哈工大—大学物理实验高分报告集锦
哈工大 《机械振动基础》实验报告
《机械振动基础》实验报告（2015年春季学期）姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化报告提交日期哈尔滨工业大学报告要求1.实验报告统一用该模板撰写，必须包含以下内容：(1)实验名称(2)实验器材(3)实验原理(4)实验过程(5)实验结果及分析(6)认识体会、意见与建议等2.正文格式：四号字体，行距为1.25倍行距；3.用A4纸单面打印；左侧装订；4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：liuyingxiang868@。
5.此页不得删除。
评语：教师签名：年月日实验一报告正文一、实验名称：机械振动的压电传感器测量及分析二、实验器材1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 一套2、激振器一套3、加速度传感器一只4、电荷放大器一台5、信号发生器一台6、示波器一台7、电脑一台8、NI9215数据采集测试软件一套9、NI9215数据采集卡一套三、实验原理信号发生器发出简谐振动信号，经过功率放大器放大，将简谐激励信号施加到电磁激振器上，电磁激振器振动杆以简谐振动激励安装在激振器上的压电悬臂梁。
压电悬臂梁弯曲产生电流显示在示波器上，可以观测悬臂梁的振动情况；另一方面，加速度传感器安装在电磁激振器振动杆上，将加速度传感器与电荷放大器连接，将电荷放大器与数据采集系统连接，并将数据采集系统连接到计算机（PC机）上，操作NI9215数据采集测试软件，得到机械系统的振动响应变化曲线，可以观测电磁激振器的振动信号，并与信号发生器的激励信号作对比。
实验中的YD64-310型压电式加速度计测得的加速度信号由DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号。
电荷放大器的内部等效电路如图1所示。
q图1 加速度传感器经电荷放大的等效电路压电悬臂梁的简谐振动振幅与频率测量实验原理如图2所示，实验连接图如图3所示。
图2 简谐振动振幅与频率测量原理图图3 实验连接图四、实验过程打开所有仪器电源，将DG-1022型信号发生器的幅值旋钮调至最小，采用正弦激励信号，DHF-2型电荷放大器设置为100mv/UNIT （YD64-310型加速度计的标定电荷灵敏度为13.2PC/ms-2，本实验中将电荷放大器的灵敏度人工设定为132PC/ms-2，并且增益调至10mV/Unit档，则该设定下电荷放大器的总增益为100mV/Unit。
大物实验报告 克拉尼图形
哈工大物理实验中心
班 号 33006 学 号 1190501917 姓 名 刘福田
教师签字
实验日期 2020.4.18
预习成绩
学生自评分
(注：为方便登记实验成绩，班号填写后 5位，请大家合作。）
总成绩
实验 (二 ) 克拉尼图形
一．实验目的
1、模拟克拉尼实验，观察克拉尼图形 2、理解二维薄膜（板）振动模式
处，当听见板发出稳定声音时，不要变换运弓方式，继续拉弓直至板上形成稳定 图案。
e)记录下板稳定振动声音并分析其频谱，记下主频位置，与空敲时出现的频 谱峰比较。
f)用摄像设备记录下稳定后的 Chladni图形。
四．实验数据
1、研究薄膜的振动模式 a)测得空敲膜的振动频谱图 4-1
图 4-1 b)记录不同频率下膜上图案以及其对应频率为如图 4-2、图 4-3、图 4-4
其解为分离变量形式
其解 m 阶 Bessel函数 Jm(x)， x=kr=ωr/c 对于边缘国定的半径为 a的圆盘，Jm(x=ωr/c)=0的点(n个根)决定节线径向位置
指数(m,n)决定圆形振动模式
二维圆形薄膜（板）振动模式激发 振动模式
n
m
0
1
2
31Biblioteka 2.405 3.832 5.136 6.380
a)对比实际激发频率和其与基频比如表 5-1
表 5-1
模式
实际激发频率(Hz) 实际激发频率/基频
模式 1（图 4-2）
700.000
2.302
模式 2（图 4-3）
650.000
2.138
模式 3图（4-4）
490.000
1.612
哈工大材料力学实验报告
哈工大材料力学实验报告哈工大材料力学实验报告引言哈尔滨工业大学（以下简称哈工大）是中国著名的工科大学之一，其材料力学实验是该校材料科学与工程专业的重要课程之一。
本文将对哈工大材料力学实验进行报告，介绍实验的目的、方法、结果和分析。
实验目的材料力学实验旨在通过实际操作和数据分析，加深学生对材料力学理论的理解，并培养学生的实验操作技能和数据处理能力。
通过该实验，学生可以了解不同材料的力学性能，如强度、韧性、硬度等，并掌握常见的力学测试方法和设备。
实验方法本次实验选取了常见的金属材料和聚合物材料，分别进行了拉伸试验和冲击试验。
拉伸试验通过引伸计测量材料在受力过程中的变形，从而得到材料的应力-应变曲线。
冲击试验则通过冲击试验机测量材料在受冲击载荷下的断裂韧性。
实验过程中，我们严格按照实验操作规程进行操作，确保实验的准确性和可靠性。
实验结果与分析拉伸试验结果显示，金属材料在受力过程中呈现出明显的弹性阶段和塑性阶段。
弹性阶段中，材料的应力与应变成正比，符合胡克定律。
塑性阶段中，材料开始发生塑性变形，应力逐渐增大，而应变增大的速度逐渐减小。
最终，材料发生断裂。
通过绘制应力-应变曲线，我们可以得到材料的屈服强度、断裂强度等重要参数。
冲击试验结果显示，聚合物材料在受冲击载荷下表现出较好的韧性。
冲击试验机通过测量材料的断裂能量来评估材料的韧性。
结果显示，聚合物材料的断裂能量较大，说明其在受冲击载荷下能够吸收较多的能量，具有较好的抗冲击性能。
实验结论通过本次实验，我们对材料力学的基本概念和测试方法有了更深入的了解。
拉伸试验和冲击试验结果表明，金属材料具有较高的强度和硬度，而聚合物材料具有较好的韧性和抗冲击性能。
这些结果对于材料的选择和设计具有重要的参考价值。
进一步讨论除了本次实验所涉及的拉伸试验和冲击试验，材料力学还包括很多其他的测试方法和实验技术。
例如，硬度测试可以用来评估材料的硬度和耐磨性。
疲劳试验可以用来评估材料在循环载荷下的寿命和稳定性。
居家大学物理实验-旋转纽扣实验
物理实验报告哈工大物理实验中心班号33004 学号1190501008 姓名杨沥教师签字实验日期2020年6月7日预习成绩学生自评分总成绩(注：为方便登记实验成绩，班号填写后5位，请大家合作。
）实验( ) 旋转扭扣实验一．实验目的①用磁学方法测出“纽扣”转动的实时转速，即测出转速谱（转速随时间的变化关系）；②分析一个拉伸周期内“纽扣”转速的变化规律，阐述其原因；③分析影响“纽扣”最大转速的原因；④基于本实验尝试颜色组合方法。
二．实验原理①先将纽扣摇几圈，使绳拧在一起，再在绳两端施加外力，则绳中势能释放，纽扣受到力矩而转动；②待绳中弹性势能完全释放时，撤去外力，纽扣有转动惯性，要继续旋转，使绳反向拧在一起；③待纽扣停止转动时再次施加外力，绳中势能再次释放，纽扣再次受到力矩而转动，重复上一周期的运动（但是转动方向相反）。
④如此往复。
如图所示：用胶带将小磁铁粘到“纽扣”边沿，然后利用手机软件Phyphox的磁力计测量转动中的旋转纽扣磁场变化频率。
如上图所示，在转盘转动时，将手机听筒部位（对磁场最敏感）靠近转盘，每次磁铁经过手机，磁力计就会感受到磁场，在测量结果中显示一个峰值。
为了得到实时的转速，需要对实验数据进行短时傅里叶变换（STFT）频谱分析。
STFT频谱分析的基本原理——第一步①如图所示，从原始数据中取前N个数据作为窗口1，要求N=2n (n为正整数)，其中间点的时刻（即第2n-1个数据）记为t1；②读出窗口1时间内的磁场强度的峰位，即图中1、2、3这三个峰，计算1&2和2&3峰位之间的时间差Δt11和Δt12，及其平均值Δt1=(Δt11+Δt12)/2；③计算前N个数据这段时间内的平均频率1/Δt1，以该平均频率作为t1时刻的平均频率，即f1=1/Δt1，单位：圈/秒。
STFT频谱分析的基本原理——第二步①取第N+1至2N个数据，作为窗口2，其中间时刻记为t2；②按与窗口1相同的处理方法，峰位个数与窗口1不同，但仍然可得到峰位；间隔的平均值Δt2，即t2时刻的平均转速f2③由此得到窗口2这段时间内的平均频率1/Δt2=1/Δt。
数码相机实验报告哈工大物理实验
实验报告样本（电子稿）大学物理实验实验二十四数码照相技术基础学号班号姓名合作者相机编号 No. 4一、实验目的1．了解数码照相的基本原理、基本结构及一些重要概念；2．学习数码相机的基本操作；3．学习数码相机在科学技术照相中常用的一些高级功能。
二、实验原理（按下面的提示完成对实验原理的描述）1.参考本实验的讲义和实验原理图片库，简述：数码相机的原理结构原理光路（在图上标出：光阑直径、进光面积、成象面积各量）镜头光圈原理图2.简单解释以下名词：光圈（光圈指数）：光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。
表达光圈大小我们是用f值。
对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头的直径，但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆型，并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量，这个装置就叫做光圈。
快门速度（时间）：快门速度是数码相机快门的重要考察参数，各个不同型号的数码相机的快门速度是完全不一样的，因此在使用某个型号的数码相机来拍摄景物时，一定要先了解其快门的速度，因为按快门时只有考虑了快门的启动时间，并且掌握好快门的释放时机，才能捕捉到生动的画面。
景深：景深是指在摄影机镜头或其他成像器前沿着能够取得清晰图像的成像景深相机器轴线所测定的物体距离范围。
在聚焦完成后，在焦点前后的范围内都能形成清晰的像，这一前一后的距离范围，便叫做景深。
在镜头前方（调焦点的前、后）有一段一定长度的空间，当被摄物体位于这段空间内时，其在底片上的成像恰位于焦点前后这两个弥散圆之间。
被摄体所在的这段空间的长度，就叫景深。
换言之，在这段空间内的被摄体，其呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内，这段空间的长度就是景深。
3.成象曝光量H与光圈指数F及快门开启时间t间的关系：三、照片及分析评价项目一（太阳灯+反光板）21() H tF拍照模式：自动 ISO：（自动产生）快门：（1/30）光圈：5.6 白平衡：自动曝光补偿（0）评议：这张照片的亮度有点强，与真实的实物不是非常符合。
哈工大大学物理大学物理
主要教材及参考书：
严导淦. 物理学（第四版）. 高等教育出版社. 2003
毛骏健. 大学物理学. 高等教育出版社. 2006 张三慧. 大学物理学. 清华大学出版社. 1999
马文蔚. 物理学. 高等教育出版社. 2006
休 D.杨，罗杰 A.弗里德曼.西尔斯物理学. 机械工业出版社. 2003
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1865年，英国物理学家James Clerk Maxwell 提出了光的电磁波理论。
1905年，爱因斯坦提出光电效应理论，1915年发 表广义相对论，预言光线经过太阳引力场会弯曲。
1965 年 ， 美 国 射 电 天 文 学 家 Arno Allan Penzias 和 Robert Woodrow Wilson测量到了宇宙的背景光子。同年，华裔物理学 家高锟在光导纤维通讯领域取得了革命性的突破。 26
了放射性元素（如镭）所以能释放出大量能量的原因。
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“物理照耀世界”
2005 年 4 月 19 日，是爱因斯坦逝 世 50周年纪念日。一束光信号从 爱因斯坦工作过的普林斯顿发出， 通过大洋光缆在24小时内周游地 球，最后返回美国 。
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第五届Solvay会议
1927
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索尔维是一个很像诺贝尔的人，本身既是科
1018 s（150亿年）（宇宙年龄）——10-27 s（硬 射线周期）
速率范围
0（静止）——3108 m/s（光速） 不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学方法来研究
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1010 108 106 104 102
相对论物理
?
量子物理
人类
经典物理
活动
1 105 1010 1015 1020 1025
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哈工大倒立摆实验报告
研究生自动控制专业实验地点：A区主楼518房间平面二级倒立摆系统实验报告主编：钱玉恒，杨亚非哈工大航天学院控制科学实验室平面二级倒立摆控制系统实验报告一、实验内容1、熟悉平面二级倒立摆控制系统的结构和原理；2、了解平面二级倒立摆物理模型建模与控制器设计；3、掌握LQR控制器仿真与实验；二、实验设备1、平面二级倒立摆控制系统一套平面二级倒立摆控制系统包括平面二级倒立摆控制器、平面二级倒立摆本体实验装置等组成。
在平面二级倒立摆本体上有起动/停止电源开关，螺旋浆起动/停止开关。
2、平面二级倒立摆控制系统计算机部分平面二级倒立摆控制系统计算机部分主要有计算机、SV-400控制卡等；三、实验步骤1、系统实验的线路连接平面二级倒立摆本体与计算机全部采用标准线连接，电源部分有标准电源线，在试验前，实验装置的线路已经连接完毕。
2、启动实验装置通电之前，请详细检察电源等连线是否正确，确认无误后，可接平面二级倒立摆本体电源，随后起动计算机和控制器。
3、系统实验的参数调试根据仿真的数据及控制规则进行参数调试，直到获得较理想参数为止。
四、实验要求1、学生上机前要求学生在实际上机调试之前，必须用自己的计算机，对系统的仿真全部做完，并且经过老师的检查许可后，才能申请上机调试。
2、学生上机要求上机的同学要按照要求进行实验，不得有违反操作规程的现象，严格遵守实验室的有关规定。
五、实验结果与分析 经过实际调试，实验结果如下：当LQR 控制参数为：14.142x K =， 15.722a K =， 74.93b K = ,29.49x K =， ,196.29a K =， ,34.83b K =系统的时间运行曲线如图1、图2所示。
图1 第一组参数X 方向实际运动曲线图2 第二组参数Y 方向实际运动曲线从图1、图2中可以看出，X 方向控制较好，但Y 方向控制的波动幅度比较大，为此，需要进一步调整LQR 控制参数。
经过多次试验，得到如下一组比较好的控制参数：14.142x K =， 15.892a K =， 77.71b K = ,30.018x K =， ,193.73a K =， ,33.355b K =该组参数下，系统的实际运行曲线如下图3、图4所示。
哈工大电磁场实验报告
哈工大电磁场实验报告电磁波波动特性的实验研究1．实验目的无线电的使用频率在不断提高，微波（超高频），由于它的波长短、频率高、方向性强，所以广泛的应用在雷达、遥控、电视、射电天文学、接力通讯和卫星通讯等方面。
微波通常指分米波、毫米波的电磁波，它的频率极高，一般在300~300000兆赫，所以有关微波的产生、放大、发射、接收、测量、传输等和一般的无线电波不尽相同。
在微波技术中，需要微波电子管、晶体管、波导、同轴线和一些诸如衰减器，谐振腔等特殊元件。
从电磁波的本质来说，微波也具有波动的共同特点，如反射、折射、衍射、干涉、偏振等。
我们根据它们的这种共同的通性，以及微波波长接近光波波长的特点，模仿光学实验的方法，来做电磁波波动特性的实验。
我们的实验目的是，以微波作波源，用模拟光学实验的方法，来研究电磁波所具有的传递能量和波动的特性。
2．微波实验主要仪器简介1）三厘米固态信号源三厘米固态信号源结构简单、体积小、重量轻、输出功率大、性能稳定、携带使用方便。
主要技术指标：工作频率范围：9370±50MHz 在工作频率范围内，输出功率≥20mW工作模式：等幅波、方波输入电源：220V±10%2）微波分度计其总体结构如图1-1所示，可分为三个部分。
1、发射部分它是由固定臂及臂上的发射喇叭和可变衰减器组成，其微波信号是由三厘米固态信号发生器经同轴电缆馈电送至发射天线。
2、接收部分它由可绕中心轴转动的悬臂和臂上端的接收喇叭，检波器组成。
3、在两喇叭之间的中心轴自由转动的圆形小平台，平台被均分为360等分。
图1-1（一）电磁波的反射实验1、实验目的任何波动现象（无论是机械波、光波、无线电波），在波前进的过程中如遇到障碍物，波就要发生反射。
本实验就是要研究微波在金属平板上发生反射时所遵守的波的反射定律。
2、实验原理电磁波从某一入射角i射到两种不同介质的分界面上时，其反射波总是按照反射角等于入射角的规律反射回来。
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自制电磁混合磁悬浮实验系统
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霍尔效应
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光纤传输技术
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电子电荷的测定
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准稳态法测比热
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伏安法测电阻
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RC 电路
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弗兰克赫兹实验
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全息照相
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拉伸测杨氏模量
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惠斯通电桥
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示波器
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