏差，而这段数据是数据处理过程中非常重要的部分，直接影响到温度的修正，所以很容易造成实验误差；4.还有数据处理中绘制温度修正曲线时，要求室温线上方的温度修正线与室温线所围面积与下方的面积相等，使用的方法是在坐标纸中绘图，然后通过数格子找到使面积大概相等的时刻t=t0，由于坐标纸大小有限、比例有限，数格子非常麻烦而且这样做是十分不准确的，使得T2′，T3′有了误差，影响实验效果。
北航基础物理实验第二学期满分研究性报告 非线性电路混沌现象的模拟、探究及费根鲍姆常数的测量.
基础物理实验研究性报告非线性电路混沌现象的模拟、探究及费根鲍姆常数的测量Chaos in nonlinear circuit simulation, explorationandFeigenbaum ConstantsAuthor 作者姓名陈涵 ChenHanSchool number作者学号 39071210Institute所在院系机械工程及自动化学院SMEA Major攻读专业机械制造及自动化mechanical engineering2011年5月20日摘要 (3)Abstract (3)关键词 (3)一、引言——非线性科学介绍 (3)二、混沌电路简介及实验综述 (4)三、实验原理 (4)3.1 蔡氏电路及其动力学方程 (4)3.2通向混沌道路方式简述 (5)四、实验仪器 (6)4.1 有源非线性负阻元件： (6)4.2 NCE-1非线性混沌实验仪 (6)五、实验现象的观察及物理量测量 (7)5.1 倍周期分岔的观察 (7)5.2 非线性电阻 (8)六、实验数据的处理 (10)6.1 真实实验数据线性拟合 (10)6.2 matlab模拟分析： (12)七、混沌实验电路装置的另一种设想。
(18)八、费根鲍姆常数测量实验的设计 (19)九、结语 (20)9.1自学能力大大提升 (21)9.2培养实事求是的学风与态度 (21)9.3各项课程的互助提高 (21)十、参考文献 (21)2本文由传统非线性电路“蔡氏电路”的混沌现象着手，记录实验现象及数据，分析后用一元线性回归拟合了有源非线性负阻伏安特性曲线，同时使用matlab 进行四阶-库塔方法编程模拟混沌现象并得出一些拟合曲线。
而后提出了一种新的简单混沌电路的设想和实验方式，最终提出了以G和U为状态参数的费根鲍姆常数测量的方法，并推导了近似公式。
AbstractThis article from the traditional non-linear circuits, "Chua's circuit, "the chaos started, record experimental results and data analysis, linear regression with a nonlinear negative resistance of active volt-ampere characteristic curve, while the fourth order using matlab - Kutta methods programmed simulation of chaotic phenomena and draw some curve fitting. Then, a new vision of a simple chaotic circuit and experimental methods, and ultimately presented to G and U for the status parameters of the Feigenbaum constant measurement method, and deduced the approximate formula.关键词：混沌现象蔡氏电路四阶-库塔方法简单混沌电路费根鲍姆常数一、引言——非线性科学介绍非线性科学是一门新兴的科学,是研究和探索自然界和人类社会中种种复杂的非线性问题及其共同特征的一门综合性学科。
北航基础物理实验研究性报告
B
图-8 2、读数装置改进 实验中，要求准确找到极大值或极小值的位置，现有的实验仪器 基础上会产生很大的误差，如果对实验的读数装置进行改进，提高精 度， 就可提高实验的准确率。 改进方法同布拉格衍射的读数装置改进。
外部环境的改进
在实验室中进行实验，由于各组发出的信号之间有干扰，所以的 各组实验应该隔离开来来做，以免发出的信号互相影响，这样可以提 高实验的准确性。 三、实验数据的误差分析 布拉格衍射实验数据如下：
理论
=4.84° =1.83° =1.57°
相对误差：7.3% 5.0% 2.8%
平均
理论
平均
理论
根据实验结果以及相对误差给分析可知，在误差允许范围内，能够验 证布拉格衍射公式。但是，实验中由于实验仪器精度和读数误差，实 验结果仍存在较大误差， 下面针对由晶格常数求波长的数据处理进行 定量的误差分析： 已知：a=4.00cm;(1 0 0)面 k=1；β =57.10°。 ∴d=a/ 2=2.83cm ∴λ =2dcosβ =3.074cm 误差定量分析： 实验操作中，由于人眼读书时存在误差，理论上人言分辨率的 误差为 0.2div，但实际上，由于需要读载物台分读盘和电流表的读 数，实验中积累的人眼读数的误差将近 0.5°,此误差构成 A 类不确 定度，而在之前的实验数据处理中，忽略了这一误差认为 A 类不确定
图-7
二，实验改进 1、由于 A,B 两板固定在仪器上时是用肉眼观测其是否垂直，这 样就会产生比较大的误差， 所以可以对 A,B 两板的固定方式进行改进，
6
使两板的固定位置更准确。改进方式如下： 将 A,B 两板固定于如图示的导槽 A，B 两个位置，由于导槽是相互严 格垂直的， 这样就保证了 A,B 的相互垂直， 再将导槽固定在载物台上， 调整导槽到合适位置，这样 A 板就固定在导槽上，B 板可以沿着其法 线方向前后移动， 就达到了实验的要求， 而且降低了实验的误差。 （如 图-8） A
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2012级基础物理实验选课及课程说明
网上选课操作方法
物理实验选课在网上进行，可通过两个途径：①使用校园网（网址：）；②使用物理实验中心局域网（地点：实3-415选课室，时间：下午13:30—16:30）。
1．按网址进入“大学物理实验网上选课”页面，先点击“注册”（注意：务必使用您的真实姓名和学号注册，否则计算机将不能处理您的成绩，或导致成绩打印错漏）。
成功后，返回主页。
2．输入学号和密码，点击“登录”进行选课。
选课只需用鼠标单击相应时间段内的选择钮，按“Enter”或页面下方的确定键即可生效。
如该时间段未排实验或选课人数已满员，则选择无效，需另选其它时间或组号。
选课时请认真选好时间和组号，时间指单（或双）周、星期几、下午或晚上。
选课成功后请再点击“查询”菜单，最后确认一遍选课信息，之后注销本人界面。
3．如需修改选课时间，可重新执行操作2，这时计算机将自动用新的结果代替原来的选择。
4．每次只允许选择1个题目，做完以后才可以选择新的题目。
开课前三天，自动关闭选课，此间调课需通过管理员进行。
第一次选课于第二周星期一（2013年9月16日）开始，正式上课时间为2013年9月23日（星期一）。
注：物理学院和中法工程师学院的学生只需注册，不要自行选课，由实验中心统一安排。
物理实验课程说明
1．本课程采用“积分制”教学模式。
每个实验题目根据其难易程度设置了不同积分，本学期规定修“物理实验A”的同学要完成38个积分，修“物理实验B”的同学要完成33个积分。
物理学院（记为C）的学生要完成58个积分。
该课程只限定了最低积分，未限制实验的个数，同学们可根据自己的能力通过选做少数几个难度大的实验或多个难度小的实验来完成积分。
2．第一学期基本实验以专题的形式开出，每个专题包含不同层次、不同难度的多个实验题目。
题目编号方法如下：例如1040522，其中首位数字“1”表示基本实验，第二、三位“04”为专题号，第四、五位“05”为实验序列，第六位数字“2”为题目序号，最后一位数字“2”是积分值。
具体实验代号和实验题目见下表。
大家可自行安排做哪些内容，但规定某些类型实验（如103、105、107、109）必选。
3．允许但不鼓励学生重复选择同一专题的实验，若重复选择同一类型题目（题号前5位相同，如1010313、1010323），包括一次课上做两个同类型实验，从第二个实验开始积分值逐次减1分；若选择同一专题不同类型题目（题号前3位相同，如1030113、1030213、1030312），从第四个实验开始积分值逐次减1分；若重做实验（题号完全相同，如1010113、1010113），每重做一次积分减1分，成绩仅保留最后一次输入的结果。
4．选课后无故不来做实验将扣除1个积分。
因病缺课者，凭医院证明到选课管理室（实3-414）消除记录（一周内）；其它原因缺课于课前凭校（院）教务科证明消除记录。
5．上课前要认真做好预习。
可结合教材中的预习思考题对实验原理、实验内容和实验步骤进行深入学习和理解，然后撰写预习报告，没有预习报告不能做实验（教师上课时要检查）。
6．实验报告于一周内交到相应老师的报告箱里，过时酌情扣分。
四周后可到网上查询本次实验的成绩及获得积分情况，若有漏缺请及时与该实验的任课教师联系。
7．为了方便同学们预习或研究本学期所开设的实验，各实验室将留出2组仪器作为预约开放实验。
欲参与实验的同学，请提前到物理实验选课网的“实验室开放时间预约”栏预约登记，未预约的同学不得进入实验室（每位预约者可另带1个合作者）。
预约实验的上课时间同正式实验时间，迟到者不得进入实验室。
预约开放实验不要求写报告，不记成绩，所测的实验数据也不能作为正式实验的测量结果但可用于撰写研究性报告（需指导教师签字）。
实验成绩评定方法
本学期实验成绩由四部分组成：平时实验成绩(50％) 、研究性报告成绩(20％)、绪论考试成绩(10％)、期末考试成绩(20％)
1．平时实验成绩：包括操作成绩和报告成绩两部分，两者均≥3分方可获得该实验积分，任一个成绩<3分则该实验不予积分，需重做实验或另选其它实验。
规范完成所选实验内容，操作成绩一般为4-4.5分；实验能够完成，但数据误差较大，操作成绩为3分；对自主设计实验方案、独立排除故障、提出新创意实验方法者操作成绩可酌情加至5分。
实验前预习不充分，导致实验未能完成或数据误差过大者，操作成绩为0-2分；选课未到或随意修改数据者实验成绩为0分。
实验报告包括预习报告和数据处理。
数据处理要求规范、正确，每步要有公式、计算式，然后给出结果；原始数据要按列表法规范填写，不得有任何涂改痕迹，由任课教师在原始数据记录单上签字。
随意修改数据或结果者，报告成绩为0分。
若因数据处理不正确导致报告成绩<3分，应重新处理后再交，实验报告一次合格者成绩一般为4.5分，返交一次合格者成绩可得4分，返交二次以上合格者成绩为3-3.5分。
2．研究性报告成绩：每学期提交1~2份完整的研究性实验报告，满分20分。
具体要求和提交办法另行通知。
3．绪论考试成绩：第7周—第8周实验课上随堂进行绪论考试（闭卷），考试范围为教材第一、二、三章未打星号部分，该部分内容采用自学方式进行学习，特别提醒大家关注第三章的数据处理示例。
考前将在选课网上公布模拟试题，绪论考试题目与模拟试题类似。
4．期末考试成绩：期末考试为统一笔试，划分有及格线、中线和优良线。
也就是说，要想得到某个成绩，期末考试必须过相应分数线；反过来期末考试过线了，总评却不一定能得到该成绩，要按上述比例合成。
5．总评成绩计算方法：按前述比例进行合成，并适当考虑实验积分：
及格积分为（A：38分；B：33分；C：58分），同时期末考试和总评分均通过及格/中线，总评成绩为及格/中；
优良积分为（A：40分；B：35分；C：60分），同时期末考试和总评分均通过优/良线，总评成绩为优/良。
考虑到各个老师对评分标准掌握不一，计算总评分时将对平时实验成绩和研究性报告成绩分别按老师进行加权合成。
实验内容
物理实验A、B、C班级查询
实验类型系号积分要求
A 1系、2系、3系、4系、9系、15系、17系、23系、24系、27系38—40
B 5系、6系、7系、10系、13系、14系、21系33—35
C 19系58—60。