大学物理实验指导书--9个项目
实验一 多普勒效应综合实验
【实验目的】 1、 测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应。 2、 由f －V 关系直线的斜率求声速。 【实验原理】
根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f 为：
f = f 0（u+V 1cos α1）/（u –V 2cos α2） （1）
式中f 0为声源发射频率，u 为声速，V 1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V 2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。
若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V 运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：
f = f 0（1+V/u ） （2）
当接收器向着声源运动时，V 取正，反之取负。
若f 0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V 关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为 k=f 0/u ，由此可计算出声速 u=f 0/k 。
由（2）式可解出：
V = u （f/f 0 – 1） （3）
若已知声速u 及声源频率f 0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V －t 关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 【仪器安装】
如图1所示。所有需固定的附件均安装在导轨上，并在两侧的安装槽上固定。调节水平超声发射器的高度，使其与超声接收器（已固定在小车上）在同一个平面上，再调整红外接收器高度和方向，使其与红外发射器（已固定在小车上）在同一轴线上。将组件电缆接入实验仪的对应接口上。安装完毕后，让电磁铁吸住小车，给小车上的传感器充电，第一次充电时间约6～8秒，充满后(仪器面板充电灯变绿色)可以持续使用4～5分钟。在充电时要注意，
图1
多普勒效应验证实验及测量小车水平运动安装示意
必须让小车上的充电板和电磁铁上的充电针接触良好。
【测量准备】
1．实验仪开机后，首先要求输入室温。因为计算物体运动速度时要代入声速，而声速是温度的函数。利用?◆将室温T值调到实际值，按“确认”。然后仪器将进行自动检测调谐频率f0，约几秒钟后将自动得到调谐频率，将此频率f0记录下来，按“确认”进行后面实验。
【测量步骤】
1．在液晶显示屏上，选中“多普勒效应验证实验”，并按“确认”；
2．利用◆键修改测试总次数（选择范围5~10，一般选5次），按▼，选中“开始测试”；
3．准备好后，按“确认”，电磁铁释放，测试开始进行，仪器自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率；
改变小车的运动速度，可用以下两种方式：
a．砝码牵引：利用砝码的不同组合实现；
b．用手推动：沿水平方向对小车施以变力，使其通过光电门。
为便于操作，一般由小到大改变小车的运动速度。
4．每一次测试完成，都有“存入”或“重测”的提示，可根据实际情况选择，“确认”
后回到测试状态，并显示测试总次数及已完成的测试次数；
5．改变砝码质量（砝码牵引方式），并退回小车让磁铁吸住，按“开始”，进行第二次测试；
6．完成设定的测量次数后，仪器自动存储数据，并显示f－V关系图及测量数据。
【数据记录与处理】
由f－V关系图可看出，若测量点成直线，符合（2）式描述的规律，即直观验证了多普勒效应。用◆键选中“数据”，?键翻阅数据并记入表1中，用作图法或线性回归法计算f－V关系直线的斜率k。公式（4）为线性回归法计算k值的公式，其中测量次数i＝5 ～n，n≤10。
2 2
i i i
i
i
i
V V f
V
f
V
k
-?
-
?
=（4）
由k计算声速u = f0/k，并与声速的理论值比较，声速理论值由u0 = 331(1＋t/273)1/2 (米/秒)计算，t表示室温。测量数据的记录是仪器自动进行的。在测量完成后，只需在出现的显示界面上，用◆键选中“数据”，?键翻阅数据并记入表1中，然后按照上述公式计算出相关结果并填入表格。
表1 多普勒效应的验证与声速的测量f
=
实验二 气体比热容比C p /C V 的测定
【实验目的】测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比。 【实验原理】
这里采用一种较新颖的方法，通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。实验基本装置如图1所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01~0.02mm ，它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，各种气体可以通过它注入到烧瓶中。若物体偏离平衡位置一个较小距离x ，则容器内的压力变化d p ，物体的运动方程为： p r t
x m
d πd d 2
22
= （1） 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程 常数=r
pV （2）
将（2）式求导数得出： V
V p p
d d γ-
=，x r V 2
πd = （3） 将（3）式代入（12-1）式得
0πd d 4222=+
x mV p r t
x γ
此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为：
T mV p r π
2π42==γω
4242644pd
T mV
pr T mV ==γ (4)
【实验内容】
1．接通电源，调节橡皮塞上的针型调节阀和气泵上气量调节旋钮，使小球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。注意，气流过大或过小会造成钢球不以玻璃管上小孔为中心作上下振动，调节时需要用手挡住玻璃管上方，以免气流过大将小球冲出管外造成钢球或瓶子损坏。
2．打开周期计时装置，次数选
择50次，按下复位按钮后即可自动记录振动50次所需的时间。
3．重复以上步骤5次（本实验仪器体积约为2640cm 3
）。
4．*用螺旋测微计和物理天平分别测出钢球的直径d 和质量m ，其中直径重复测5次。 【注意事项】
1．调节气阀时一定要用手按住容器口以免小球冲出。
2．若计时器不计时或不停止计时，可能是光电门位置放置不正确，造成钢球上下振动时未挡光，或者是外界光线过强，此时需适当挡光。
【数据与结果】
（1）在忽略容器体积V 、大气压p 测量误差的情况下估算空气的比热容比
图1 - 比热容测定仪
实验三光栅衍射
【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．学会利用光栅衍射测定光栅常数、光波长。
【实验原理】
如图1所示，a为光栅刻痕宽度，光射到它上面向四处散射而透不过去，两刻痕之间宽度b相当于透光狭缝，d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数，它是光栅的基本参数之一。
根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的平行光垂直投射到光栅上，通过每个狭缝的光都要产生衍射，若在光栅后面放置一会聚透镜，所有的衍射光通过透镜后将相互干涉，所以光栅的衍射条纹是单缝衍射和多缝干涉的总效果。
对于衍射角为φ的衍射光波，相邻两缝对应点射出的光束的光程差为
Δ＝（a+b）sinφ=dsinφ(1) 当φ满足
dsinφ = kλk=0,±1, ±2, (2)
即光程差等于波长的整数倍时，该方向上的衍射光将相干相长，出现明纹。式(2)称为光栅方程，其中k为明纹级数，k=0,±1, ±2,…所对应的条纹分别称为中央(零级)极大，正、负第一级极大，正、负第二级极大…等。当衍射角φ不满足光栅方程时，衍射光或者相互抵消，或者强度很弱，几乎成为一片暗背景。
当平行光以入射角(光栅法线与入射光的夹角)射到光栅时，光栅方程应该写为
d(sinφ±sin i)=kλ k=0,±1, ±2, (3)
入射光与衍射光在光栅法线同侧时，上式中sin i前取正号；否则取负号。
如果光源发出的是复色光，除零级外，不同波长的同一级谱线将对应不同的衍射角φ。因此，在透镜焦平面上将出现按波长次序排列的谱线(图1)，称为光栅光谱。如低压汞灯的每一级光谱中有三条特征谱线容易观察：绿色λ绿=546.1nm，黄色两条λ黄内=577.0nm和λ黄外=579.1nm。
根据光栅方程，若已知入射光的波长λ，测出该波长对应谱线的衍射角φ，即可求出光栅常数d。反之，若已知光栅常数d，测出各特征谱线所对应的衍射角φ，可求出波长λ。
【实验仪器】
分光计，光栅，汞灯，平面镜等。
【实验内容】
1．分光计的调节与低压汞灯衍射光谱的观察
(1)调节分光计达到以下要求
①望远镜调焦至无穷远；
②望远镜光轴与分光计主轴垂直；
③载物台面与分光计主轴垂直；
④平行光管出射平行光，其光轴与望远镜光轴平行。
具体调节方法请参阅实验4-12 。
(2)使平行光垂直入射光栅
将望远镜内的竖线准线与狭缝像重合，锁紧望远镜。
按图2所示将光栅置于载物台上，光栅平面要与载物台下
两螺钉连线b__c__垂直。用小灯照亮望远镜的十字窗口，被光
栅平面反射的亮十字应出现在分划板上。转动游标盘(载物
台)并调节螺钉b或c，使亮十字像与分划板上方的十字线
重合(注意不可调节望远镜，光栅也无须转过180o)，此时
平行光管垂直于光栅。
(3)调节光栅刻痕与分光计主轴平行
松开并转动望远镜，观察汞灯的衍射光谱，中央明纹为白色，望远镜转至左右两侧时，均可看到四条彩色谱线。谱线应与竖线准线平行，高度均应被中心水平准线所平分。否则应调节图4-13-2中的螺钉a，以保证光栅刻痕不倾斜。
(4)调节平行光管狭缝宽度，以能够分辨出两条紧靠的黄色谱线为准。
2．光栅常数与光波长的测量
(1)已知绿色谱线λ绿=546.1nm，测出第一级光谱的衍射角φ绿。为消除偏心差，应读出两游标的角位置，即k=1时的θ1、θ2，k=-1时的θ1?、θ2?。则衍射角为
φ绿=(|θ1?－θ1|+|θ2?－θ2|)/4 (6) 由光栅方程求出光栅常数d。
(2)按上述步骤分别测出两条黄色谱线的衍射角φ黄内、φ黄外，算出对应的波长，并与公认值λ黄内=577.0nm和λ黄外=579.1nm作比较(以百分误差表示)。
注意：1严禁用手触摸光学元器件，如光栅、镜头等。
实验四 望远镜组装及其放大率的测量
【实验目的】
1、熟悉望远镜的构造及其放大原理；
2、掌握光学系统的共轴调节方法；
3、学会望远镜放大率的测量。 【实验仪器】
光学平台、凸透镜若干、标尺、二维调节架、二维平移底座、三维平移底座。 【实验原理】
1、望远镜构造及其放大原理
望远镜通常是由两个共轴光学系统组成，我们把它简化为两个凸透镜，其中长焦距的凸透镜作为物镜，短焦距的凸透镜作为目镜。图1所示为开普勒望远镜的光路示意图，图中L 0为物镜，Le 为目镜。远处物体经物镜后在物镜的像方焦距上成一倒立的实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离，此像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上，经目镜放大后成一虚像于观察者眼睛的明视距离于无穷远之间。
物镜的作用是将远处物体发出的光经会聚后在目镜物方焦平面上生成一倒立的实像，而目镜起一放大镜作用，把其物方焦平面上的倒立实像再放大成一虚像，供人眼观察。用望远镜观察不同位置的物体时，
图1
只需调节物镜和目镜的相对位置，使物镜成的实像落在目镜物方焦平面上，这就是望远镜的“调焦”。
望远镜可分为两类：若物镜和目镜的像方焦距均为正（既两个都为会聚透镜），则为开普勒望远镜，此系统成倒立的像；若物镜的像方焦距为正（会聚透镜），目镜的像方焦距为负（发散透镜），则为伽利略望远镜，此系统成正立的像。
2、望远镜放大率的计算
e
f M f =-
（1） 由上式见，视放大率（绝对值）等于物镜与目镜的焦距之比，欲增大视放大率，必须增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。同时，随着物镜和目镜的焦距的符号不同，视放大率可正可负。如果M 为正值，像是正立的，为伽利略望远镜，如果M 为负值，像是倒立的，为开普勒望远镜。
【实验内容】
1、根据已知透镜的焦距确定一个为物镜、另一个为目镜，并将标尺直接置于观察者的明视距离处（约3米）。
2、将物镜、目镜放在一起，调节高低、左右方位，使其中心大致在一条与光学平台平
行的直线上，同时，各光学元件互相平行，垂直于光学平台。
3、按照图2的光路组成开普勒望远镜，向约3米远处的标尺调焦，并对准两个红色指标间的“E ”字（距离0l =5 cm ）。
4、一只眼睛对准虚像标尺两个红色指标间的“E ”字，另一只眼睛直接注视标尺，经适应性练习，在视觉系统同时看到被望远镜放大的标尺倒立的虚像和实物标尺，微移目镜，直到将目镜放大的虚像推移到标尺的位置处。
5、分别测出虚像标尺中两个红色指标在实物标尺中对应的位置1x 和2x ，计算出放大的红色指标内直观标尺的长度l （注：21l x x =-）。
6、求出望远镜的测量放大率0l
M l =，并与计算放大率0e
f f 作比较。
图2
【思考题】
在望远镜中如果把目镜更换成一只凹透镜，即为伽俐略望远镜，试说明此望远镜成像原理，并画出光路图。
【数据记录】
0l = 单位：
求出望远镜的测量放大率0l
M l
，并与计算放大率0e
f f 作比较。
实验五 示波器的原理与使用
实验目的
1．了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。 2．学会使用信号发生器。
3．学会用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。
实验原理
电子示波器（简称示波器）能够简便地显示各种电信号的波形，一切可以转化为电压的电学量和非电学量及它们随时间作周期性变化的过程都可以用示波器来观测，示波器是一种用途十分广泛的测量仪器。
一、示波器的基本结构
示波器的主要部分有示波管、带衰减器的Y 轴放大器、带衰减器的X 轴放大器、扫描发生器（锯齿波发生器）、触发同步和电源等，其结构方框图如图1所示。为了适应各种测量的要求，示波器的电路组成是多样而复杂的，这里仅就主要部分加以介绍。
实验内容
1．掌握示波器和信号发生器的基本使用方法 （1）将信号发生器的输出端接到示波器输入端。
（2）开启信号发生器，调节示波器（注意信号发生器频率与扫描频率），观察正弦波形，并使其稳定。
2．用示波器测量正弦波电压
在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形，选择其中一个完整的波形，先测算出正弦波电压峰—峰值U p-p ，即
U p-p ＝（垂直距离DIV ）×（档位V/DIV ） 然后求出正弦波电压有效值U 为
U 71.0U p
p -?=
3．用示波器测量正弦波周期和频率
在示波器上调节出大小适中、稳定的正弦波形，选择其中一个完整的波形，先测算出正弦波的周期T ，即
T ＝（水平距离DIV ）×（档位t/DIV ） 然后求出正弦波的频率f 1=。
4．利用李萨如图形测量频率
设将未知频率f y 的电压U y 和已知频率f x 的电压U x （均为正弦电压），分别送到示波器的Y 轴和X 轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。根据这个图形可以确定两电压的频率比，从而确定待测频率的大小。
图2列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，不难得出：
y
x x
y N N f X f Y 点数垂直直线与图形相交的点数水平直线与图形相交的轴电压的频率加在轴电压的频率加在=
所以未知频率 x y
x
y f N N f =
但应指出水平、垂直直线不应通过图形的交叉点。
测量方法如下：
（1）将一台信号发生器的输出端接到示波器Y 轴输入端上，并调节信号发生器输出电
压的频率为50Hz，作为待测信号频率。把另一信号发生器的输出端接到示波器X轴输入端上作为标准信号频率。
（2）分别调节与X轴相连的信号发生器输出正弦波的频率f x约为100Hz、200Hz、500Hz 等。观察各种李萨如图形，微调f x使其图形稳定时，记录f x的确切值，再分别读出水平线和垂直线与图形的交点数。由此求出各频率比及被测频率f y，记录于下表中。
（3）观察时图形大小不适中，可调节“V／DIV”和与X轴相连的信号发生器输出电
实验六 碰撞打靶实验
实验仪器
碰撞打靶实验仪如图1所示，它由导轨、单摆、升降架（上有小电磁铁，可控断通）、被撞小球及载球支柱，靶盒等组成。载球立柱上端为锥形平头状，减小钢球与支柱接触面积，在小钢球受击运动时，减少摩擦力做功。支柱具有弱磁性，以保证小钢球质心沿着支柱中心位置。
图1 碰撞打靶实验仪
1.调节螺钉
2.导轨
3.滑块
4.立柱
5.刻线板
6.摆球
7.电磁铁
8.衔铁螺钉
9.摆线 10.锁紧螺钉 11.调节旋钮 12.立柱 13.被撞球 14.载球支柱 15.滑块 16.靶盒
小球质量可用电子天平称衡。 实验原理
1. 碰撞：指两运动物体相互接触时，运动状态发生迅速变化的现象。"正碰"是指两碰撞物体的速度都沿着它们质心连线方向的碰撞；其他碰撞则为"斜碰"。
2. 碰撞时的动量守恒：两物体碰撞前后的总动量不变。
3. 平抛运动：将物体用一定的初速度v 0沿水平方向抛出，在不计空气阻力的情况下，物体所作的运动称平抛运动，运动学方程为t v x 0=，2
2
1gt y =
（式t 中是从抛出开始计算的时间，x 是物体在时间t 内水平方向的移动距离，y 是物体在该时间内竖直下落的距离，ｇ是重力加速度）
4. 在重力场中，质量为ｍ的物体在被提高距离ｈ后，其势能增加了mgh E p =?
5. 质量为m 的物体以速度v 运动时，其动能为22
1mv E k =
6. 机械能的转化和守恒定律：任何物体系统在势能和动能相互转化过程中，若合外力对该物体系统所做的功为零，内力都是保守力（无耗散力），则物体系统的总机械能（即势能和动能的总和）保持恒定不变。
7. 弹性碰撞：在碰撞过程中没有机械能损失的碰撞。
8. 非弹性碰撞：碰撞过程中的机械能不守恒，其中一部分转化为非机械能（如热能）。 公式推导：
1．撞击球下摆至最低点过程，机械能守恒：
21012
1v m gh m = （1）
2．撞击球与被撞球发生完全弹性碰撞（正碰），动量守恒：
m m m ==21 ,v v =' （2） 3．被撞球以初始速率v 做平抛运动：
vt x = , 22
1gt y = (3)
（1）、（2）、（3）式得：
y
x h 42
0= （4）
式中，x 为靶心位置，y 为被撞球的高度，h 0为撞击球与被撞球高度差的理论值。
当被撞球的高度为y ，撞击球与被撞球高度差的理论值为h 0时，被撞球实际击中靶纸的位置为x 1 ) 4()2(21)2(212121212212212y x x mg g y x m g y x m mv mv E -=-=-=? 由此，若使被撞球击中靶心，撞击球的初始高度应调高至h ，即: )4(2120y x x mg E mgh mgh -=?=- y x x h h h 42 120-=-=? y x x h h 42 120-+= 实验内容 观察电磁铁电源切断时，单摆小球只受重力及空气阻力时运动情况，观察二球碰撞前后的运动状态。测量二球碰撞的能量损失。 1. 调整导轨水平，如果不水平可调节导轨上的两只调节螺钉。 2. 用电子天平测量被撞球（直径和材料均与撞击球相同）的质量ｍ，并以此也作为撞击球 的质量。 3. 根据靶心的位置，测出ｘ，估计被撞球的高度ｙ，并据此算出撞击球的高度ｈ0（预习时 应自行推导出由ｘ和ｙ计算高度ｈ0的公式） 4. 通过绳来调节撞击球的高低和左右，使之能在摆动的最低点和被撞球进行正碰。 5. 把撞击球吸在磁铁下，调节升降架使它的高度为ｈ0，细绳拉直。 6. 让撞击球撞击被撞球，记下被撞球击中靶纸的位置x 1。（可撞击多次求平均），据此计 算碰撞前后总的能量损失△E 为多少？应对撞击球的高度作怎样的调整，才可使击中靶心？（预习时应自行推导出由x 1和y ，及计算高度差h-h 0=?h 的公式） 7. 对撞击球的高度作调整后，再重复若干次试验，以确定能击中靶心的 h 值；被撞球击 中靶纸的位置后记下此 h 值。 8. 观察二小球在碰撞前后的运动状态，分析碰撞前后各种能量损失的原因。 数据处理 1.数据测量： 2.打靶记录 3.结论：根据计算实验结果得到能击中十环靶心的h的最佳值为 cm。本地区重力加速度为g＝9.80 m/s2，碰撞过程中的总能量损失为： △E=mg(h1-h0)=________J 实验七 RLC 串联谐振电路的研究 一、实验目的 1、进一步了解RLC 串联电路的频率响应。 2、加深理解RLC 串联电路的谐振特点。 3、学会谐振频率及品质因数的测量方法。 4、学会频率特性曲线的绘制。 二、实验设备和器材 函数信号发生器 交流毫伏表 0～600 V 谐振电路实验板 三、实验原理与说明 谐振有时有利，有时有害，所以要研究谐振的特性，做到利用它的优点，避免其不利。 1、谐振条件：RCL 串联电路如实验图6-1所示。 2、谐振频率：LC w 10= ； LC f π210=。 3、串联谐振电路的特点 （1）谐振时总阻抗Z = R 最小； （2）当电源电压一定时，谐振时电路电流最大； （3）品质因数Q 越大，电路的频率选择性越好，谐振曲线越尖锐。 （4）谐振曲线：如实验图6-2所示。 四、实验内容与步骤 1、用变频方法实现谐振 （1）按实验图6-1接好电路，固定参数U S = 4 V ，R =100Ω，L =180 mH 。 （2）改变电源频率，测电阻电压U R ，电流I ，当U R 、I 最大时对应的频率即为谐振频率f 0。注意谐振点附近取点要密，测量结果填入实验表6-1中。 实验表6-1 （3）改变电源频率，测量电容电压U C ，电感电压U L ，U L = U C 时对应的频率即f 0。 2、测谐振曲线 保持参数U 、L 、C 一定，改变电源频率，分别测R =100Ω和R =1000Ω时的谐振特性曲 线（I～f曲线）。 3、观察端口电压和电流的相位关系 用示波器观察f分别为（1/2）f0、f0，（3/2）f0时端口电压U、电流I的波形，说明U，I的相位关系及电路性质。 4、测量品质因数 测f = f0时的U L0和U C O，求Q =U L O/U或Q = U C O/U。 5、作I～f曲线。 实验八 转动惯量的测定 实验目的 1．验证刚体的转动定律，测定刚体的转动惯量并观测刚体的转动惯量随质量及质量分布而改变的情况。 2．验证平行轴定理。 3．掌握用作图法（曲线改直）处理数据。 实验仪器 刚体转动实验仪，秒表，米尺，游标卡尺，砝码等。 实验原理 刚体绕固定转轴转动时，刚体转动的角加速度β与刚体所受到的合成外力矩M 、刚体对该转轴的转动惯量I 之间有M ＝I β的关系，这一关系称为刚体的转动定律。本实验所用仪器装置如图所示。当忽略了各种摩擦阻力，不计滑轮和线的质量，并且线长不变时，塔轮仅仅受到线的拉力T 的力矩作用，砝码m 以加速度a 下落，则 T ＝m (g －a ) Tr ＝I β 式中g 为当地重力加速度；r 、β为塔轮的半径和转动角加速度；I 为转动系统对轴O O '的转动惯量。 若砝码m 由静止开始下落高度h 所用的时间为t ，则 22 1at h = 由以上公式，并利用a ＝r β可以解得2 2)(rt hI r a g m =-。如果实验过程中使g >>a ，则又 有 2 2rt hI mgr = 下面就公式（2－9a －4）分两种情况来讨论： 1. 若保持m 、h 大小不变，m 0大小、位置不变，改变r ，测出对应的时间t 。根据(2－9a －4)式有 t mg hI r 12?= （2－9a －5） 作r ～t 1 图，如果图线是一条直线，则公式（2－9a －5）被验证，从而间接地验证了刚体的 转动定律，同时由直线的斜率可求出系统转动惯量I 。 2. 若保持h 、r 、m 不变，对称地改变m 0的位置，即改变两个m 0的质心到O O '轴的距离x ，根据刚体转动的平行定理，整个转动系统L ?轴的转动惯量为 I ＝I 0＋I 0C ＋2m 0x 2 （2－9a －6） 式中I 0为塔轮A 及两臂B 、B ′绕OO ′轴的转动惯量；I 0C 为两个m 0绕通过其质量中心并且平行于O O '的轴的转动惯量。将公式（2－9a －6）代入公式（2－9a －4）可得 c kx mgr I I h x mgr h m t OC +=++?=22 02202)(24 （2－9a －7） 移动两个m 0的位置，测出x 及其相对的t 值，做出t 2～x 2图线，如果为一直线，从而间接 地验证了平行轴定理。 实验内容 1.验证刚体转动定律，测定刚体的转动惯量 （1）安装调试实验装置如图2－9a －1所示。取下塔轮，换上铅锤，调节底座的调平螺丝，使铅锤位于轴线中间，OO ′轴线竖直；调整塔轮支架的位置，让塔轮上的细线水平的跨过滑轮，挂一个质量为m 的砝码，使各个滑动部分能活动自如。 （2）将质量为m 0的两个圆柱体对称地固定在两臂B 、B ’上，r 1取1cm ，在维持砝码质量m (m ＝20g)不变的情况下，让其从静止开始下落，记录砝码经过距离h 所用的时间t ，重复三次取平均值t 1。 （3）改变r 的值三至五次，其它条件不变，重复上述方法，测出对应的时间t 1，t 2，t 3，… t 5 。 2．验证平行轴定理、观测转动惯量与质量分布的关系 选定m 、h 、r ，分别测出两m 0对称置于)5,5('、)4,4('、 …)1,1('位置时的x i 及m 下落h 距离所用的时间t i ，每一位置测量三次取其平均值。 数据处理 1．作t r 1~图，采用作图的方法求出转动惯量 （1）将实验步骤1中的测量数据填入自拟的表格中，并求出t 和t 1； （2）在直角坐标纸上做出t r 1~图，如为直线即验证了转动定律； （3）从t r 1~图上求出斜率k ，根据mg hI 2k =求出转动系统对OO ′轴的转动惯量。 2．作2t ～2x 图 （1）把实验步骤2中的测量数据填入自拟的表格内，求出t 和t 2。 （2）采用坐标纸，做出2t ～2x 图线，如为直线，则平行轴得到了验证。 3．观察转动惯量与质量分布的关系 把实验步骤1和2中测得时间的平均值，分别代入（2－9a －4）式，计算出转动惯量I ，分析结果，总结出转动惯量与质量及质量分布的关系。 思考题 1．怎样安装和调整刚体转动实验仪？ 2．实验采用什么数据处理方法验证转动定律和平行轴定量？为什么不作r ～t 图和2t ～x 图，而作r ～t 1图和2t ～2x 图？ 实验九 固体比热的测定 实验目的： 通过实验了解金属的冷却速度和它与环境之间温差的关系，以及用冷却法进行金属比热容的条件。 实验原理： 单位质量的物质，其温度升高1K 或1°C 所需的热量叫做该物质的比热容。将质量为m 的金属加热后放到较低温度的介质中，样品将会逐渐冷却。其单位时间热量损失（Q/t ??）应与温度下降速率成正比关系，如下： 111Q c m t t θ??=?? （1） 根据牛顿冷却定律 ()1110m Q s t αθθ?=-? （2） 式中1α为热交换系数，1s 为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。由（1）（2）得 ()111 1110m c m s t θαθθ?=-? （3） 同理，对质量为2m ，比热为2c 的另一种金属样品，可有同样的表达式： ()222 2220m c m s t θαθθ?=-? （4） 由（3）和（4）式，可得： ()()2 22 22201111011 m m c m s t s c m t θαθθθαθθ?-?=?-? 所以： ()()111 22202221110m m c m s t c m s t θαθθθαθθ?-?= ?-? 如果样品的形状尺寸都相等，即12s s =；两样品的表面状况也相同（如涂层、色泽等），而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有12αα=。于是当周围介质温度不变（即室温0θ恒定而样品又处于相同温度120θθ==）时，上式可以简化为： 大学物理学实验指导书 大学物理实验 力学部分 实验一长度与体积的测量 实验类型：验证 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：误差原理有效数字 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握测长度的几种常用仪器的使用，并会正确读数。练习作好记录和误差计算。 二、实验要求 （1）分别用游标卡尺、螺旋测微计测金属圆筒、小钢球的内外径及高度，并求体积。（2）练习多次等精度测量误差的处理方法。 三、实验仪器设备及材料 游标卡尺，螺旋测微计，金属圆柱体，小钢球，铜丝 四、实验方案 1、用游标卡尺测量并计算所给样品的体积。 2、分别用千分尺和读数显微镜测量所给金属丝的直径。 数据处理 注意：有效数字的读取和运用，自拟表格，按有关规则进行数据处理。 描述实验过程（步骤）以及安全注意事项等,设计性实验由学生自行设计实验方案。 五、考核形式 实际操作过程实验报告 六、实验报告 实验原理，实验步骤，实验数据处理，误差分析和处理。 对实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。 七、思考题 1、游标卡尺测量长度时如何读数 游标本身有没有估读数 2、千分尺以毫米为单位可估读到哪一位初读数的正负如何判断 待测长度如何确定 实验二单摆 实验类型：设计 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：力学单摆周期公式 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握使用停表和米尺，测准单摆的周期和摆长。利用单摆周期公式求当地的重力加速度 二、实验要求 （1）测摆长为1m时的周期求g值。 （2）改变摆长，每次减少10cm，测相应周期T，作T—L图，验证单摆周期公式。 三、实验仪器设备及材料 单摆、米尺、游标卡尺、停表。 四、实验方案 利用试验台上所给的设备及材料，自己制作一个单摆，然后设计实验步骤测出单摆的周期，再根据单摆的周期公式计算当地的重力加速速。 改变摆长，讨论对实验结果的影响并分析误差产生的原因 五、考核形式 实际操作过程实验报告 六、实验报告 实验原理，实验步骤，实验数据处理，误差分析和处理。 对实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。 七、思考题 1、为什么测量周期不宜直接测量摆球往返一次摆动的周期试从误差分析来说明。 2、在室内天棚上挂一单摆，摆长很长，你设法用简单的工具测出摆长不许直接测量摆长。 实验三牛顿第二定律的验证 实验类型：验证 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：力学牛顿第二定律摩擦 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握气垫导轨的使用，使学生通过在气垫导轨上验证牛顿第二定律，更深刻的理解牛顿第二定律的物理本质。 二、实验要求 验证当m一定时，a∝F,当F一定时，a∝1／m。 三、实验仪器设备及材料 气垫导轨，数字毫秒计，光电门，气源 四、实验方案 1、调整气垫导轨水平。 在导轨的端部小心安装好滑轮，使其转动自如，细心调整好导轨的水平。 1.目的:本规范主要针对项目管理中的项目计划的制定和项目进度管理。目的是使项目程序规范化，便于项目进度跟踪，项目问题协商及项目文件整理。 2.范围:本规范适用于所有正式立项的项目。 3.职责: 总经理及部门经理负责制定项目总节点时间,审核项目的重要变更。 项目经理负责项目计划的制定和后续更新。 项目管理人员负责项目进度跟踪及任务检查。 项目小组成员负责完成项目经理安排的任务。 行政人事部负责对每一个的项目执行率进行汇总计算。 4.项目计划管理程序 4.1流程图 4.2流程说明 4.2.1 在项目启动阶段建立项目计划的以及计划,需要确定项目的里程碑任务,里程碑任务应至少包括:机械图纸分发、电气设计完成、软件设计完成、第一台样机装配调试、设备改进、项目关闭等节点；项目计划的制定规范如下： 项目计划统一采用Office project甘特图形式。 a)任务分层原则。任务需要分阶段完成，每个阶段细化成每个工作单元。建议分 级如下图。 b)80小时原则。这条原则指的是在任务分解过程中，最小级别的任务工期控制 在10个工作日内。如果某一任务的工期较长，建议对任务进行细化分解，以便符合80小时原则。 c)责任到人原则。任务分解过程中，最小级别的任务最好能够分配到某一具体的 资源，建议对该任务细分到每一个人。否则如果某一项任务出现问题，很难责任到某一个人。 d)逐步求精原则。即将开始的任务需要非常精细的分解，未来的任务可以分解粗 放一些，等到即将执行时再进行精细化分解。 e)团队工作原则。项目计划制定主要责任人是项目经理，项目经理在制定项目计 划过程中，尤其是任务分解和工期估计等关键过程中一定要有项目成员一起进行。任务的描述和分解必须要征得大家的同意和确认，从而尽可能避免项目执行过程中任务分解的分歧。 f)划分重要里程碑事件。在项目计划中要明确表明项目整个过程中的重要里程碑 事件。里程碑事件时间要结合项目整体时间慎重制定。 4.2.2 在项目的执行过程中，应不断的细化项目任务，项目任务的变更规则如下： 项目计划和项目里程碑计划制定后在项目专员处存档。项目专员进行实时监控。项目的更改主要包括以下几个方面： 2011-2012年度第一学期大学物理实验期末考试复习提纲 一、考试时间：2012年1月4日下午16:20 — 18:00 二、考试地点（另行通知） 三、考试题型 1．填空题（20分，每空1分） 2．选择题（20分，每题2分） 3．作图题（10分，每题5分） 4．简答题（28分，每题7分） 5．计算题（22分，第1题10分，第2题12分）四、复习提纲 （一）误差理论与数据处理 1．测量的概念 2．测量的分类 3．误差的定义 4．误差的分类 5．随机误差的统计规律 6．不确定度的概念 7．不确定度的分类 8．直接测量和间接测量不确定度的计算 9．有效数字的概念 10．数值修约规则 11．有效数字的加减乘除运算 12．数据处理（作图法、逐差法、最小二乘法）（二）长度测量 1．游标卡尺与螺旋测微器分度值与零点误差 2．游标卡尺与螺旋测微器读数规则 （三）单摆 1．单摆周期公式 2．累积放大法（四）固体液体密度测量 1．物理天平的调节 2．静力称衡法 3．比重瓶法 （五）液体粘度的测定 1．斯托克斯公式 2．落球法 （六）牛顿第二定律验证 1．气垫导轨调平方法 2．牛顿第二定律验证方法 （七）杨氏模量的测量 1．光学放大法 2．拉伸法 （八）薄透镜焦距的测定 1．透镜成像特点 2．凸透镜焦距测量（自准直法、一次成像法、二次成像法） 3．凹透镜焦距测量（辅助透镜法） （九）牛顿环 1．光的干涉条件 2．牛顿环干涉图像特点 （十）电磁学实验的基础知识 1．伏安法（内接法、外接法、限流、分压） 2．电表读数规则 3．电表仪器误差 （十一）二极管伏安特性测定 1．二极管正向伏安特性 2．二极管反向伏安特性 浅谈大学物理实验教学设计 【摘要】大学物理实验是高等院校理工科学生必修的一门重要基础课。在提高学生的科学素质、培养学生的创新精神和实践能力中具有特殊的作用。实施新型实验教学方式已成为大学物理实验教学改革和实践的热点。本文对大学物理实验教学模式进行研究对该实验教学模式中的“完善实验教学设计”进行了详细分析。 【关键词】大学物理实验；创新能力；教学模式 物理学是一门实验科学，是物理学的基础。凡是物理学的概念、规律及公式都是以客观实验为基础的，即物理理论绝不能脱离物理实验的验证。大学物理实验作为大学生进校后的第一门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练掌握科学实验的基本原理、方法和技巧，更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，特别是与科学技术发展相适应的综合能力。因而实验教学应该面对时代的发展、科技进步的新趋势和新挑战不断有所改变和创新。只有这样才能适应社会对人才知识和科学素质越来越高的要求[1]。为了搞好大学物理实验教学，教师必须重视和研究实验教学。首先，要进行完善的实验教学设计，确定明确的实验目标；其次，要提供开放的实验环境和及时的辅导，让学生不断自主地进行实验探索并获得成就感；再次，要充分利用现代教育媒体和信息技术手段，提高实验教学效率加强教师与学生的互动，激发学生对实验的探索兴趣和重视[2-3]。本文对如何完善实验教学设计结合我院大学物理实验的教学模式进行研究和探讨。 大学物理实验教学是消化理论知识验证知识的过程它有助于锻炼和提高学生的实验方法和技能。随着科学技术的不断进步和发展物理实验将在学生的知识、能力和素质的培养方面发挥越来越重要的作用。 1 以素质教育为目的，建立物理实验课程新体系 课程体系重新设置的重点是：加强基础，重视应用，培养能力，提高素质，把“知识、能力、素质”三要素贯穿整个实验教学改革过程。实验课程体系的设计必须让学生系统掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，打好基础；同时还必须与现代科学技术接轨，现代科技成果与经典课程内容相互渗透，是在对实验课程体系改革时应充分给以关注的问题。 2 授课对象起点分析 《大学物理实验》课程是针对全体工科专业开设，开设时间在大学第二、三学期。学生为地方高考青年学生，已经具备了比较扎实的科学文化基础。经过大学第一学期物理课程的学习，学生掌握了大学物理的一般规律和一般物理实验的基本原理，对常见物理现象具有感性认识和一般的理性理解。本科学生总体知识水平较好，但动手能力一般，实操经验不强，对《大学物理实验》课程的学习大 实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交 项目维护 作业指导书 （依据GB/T19001:2000 idtISO9001:2000标准编制） 文件编号：受控标识： 版本状态：A版（）批准人： 编制：审核： 年月日年月日 维护项目作业指导书 1总则 1.1本公司为求增进经营效能，加强售后服务工作，特制定本指导书 1.2本指导书包括总则、服务作业流程等内容 1.3售后技术支持部为本公司售后的策划部门，与客户服务中心保持直接及密切的联系，对 服务工作处理的核定依公司权责划分处理。 2维护工作流程 3程序 3.1维护信息来源 当客户服务中心接收到客户维护请求时，应详细记录客户所反映的问题，然后立刻转交给售后技术支持部门，技术总监将指定负责工程师进行维护。 3.2维护过程 3.2.1客服中心在接到客户的维护请求后，在《客户维护请求记录》上详细记录客户发 生的问题、时间、严重性，并进行判断，如电话或E-mail可以解决的，由售后技术支持工程师及时告诉客户解决方案，直到客户满意为止。如需到现场服务解决的，应尽快向技术支持总监汇报，由他指定负责工程师，共同分析问题原因，设计解决计划和实施方案。 3.2.2维护工程师在现场维护时，首先要做好客户数据的备份，然后着手解决问题，维 护过程应详细记录在《维护巡检记录》上，当时解决与否，事后均应由客户代表签字确认。 3.2.3对于软件二次开发的问题，客服中心根据《客户维护记录》，交给相应软件开发人 员处理。 3.3维护方式及内容 3.3.1 维护方式 a)热线支持：工程师通过电话向用户提供技术问题解答过程。 b)WEB支持：通过在线支持系统接收、解答用户问题，并在网上发布相关技术建设问答的过 程。 c)远程维护：技术支持部门派遣工程师到用户现场解决问题的过程。 d)信函、传真服务：通过信函和传真，为用户解答用户提出的问题。 e)回访服务：由工程师主动开展回访用户服务。 f)软件更版：指由于软件出现故障而对软件进行优化、换代的过程。 g)软件升级：指由于对软件增加新功能或为了适应新的操作系统而对软件进行的优化、换代 过程。 h)IT外包：为了保障用户正常使用通天至达公司软件而向用户提供所有相关软硬件支持服 务的过程。 绪论-《测量的不确定度与数据处理》 1、有效数字、有效数字的单位换算 有效数字：测量结果中所有可靠数字和一个欠准数统称为有效数字。 有效数字的单位换算：在单位换锁或变换小数点位置时，不能改变有效数字位数，而是应运用科学计数法，把不同单位用10的不同次幂表示。 2、测量不确定度：测量不确定度是与测量结果相关联的参数，表征测量值的分散性、准确性和可靠程度，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。 测量结果的最佳估计值 11 n i i x x n ==∑ A 类不确定度 211()=()n i i A x x x U n n σ=-=?-∑ B 类不确定度 3B U ?=仪 合成不确定度 22A B U U U =+ 测量结果的表示 x x U =± 3、数据处理方法：作图法、逐差法 作图法：1）：图示法：选取合适的坐标纸，把两组互相关联的物理量的每一对测量值标记成坐标纸上的一个点，用符号“+”表示，叫做数据点，然后根据实验的性质，把这些点连成折线，或拟合成直线或曲线，这就是图示法。 2）：图解法解实验方程：线性方程，Y=mx+b 其参数的误差与所有测量数据的误差都有关，也与坐标纸的种类、大小以及作图者自身的因素有关。 3):曲线的改直 逐差法：自变量等间隔变化，而两物理量之间又呈现线性关系时，我们除了采用图解法，最小二乘法以外，还可采用逐差法。 逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。 实验一 长度和固体密度的测量 1、 物理天平的调节过程及注意事项 调平：1）转动调平螺丝，使水准的水泡剧中。 2）调零：天平空载，游码置于横梁上的零位置，指针应在标尺中央或在中央附近对称摆动。 3）称横：观察天平是否平衡，若不平衡，适当增减砝码或移动游码，直至平衡。 注意事项： A 、常止动：为避免道口受冲击损坏，取放物体、砝码，调节平衡螺母以及不是 普通物理实验设计性实验方案 实验题目：简单显微镜的设计 班级：物理学2011级（2）班 学号：2011433175 姓名：唐洁 指导教师：陈广萍 凯里学院物理与电子工程学院2013 年3月 简单显微镜的设计 要求： 1. 了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2. 学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法； 3. 学会测量显微镜的视觉放大率； 4. 简单显微镜的放大率为31.8； 5. 物镜与目镜之间的距离为24cm ，即光学间隔为1 6.6cm 。 序 言 显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。 一、实验原理 （一）、光学仪器的视觉放大率 显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm 的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。当 微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为 w w tan tan / =Γ （1） 式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离 处的成像对眼睛所张的视角。 （二）、显微镜及其视觉放大率 最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较 长。它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；e L 为目镜， 其焦距为e f 。将长度为1y 的被观测物AB 放在o L 的焦距外且接近焦点o F 处，物体通过 物镜成一放大的倒立实像//B A (其长度为2y )。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放 1.1 静电场 实验内容 图示静电场的基本性质: 同心球壳电场及电势分布图。 实验设置 有两个均匀带电的金属同心球壳配置如图。内球壳（厚度不计）半径为R 1=5.0 cm ，带电荷 q 1 = 0.6?10-8 C ；外球壳半径R 2 = 7.5 cm ，外半径R 3 = 9.0 cm ，所带总电荷q 2 = - 2.0?10-8 C 。 实验任务 画出该同心球壳的电场及电势分布。 实验步骤及方法 基本原理：根据高斯定理推导出电场及电势的 分布公式；利用数据分析软件，如Microsoft Excel 绘制电场及电势的分布图。 在如图所示的带电体中，因内球壳带电q 1，由于静电感应，外球壳的内表面上将均匀地分布电荷-q 1；根据电荷平衡原理，外球壳的外表面上所带电荷除了原来的q2外，还因为内表面感应了-q 1而生成+q 1,所以外球壳的外表面上将均匀分布电荷q 1+q 2。 在推导电场和电势分布公式时，须根据r 的变化范围分别讨论r < R 1、R 1 < r < R 2、R 2 < r < R 3、r > R 3几种情况。 场强分布： 当r < R 1时， 001=?=???E dS E S 当R 1 < r < R 2时， ?= ???0 1 εq dS E S 2 1 0241 r q E επ= 当R 2 < r < R 3时， 00 3=?=???E dS E S 当r > R 3时， 1 2 210 40 2 141r q q E q q dS E S += ? += ??? επε 电势分布： 根据电势的定义，可以求得电势的分布。 当r < R 1时， 3 2 10210110143211414141 3 3 2 21 1R q q R q R q U dr E dr E dr E dr E dr E U R R R R R R r r ++ -=?+?+?+?=?=?????∞ ∞ επεπεπ 当R 1 < r < R 2时， 3 2 102101014321414141 3 3 2 2R q q R q r q U dr E dr E dr E dr E U R R R R r r ++ -=?+?+?=?=????∞ ∞ επεπεπ 当R 2 < r < R 3时， 3 2 10143141 3 3 R q q U dr E dr E dr E U R R r r += ?+?=?=???∞ ∞ επ 当r > R 3时， r q q U dr E dr E U r r 2 1014141 += ?=?=??∞ ∞επ 至此，可以用MS Excel 来绘制电场及电势分布图。方法如下： 打开Excel 后会有一个默认的表格出现（如下图） 在A1、A2、A3单元格内分别输入“R1=”、“R2=”、“R3=”；在B1、B2、B3单元格内分别输入R1、R2、R3的数值。 软件项目作业指导书 目录 一、概述 (3) 1、总述 (3) 2、范围 (3) 3、名词解释 (3) 4、目标 (6) 二、项目的生命周期 (8) 三、典型项目类型 (8) 四、定制软件类项目监理工作流程 (8) 1、准备阶段 (8) 2、实施阶段 (9) 3、验收阶段 (14) 五、成品软件或原型、快捷类项目监理工作流程 (16) 1、准备阶段 (16) 2、实施阶段 (17) 3、验收阶段 (21) 六、系统集成类项目监理工作流程 (23) 1、准备阶段 (23) 2、实施阶段 (24) 3、验收阶段 (29) 七、通用型文档 (30) 一、概述 1、总述 本操作手册主要指导应用软件系统监理人员对其所负责监理的项目中，监理工作的流程进行标准化，对输入输出工作的内容、成果、文档格式等进行了明确，并对项目质量检查要点明确。 2、范围 （1）人员方面：应用软件所有监理人员。 （2）项目方面：应用软件所涵盖业务类型的项目。 （3）时间方面：自本指导书生成后至下一个版本发布时。（4）文档方面：文档根据本作业指导书内所指定的格式、生成时间及内容要求进行编制。 3、名词解释 （1）项目:项目是指一系列独特的、复杂的并相互关联的活动，这些活动有着一个明确的目标或目的，必须在特定的时间、预算、资源限定内，依据规范完成。 （2）项目生命周期:项目的生命周期是描述项目从开始到结束所经历的各个阶段，最一般的划分是将项目分为"识别需求、提出解决方案、执行项目、结束项目"四个阶段。 （3）建设单位：建设单位也称为业主单位或项目业主，指建设工程项目的投资主体或投资者，它也是建设项目管理的主体。主要履行：提出建设规划、提供建设用地和建设资金的责任。（4）承建单位：作为承包建设某工程的机关、团体承包单位的合同管理的主要内容。 （5）监理单位：受业主委托对工程建设进行第三方监理的具有 题库B-12 单项选择题（答案仅供参考） 1．两个直接测量值为0．5136mm 和10．0mm ，它们的商是（ C ） 0.1 :D 0.051:C 0.0514:B 05136.0:A 最少为三个有效数字 2．在热敏电阻特性测量实验中，QJ23型电桥“B ”和“G ”开关的使用规则是：（ A ） A ：测量时先按“B ”，后按“G ”，断开时先放“G ”后放“B ” B ：测量时先按“G ”，后按“B ”，断开时先放“B ”后放“G ” C ：测量时要同时按“G ”和“B ”，断开时也要同时放“B ”和“G ” D ：电桥操作与开关“G ”和“B ”的按放次序无关。 3．在观察李萨如图形时，使图形稳定的调节方法有：（ B ） A ：通过示波器同步调节，使图形稳定； B ：调节信号发生器的输出频率； C ：改变信号发生器输出幅度； D ：调节示波器时基微调旋扭，改变扫描速度，使图形稳定。 观察丽莎如图时没有用扫描电压，所以ACD 不适用，只能通过调节两个输入信号使之 匹配 4．QJ36型单双臂电桥设置粗调、细调按扭的主要作用是：（ A ） Ａ：保护电桥平衡指示仪（与检流计相当），便于把电桥调到平衡状态； Ｂ：保护电源，以避免电源短路而烧坏； Ｃ：保护标准电阻箱； Ｄ：保护被测的低电阻，以避免过度发热烧坏。 5．选出下列说法中的正确者：（ A ） Ａ：QJ36型双臂电桥的特点之一，是它可以大大降低连接导线电阻的影响。 B ：QJ36型双臂电桥连接低电阻的导线用铜片来代替，从而完全消除了导线引入的误差。 C ：QJ36型双臂电桥设置“粗”、“细”调按钮，是为了避免电源烧坏。 D ：双桥电路中的换向开关是为了保护被测的低电阻，以避免过度发热而烧坏。 6.某同学得计算得某一体积的最佳值为3 415678.3cm V =(通过某一关系式计算得到)，不 确定度为3064352.0cm V =?，则应将结果表述为：( D ) A ：V=3.415678±0.64352cm 3 B: V=3.415678±0.6cm 3 C: V=3.41568±0.64352cm 3 D: V=3.42±0.06cm 3 7．几位同学关于误差作了如下讨论： 甲：误差就是出了差错，只不过是误差可以计算，而差错是日常用语，两者没有质的区别。 乙：误差和差错是两个完全不同的概念，误差是无法避免的，而差错是可以避免的。 丙：误差只是在实验结束后，对实验结果进行估算时需要考虑。 丁：有测量就有误差，误差伴随实验过程始终，从方案设计、仪器选择到结果处理，均离不开误差分析。 正确的选择是：( B ) A ：甲乙丙丁都对； B ：乙和丁对，甲和丙错； 大学物理实验设计性实 验 --电位差计测金属丝电 阻率 姓名：马野 班级：土木0944 学号： 0905411418 指导教师：曹艳玲 实验地点：大学物理实验教学中心 【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2掌握电位差的工作原理—补偿原理。 3能用电位差计校准电表和电阻率的测定。 4学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 【实验原理】 利用电位差计，通过补偿原理，来测定未知电阻和已知电阻两端的 电压，利用分压原理，算出未知电阻的阻值，利用螺旋测微器和刻度尺测出电阻丝的长度和横截面积的直径，通过电阻率公式即可计算出电阻率。 补偿原理 在图1的电路中，设E 0是电动势可调的标准电源，Ex 是待测电池的电动势（或待测电压Ux ），它们的正负极相对并接，在回路串联上一只检流计G ，用来检测回路中有无电流通过。设E 0的内阻为r 0；Ex 的内阻为 rx 。根据欧姆定律，回路的总电流为： 电位差原理 如果我们调节E 0使E 0和Ex 相等，由(1)式可知，此时I =0，回路无电流通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补 R R r r E E I g x x +++-= 00 图1 补偿原理 x 偿的情况下，若已知E 0的大小，就可确定Ex 的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做补偿法。 显然，用补偿法测定Ex ，必须要求E 0可调，而且E 0的最大值E 0max ＞Ex ，此外E 0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准确读数。在电位差计中，E 0是用一个稳定性好的电池（E ）加上精密电阻接成的分压器来代替的，如图2所示。 图2中，由电源E 、限流电阻R 1以及均匀电阻丝RAD 构成的回路叫做工作回路。由它提供稳定的工作电流I 0，并在电阻RAD 上产生均匀的电压降。改变B 、C 之间的距离，可以从中引出大小连续变化的电压来，起到了与E 0相似的作用。为了能够准确读出该电压的读数，使用一个标准电池进行校准。换接开关K 倒向“1”端，接入标准电池E S ，由E S 、限流电阻R 2、检流计G 和RBC 构成的回路称为校准回路。把B 、C 固定在适当的位置（如图中的位置），设RBC =R S ，调节R 1（即调节I 0），总可以使校准回路的电流为零，即R S 上的电压降与E S 之间的电位差为零，达到补偿。 图2 电位差计原理图 x 磁性物理实验 讲义 磁性物理课程组编写 电子科技大学微电子与固体电子学院 二O一二年九月 目录 一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (1) 二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 (3) 三、磁致伸缩系数测量与分析 (6) 四、磁化强度测量与分析 (9) 五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量 (11) 六、磁畴结构分析表征 (12) 一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (一) 、实验目的： 了解磁性材料的起始磁导率的测量原理，学会测量材料的起始磁导率，并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。 (二）、实验原理及方法： 一个被磁化的环型试样，当径向宽度比较大时，磁通将集中在内半径附近的区域分布较密，而在外半径附近处，磁通密度较小，因此，实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况，引入有效尺寸参数。有效尺寸参数为：有效平均半径r e ，有效磁路长度l e ，有效横截面积A e ，有效体积V e 。矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。 ???? ??-=21 1 211ln r r r r r e （1） ???? ??-=21 12 11ln 2r r r r l e π （2） ???? ??-=2112 211ln r r r r h A e （3） e e e l A V = （4） 其中：r 1为环型磁芯的内半径，r 2为环型磁芯的外半径，h 为磁芯高度。 利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性，尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时，应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。材料的起始磁导率（i μ）可通过对环型磁心施加线圈后测量其电感量（L ）而计算得到。计算公式如式（5）所示。 2 0i e e A N L l μμ= （5） 目录 1目的和范围 2引用标准 3定义 4职责 5规定 6说明 7附表 8作业指导书审批流程 1目的和范围 为了规范施工作业指导书的编、审及控制步骤和方法，使作业指导书能真正起到指导施工作用，制定本规定。 本规定适用于公司所承担工程的施工作业指导书的编审管理活动。 项目施工中如甲方（业主和监理方）有特别要求统一归档格式的，应根据甲方要求格式编写。 2引用标准 下列标准、制度、规定等文件所包含的条文，通过在本规定中引用而构成为本规定的条文。在本规定出版时，所示版本均为有效。所有标准、制度、规定等都会被修订，使用本规定的各方应探讨使用下列标准、制度、规定最新版本的可能性。 国家电网公司《电力建设工程施工技术管理导则》 FJDJZD-002《文件管理制度》 FJDJZD-010《工程项目施工质量管理制度》 建质〔2009〕87号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》 3定义 本规定中采用下列定义。 重大工程项目 重大工程项目指工程安装中大型起重机械（最大起重量30t及以上）的拆装及负荷试验；施工临时用电组织设计、锅炉整体水压、汽轮机扣盖，厂用电受电；高塔组立（100m高度以上）、大跨越（档距1000m及以上）、跨越带电高压线路、跨越铁路、跨越高速公路和依据《建设工程安全生产管理条例》第二十六条所指的七项分部分项工程，并应当在施工前单独编制安全专项施工方案的危险性较大的分部分项工程等，其作业指导书/组织设计为重大作业指导书。 重要工程项目 重要工程项目指国家电网公司发布的《国家电网公司基建安全管理规定》（国家电网基建［2010］1020号）附录D中除上述重大工程项目以外的全部项目和变电工程受电，其作业指导书/组织设计为重要作业指导书。 一般工程项目 一般工程项目指除上述重大、重要工程项目以外的全部项目，其作业指导书为一般作业指导书。 4职责 “物理实验III-1”期末考试试卷（C卷） 一、填空、选择、简答题（任选4题，若多答则按前4题记分）（在选择的题上画圈）（8分） 1 单双臂电桥测量电阻值的适用范围是：( ) （A）单双臂电桥都可以测量任何阻值的电阻； （B）单臂电桥适用于测量中值电阻，而双臂电桥适用于测量低值电阻； （C）双臂电桥只适用于测量低值电阻；而单臂电桥测量电阻的范围不受限制； （D）单臂电桥只适用于测量低值电阻；而双臂电桥测量电阻的范围不受限制； 2 误差按照性质可分为两种类型，即_________和系统_________。 3 进行十一线电位差计实验时，在工作电流标准化的过程中，检流计始终单方向偏转，不指零，其原因为： （A）标准电池接反（B）检流计灵敏度不高 （C）电阻丝不均匀（D）工作电源过高 4 在上图中画出x偏转板上的信号波形： 5 探测线圈处于什么条件下毫伏表的读数最大？毫伏表读数最小，又说明什么问题？ 答： 6 在进行n次测量的情况下，任一次测量的标准偏差为： (A) (B)(C)(D) 7 用螺旋测微计计量长度时，测量值=末读数—初读数，初读数是为了消除( ) (A)系统误差(B)偶然误差(C)过失误差(D)其他误差 8 分光计的刻度上有720个分格，每一格为30’，角游标的30个分格对应着刻度盘上的29个分格，该游标的分度值为____________。 二、有效数字及运算（6分） 1.计算下列函数有效数的结果： (1) x=9.80, lnx=________ (2) x=5.84, =________ (3) x=0.5275, =________ 2.把下列各数按数字修约规则取为四位有效数字 (1) 21.495 _______ (2) 43,465 _______ (3) 8.1308 _______ 三、推导不确定度传递公式（8分） (1) N=x+y+2z (2) f = (a ≠b) 四、（６分）在单摆测重力加速度实验中，用2 24l g T π=计算重力加速度。已获得摆长l 与周期T 的测量结果为： (100.0100.010)l cm =± (2.00210.0020)T =±秒 写出表示重力加速度g 的测量结果，即： 要求推导出不确定度的方差传递公式 ?g g ?= 计算出不确定度?g ?=最后写出测量结果g g g =±?。 大学物理自主设计性 实验 大学物理自主设计性实验（FB716-Ⅱ型物理设计性（传感 器）实验装置） 实 验 指 导 书 杭州精科仪器有限公司 目录 第一、产品简介 (02) 第二、实验项目内容 (04) 实验一、应变片性能—单臂电桥 (04) 实验二、应变片：单臂、半桥、全桥比较 (06) 实验三、移相器实验 (08) 实验四、相敏检波器实验 (10) 实验五、应变片—交流全桥实验 (12) 实验六、交流全桥的应用—振幅测量 (14) 实验七、交流全桥的应用—电子秤 (14) 实验八、霍尔式传感的直流激励静态位移特性 (16) 实验九、霍尔式传感的应用——电子秤 (17) 实验十、霍尔片传感的交流激励静态位移特性 (17) 实验十一、霍尔式传感的应用研究—振幅测量 (18) 实验十二、差动变压器（互感式）的性能 (19) 实验十三、差动变压器（互感式）零点残余电压的补偿 (20) 实验十四、差动变压器（互感式）的标定 (21) 实验十五、差动变压器（互感式）的应用研究—振幅测量 (22) 实验十六、差动变压器（互感式）的应用—电子秤 (23) 实验十七、差动螺管式（自感式）传感器的静态位移性能 (24) 实验十八、差动螺管式（自感式）传感器的动态位移性能 (25) 实验十九、磁电式传感器的性能 (26) 实验二十、压电传感器的动态响应实验 (27) 实验二十一、压电传感器引线电容对电压放大器、电荷放大器的影响 (28) 实验二十二、差动面积式电容传感器的静态及动态特性 (29) 实验二十三、扩散硅压阻式压力传感实验 (30) 实验二十四、气敏传感器（MQ3）实验 (32) 实验二十五、湿敏电阻（RH）实验 (34) 实验二十六、热释电人体接近实验 (34) 实验二十七、光电传感器测转速实验 (36) 第三、结构安装图片和说明 (37) 第一、产品简介 学习指南 1、物理实验课的教学目的 大学物理实验教学目的与中学阶段的物理实验教学有着本质的不同。“大学物理实验”是一门独立的基础课程，它不是“大学物理学”的分支或组成部分。虽然物理实验必须以物理学的理论为基础，运用物理学的原理进行实验或研究，但是“大学物理实验”又独立于“大学物理学”，它不是以验证物理定律、加强理解物理规律为主要目的的，分散的力、热、电、磁、光实验的堆切，而是以物理实验的基本技术或基本物理量的测量方法为主线，再贯穿以现代误差理论，现代物理实验仪器设备、器件的原理、使用方法，构建成一个完整的，但又不断发展的课程体系框架。其教学目的如下： （１）掌握基本物理量的各种测量方法，学会分析测量的误差，学会基本的实验数据处理方法，能正确的表达测量结果，并对测量结果进行正确的评价（测量不确定度）。 （２）掌握物理实验的基本知识、基本技能，常用实验仪器设备、器件的原理及使用方法，并能正确运用物理学理论指导实验。 （３）培养、提高基本实验能力，并进一步培养创新能力。基本实验能力是指能顺利完成某种实验活动（科研实验或教学实验）的各种相关能力的总和，主要包括： 观察思维能力──在实验中通过观察分析实验现象，并得出正确规 律的能力。 使用仪器能力──能借助教材或仪器使用说明书掌握仪器的调整和使用方法的能力。 故障分析能力──对实验中出现的异常现象能正确找出原因并排除故障的能力。 数据处理能力──能正确记录、处理实验数据，正确分析实验误差的能力。 报告写作能力──能撰写规范、合格的实验报告的能力。 初步实验设计能力──能根据课题要求，确定实验方案和条件，合理选择实验仪器的能力。 （４）培养从事科学实验的素质。包括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；吃苦耐劳、勇于创新的精神；遵守操作规程，爱护公共财物的优良品德；以及团结协作、共同探索的精神。 2、大学物理实验课的基本程序 实验课与理论课不同，它的特点是同学们在教师的指导下自己动手，独立完成实验任务，通常每个实验的学习都要经历三个阶段。 （１）实验的准备 实验前必须认真阅读讲义，做好必要的预习，才能按质按量按时完成实验。同时，预习也是培养阅读能力的学习环节。预习时要写预习报告，预习报告包括以下内容： 项目施工作业指导 书 项目施工作业指导书 编制: 审核: 批准: 工程管理中心 06月01日 目录 一、基础分部 二、主体分部 三、装饰分部 （一）防水施工 （二）室内找平层( 地砖) 施工 （三）墙面抹灰饰面与瓷砖粘贴 （四）铝合金施工 （五）内墙腻子涂料施工 （六）成品木门、防火、防盗门安装 （七）铝合金栏杆、铁花栏杆安装 四、电气安装分部 五、重要提示 所有工序必须进行100％的检查, 关键部位及关键工序必须进行旁站监理。施工单位必须有监理工程师对上一道工序质量的认可签字, 方可进 入下道工序施工。监理对施工的全过程负责! 一、基础分部 从土方开挖到基础施工、地下室的防水、回填土作业都必须有针对性的施工方案, 经监理、甲方审核经过后, 方能满足进度和质量要求。 ( 一) 土方开挖: 基础土方采用机械开挖, 地下室、筏板及独立柱均采用大开挖方式, 土方外运, 基坑周边采用喷锚护壁, 基坑周边设置降水井进行降水作业。 ( 二) 基础、地下室、半地下室施工 1.降水及排水: 根据地质情况, 基坑周边宜设置降水井, 地下室内部在地下室底板上另外设置降水井。 2.护壁: 地下室周边宜采用喷锚护壁进行支护。 3.基坑验槽: 基坑开挖到设计基底标高以上300mm后, 施工单位、监理及地勘单位现场作钎探试验, 钎探合格后进行地基捡底。施工单位捡底至设计标高后, 施工单位必须请质监站、设计、地勘、监理、建设单位共同参加验槽, 验槽合格后应立即用砼封闭基坑。 4.基础部分的钢筋、砼施工, 可参照主体结构施工部分进行, 应强调的是钢筋的保护层必须满足设计要求。 5.防水工程: 严格按照设计施工图纸进行施工。 (三) 回填土的选择与夯填要求: 基坑回填土选用不得含有腐质物、淤泥等, 对颗粒的限制执行不大于300*300*300。回填夯实按照每300mm高分层夯实, 采用压路机、蛙式打 大学物理实验期末复习 材料 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 绪论-《测量的不确定度与数据处理》 1、有效数字、有效数字的单位换算 有效数字：测量结果中所有可靠数字和一个欠准数统称为有效数字。 有效数字的单位换算：在单位换锁或变换小数点位置时，不能改变有效数字位数，而是应运用科学计数法，把不同单位用10的不同次幂表示。 2、测量不确定度：测量不确定度是与测量结果相关联的参数，表征测量值的分散性、准确性和可靠程度，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。 测量结果的最佳估计值 11n i i x x n ==∑ A 类不确定度 A x U σ= B 类不确定度 B U = 仪 合成不确定度 U =测量结果的表示 x x U =± 3、数据处理方法：作图法、逐差法 作图法：1）：图示法：选取合适的坐标纸，把两组互相关联的物理量的每一对测量值标记成坐标纸上的一个点，用符号“+”表示，叫做数据点，然后根据实验的性质，把这些点连成折线，或拟合成直线或曲线，这就是图示法。 2）：图解法解实验方程：线性方程，Y=mx+b 其参数的误差与所有测量数据的误差都有关，也与坐标纸的种类、大小以及作图者自身的因素有关。 3):曲线的改直 逐差法：自变量等间隔变化，而两物理量之间又呈现线性关系时，我们除了采用图解法，最小二乘法以外，还可采用逐差法。 逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。 实验一长度和固体密度的测量 1、物理天平的调节过程及注意事项 调平：1）转动调平螺丝，使水准的水泡剧中。 2）调零：天平空载，游码置于横梁上的零位置，指针应在标尺中央或在中央附近对称摆动。 3）称横：观察天平是否平衡，若不平衡，适当增减砝码或移动游码，直至平衡。 注意事项： A、常止动：为避免道口受冲击损坏，取放物体、砝码，调节平衡螺母以及 不是用天平时，都必须放下横梁，止动天平。只有在判别天平是否平衡时才启动天平。 B、轻操作：启动、止动天平时，动作务须轻且慢，以使天平刀口不受撞击。 最好在天平指针摆到刻度尺中央时止动天平。 C、必须用镊子搬动砝码和拨动游码，不许用手直接抓取或拨动。称横完毕， 砝码必须放回盒中原位，不许放在秤盘及砝码盒以外的其他地方。 D、天平的负载不得超过其最大称量，以防损坏刀口或压弯横梁。也不应将 高温物体、酸、碱等腐蚀性物品直接放在秤盘中称横，以防被腐蚀。 2、螺旋测微器的读数 答案一：读数=固定刻度+可动刻度+估读值 (1) 读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米刻线是否已经露出。 (2)读数时，千分位有一位估读数字，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读为“0”。大学物理学实验指导书_4
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