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大学物理实验装置设计

发布时间:2021-02-11 02:39:25

❶ 求解大学物理实验设计数字万用表的实验报告 十万火急

有心无力

❷ 大学物理实验设计,将量程为100微安的微安表改装成量程为10毫安和20毫安的毫安表,要求接在同一个

你好,我来帮秋菊,崔丽斌,赵杰等三位老师来给你看看这题。

❸ 大学物理实验:单摆测重力加速度自行设计方案

需要的仪器:单摆,秒表,直尺
原理:因为单摆的周期只有摆长和重力加速度有关内,所以只要测得单摆的容周期和摆长就可以计算得出重力加速度。
步骤:为了方便计算并有相对准确的结果,最好将摆长定为1米,然后在小于5度的摆角条件下,测量周期。测周期最好是一次计20~50个周期,然后再用时间除以周期数,这样可以得到相对更准确的周期,剩下就是公式了。
你别问我公式哦。

❹ 大学物理实验设计,设计一个 自组望远镜方案,要求倍率为8倍

只要求抄概念设计的话,两袭个凸透镜,其中一个的焦距是另一个的8倍即可。把它们共轴放在光具座上,焦距短的透镜就相当于目镜。

如果要设计实用的望远镜,可以再文库中搜索“天文望远镜”关键字,方案非常多这里就不复制粘贴了。

❺ 谁能帮我设计一个大学物理创新实验啊!~

2 研究型实验及其开设要求
2.1 研究型实验的基本内涵
通常“研究型”物理实验是在综合性、设计性物理实验的基础上由学生自己选题、查阅文献、设计实验方案,在教师指导下完成实验。“研究型”实验通常是要求学生带着问题测取数据,摸索实验规律,然后带着问题查找资料、探寻答案,并试着对所观察到的现象进行理论分析,并做出合理的解释。这类实验的开设目的是全方位地锻炼学生实验研究的能力,充分调动学生的主动性和积极性,激发他们从事物理学研究的兴趣和热情,为以后从事科研工作打下良好的基础。
2.2 研究型实验的选题
研究型实验要精心选题、科学设计。实验内容要新颖、有趣味性,物理现象比较明显和具有可研究性。同时还要考虑实验室条件和学生的水平与能力,能让学生在比较熟悉的理论基础上作初步的分析与发展。既要与已知的现象、理论和方法有联系又要有一定的深度和广度。作为基础物理实验,研究型实验内容不能过于复杂,要求不宜过高,要能通过分析、讨论和查阅资料等方式让学生可以比较容易地设计和实施实验方案。
2.3 如何开展研究型实验的教学
与传统物理实验不同,研究型实验可以较充分地发挥学生的主观能动性去探索未知的领域。因此,开设此类实验项目的最好方式是利用实验室开放的形式,由学生自主选择和掌握实验时间。研究型实验项目可以有教师指定和学生自拟等形式,但无论那种形式,对实验指导教师都提出了更高的要求。指导教师要对学生所选的研究型实验项目在实施过程中可能出现的各种问题有充分的估计和认识,能够引导、启发和激励学生完成实验,并掌握能作进一步深入研究的空间。
研究型实验更注重实验结果的分析、讨论和总结。因此,学生完成研究型实验后要求写出的实验报告可以不同于普通实验的报告,可以写成研究总结报告形式或研究论文形式,甚至可以采用学术报告的形式口头报告研究结果。
3 利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验项目的设计
迈克耳逊干涉仪是一种典型的利用分振幅方法实现干涉的光学仪器,作为近代精密测量光学仪器之一,被广泛用于科学研究和检测技术等领域[4]。利用迈克耳逊干涉仪,能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。如果与CCD摄像、图象处理等现代监测技术结合,可以实时观测和分析各种干涉现象的变化,达到干涉检测和自动控制的目的[5,6]。因此,利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验设计具有变化多、内容丰富、研究性突出等特点。这里我们以“利用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率” 为题,作为一个研究型实验的案例,简述其实验设计与实施过程。
3.1 设计原理与实验装置
实验时,可以向学生提供:迈克耳逊干涉仪、He-Ne激光器、带气压表的“气室”、CCD图象采集系统等实验器材,要求设计一个实验方案并测定空气等气体的折射率。这里简述实验基本原理:
在传统的迈克耳逊干涉仪的一个测量光路上放置一个可充气的“气室”,干涉图的观测采用CCD和计算机进行图象采集与处理。如图 1为利用迈克耳逊干涉仪测定气体折射率的实验光路图。

图 1 实验光路图
图中P为“气室”,它是由腔体、压力表和皮囊等组成。通过皮囊可以给气室中的气体增加压力,也可以通过皮囊的减压阀放气给气室减压,腔内气压可以通过压力表读出。图中接收屏W处放置一CCD摄像头,干涉图像可以通过计算机进行显示和处理。
当激光束通过图1中M1前面的气室时,干涉图样随气室里气体气压的变化而变化:当气压增加时,干涉圆环从中心涌出;反之,干涉圆环向中心陷入。通过研究气体压强变化与条纹移动的关系可以得到气体折射率。在恒定温度下,气体折射率n与气压成正比:
(1)
式中p为气体压强,k为比例系数。在绝对真空下 ,则 。对于常压 条件下,则 ,当气室内压强改变 时,由于折射率的变化引起光程差改变( ),可以观测到条纹的移动个数N。各参数之间的关系为
(2)
式中L为气室的有效长度,由上述各式可以推得常压( )下空气折射率为
(3)
3.2 实验结果与分析
利用图1的光路经仔细调节可以获得等倾干涉图象,图2是经CCD和计算机系统采集到的干涉图象。当改变气室内的压强时可以看到干涉圆环从中心涌出或向中心陷入。实验中先向气室充气加压,然后缓慢放气并观测干涉圆环向中心陷入的条纹数。
实验中用He-Ne激光作为光源( =632.8 nm),所用气室的有效长度L=75 mm,如果常压 取标准大气压强760 mmHg,则(3)式可以写成:
(4)
表1给出了气室内压强增加值 与条纹移动数N和计算得到的折射率 之间的关系。

图2 CCD和计算机系统采集到的干涉图象
表1:气室内压强增加值 、条纹移动数N和计算得到的折射率 值
/mmHg 230 210 190 170 150 130 110
N/个 20.8 19.0 16.6 15.0 13.5 11.8 9.8

1.0002903 1.002904 1.0002805 1.0002832 1.0002889 1.0002914 1.0002860
对测量数据求平均值并计算不确定度,得到

数据处理的方法还可以用作图软件,作出 ~N的关系曲线,通过求斜率计算得到折射率 。空气折射率的标准值是1.0002926(对 nm)[7],测量误差主要来自条纹移动非整数部分的估读和气压表读数误差。另外,对气室的有效长度L和实验室的常压 的测量也对实验结果引入误差。
3.3 实验内容和难度的拓展
作为研究型实验,迈克耳逊干涉仪可以提供丰富的设计思想。例如,采用上述方法将气室与一充满不同气体的气囊(如氧气袋)相连,可以用于测量各种气体的折射率;如果对CCD采集图象进行计算机处理和编程可以实现条纹移动的自动记数;利用这一实验系统可以仔细观测、分析定域和非定域干涉现象[8];如果采用面光源或扩束的平行光作为光源,在图1光路中气室P换成一个平板玻璃(或有机玻璃片、透明塑料片等),则可以检测玻璃表面平整度或介质内部的不均匀性;如果对有机玻璃片或透明塑料片等施加一定的应力,用上述方法可以分析透明介质的应力分布。等等这些内容经过精心设计均可作为研究型实验开设。值得一提的是根据综合性、设计性实验的不同要求,将上述研究型实验进行适当的教学设计,完全可以开设成综合性或设计性实验。

❻ 大学物理自主设计实验的课题,新,一定是以前没人做过的!!!

做个电磁炮吧,我以前看到一个初中生在知道上问过,据他说已经整出来了!

❼ 急求大学物理实验设计方案~

【实验目的】
1.测量二级管的伏安特性曲线。
2.了解二级管的单向导电特性。
3.正确选择测量电路以减少伏安法中的系统误差。
【实验仪器】
直流电流表、电压表、滑线变阻器、电阻箱、晶体二极管和直流电源等。
【实验原理】
如图3—2—1(a)所示,P—N结具有单向导向的特性,常用图3—2—1(b)所示的符合表示。根据制作二极管时所用半导体材料的不同,又分为锗二极管、硅二极管等。二极管的典型伏安特性曲线如图3—2—2(a)所示,同图(b)和(c)分别是它的正、反向测试电路。当二极管两端的电压U为零时,电流I也应为零,所以特性曲线从坐标原点开始。
图3—2—1 图3—2—2
由特性曲线看出,当二极管为正向接法时,随着电压U的逐渐增加,电流I也增加。但在开始一段,由于外加电压很低,这时P—N结的内电场对载流子的运动仍起阻挡作用,基本上没有电流流过P—N结,这一段称为死区。硅管的死区电压约为0~0.5V(图中OB)之间,锗管的死区电压约为0~0.2V(图中OA)之间。当外加电压U超过死区电压以后,电流随电压的上升就增加得很快。但要注意,电流不要超过其最大允许值,否则将因过热而损坏管子。并且,在一定的工作电流下,管子的压降通常越小越好。正向电流和正向压降是二极管正向特性的两个主要参数。
当二极管反向接法时,在反向电压不太高的情况下,只有由少数载流子形成的反向电流,反向是电流的数值仅仅同少数载流子的多少有关,而与反向电压的大小几乎无关(室温下硅管小于几微字,锗管因热激发比硅管容易得多,少数载流子较多,一般为几十微安)。反向电流是衡量二极管反向特性的一个重要参数,反向电流大,管子性能差。当反向电压增加到一定数值时,外电场将半导体内被束缚的电子强行拉出来,造成反向电流突然剧增,这种现象称为反向击穿。一般手册中均给出最大反向击穿电压,注意使用时不要超过这个数值。
从二极管的伏安特性可以看出:
1.二极管是一种非线性元件,它的正向特性和反向特性都是非线性的。
2.二极管具有单向导电性能,即P—N结正向导通时电阻很少,反向截止时电阻很大。
3.正向导通时,管子的正向压降很少,一般情况下,硅管约为0.7V,锗管约为0.3V左右。
4.硅二极管与锗二极管的主要区别在于:锗管的正向电流比硅管上升得快,正向压降较小。但锗管的反向电流比硅管的反向电流大得多,所以锗管受温度的影响比较明显。
【实验内容】
1.利用“伏安法测电阻”判断二极管的正负极。
2.设计测量电路:
(1)为了减少测量时的系统误差,必须根据二极管的正向电阻很小、反向电阻很大这一特点,选择合适的测量电路。
(2)由于二极管的正向电压很小,因此必须考虑电压的微调。
3.测量二极管的正反向特性曲线并作图。
【注意事项】
1.测量二极管正向伏安特性时,毫安表读数不得超过二极管允许通过的最大正向电流值。
2.测量二极管反向伏安特性时,加在二极管上的电压不得超过管子允许的最大反向电压。
实验时,如果违反了上述任一条规定,都将损坏二极管。

❽ 等厚干涉牛顿环实验设计的原理在实验装置中是如何实现的

牛顿来环实验是大学物理实自验中理论和实验结合得比较紧密的实验,相关实验原理在大学物理理论课上有相关的章节,如何依据原理完成测量是实验要完成的任务,从而也体现了理论和实验的侧重点不同。牛顿环实验中形成的是等厚干涉条纹,是以中心接触点为圆心的同心圆,干涉条纹的半径与干涉级数、入射光的波长以及平凸透镜的曲率半径有关,在已知入射光波长的情况下,可以通过测量不同级数的条纹半价来测量曲率半径,实验中为提高测量精度实际测量的是条纹直径,并且考虑到条纹级数难以精确确定,对测量公式进行了一定的调整,尽管如此实验最终直接测量还是不同序数的干涉条纹与左侧以及右侧相切时的位置,实验装置为了完成这个测量用的是读数显微镜。

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