大学物理综合设计性实验(完整)

设计性物理实验(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--设计性物理实验一. 物理实验的现状物理实验是理工科大学学生必修的一门重要基础实验课。

着名的物理学家麦克斯韦对物理实验的教育功能早有阐述，他说：“这门课程，除了在实践上保持在大学里长期培养的注意力和分析力外，也促进学生锤炼自己观察的敏锐和动手操作的能力。

”正是如此，各学校对物理实验都非常重视。

从八十年代开始，国内重点大学对物理实验独立设课（我校是1982年对物理实验独立设课的，学时数为54学时，3个学分）。

全国每年都有几次物理实验研讨会、学术交流会，西北地区有物理实验协作组、陕西各高校物理实验协作组都定期进行教学研讨。

尽管从事物理实验教学的教师作了巨大的努力，但由于历史的原因，物理实验和时代有所脱节，不能反映当前物理学的发展及科学技术发展的现状，具有明显的陈旧性、滞后性、非实用性。

传统的教学方式是：学生实验前先予习实验讲义，每个实验的目的、仪器、原理、实验内容、数据表格、数据处理都写得清清楚楚。

学生在做实验过程中，基本上是“按部就班”，“照葫芦画瓢”。

在实验中，学生没有充分锻炼自己动手能力和思维能力，而是把实验当做一种任务来完成，测量记录出所需数据就大功告成。

从某种意义上讲，实验只是学生对所学知识的验证，重复和再现。

而在知识的灵活运用上、与现代科学技术结合上、以及培养学生综合分析、解决问题的能力等方面，需要得到进一步的加强。

二. 开设设计性物理实验课的目的随着现代化科学技术的飞速发展，当今世界学科门类已愈数千，不仅物理学本身内容不断更新，而且出现了不少边缘学科。

就其测量技术而言，测量方法，测量手段，所用仪器仪表等也是日新月异。

教育要面向现代化，面向世界，面向未来，这是高校改革的根本目标。

进入21世纪的教育，必须适应现代社会需要，着重培养学生的综合分析问题和解决问题的能力、创造力和创造精神。

评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：弦线振动法测定液体密度班级：姓名：学号：指导教师：《弦线振动法测定液体密度实验》实验提要实验课题及任务《弦线振动法测定液体密度实验》实验课题任务是：研究弦线振动时波长λ的大小与弦线受到的张力T 有关，在其它条件不变的情况，改变弦线受到的张力即可改变波长λ，通过比较同一砝码在空气中与在待测液体中时分别产生的张力不同，而产生不同的波长λ，进一步求出待测液体的密度。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《物体在液体中的运动研究》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

设计要求⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，画出实验装置原理图，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑶ 写出浸入待测液体中的物体体积的测量可行方法；⑷ 用最小二乘法进行线性拟合，计算出待测液体的密度ρ。

⑸ 分析讨论实验结果。

实验仪器弦振动实验仪一套、电子天平等主要仪器实验提示物体浸没在液体中受到的浮力大小为：V f 液ρ=弦线在振动时频率ν、波长λ、张力T 及弦线的线密度μ有如下关系：μνλT1=当频率ν与线密度μ一定时，上式左右两边同时取对数，得到下式后还可以进一步简化。

νμλlog log 21log 21log --=T 评分参考 (10分)⑴ 正确的写出实验原理和计算公式，3分；⑵ 正确的选用仪器和测量方法，2分； ⑶ 写出实验内容及步骤，1分； ⑷ 电子天平的调零和使用，1分；⑸ 写出完整的实验报告，3分；(其中实验数据处理，2分、实验结果，0.5分，整体结构，0.5分)学时分配实验验收，4学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。

电磁学实验 设计性实验报告设计课题： 用补偿法测电阻 班级： 2012级物理学一班 姓名： 王俊东 学号： 201205110134 指导教师： 郝福生 实验时间： 2013年11月 实验成绩：用补偿法测电阻【实验任务与要求】1. 学会正确使用电流表、电压表、检流计、电阻箱和变阻器等仪器；2. 学会用伏安法测电阻的几种不同接线方法并分析对系统误差的影响；3. 学会用补偿法测电阻；【实验设计方案】1建立物理模型和理论 伏安法：要测某一电阻xR 的阻值，用电压表测出xR 两端的电压，用电流表测出通过xR 的电流，利用部分电路的欧姆定律：I UR =（1）即可计算出电阻xR 的阻值。

由于电压表和电流表都不是理想电表，即电表的内阻并非理想值，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。

2实验方法选择电流表外接法：在图1的外接法中，考虑电表内阻的存在，则电压表的测量值U 为R 两端的电压，电流表的测量值为干路电流，即流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，此时测得的电阻为R 与vR 的并联总电阻，即：此时给测量带来的系统误差方根来源于vR 的分流作用，系统的相对误差为：100%R R 11100%RR v ⨯⨯=＋＝－测R E （3）3.实验仪器的选择a.安培表b.伏特表c.检流计AC5/2型d.电阻：0R （250Ω滑线变阻器）；x R 由电阻箱提供，3R ：250Ω2.54k Ω（多圈电位器）)e.电源：直流3V 电源 4.试验基本原理与方法a.基本原理：在一定温度下，直流电通过待测电阻x R 时，用电压表测出x R 两端的电压U ，用电流表测出通过x R 的电流I ， 则电阻值可表示为：x R =U/Ib.试验方法：连接如下电路图，调节3R 使检流计G 无电流通过（指针指零），这 时电压表指示的电压值bd U 等于x R 两端的电压ac U ，即b,d 之间的电压补偿了x R 两端的电压。

清除了电压内阻对电路的影响。

大学物理设计性实验方案题目:光的色散研究学院：物理与电子工程学院专业：物理学班级：10级物本（1）学号：2010405266学生姓名：雷利梅一、实验目的1.进一步加深对分光计的认识，掌握调整和使用分光计的方法。

2.掌握测定棱镜顶角的方法。

3.掌握用最小偏向角法各色光线折射率的方法。

二、实验仪器分光计、三棱镜、高压汞灯三、实验原理1.玻璃三棱镜折射率的测量原理图一表示单色光在三棱镜主截面（垂直于两折射面的截面）内的折射。

PD 为入射光线，两次折射后沿EP ′方向出射。

入射光线与出射光线之间的夹角δ叫做偏向角，从图中可见 δ ＝∠FDE ＋∠FED＝（i 1- γ1）+（φ - γ2）因为顶角 A ＝γ1+γ2所以 δ ＝（i 1 + φ）-A （0-3-1）对于给定的棱镜，其顶角A 和相对于空气的折射率n 都有一定值，因而偏向角δ只随入射角i 1而改变。

可以证明，当i 1＝φ时，偏向角有极小值δmin ，称为棱镜对某单色光的最小偏向角，将i 1＝φ代入（0-3-1）式，得δmin ＝2 i 1－A或 i 1＝（δmin +A ）/ 2而A ＝γ1＋γ2＝2γ1，即γ1=A/2,由折射定律可得：（0-3-2）)2/sin(]2/)sin[(sin sin min 11A A i n +==δγ图一用分光计测出三棱镜顶角A 和棱镜对某单色光的最小偏向角δmin ，就可以用（0-3-2）式求出棱镜玻璃材料对空气的相对折射率n 。

此法称为最小偏向角法。

由于透明介质材料的折射率是光波波长的函数，故同一棱镜对不同波长的光具有不同的折射率。

当复色光经过棱镜折射后，不同波长的光将产生不同的偏向而被分散开来。

2.棱镜顶角的测量方法用自准法测量三棱镜顶角当望远镜已调焦无穷远，则望远镜自身产生平行光。

用小灯照亮目镜中的双十字叉丝，固定平台，旋转望远镜正对AB 面，如右图，使从AB 面反射回来的十字像位于上叉丝中央，记录两游标的读数φ 1和φ 1′。

编号：TQC/K376大学物理实验课程设计实验报告完整版Daily description of the work content, achievements, and shortcomings, and finally put forward reasonable suggestions or new direction of efforts, so that the overall process does not deviate from the direction, continue to move towards the established goal.【适用信息传递/研究经验/相互监督/自我提升等场景】编写：________________________审核：________________________时间：________________________部门：________________________大学物理实验课程设计实验报告完整版下载说明：本报告资料适合用于日常描述工作内容，取得的成绩，以及不足，最后提出合理化的建议或者新的努力方向，使整体流程的进度信息实现快速共享，并使整体过程不偏离方向，继续朝既定的目标前行。

可直接应用日常文档制作，也可以根据实际需要对其进行修改。

北方民族大学大学物理实验（设计性实验）实验报告指导老师：王建明姓名：张国生学号：XX0233学院：信息与计算科学学院班级：05信计2班重力加速度的测定一、实验任务精确测定银川地区的重力加速度二、实验要求测量结果的相对不确定度不超过5%三、物理模型的建立及比较初步确定有以下六种模型方案：方法一、用打点计时器测量所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g.方法二、用滴水法测重力加速度调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面重力加速度的计算公式推导如下：取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知：ncosα-mg=0（1）nsinα＝mω2x（2）两式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，∴y/x=ω2x/2g.∴g=ω2x2/2y..将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g.方法四、光电控制计时法调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法五、用圆锥摆测量所用仪器为：米尺、秒表、单摆.使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：g=4π2n2h/t2.将所测的n、t、h代入即可求得g值.方法六、单摆法测量重力加速度在摆角很小时，摆动周期为：则通过对以上六种方法的比较，本想尝试利用光电控制计时法来测量，但因为实验室器材不全，故该方法无法进行；对其他几种方法反复比较，用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉，仪器在实验室也很齐全，故利用该方法来测最为顺利，从而可以得到更为精确的值。

篇一：大学物理实验报告1图片已关闭显示，点此查看学生实验报告学院：软件与通信工程学院课程名称：大学物理实验专业班级：通信工程111班姓名：陈益迪学号：0113489学生实验报告图片已关闭显示，点此查看一、实验综述1、实验目的及要求1．了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。

2．学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。

3．学会物理天平的使用。

4．掌握测定固体密度的方法。

2 、实验仪器、设备或软件1 50分度游标卡尺准确度=0.02mm 最大误差限△仪=±0.02mm2 螺旋测微器准确度=0.01mm 最大误差△仪=±0.005mm 修正值=0.018mm3 物理天平 tw-0.5 t天平感度0.02g 最大称量 500g △仪=±0.02g 估读到 0.01g二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）1、实验内容与步骤1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次；2、用螺旋测微器测钢线的直径7次；3、用液体静力称衡法测石蜡的密度；2、实验数据记录表（1）测圆环体体积图片已关闭显示，点此查看（2）测钢丝直径仪器名称：螺旋测微器(千分尺)准确度=0.01mm估读到0.001mm图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看测石蜡的密度仪器名称：物理天平tw—0.5天平感量： 0.02 g 最大称量500 g3、数据处理、分析（1）、计算圆环体的体积1直接量外径d的a类不确定度sd ,sd=○sd=0.0161mm=0.02mm2直接量外径d的b类不确定度u○d.ud,=ud=0.0155mm=0.02mm3直接量外径d的合成不确定度σσ○σd=0.0223mm=0.2mm4直接量外径d科学测量结果○d=(21.19±0.02)mmd=5直接量内径d的a类不确定度s○sd=0.0045mm=0.005mmd。

ds=6直接量内径d的b类不确定度u○dud=ud=0.0155mm=0.02mm7直接量内径d的合成不确定度σi σ○σd=0.0160mm=0.02mm8直接量内径d的科学测量结果○d=(16.09±0.02)mm9直接量高h的a类不确定度s○sh=0.0086mm=0.009mmd=h hs=10直接量高h的b类不确定度u○h duh=0.0155mm=0.02mm11直接量高h的合成不确定度σ○σh=0.0177mm=0.02mm 12直接量高h的科学测量结果○h=(7.27±0.02)mmhσh=13间接量体积v的平均值：v=πh(d-d)/4 ○22v =1277.8mm14 间接量体积v的全微分：ｄｖ＝○3? (d2-d2)4dｈ＋dh?dh?dd－ dd 22再用“方和根”的形式推导间接量v的不确定度传递公式(参考公式1-2-16) 222?v?(0.25?(d2?d2)?h)?(0.5dh??d)?(0.5dh??d)计算间接量体积v的不确定度σ3σv=0.7mmv15写出圆环体体积v的科学测量结果○v=(1277.8±0.7) mm2、计算钢丝直径(1)7次测量钢丝直径d的a类不确定度sd ，sd=sdsd =0.0079mm=0.008mm3(2)钢丝直径d的b类不确定度ud ，ud=udud=0.0029mm=0.003mm(3)钢丝直径d的合成不确定度σ。

北京交通大学大学物理实验设计性实验实验题目全息光栅的制作学院班级学号姓名首次实验时间指导老师签字_______________全息光栅的制作一实验任务设计制作全息光栅并测出其光栅常数（要求所制作的光栅不少于100条/毫米）二实验要求1.设计三种以上制作全息光栅的方法并进行比较（应包括马赫-曾德干涉法）；2.设计制作全息光栅的完整步骤（包括拍摄和冲洗中的参数及注意事项），拍摄出全息光栅；3.给出所制作的全息光栅的光栅常数值，计算不确定度、进行误差分析并做实验小结。

三实验基本原理1.全息光栅全息光学元件是指基于光的衍射和干涉原理，采用全息方法制作的，可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转、光束扫描等功能的元件。

光全息技术主要利用光相干迭加原理，简单讲就是通过对复数项（时间项）的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术。

常用的全息光学元件包括全息透镜、全息光栅和全息空间滤波器等。

其中全息光栅就是利用全息照相技术制作的光栅，在科研、教学以及产品开发等领域有着十分广泛用途。

一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层，由激光器发生两束相干光束，使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹，光敏物质被感光，然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像，所制得为透射式衍射光栅。

如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜，可制成反射式衍射光栅。

作为光谱分光元件，全息光栅与传统的刻划光栅相比，具有以下优点：光谱中无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、价格便宜等；全息光栅已广泛应用于各种光栅光谱仪中。

作为光束分束器件，全息光栅在集成光学和光学通信中用作光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等；在光信息处理中，可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。

2. 光栅条纹光栅，也称衍射光栅，是基于多缝衍射原理的重要光学元件。

光栅是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面玻璃或金属片，其狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。

评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：用双臂电桥测低电阻班级：姓名：学号：指导教师：原始数据记录：实验原始数据1、测金属棒的电阻率室温：C 仪器误差:千分尺: 直尺:电桥:倍率10-2:2％Rx+2、测金属棒电阻的温度系数l=实验提要：《用双臂电桥测低电阻》实验提要实验课题及任务对于粗细均匀的圆金属导体，其电阻值与长度L 成正比，与横截面积S 成反比，S LR ρ=，式中，ρ为电阻率。

通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，转变关系可用下式表示：)1(20⋅⋅⋅+++=T t R R t βα，要求不高时，可近似以为：)1(0t R R t α+=，其中α为温度系数。

要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，因为其电阻很小，所以需要用双臂电桥来测量。

《用双臂电桥测低电阻》实验课题任务是：按照所学的知识，设计测量金属棒的电阻率ρ和电阻温度系数α。

学生按照自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用双臂电桥测低电阻》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方式，写出实验内容和步骤。

)，然后按照自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处置，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

设计要求⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物和阅读仪器利用说明书，了解仪器的利用方式，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方式和实验步骤，要具有可操作性。

⑶ 按如实验情形自己肯定所需的测量次数。

⑷ 应该计算法和图解法处置数据。

实验仪器直流双臂电桥，金属棒制作成的四端电阻，直尺，游标卡尺，热水槽，热水等，实验所用公式及物理量符号提示⑴ 电阻率公式：SLR ρ= 其中ρ为电阻率。

若已知导体的直径d ，则： Ld R42πρ=⑵ 金属导体电阻跟测试的关系式：)1(20⋅⋅⋅+++=T t R R t βα要求不高时，可近似以为：)1(0t R R t α+=评分参考(10分)⑴ 正确写出实验原理和计算公式，2分。

实验报告课程名称大学物理实验专业班级姓名学号电气与信息学院和谐勤奋求是创新实验题目转动惯量的测定实验室实验时间2011 年12 月6日成绩指导教师签字：【实验目的】（1）扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数，并与理论值进行比较；（2）学会转动惯量测试仪的使用方法；（3）了解转动惯量的平行轴定理，理解“对称法”验证平行轴定理的实验思想，学会验证平行轴定理的实验方法。

【实验重点】理解转动惯量与若干因素的关系。

转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。

刚体转动惯量除了与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度分布）有关。

如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕定轴的转动惯量。

对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械部件，电动机转子和枪炮的弹丸等。

转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量和转动惯量的关系，进行转换测量。

本实验使物体作扭摆摆动，由摆动周期计算出物体的转动惯量。

【实验难点】平行轴定理的理解。

平行轴定理：刚体对任一轴的转动惯量，等于刚体对于过质心并与该轴平行的轴的转动惯量，加上刚体的质量与两轴间距离的平方的乘积。

【实验仪器】（1）扭摆，附件为空心金属圆筒，实心高矮塑料圆柱体，验证转动惯量平行轴定理用的金属细长杆，金属滑块；数字式电子台秤；（2）转动惯量测试仪。

图2 TH －I 型转动惯量测量仪面板示意图【实验仪器及说明】1．扭摆及几种待测转动惯量的物体：空心金属圆柱体、实心塑料圆柱体、实心塑料球、验证转动惯量平行轴定理用的细金属杆（杆上有两块可自由移动的金属滑块）。

实验中扭摆机座应保持水平，扭摆机架上装有检测水平度的水准泡，机座可以用底座螺栓进行水平调整。

2．TH －I 型转动惯量测量仪：由主机和光电传感器两部分组成。

主机采用新型的单片机作控制系统，用于测量物体转动和摆动的周期，以及旋转体的转速，能自动记录、存储多组实验数据并能够准确地计算多组实验数据的平均值。

关于温度传感器特性的实验研究摘要：温度传感器在人们的生活中有重要应用，是现代社会必不可少的东西。

本文通过控制变量法，具体研究了三种温度传感器关于温度的特性，发现NTC电阻随温度升高而减小；PTC电阻随温度升高而增大;但两者的线性性都不好.热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质.PN节作为常用的测温元件，线性性质也较好。

本实验还利用PN节测出了波尔兹曼常量和禁带宽度，与标准值符合的较好。

关键词：定标转化拟合数学软件EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR1.引言温度是一个历史很长的物理量，为了测量它,人们发明了许多方法。

温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量，具有反应时间快、可连续测量等优点，因此有必要对其进行一定的研究。

作者对三类测温元件进行了研究,分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系.2.热电阻的特性2.1实验原理2.1.1Pt100铂电阻的测温原理和其他金属一样，铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的重现性和稳定性.利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω（即Pt100）。

铂电阻温度传感器精度高，应用温度范围广，是中低温区（-200℃~650℃)最常用的一种温度检测器，本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线，为此，首先要对铂电阻本身进行定标。

按IEC751国际标准，铂电阻温度系数TCR定义如下：TCR=(R100—R0)/(R0×100) (1。

1）其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值(R100=138.51Ω，R0=100。

00Ω），代入上式可得到Pt100的TCR为0。

003851。

Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下：Rt=R0[1+At+B+C（t-100）］ (-200℃<t<0℃) (1。

综合性、设计性物理实验实例介绍应用并联式调零电路和中值法，通过三种典型电路的分析直接导出设计参数。

这种方法很方便而且很有使用价值。

标签：调零电路；中值法；表盘刻度0 引言长期以来，基础物理实验的教学模式单一、教学内容陈旧、教学方法过死。

实验内容基本是验证性和测量性的，缺乏由学生自己设计的带有研究性的内容。

为了克服学生实际动手能力、独立思考和创新意识的不足，学院领导决定率先在江西省独立二级学院中开设综合性、设计性物理实验（16课时）。

现对欧姆表的制作做如下介绍。

1 设计的目的与要求制作一个可随身携带的简易测定电阻的装置。

具体要求如下（1）给出具体的设计方案与元件参数，使测量精度E≤±2%（2）欧姆表应具有“×1”“×100”两档。

2 设计思路由于是一台可随身携带的测量装置就必须配备电源在老化过程中零点调节的调零电路，以及用作显示阻值的表头。

一般来讲调零电路有两种，一种是串联式调零电路，另一种是并联式调零电路。

由于前者测量精度较差，因此，在欧姆表设计中常用后者。

3 欧姆表的基本结构及测量原理用来测量电阻大小的电表称为欧姆表，其电路如图所示。

图中E为电池的端电压，r为电池内电阻，R′j为分流电阻，R0为调零电阻，R d为限流电阻，R g电表的内电阻。

用欧姆表测量电阻时，首先需要调零，即将a、b两点短路（相当于R x＝0），调节调零电阻R0的P端，使表头指针偏转到满刻度。

该状态下欧姆表的总内阻为R当电池端电压E保持不变时，待测电阻和电流值有一一对应的非线性关系。

在这种情况下为了满足一定的测量精度要求通常使测量读数指示在表盘的中央位置附近。

为此，引入中值电阻R中的概念。

当a、b两端接入R中时，由于此时回路电流I中=I/2，故指针将指在表头表盘的中间位置，由欧姆定律知R中＝R Z，所以习惯上又称该状态下的R Z为欧姆表的中值电阻（对应不同档时其中值电阻值不等）。

4 应用中值法的概念确定元件参数5 欧姆表量程由于上述设计要求欧姆表在测量待测电阻应在中值电阻的0.2~5倍的刻度范围内，测量结果才满足精度要求，为此欧姆表都做成较多量程的，而相邻量程的比值取10进位制，一般都有三个量程分别为“×1”“×10”“×100”。

锥体上滚实验内容：1.演示能量最低原理；操作方法：1.将锥体置于导轨的高端，锥体并不下滚；2.将锥体置于导轨的低端，松手后锥体向高端滚去；3.重复第2步操作，仔细观察锥体上滚的情况。

注意事项：移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉到地上。

原理提示:能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。

本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。

实验现象仍然符合能量最低原理。

避雷针实验内容：1.认识和了解避雷针的工作原理；操作方法：1.把静电高压电源地线有效接地（最好连到暖气管、水管上或压在地上）；2.将电源的电压旋钮逆时旋至最低；3.将静电高压电源的正极接到避雷针装置的上极板，负极接下级板；上下极板分别代表带电云层和被感应出电荷的大地；4.把金属球（代表建筑物）放在下极板上，打开静电高压电源，调节电压旋钮使电压逐步升高，注意观察球与上极板之间的放电现象；5.调节电源电压使之降为零，用放电叉连接上下两极板，放电；6.再把“避雷针”放到装置的下极板上，逐步升高电压，注意观察“避雷针”与上极板之间的缓慢放电现象，此时金属球与上极板不再放电；7.实验结束后，将静电高压电源的电压降为零，再关闭电源开关；8.放电叉连接上下两极板再次放电。

注意事项：1.静电高压电源的地线一定要接好（最好接到暖气管或水管上）；2.每一次操作前都要注意把电源电压调到零，并且用放电叉放好电；3.操作时，身体尽量远离操作台，注意不要触及仪器。

原理提示:避雷针是基于尖端放电原理制成的装置，尖端放电可以这样解释：静电平衡的导体表面的面电荷密度与表面曲率成正比。

因此金属尖端上电荷面密度s很大，周围的电场很强，。

所在处空气中散存的带电粒子（电子或离子）在尖端强电场作用下作加速运动时就可能获得足够大的能量，以致它们和空气分子碰撞时，能使后者离解成电子和离子。

新的电子和离子与其它空气分子相碰，又产生新的带电粒子。

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、产品简介一、FB716-II型物理设计性（传感器）实验装置本实验装置主要由以下所述5个部分组成：1．传感器实验台部分：装有双平行振动梁（包括应变片上下各2片、梁自由端的磁钢）、双平行梁测微头及支架、振动盘（装有磁钢、用于固定霍尔传感器的二个半圆磁钢、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子、压电传感器），安装时可参考第三部分结构图片及安装说明。

摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。

本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。

关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-~+）℃-1。

因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。

国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。

由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。

大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。

Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。

这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。

载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越校应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。

2、实验装置及原理【实验装置】FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（Ω）以及控温用的温度传感器），连接线若干。

【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。

因而热敏电阻的电阻值可以根据电阻定律写为（1—2）式中为两电极间距离，为热敏电阻的横截面，。

⼤学物理设计性实验-多⽤电表的改装与调试多⽤电表的改装与调试【实验⽬的】1、学习替代法测量微安表的内阻。

2、学习将微安表改装成较⼤量程电流表和电压表的原理和⽅法。

3、熟悉电流表、电压表的构造原理，学会改装并校准电流表、电压表的原理和⽅法。

【实验仪器】直流稳压电压（约6V ），交流电源（约15V ），数字多⽤表，1.5V ⼲电池（欧姆表专⽤），六位电阻箱，滑线变阻器，标准直流电流表，标准直流电压表，µA 表头【实验原理】1．表头的主要参数的测定表头的主要参数：量程和内阻。

量程是指针偏转满刻度时可测的最⼤电流值g I ，也称表头的满偏电流。

表头的内阻g R 是偏转线圈的直流电阻。

电表的内阻是电表两端的电阻。

替代法：测量电路如1-b 所⽰，将2K 置于1处，调节W R 使表头满偏（或在某⼀较⼤⽰值处），记下此时标准表的读数g I ；将2K 置于2处，调节2R 使标准表的读数仍为g I ，则2R R g =。

替代法是⼀种运⽤很⼴的测量⽅法，具有较⾼的测量准确度。

(⼀)改装微安表为电流表⽤来改装的微安表习惯上称为“表头”.表头有两个重要的参量：⼀个是满偏电流I g (⼜称为测量范围上限，当测量范围下限为零时，它就等于量程)；另⼀个是内阻R g .将表头改装为⼤量程的电流表时，应并联⼀个分流电阻R s ，使⼤部分电流从R s 流过，⽽同时仍满⾜流经表头的满偏电流为I g ，如图6-1所⽰.设改装后的电流表的量程为I ，根据欧姆定律得()g s g g I I R I R -?=?，得()g g s g I R R I I ?=- （6-1）设g I nI =，则1g g g s g gI R R R nI I n ?==-- （6-2）表头的内阻R g 由实验室给出，按照所需电流表的量程I ，由(6-1)式或(6-2)式可算出分流电阻R s 的阻值.(⼆)改装微安表为电压表微安表本⾝只能⽤来测量很低的电压(其量程为I g ·R g ).为了满⾜实际测量的需要，可在微安表上串联⼀个电阻R H (⼜称分压电阻)；使得待测电压⼤部分降落在串联的电阻R H 上，表头上承担的电压最⼤值仍然为I g R g ，如图6-2所⽰.设改装后的电压表量程为U ，由欧姆定律()g g H I R R U ?+=，得H ggU R R I =-（6-3）(三)改装微安表为欧姆表⽤来测量电阻的电表称为欧姆表，其原理如图6-3所⽰.图中E 为⼲电池的电动势，电阻R 0由可变电阻R l 和固定电阻R 2串联组成，固定电阻R 2中包含了电源的内阻， a 、b 为测量电阻时的接线柱，R x 为待测电阻.⽤欧姆表测电阻时，⾸先需要调零，即将a 、b 短路(R x =0)，调节可变电阻R 1，使表头指针偏转到满刻度，这时电路中的电流即为满偏电流.由全电路欧姆定律得g g E I R R =+ (6-4)可见，欧姆表的零分度线是在表头标尺的满刻度处，它正好与电流表的零分度线位置相反.将R 0阻值固定，R g +R 0就是欧姆表的内阻.当a 、b 断开时，R x =∞，表头指针不动.当a 、b 之间接⼊电阻R x 时，电路中的电流0g xE I R R R =++ (6-5)当R x 改变时，I 也随着改变.可见每—个R x 值都有—个对应的电流值I .如果我们在标尺上直接标出与I 对应的电阻R x 的值，就制成了欧姆表的标尺.为此⽤电阻箱代替R x ，当R x =R g +R 0时，电流为满偏电流的⼀半，即I=I g /2，指针指在表头标尺的中⼼，习惯上⽤R i 表⽰R g +R 0,称之为欧姆表的中值电阻.从电阻箱上取R i /2、R i 、2R i 、3R i ……时，记录相应表头指针的位置，就标出了欧姆表的标尺。

低电阻测量实验报告大学物理设计性实验电阻率是表征导体材料性质的一个重要物理量。

测量导体的电阻率一般为间接测量，即通过测量一段导体的电阻，长度及其横截面积，在进行计算。

而电阻的测量方法很多，电桥是其常用方法之一。

双臂电桥简称双电桥，又名开尔文电桥，它是惠斯登电桥的改进和发展，它可以消除（或减小）附加电阻对测量的影响，因此是测量1Ω以下低电阻的主要仪器。

常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。

【实验目的】1. 学习用双臂电桥测低值电阻的原理和方法。

2. 掌握用双臂电桥测量几种金属棒的电阻，并计算其电阻率。

【实验原理】测量电阻常用多用电表，但其测量误差较大。

如果要对电阻进行精密测量，可用各种电桥。

通常单臂惠斯登电桥的测量准确度可达0.5%（电阻值测量范围为10～10Ω）。

但在测6其中A、B、C和D接点是用铜块块制成，且在每一个上面都有一个用来紧密固定的大螺丝，B和C接点间用较粗的U 形铜棒连接。

P和Q是两个弹簧片，起固定Rx的作用。

标尺用螺丝固定在铜棒的前面，这样可在尺上直接读出MN的长度。

铜棒AB镀了防腐蚀材料。

M是一用胶木和接触弹簧片组成的滑块，且固定在粗的金属棒上。

除BC间的接线在板的上面，其他连接均在板下，均用粗铜线。

电阻间的接线柱有板上部分和板下部分，板上是旋钮接线柱，板下是由螺丝固定的垫圈和焊片。

左边电阻配法是按顺时针方向依次为100Ω、450Ω、450Ω、100Ω；右边相同。

配阻计算如下：由于电阻对称的分布，可只设左边阻值依次为x1、x2、x3、x4按设计要求，列方程x1/(x2x3x4) 0.1(x1x2)/(x3x4) 1(x1x2x3)/x4 10用矩阵解线性方程组的方法解出通解，得到x1：x2：x3：x4=2：9：9：2于是考虑现有电阻和对实验准确度的影响，精挑细选100Ω、20Ω和430Ω三种规格的电阻。

二．双臂电桥的工作原理双电桥的原理电路图如图2所示。