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【学通支招】你还在为“物理实验考试”发愁吗?

南邮学通社2019-01-11 06:42:58

听说,这周
物理实验考试要来喽!!!


《物理实验》(下)实验操作考试说明

1.本学期期末将进行实验操作考试,考试操作考试成绩占40%,平时实验成绩占60%,最后合并计入本课程总成绩。

2.本学期(116周)共安排七个实验内容,完成本学期所有实验内容后将在(1718周)安排实验操作考试。

3.实验操作考试范围为本学期的6个必做实验和上学期(扭摆法测量物体转动惯量及迈克尔逊干涉仪的调整和使用)共8个实验内容。

4.每位同学参加实验操作考试前10分钟由随机摇号的方式决定具体操作考试内容(八选一),进入相应的实验室,根据考卷上具体要求完成相关的操作及必要的数据处理。

5.本次操作考试采用闭卷方式。考生参加考试必须带本人学生证或身份证,方可进入考场。带齐必要的文具(包括计算器及作图工具等)。考试过程中,考生在规定的时间独立完成,不得相互讨论、喧哗,影响考场秩序。通讯器材一律处于关闭状态。

6.实验操作考试的总体要求:

对考试范围内涉及到的实验仪器能正确调整、规范操作、完成特定物理量的测量;

正确记录实验原始数据;

掌握常用的实验数据处理方法:逐差法、作图法;

物理量测量结果的正确表示(含不确定度的计算)。

考试时间:

至少提前10分钟到教2西四楼确认自己的考场



考试大纲:

8个实操作具体要求

. 声速测量考试复习大纲

1、 掌握共振干涉法、相位比较法测声速测原理和方法;

2、 掌握示波器主要功能键的调节和使用;

3、 掌握信号发生器信号参数调节和寻找共振频率的方法;

4、 会用逐差法进行数据处理计算声速、结果的正确表达。

. 用电位差计测电动势考试复习大纲

1、掌握检流计的调零方法;

2、按给定的定标系数进行定标(工作电流标准化)并测量待测电源电动势;

3、掌握测量和计算各物理量过程中有效位数的修约规则。

. 电表改装考试复习大纲

1、掌握测量电表表头内阻的方法;

2、掌握两档不同量程电流表的改装原理和方法;

3、掌握改装电流表的校正方法;

4、能正确作出改装电表的校正曲线,并定义改装表的级别。

. 扭摆实验考试复习大纲

1. 熟悉扭摆法测量几种特定形状物体转动惯量的实验步骤;

2. 能正确使用转动惯量测试仪;

3. 能正确使用扭摆(调节水平位置,测量时扭摆的摆动幅度合理等);

4. 正确使用游标卡尺、直尺测量长度;

5. 各物体的转动惯量公式不需要记。

. 分光计的调整和使用考试复习大纲

1、 了解分光计的结构和原理;

2、 熟练掌握分光计的调节要求及方法;

3、 掌握反射法测三棱镜顶角及其计算公式;

4、 掌握三棱镜顶角及衍射光栅测单色光波长的计算方法。

. 迈克尔逊干涉仪的调整和使用考试复习大纲

1、熟悉和掌握迈克尔逊干涉仪的结构,了解形成等倾干涉的光路;

2、掌握迈克尔逊干涉仪的调整方法;

3、会正确测量单色光源的波长;

4、掌握逐差法计算实验结果,会计算不确定度并能正确表达实验结果。

. 光的等厚干涉实验考试复习大纲

1. 熟悉干涉法测量物体几何尺寸的原理;

2. 熟练掌握读数显微镜的调节方法;

3. 正确记录数据(注意有效数字的位数);

4. 会用逐差法和作图法处理数据(注意作图的规范);

5. 能够写出不确定度的计算公式并能正确计算不确定度(不确定度的有效数字的位数);

6. 会正确书写结果表达式(会修约)。

八.电介质介电常数测量

1、熟悉和掌握固体电介质测量原理和实验方法;

2、掌握交流电桥测量电容的方法;

3、能运用作图法进行数据处理,正确表达实验结果;


仅仅靠这些,你认为你能过吗???别急,小编来 告诉大家!

NO.1声速测量

实验地点:教2西518(南侧)

实验目的

共振干涉法相位比较法测定超声波在空气中的速度

实验原理

压电陶瓷换能器,可实现声压和电压之间的转换

声速v与频率f和波长λ的关系:v=f λ

其中,f为信号发生器的输出频率(须调节使其与压电陶瓷换能器的谐振频率相同)

λ为声波的波长,用共振干涉法测波长

S1S2之间的距离为半波长的整数倍时,媒质中出现稳定的驻波共振现象,接收面所处的声压也达到极大值,则示波器上显示的电信号幅值将达到最大。

保持f(频率)不变,通过测量连续相邻极大值时S2的位置,就可求出波长λ

实验步骤

1. 移动S2使其与S1接近,并保证二者端面平行;

2. 设置信号发生器的初始频率为37kHz,调节S2位置,使得波形幅度最大;

3. 调节信号发生器的旋钮,改变0.1kHz位,使得波形幅度最大;

4. 调节S2位置微调旋钮,使波形幅度最大;

5. 调节信号发生器的旋钮,改变0.01kHz位,使波形幅度最大,记录此刻的频率值f

6. 缓慢移动S2使其远离S1,依次寻找(仔细调节微调旋钮)振幅最大值所对应的S2的位置点L0L1L2L3L4L5L6L7L8L9


数据处理

1. 通过逐差法计算ΔL

2. 根据λ=2/5ΔL(为什么系数为2/5?)计算波长,并求出声速的实验值;

3. 记录当时实验室室温t ,计算声速理论值;

4. 计算声速实验值和理论值的百分差


确定谐振频率的视频,大小约为2M

也可在腾讯视频搜索“声速nupt”


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其实,共振干涉法测量时只需要连接两根线,如下图

增加的第三根线请勿拆除

NO.2用电位差计测电动势

实验地点:教2西417(南侧)

实验目的
1. 理解电位差计的补偿原理;

2. 掌握电位差计定标和测量方法。


知识要点

1. 补偿法原理

补偿法是一种准确测量电动势(电压)的有效方法。

连续可调的标准电源电动势(电压),与待测电动势并联,调节可调电源,使检流计示数为零,即电路达到平衡补偿状态。


2. 电位差计原理

十一线电位差计由11根长度为1米的电阻与电源串联而成,其中一根最小可选取长度为0.001米,特定长度对应于相应的电动势。


请思考:

1. 如何找到一连续可调的电源?请从中学常用仪器中寻找,电位差计即为其改进版。

2. 如何让电阻长度与电动势对应?

操作要点

1. 定标:

根据定标系数,确定电源电压

再根据标准电源为1.01860V,确定定标长度

微调电源,使得检流计为零

2. 测量:

根据待测电动势1.5V,估算测量长度

调节电阻长度,使得检流计为零

请注意以上两处黄色区域的不同

请思考:在定标和测量中,分别体现了补偿法原理,你发现了吗?

友情提醒:

1) K2开关有三档

上:与标准电压相连

中:断开

下:与待测电动势相连

2)仪器上红色虚线为已连导线

3)有疑问,请直接回复!

实物接线图

NO.3 电表改装

实验地点:教2西416(南侧)

实验器材

FB308-1型电表改装与校准实验仪(含100微安表头,标准电流表),电阻箱两个,电路连接导线若干



实验目标

用一个100微安的表头(100格)和两个电阻箱做一个双量程电流表,量程分别为1mA10mA



实验内容

a. 画出用于电表校准的电路图,用替代法测出微安表的内阻Rg,并计算出双量程电表中R1R2的理论值;

1、先将微安表连入电路,通过调节电源和Rw,使得标准电流表(量程选择200µA)为某一读数I(图中为51.00µA


2、将微安表换成电阻R,通过改变R的阻值,使得标准电流表读数为I替(图中为51.00µA



b. 首先做满量程校准(电表必须是零点和满量程准确的,请考虑清楚怎样才能同时使两个满量程都是准的,先校准那个量程?),据此确定R1R2的实验值;



c. 测量其中一个量程的校准数据(每隔10格记录一个数据);

d. 画出校正曲线(请准备好坐标纸


数据记录

a. 记录R1R2的理论值和实验值;

b. 校准表格

NO.4扭摆实验

实验地点:教2西427(北侧)

实验目的

用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量,验证平行轴定理。


实验仪器

转动惯量测试仪等


实验原理


1、根据胡克定律和转动定律,证明扭摆运动是简谐振动。

I为物体的转动惯量,K为弹簧的扭转常数。


2、验证平行轴定理

I0为物体对新轴的转动惯量,IC为物体绕通过质心轴的转动惯量, m为物体质量,x为转轴平行移动的距离。


问题:

1.扭转常数K的推导过程?

2.摆角为何要控制在40º-90º之间?


实验步骤

1.调整扭摆处于水平状态,设置转动惯量测试仪的参数;

2.装上金属载物盘,调整光电探头至合适位置,记录周期T0

3.在载物盘上垂直装上塑料圆柱体,测定其周期T1,计算扭转常数K

4.将塑料圆柱体换成空心金属圆柱体,测量周期T2

5.用游标卡尺测量待测物体几何尺寸,用数字式电子台秤分别测出待测物体的质量;

6.装上金属细杆,测出周期T3,将滑块对称地放置在金属细杆两边的凹槽内,测量并记录各自周期T4


数据记录(该部分画在最后一页)

表1 几种待测物体的转动惯量数据记录表格

2 验证转动惯量的平行轴定理


数据处理表格

表1 几种待测物体的转动惯量数据处理表格


2 验证转动惯量的平行轴定理


视频很小,可直接观看!

视频地址:http://v.qq.com/boke/page/s/0/k/s0148x6s2wk.html

也可在腾讯视频,搜索“扭摆nupt”



NO.5分光计的调整和使用

实验地点:教2西532教室(北侧)

实验目的

掌握分光计的调节以及用最小偏向角法测定玻璃三棱镜的折射率


实验仪器

JJY1型分光计、Hg灯光源、双面反射镜、三棱镜等


实验原理

光路图:


分光计的调节:(此段最重要,请认真看书消化理解

1、旋转目镜调焦手轮,使分划板上黑色十字准线清晰;

2、双面反射镜紧贴在物镜上,松开目镜套筒锁紧螺钉,前后移动镜筒,使得反射回来的绿色十字像清晰;

3、双面反射镜放置在载物台其中一条线上,多次调节三个螺钉,使得两个面均能将绿十字像反射进入镜筒;

4、用“各半调节”法,多次调节望远镜俯仰螺钉载物台调平螺钉ab,使得两面反射回来的十字像都与上刻度线重合;

5、双面反射镜旋转90度,找到反射十字像,只调节螺钉c,使十字像上刻度线重合;

6、松开狭缝锁紧螺钉,前后移动狭缝装置,使望远镜中狭缝的像清晰,适当调节平行光管俯仰螺钉


实验步骤

1、调节分光计到正常工作状态;

2、正确放置三棱镜,转动望远镜,找到一系列彩色谱线;

3、同一方向转动平台,从望远镜中跟踪绿谱线,找到绿谱线最小偏向角的位置,读出左、右两窗口的读数θ和θ

4、转动平台,使三棱镜到另一侧,重复以上步骤,记下此时两窗口读数θθ右。

三棱镜置于载物台上后,请不要再移动三棱镜,转动载物台使得三棱镜到另外一侧

角游标的读数方法和游标卡尺相同,先看游标零点位置,读周围一圈大盘(主尺,最小间隔为30分),再找对齐(不要读出超过60分的数据来)


数据记录


谱线运动视频(视频很小,可直接点击观看)

注:往同一方向转动平台,从望远镜中看到情况:向中间运动有一极限位置(右侧情况是对称的)

NO.6迈克尔逊干涉仪的调整和使用

实验地点:教2西534(北侧)

实验目的

用迈克耳逊干涉仪测量单色光(He-Ne激光)的波长

实验原理

N:“冒出”或“消失”的圆环条纹个数

Δd:与N相对应的动镜M1移动的距离


请问:

1、公式中常数2是怎么产生的?

2、He-Ne激光波长的理论值是多少?


实验步骤

1.转动粗调转轮,使动镜M1位于主尺刻度50mm左右(为什么要改成50mm?);

2.调节激光束大致垂直射到定镜M2上;

3.移开观察屏,分别调节M1M2背后的2个调节螺钉,使两排光点尽量重合(注意要一一对应);

4.移回观察屏,接收到明暗相间的同心圆环(若无干涉环,重复第3步);

5.消除回程差:使微调转轮沿同一方向转动几周

记录下M1的初始位置d0,继续沿原方向转动微调转轮,数出“冒出”(或“消失”)的圆环的数目,每隔20个条纹数记录下M1的位置d1d2d3d4d5。

原始数据记录表格

冒出或消失

条纹数

动镜M1位置(mm)



0

d0


20

d1


40

d2


60

d3


80

d4


100

d5


由逐差法,得到Δd=d3+i-di(i=0,1,2),则N=60。

Δd取平均值,代入公式,求出波长

读数方法

一、先读主尺 50.

二、再读中间窗口 50.09

三、最后读微调转轮 50.09324mm

NO.7 光的等厚干涉实验

实验地点:教2西521(南侧)

实验目的

1利用牛顿环测量透镜的曲率半径

2、分别用图解法和逐差法处理数据

实验原理

牛顿环装置:平凸玻璃透镜 + 平面玻璃

平凸玻璃透镜:从曲率半径很大(接近1米)的玻璃球上切下一小块玻璃片,肉眼几乎看不出与平面玻璃有任何区别

透镜凸面与平面玻璃接触,两者之间形成空气薄膜(请在脑海中构建出空气薄膜的立体形状)

亲爱的小伙伴们,请观察下图中的两个插图,完成“找不同”游戏,这下你应该想到辨别两种玻璃的方法了吧?

亲爱的小伙伴们,请观察下图中的两个插图,完成“找不同”游戏,这下你应该想到辨别两种玻璃的方法了吧?



根据光程差满足的暗纹条件几何关系,并略去ek2二次项,即可得第K级暗环的半径公式

为了测量方便,实验中通常测量K暗环的直径DK,通过测量各级暗环的左右位置,然后相减可得


请思考:

1、牛顿环干涉图样的中心是暗斑还是亮斑?由什么决定?

2、图解法中,横坐标和纵坐标代表的变量分别是什么?

3逐差法中,交叉相减的量是什么?为什么可以用逐差法?

4、如何消除回程差?实际操作中,与迈克尔逊实验有什么不同?

注意事项

1、正确摆放牛顿环,使得叉丝竖线与暗环相切,切点为叉丝交点,并且左右两边同时满足该条件;

2物镜下方的45半反射镜的角度如图,使得前方过来的光线向下反射进入牛顿环。

NO.8电介质介电常数测量


实验地点:教2西429(北侧)

实验目的

掌握固体电介质相对介电常数的测量原理及方法

实验仪器

DF2826 LCR数字电桥、螺旋测微器、游标卡尺等

实验原理

1、用电桥法测量固体电介质相对介电常数εr


D电极的间距

d固体介质样品的厚度

S固体介质样品的面积(通过测量介质的直径l 计算)

C1平行板电极间以空气为介质时的电容量

C2平行板电极间充满固体介质时的电容量

2、测定空气的介电常数ε0和系统的分布电容C


C为测量引线及测量系统等引起的分布电容之和

实验步骤

1用游标卡尺和螺旋测微器测出样品的直径l 和厚度d并计算出面积S

2、固定电极的间距D为5.500mm,测出以空气为介质时的电容量C1有介质时的电容量C2

3、重复12步骤,各两次

4、调节测量电极两极板的间距从1.000mm开始,每次增加0.100mm,测出每个间距对应的电容量Cn


原始数据记录表

1、固体电介质相对介电常数εr 数据记录表


2、空气介电常数ε0和分布电容C数据记录表




最后,^_^小编祝大家全都顺利通过呦!
南邮学通社
图文编辑:南邮物理实验中心
责任编辑:学通社 陈 南
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