大學物理課題演示實驗報告（通用4篇）

大學物理課題演示實驗報告 篇1

　　一、實驗任務

　　精確測定銀川地區的重力加速度

　　二、實驗要求

　　測量結果的相對不確定度不超過5%

　　三、物理模型的建立及比較

　　初步確定有以下六種模型方案：

　　方法一、用打點計時器測量

　　所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學生電源等.

　　利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點間隔數.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.

　　方法二、用滴水法測重力加速度

　　調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個(n取50—100)水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.

　　方法三、取半徑為r的玻璃杯，內裝適當的液體，固定在旋轉臺上.旋轉臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉拋物面

　　重力加速度的計算公式推導如下：

　　取液面上任一液元a，它距轉軸為_，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知：

　　ncosα-mg=0(1)

　　nsinα=mω2_(2)

　　兩式相比得tgα=ω2_/g，又tgα=dy/d_，∴dy=ω2_d_/g，

　　∴y/_=ω2_/2g.∴g=ω2_2/2y.

　　.將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標_、y測出，將轉臺轉速ω代入即可求得g.

　　方法四、光電控制計時法

　　調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個(n取50—100)水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.

　　方法五、用圓錐擺測量

　　所用儀器為：米尺、秒表、單擺.

　　使單擺的擺錘在水平面內作勻速圓周運動，用直尺測量出h(見圖1)，用秒表測出擺錐n轉所用的時間t，則擺錐角速度ω=2πn/t

　　擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：

　　g=4π2n2h/t2.

　　將所測的n、t、h代入即可求得g值.

　　方法六、單擺法測量重力加速度

　　在擺角很小時，擺動周期為：

　　則通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行;對其他幾種方法反復比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。

　　四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度

　　摘要：

　　重力加速度是物理學中一個重要參量。地球上各個地區重力加速度的.數值，隨該地區的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。

　　伽利略在比薩大教堂內觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發現連續擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關，并進一步用實驗證實了觀察的結果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎。這就是單擺的等時性原理。

　　應用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統本身的性質，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。

　　實驗器材：

　　單擺裝置(自由落體測定儀)，鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數器、光電門、單擺線

　　實驗原理：

　　單擺是由一根不能伸長的輕質細線和懸在此線下端體積很小的重球所構成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質量遠大于線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊(很小距離，擺角小于5°)，然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。

　　圖2-1單擺原理圖

　　擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當擺角很小時(θ<5°)，圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設擺長為l，小球位移為_，質量為m，則

　　sinθ=

　　f=psinθ=-mg=-m_(2-1)

　　由f=ma，可知a=-_

　　式中負號表示f與位移_方向相反。

　　單擺在擺角很小時的運動，可近似為簡諧振動，比較諧振動公式：a==-ω2_

　　可得ω=

　　于是得單擺運動周期為：

　　t=2π/ω=2π(2-2)

　　t2=l(2-3)

　　或g=4π2(2-4)

　　利用單擺實驗測重力加速度時，一般采用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入(2-4)式，即可求得當地的重力加速度g。

　　由式(2-3)可知，t2和l之間具有線性關系，為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。

　　試驗條件及誤差分析：

　　上述單擺測量g的方法依據的公式是(2-2)式,這個公式的成立是有條件的，否則將使測量產生如下系統誤差:

　　1.單擺的擺動周期與擺角的關系，可通過測量θ<5°時兩次不同擺角θ1、θ2的周期值進行比較。在本實驗的測量精度范圍內，驗證出單擺的t與θ無關。

　　實際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據振動理論，周期不僅與擺長l有關，而且與擺動的角振幅有關，其公式為：

　　t=t0[1+2sin2+2sin2+……]

　　式中t0為θ接近于0o時的周期，即t0=2π

　　2.懸線質量m0應遠小于擺錐的質量m，擺錐的半徑r應遠小于擺長l，實際上任何一個單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時考慮上述因素的影響，其擺動周期為：

　　3.如果考慮空氣的浮力，則周期應為：

　　式中t0是同一單擺在真空中的擺動周期，空氣是空氣的密度，擺錐是擺錐的密度，由上式可知單擺周期并非與擺錐材料無關，當擺錐密度很小時影響較大。

　　4.忽略了空氣的粘滯阻力及其他因素引起的摩擦力。實際上單擺擺動時，由于存在這些摩擦阻力，使單擺不是作簡諧振動而是作阻尼振動，使周期增大。

大學物理課題演示實驗報告 篇2

　　一、演示目的

　　氣體放電存在多種形式，如電暈放電、電弧放電和火花放電等，通過此演示實驗觀察火花放電的發生過程及條件。

　　二、原理

　　首先讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。這是由于電荷在導體上的分布與導體的曲率半徑有關。導體上曲率半徑越小的地方電荷積聚越多(尖端電極處)，兩極之間的電場越強，空氣層被擊穿。反之越少(球型電極處)，兩極之間的電場越弱，空氣層未被擊穿。當尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離時，其間的電場較弱，不能擊穿空氣層。而此時球型電極與平板電極之間的距離最近，放電只能在此處發生。

　　三、裝置

　　一個尖端電極和一個球型電極及平板電極。

　　四、現象演示

　　讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。接著讓尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離，放電在球型電極與平板電極之間發生。

　　五、討論與思考

　　雷電暴風雨時，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么?

大學物理課題演示實驗報告 篇3

　　大學物理演示實驗報告實驗目的：通過演示來了解弧光放電的原理

　　實驗原理：給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場達到空氣的擊穿電場時，兩電極間的空氣將被擊穿，并產生大規模的放電，形成氣體的弧光放電。

　　雅格布天梯的兩極構成一梯形，下端間距小，因而場強大(因)。其下端的空氣最先被擊穿而放電。由于電弧加熱(空氣的溫度升高，空氣就越易被電離,擊穿場強就下降)，使其上部的空氣也被擊穿，形成不斷放電。結果弧光區逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當升至一定的高度時，由于兩電極間距過大，使極間場強太小不足以擊穿空氣，弧光因而熄滅。

　　簡單操作：打開電源，觀察弧光產生。并觀察現象。(注意弧光的產生、移動、消失)。

　　實驗現象：

　　兩根電極之間的高電壓使極間最狹窄處的電場極度強。巨大的電場力使空氣電離而形成氣體離子導電，同時產生光和熱。熱空氣帶著電弧一起上升，就象圣經中的雅各布(yacob以色列人的祖先)夢中見到的天梯。

　　注意事項：演示器工作一段時間后，進入保護狀態，自動斷電，稍等一段時間，儀器恢復后可繼續演示，

　　實驗拓展：舉例說明電弧放電的應用

大學物理課題演示實驗報告 篇4

　　1、引言

　　熱敏電阻是根據半導體材料的電導率與溫度有很強的依賴關系而制成的一種器件，其電阻溫度系數一般為(-0.003~+0.6)℃-1。因此，熱敏電阻一般可以分為:

　　Ⅰ、負電阻溫度系數(簡稱NTC)的熱敏電阻元件

　　常由一些過渡金屬氧化物(主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物)在一定的燒結條件下形成的半導體金屬氧化物作為基本材料制成的，近年還有單晶半導體等材料制成。國產的主要是指MF91~MF96型半導體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內基本已全部電離，即載流子濃度基本上與溫度無關，因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關系，隨著溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應用于測溫控溫技術，還可以制成流量計、功率計等。

　　Ⅱ、正電阻溫度系數(簡稱PTC)的熱敏電阻元件

　　常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝，高溫燒制而成。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度，而遷移率隨溫度的變化相對可以忽略。載流子數目隨溫度的升高呈指數增加，載流子數目越多，電阻率越小。應用廣泛，除測溫、控溫，在電子線路中作溫度補償外，還制成各類加熱器，如電吹風等。

　　2、實驗裝置及原理

　　【實驗裝置】

　　FQJ—Ⅱ型教學用非平衡直流電橋，FQJ非平衡電橋加熱實驗裝置(加熱爐內置MF51型半導體熱敏電阻(2.7kΩ)以及控溫用的溫度傳感器)，連接線若干。

　　【實驗原理】

　　根據半導體理論，一般半導體材料的電阻率 和絕對溫度 之間的關系為

　　(1—1)

　　式中a與b對于同一種半導體材料為常量，其數值與材料的物理性質有關。因而熱敏電阻的電阻值 可以根據電阻定律寫為

　　(1—2)

　　式中 為兩電極間距離， 為熱敏電阻的'橫截面， 。

　　對某一特定電阻而言， 與b均為常數，用實驗方法可以測定。為了便于數據處理，將上式兩邊取對數，則有

　　(1—3)

　　上式表明 與 呈線性關系，在實驗中只要測得各個溫度 以及對應的電阻 的值，

　　以 為橫坐標， 為縱坐標作圖，則得到的圖線應為直線，可用圖解法、計算法或最小二乘法求出參數 a、b的值。

　　熱敏電阻的電阻溫度系數 下式給出

　　(1—4)

　　從上述方法求得的b值和室溫代入式(1—4)，就可以算出室溫時的電阻溫度系數。

　　熱敏電阻 在不同溫度時的電阻值，可由非平衡直流電橋測得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示，B、D之間為一負載電阻 ，只要測出 ，就可以得到 值。

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　　當負載電阻 → ，即電橋輸出處于開

　　路狀態時， =0，僅有電壓輸出，用 表示，當 時，電橋輸出=0，即電橋處于平衡狀態。為了測量的準確性，在測量之前，電橋必須預調平衡，這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關。

　　若R1、R2、R3固定，R4為待測電阻，R4 = R_，則當R4→R4+△R時，因電橋不平衡而產生的電壓輸出為：

　　(1—5)

　　在測量MF51型熱敏電阻時，非平衡直流電橋所采用的是立式電橋 ， ，且 ，則

　　(1—6)

　　式中R和 均為預調平衡后的電阻值，測得電壓輸出后，通過式(1—6)運算可得△R，從而求的 =R4+△R。

　　3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究

　　根據表一中MF51型半導體熱敏電阻(2.7kΩ)之電阻~溫度特性研究橋式電路，并設計各臂電阻R和 的值，以確保電壓輸出不會溢出(本實驗=1000.0Ω， =4323.0Ω)。

　　根據橋式，預調平衡，將“功能轉換”開關旋至“電壓“位置，按下G、B開關，打開實驗加熱裝置升溫，每隔2℃測1個值，并將測量數據列表(表二)。

　　表一 MF51型半導體熱敏電阻(2.7kΩ)之電阻～溫度特性

　　溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

　　電阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

　　表二 非平衡電橋電壓輸出形式(立式)測量MF51型熱敏電阻的數據

　　i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

　　溫度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4

　　熱力學T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4

　　0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4

　　0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9

　　4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1

　　根據表二所得的數據作出 ～ 圖，如右圖所示。運用最小二乘法計算所得的線性方程為，即MF51型半導體熱敏電阻(2.7kΩ)的電阻～溫度特性的數學表達式為 。

　　4、實驗結果誤差

　　通過實驗所得的MF51型半導體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數學表達式為。根據所得表達式計算出熱敏電阻的電阻～溫度特性的測量值，與表一所給出的參考值有較好的一致性，如下表所示：

　　表三 實驗結果比較

　　溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

　　參考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

　　測量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823

　　相對誤差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00

　　從上述結果來看，基本在實驗誤差范圍之內。但我們可以清楚的發現，隨著溫度的升高，電阻值變小，但是相對誤差卻在變大，這主要是由內熱效應而引起的。

　　5、內熱效應的影響

　　在實驗過程中，由于利用非平衡電橋測量熱敏電阻時總有一定的工作電流通過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產生穩定的高于外界溫度的附加內熱溫升，這就是所謂的內熱效應。在準確測量熱敏電阻的溫度特性時，必須考慮內熱效應的影響。本實驗不作進一步的研究和探討。

　　6、實驗小結

　　通過實驗，我們很明顯的可以發現熱敏電阻的阻值對溫度的變化是非常敏感的，而且隨著溫度上升，其電阻值呈指數關系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器，可使微小的溫度變化轉變為電阻的變化形成大的信號輸出，特別適于高精度測量。又由于元件的體積小，形狀和封裝材料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動及熱沖擊等環境下作溫濕度傳感器，可應用與各種生產作業，開發潛力非常大。