大學(xué)物理 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1、 大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)授課老師:伍老師1請(qǐng)安靜實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5、實(shí)驗(yàn)23霍爾效應(yīng)4、實(shí)驗(yàn)17空氣中聲速的測(cè)定1、實(shí)驗(yàn)13揚(yáng)氏模量的測(cè)定（伸長(zhǎng)法）2、實(shí)驗(yàn)15冰的溶解熱的測(cè)定3、實(shí)驗(yàn)16空氣比熱容比的測(cè)定6、實(shí)驗(yàn)1基本測(cè)量7、實(shí)驗(yàn)2電子元件伏安法特性的測(cè)定8、實(shí)驗(yàn)3示波器的使用9、實(shí)驗(yàn)10萬(wàn)用表的使用2實(shí)驗(yàn)16空氣比熱容比的測(cè)定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)用絕熱膨脹法測(cè)定空氣的比熱容比；2觀察和分析熱力學(xué)過(guò)程中狀態(tài)的變化；3、了解氣體壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的原理并掌握其使用方法。3【實(shí)驗(yàn)儀器】 空氣比熱容比測(cè)定儀（一套）（1）密封貯氣瓶；（2）溫度、氣壓 傳感器；（3）溫度、氣壓測(cè)定儀【實(shí)驗(yàn)原理】1、比

2、熱容比2、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：4（1）充氣：C1開(kāi)C2閉，用氣球把大氣打入瓶?jī)?nèi)，氣體從狀態(tài) I0（P0、T0、V0） I（P、T、V1）；（2）關(guān)閉C1，讓氣體從狀態(tài) I（P、T、V1） I（P1、T0、V1）； P1瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)，由數(shù)字壓強(qiáng)計(jì)讀出其值。T0周?chē)髿鉁囟?，由?shù)字溫度計(jì)讀出其值。V1下一過(guò)程選定留在瓶?jī)?nèi)的那一部分氣體（熱力學(xué)系統(tǒng)）在狀態(tài)I時(shí)所占瓶?jī)?nèi)的一部分體積（非瓶的體積）。 絕熱壓縮過(guò)程等容放熱過(guò)程5 （3）打開(kāi)C2，使瓶?jī)?nèi)氣體與大氣相通，迅速?gòu)钠績(jī)?nèi)沖出；在放氣聲音消失瞬間，立刻關(guān)閉C2，這時(shí)留在瓶?jī)?nèi)的氣體達(dá)到狀態(tài)（P0、T2、V2），氣體從狀態(tài) I（P1、T0、V1） （P0、T2

3、、V2） 于是有 V2=V（瓶體積） 或 （4）關(guān)閉C2后，讓氣體從狀態(tài) （P0、T2、V2） （P2、T0、V2） 絕熱膨脹過(guò)程等容吸熱過(guò)程6（I、狀態(tài)） 或 （、狀態(tài)） （5）有、或、式，可得取對(duì)數(shù)整理得：實(shí)驗(yàn)中，利用壓強(qiáng)測(cè)試儀測(cè)出各壓強(qiáng)值后，代入上式便可算出空氣的比熱容比。其中P0是當(dāng)?shù)氐拇髿鈮褐?，?.01485E+5（Pa） 實(shí)驗(yàn)注意：在放氣時(shí)，當(dāng)聽(tīng)到放氣聲音結(jié)束應(yīng)立刻關(guān)閉活塞C 2，提前或推遲關(guān)閉活塞C 2都影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。7實(shí)驗(yàn)15冰的熔解熱測(cè)定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量方法混合量熱法；2、學(xué)會(huì)通過(guò)參量調(diào)整選擇進(jìn)行散熱修正的方法；3、掌握物理天平和電子秒表的使用。8【

4、實(shí)驗(yàn)儀器】【實(shí)驗(yàn)原理】量熱器、物理天平、溫度計(jì)、秒表。1、混合量熱法 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是應(yīng)用混合量熱法測(cè)定冰的熔解熱?；旌狭繜崴罁?jù)的原理是，在絕熱系統(tǒng)中，某部分所放出的熱量等于另一部分所吸收的熱量：實(shí)驗(yàn)中近似的絕熱系統(tǒng)： 由冰M、水m、量熱器的內(nèi)筒m1、攪拌器m2、溫度計(jì)m3組成。（熱平衡原理）結(jié)構(gòu)上是如何減小與外界熱交換的？9 根據(jù)混合量熱法所依據(jù)的原理，可以列出下面的式子：C0=4.18103J/kgoC (水的比熱容)C1=C2=C3=C銅=0.378103J/kgoC。 (C1、C2、C3分別是內(nèi)筒、攪拌器、溫度計(jì)的比熱容)T1 放入冰前一刻水的溫度。T2 放入冰后系統(tǒng)溫度下降到最低的溫度。

5、實(shí)驗(yàn)中 用物理天平稱(chēng)出質(zhì)量M、m、m1、m2、m3，用溫度計(jì)量出T1和T2，便可以由上式計(jì)算出冰的熔解熱L。102、 系統(tǒng)散熱的粗略修正（1）修正依據(jù)牛頓冷卻定律 設(shè)實(shí)驗(yàn)中，量熱器內(nèi)的水溫隨時(shí)間的變化曲線大致如下圖所示。T1t1T0t0T2t2SASBABCDETt 當(dāng)系統(tǒng)與外界溫度差不超過(guò)1015oC時(shí)，系統(tǒng)溫度的變化率與溫度差成正比，即11因?yàn)?所以牛頓冷卻定律也可以寫(xiě)為： 根據(jù)牛頓冷卻定律，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，系統(tǒng)溫度T從T1下降到T2這段時(shí)間（t1至t2）內(nèi)系統(tǒng)散熱為：為散熱系數(shù)。前一項(xiàng)（T-T0）0,系統(tǒng)散熱；后一項(xiàng)（T-T0）0，系統(tǒng)吸熱。只要使SASB，系統(tǒng)對(duì)外界的吸熱和散熱就可以相互抵

6、消。12（2）如何進(jìn)行散熱修正？下表是某同學(xué)實(shí)驗(yàn)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描出的Tt圖線冰熔解熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)定Tt圖線15.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.0028.0029.0030.0031.000123456789101112時(shí)間t（min）系統(tǒng)溫度T（oC）S1S2T0=22.50oC S1S2 即 Q吸RA時(shí)，相對(duì)誤差較小，可用內(nèi)接法測(cè)量。 （1）電流表內(nèi)接法VRxROEAK+-內(nèi)接法測(cè)電阻83 電路： 誤差：偏小 選擇： 當(dāng)RxRV時(shí)，相對(duì)誤差較小，可用外接法測(cè)量。 （2）電流表外接法ROEK+V+-外接法測(cè)電阻

7、ARx8485（3）補(bǔ)償法 電路：調(diào)節(jié)電位器Ro和R1，當(dāng)Rt =0，Ig=0時(shí)，電流表的讀數(shù)即為流過(guò)電阻Rx的電流 I，電壓表的讀數(shù)即為電阻Rx 兩端的電壓U。 誤差：很小，不存在分流，又不存在分壓。 選擇：任何電阻均可用此法測(cè)量，但較復(fù)雜。ROEK+-補(bǔ)償法測(cè)電阻ARxGVRIRt86三、電表量程選擇1、電表的準(zhǔn)確度等級(jí)（P.22）七個(gè)等級(jí)：a = 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0級(jí)。電表準(zhǔn)確度等級(jí)越小，電表的準(zhǔn)確度越高。電表的最大允許誤差：2、電表測(cè)量量程選擇電表測(cè)量的示值相對(duì)誤差可見(jiàn)，要減小Em，電表的示值（讀數(shù)）xi 越大越好，盡可能接近量程。871.實(shí)驗(yàn)板使用

8、方法2.電流表內(nèi)、外接法的選擇 電流表內(nèi)接法： 電流表外接法：3.電表量程的選擇和內(nèi)阻的計(jì)算 電壓表內(nèi)阻：RV =每伏歐姆數(shù)（/V）量程。 電流表的內(nèi)阻RA：查P.39的附錄A電表參數(shù)表。 電表量程選擇要使讀數(shù)盡可能接近量程，若讀數(shù)小于滿刻度的1/3，應(yīng)更換量程。 針式儀表讀數(shù)要讀到有效位數(shù)（要估讀1位）。 四、實(shí)驗(yàn)方法88實(shí)驗(yàn)3 示波器的使用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解示波器的大致結(jié)構(gòu)與工作原理；2、學(xué)習(xí)SS-7802A型示波器的操作使用方法；3、學(xué)習(xí)EE1641B型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的操作使用方法；4、觀察交流信號(hào)波形，測(cè)量信號(hào)電壓與周期；5、通過(guò)觀察李薩如圖測(cè)量正弦信號(hào)頻率。891.廣泛的電子測(cè)量?jī)x

9、器；2.測(cè)量電信號(hào)的波形（電壓與時(shí)間關(guān)系）；3.測(cè)量幅度、周期、頻率和相位等參數(shù)；4.配合傳感器，測(cè)量一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的參量（如電流、電阻、溫度磁強(qiáng)等）【實(shí)驗(yàn)原理】一、示波器的作用90二、工作原理 1.組成：Y軸放大 X放大 鋸齒波發(fā)生器 電源 外同步內(nèi)同步電源同步掃描外接X(jué)軸輸入Y軸輸入雙蹤示波器結(jié)構(gòu)框圖uFY2Y1X2X1912.電子偏轉(zhuǎn)：電子在水平/垂直方向受電場(chǎng)力。3.電子掃描：在水平偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒波電壓，電子束在水平方向周期性地來(lái)回掃動(dòng)，屏幕出現(xiàn)水平亮線，稱(chēng)為 “掃描”。 掃描方式：AUTO/NORM。u +-euxtaex2x1掃描線924.波形顯示原理：Y偏轉(zhuǎn)板：正弦電壓uyX

10、偏轉(zhuǎn)板：鋸齒電壓ux屏幕顯示電壓隨時(shí)間變化的正弦波形。 觸發(fā)同步：只有xnTy時(shí)，屏幕上的n個(gè)波形才能穩(wěn)定。uxtabcedx2x1uyabcdey2y1a baaxTyababTxnTy93 觸發(fā)同步就是從觸發(fā)源（如軸電壓）引入一部分信號(hào)去控制鋸齒波發(fā)生器，強(qiáng)制 Tx=nT。調(diào)同步：選觸發(fā)源（source）調(diào)電平（trigger level ）。 雙蹤顯示：利用電子開(kāi)關(guān)，把通道1（CH1）和通道2（CH2）的兩個(gè)信號(hào)波形輪流顯示。選通道：CH1、CH2、CH1+CH2，CH1-CH2選顯示方式：交替（ALT）/斷續(xù)（CHOP）94三、示波器的使用方法1.面板波形亮度、聚焦調(diào)節(jié)952.使用方法

11、初學(xué)者使用 順口溜：自掃描，鈕居中，選通道， 交耦合，垂觸發(fā)，調(diào)電平。1）選掃描方式（SWEEP MODE） ： AUTO：以便無(wú)信號(hào)輸入時(shí)產(chǎn)生水平亮線。 （NORMAL/SINGLE）。 旋鈕居中：先將常用旋鈕放在中間位置。如 “INTEN”（波形亮度） “READ OUT”（字符亮度） “POSITION”（垂直、水平位移）等旋鈕。2）選通道：CH1/CH2； 選顯示方式：ALT 交流（AC）耦合：一般選交流耦合輸入方式。 963）調(diào)同步 選觸發(fā)源（source）：選VERT（垂直）觸發(fā)方式，這樣不管從CH1還是從CH2輸入信號(hào)，都能得到穩(wěn)定的波形顯示。 交流（AC）耦合（couple）：

12、一般選AC耦合觸發(fā)方式。 調(diào)波形穩(wěn)定：調(diào)“TRIG LEVEL”（觸發(fā)電平）4）調(diào)大小 調(diào)“TIME/DIV（掃描速率）” 旋紐，使屏幕X方向顯示12個(gè)周期波形。 調(diào)節(jié)Y軸“VOLTS/DIV（偏轉(zhuǎn)因數(shù)）”旋紐，使Y方向信號(hào)的峰峰值占35格。 973.示波器的應(yīng)用觀察波形；測(cè)電信號(hào)幅度、周期（頻率）與相位。（1）“距離測(cè)量法”基本方法 測(cè)量交流電壓幅值電壓峰峰值：UPP=Dy（div） Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)K（V/div）交流有效值： 測(cè)周期（頻率）： T=Dx（div） X軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)P（s/div） f =1/T（Hz）還可以用李薩如圖測(cè)量信號(hào)頻率。Dx（div）Dy（div）98 測(cè)相位差： 利用

13、“雙蹤功能”測(cè)量?jī)赏l率電壓的相位差。相位差：= D(div) 2/DT（2） “光標(biāo)測(cè)量法”大多數(shù)示波器沒(méi)有此功能。DTD994. 利用李薩如圖形測(cè)量頻率和相位差設(shè)： X軸（CH1）： Y軸（CH2）： 按下X-Y按鈕，則屏幕上顯示兩互相垂直的諧振動(dòng)的合成軌跡。如果兩個(gè)正弦信號(hào)頻率之比為整數(shù)時(shí)，其軌跡是一個(gè)穩(wěn)定的閉合曲線。這種曲線稱(chēng)為李薩如圖。Nx= 3Ny= 2Ny= 1Ny= 1Nx= 1Nx= 2fy = fx fy =2 fx fy =（3/2） fx 100 利用李薩如圖形測(cè)量頻率 利用李薩如圖形測(cè)量?jī)赏l率正弦信號(hào)的相位差uyuxtt101102實(shí)驗(yàn)10 萬(wàn)用表的使用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

14、1、了解電表的接入誤差；2、掌握歐姆計(jì)的使用；3、掌握用萬(wàn)用表檢查線路故障的一般方法；103一、萬(wàn)用表的種類(lèi)和作用 萬(wàn)用表又稱(chēng)多用表，它多功能、多量程。有指針式萬(wàn)用表、數(shù)字式萬(wàn)用表和微處理器式萬(wàn)用表。 一般的萬(wàn)用表可以測(cè)直流電壓和電流、交流電壓、電阻和音頻電平等；有些萬(wàn)用表還可以測(cè)交流電流、電容量和電感量、晶體管共射放大倍數(shù)hFE等電參數(shù)。【實(shí)驗(yàn)原理】104二、工作原理1.測(cè)直流電壓V uAR1R2R3R4R51V5V25V公用+-+-+VR1R2ABCE-Rv1）功能開(kāi)關(guān)撥至電壓V或mV檔時(shí)，萬(wàn)用表就是一個(gè)多量程直流伏特計(jì)；各量程分別是1 V、5 V等。2）伏特計(jì)內(nèi)阻：RV每伏歐姆數(shù)量程。3

15、）伏特計(jì)有內(nèi)阻，測(cè)電壓時(shí)產(chǎn)生分流，產(chǎn)生接入誤差，要修正。4）要減少接入誤差，伏特計(jì)內(nèi)阻必須足夠大。 1052.測(cè)直流電流50uA0.5mA公用+-5mA50mA500mA50uAmA+mARRIE-1）功能開(kāi)關(guān)撥至電流mA檔時(shí)，萬(wàn)用表就是一個(gè)多量程安培計(jì)。2）安培計(jì)內(nèi)阻：通常不在電表面板標(biāo)出，查手冊(cè)。3）安培計(jì)有內(nèi)阻，測(cè)電流時(shí)產(chǎn)生分壓，產(chǎn)生接入誤差。4）要減少接入誤差，安培計(jì)內(nèi)阻須足夠小。1061）表測(cè)電阻的原理電路功能開(kāi)關(guān)撥至歐姆檔時(shí)，萬(wàn)用表就是一個(gè)多量程歐姆計(jì)。它的等效電路如圖示。2）當(dāng)Rx0時(shí)，設(shè)R中RgR，3）歐姆計(jì)非均勻刻度。3.測(cè)電阻GRRg IgEIxRxab1074）中值電阻R中： Rx=R中時(shí)，IxIg2,指針偏轉(zhuǎn)為滿度的一半，所以把R中RgR稱(chēng)為歐姆表的中值電阻，它是表的等效內(nèi)阻。不同檔位有不同的中值電阻。5）歐姆調(diào)零：由于干電池E 的變化，所以要“歐姆調(diào)零”，以保證刻度正確。 每次測(cè)電阻前和改變測(cè)量檔后都必須調(diào)節(jié)歐姆零點(diǎn)。 6）電阻讀數(shù)=指示值倍率。例如，選擇R1K檔，讀數(shù)為1.25，則阻值為1.25 1K。108三、萬(wàn)用表使用方法1、選功能（開(kāi)關(guān)）2、選量程（開(kāi)關(guān)） 測(cè)量電壓和電流: 從大到小嘗試，指針偏轉(zhuǎn)盡可能接近滿刻度（誤差較?。?測(cè)量電阻: 讀數(shù)應(yīng)盡可能