摘要：熱敏電阻是阻值對溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體電阻，具有許多獨特的優(yōu)點和用途，在自動控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測溫技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本實驗通過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特性，加深對熱敏電阻的電阻溫度特性的了解。關(guān)鍵詞：熱敏電阻、非平衡直流電橋、電阻溫度特性

　　1、引言

　　熱敏電阻是根據(jù)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與溫度有很強的依賴關(guān)系而制成的一種器件，其電阻溫度系數(shù)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(shù)（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(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基本材料制成的，近年還有單晶半導(dǎo)體等材料制成。國產(chǎn)的主要是指MF91~MF96型半導(dǎo)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(nèi)基本已全部電離，即載流子濃度基本上與溫度無關(guān)，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(guān)系，隨著溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應(yīng)用于測溫控溫技術(shù)，還可以制成流量計、功率計等。Ⅱ、正電阻溫度系數(shù)（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?zé)�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(shù)目隨溫度的升高呈指數(shù)增加，載流子數(shù)目越多，電阻率越小。應(yīng)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(fēng)等。

　　2、實驗裝置及原理

　　【實驗裝置】FQJ—Ⅱ型教學(xué)用非平衡直流電橋，F(xiàn)QJ非平衡電橋加熱實驗裝置（加熱爐內(nèi)置MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）以及控溫用的溫度傳感器），連接線若干�！緦嶒炘�理】根據(jù)半導(dǎo)體理論，一般半導(dǎo)體材料的電阻率和絕對溫度之間的關(guān)系為（1—1）式中a與b對于同一種半導(dǎo)體材料為常量，其數(shù)值與材料的物理性質(zhì)有關(guān)。因而熱敏電阻的電阻值可以根據(jù)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(shù)，用實驗方法可以測定。為了便于數(shù)據(jù)處理，將上式兩邊取對數(shù)，則有（1—3）上式表明與呈線性關(guān)系，在實驗中只要測得各個溫度以及對應(yīng)的電阻的值，以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，則得到的圖線應(yīng)為直線，可用圖解法、計算法或最小二乘法求出參數(shù)a、b的值。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)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(shù)。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。

　　當(dāng)負載電阻→，即電橋輸出處于開路狀態(tài)時，=0，僅有電壓輸出，用表示，當(dāng)時，電橋輸出=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測量的準(zhǔn)確性，在測量之前，電橋必須預(yù)調(diào)平衡，這樣可使輸出電壓只與某一臂的`電阻變化有關(guān)。若R1、R2、R3固定，R4為待測電阻，R4=RX，則當(dāng)R4→R4+△R時，因電橋不平衡而產(chǎn)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(yù)調(diào)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(jù)表一中MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）之電阻~溫度特性研究橋式電路，并設(shè)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(jù)橋式，預(yù)調(diào)平衡，將“功能轉(zhuǎn)換”開關(guān)旋至“電壓“位置，按下G、B開關(guān)，打開實驗加熱裝置升溫，每隔2℃測1個值，并將測量數(shù)據(jù)列表（表二）。

　　表一MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）之電阻～溫度特性溫度℃253035404550556065電阻Ω2700222518701573134111601000868748

　　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(shù)據(jù)i12345678910溫度t℃10.412.414.416.418.420.422.424.426.428.4熱力學(xué)TK283.4285.4287.4289.4291.4293.4295.4297.4299.4301.40.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.40.0-259.2-529.9-789-1027.2-124.8-1451.9-1630.1-1815.4-1977.94323.04063.83793.13534.03295.83074.92871.12692.92507.62345.1

　　根據(jù)表二所得的數(shù)據(jù)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(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）的電阻～溫度特性的數(shù)學(xué)表達式為。

　　4、實驗結(jié)果誤差

　　通過實驗所得的MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數(shù)學(xué)表達式為。根據(jù)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(jié)果比較溫度℃253035404550556065參考值RTΩ2700222518701573134111601000868748測量值RTΩ2720223819001587140812321074939823相對誤差%0.740.581.600.894.996.207.408.1810.00

　　從上述結(jié)果來看，基本在實驗誤差范圍之內(nèi)。但我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，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(nèi)熱效應(yīng)而引起的。

　　5、內(nèi)熱效應(yīng)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(chǎn)生穩(wěn)定的高于外界溫度的附加內(nèi)熱溫升，這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在準(zhǔn)確測量熱敏電阻的溫度特性時，必須考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實驗不作進一步的研究和探討。6、實驗小結(jié)

　　通過實驗，我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)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(shù)關(guān)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(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓�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(huán)境下作溫濕度傳感器，可應(yīng)用與各種生產(chǎn)作業(yè)，開發(fā)潛力非常大。

大學(xué)物理實驗報告5

　　重力加速度的測定

　　一、實驗任務(wù)

　　精確測定銀川地區(qū)的重力加速度

　　二、實驗要求

　　測量結(jié)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(xué)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(shù)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(shù).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(diào)節(jié)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(nèi)裝適當(dāng)?shù)囊后w，固定在旋轉(zhuǎn)臺上.旋轉(zhuǎn)臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉(zhuǎn)拋物面

　　重力加速度的計算公式推導(dǎo)如下：

　　取液面上任一液元a，它距轉(zhuǎn)軸為x，質(zhì)量為m，受重力mg、彈力n.由動力學(xué)知：

　　ncosα-mg=0 （1）

　　nsinα＝mω2x （2）

　　兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，

　　∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.

　　.將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)x、y測出，將轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速ω代入即可求得g.

　　方法四、光電控制計時法

　　調(diào)節(jié)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(nèi)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(zhuǎn)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(fù)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(xué)中一個重要參量。地球上各個地區(qū)重力加速度的數(shù)值，隨該地區(qū)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(xué)中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區(qū)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(nèi)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(fā)現(xiàn)連續(xù)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(guān)，并進一步用實驗證實了觀察的結(jié)果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎(chǔ)。這就是單擺的等時性原理。

　　應(yīng)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(tǒng)本身的.性質(zhì)，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(biāo)卡尺、電腦通用計數(shù)器、光電門、單擺線

　　實驗原理：

　　單擺是由一根不能伸長的輕質(zhì)細線和懸在此線下端體積很小的重球所構(gòu)成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質(zhì)量遠大于線的質(zhì)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。

　　f =p sinθ

　　f

　　θ

　　t=p cosθ

　　p = mg

　　l

　　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(dāng)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(shè)擺長為l，小球位移為x，質(zhì)量為m，則

　　sinθ=

　　f=psinθ=-mg =-m x （2-1）

　　由f=ma，可知a=- x

　　式中負號表示f與位移x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= =-ω2x

　　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(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g。

　　由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關(guān)系， 為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應(yīng)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(jù)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(chǎn)生如下系統(tǒng)誤差:

　　1. 單擺的擺動周期與擺角的關(guān)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(nèi)，驗證出單擺的t與θ無關(guān)。

　　實際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據(jù)振動理論，周期不僅與擺長l有關(guān)，而且與擺動的角振幅有關(guān)，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(zhì)量m0應(yīng)遠小于擺錐的質(zhì)量m，擺錐的半徑r應(yīng)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(yīng)為：

　　式中t0是同一單擺在真空中的擺動周期，ρ空氣是空氣的密度，ρ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(guān)，當(dāng)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(xué)物理實驗報告6

　　實驗?zāi)康模和ㄟ^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(chǎn)生大規(guī)模的放電，形成氣體的弧光放電。

　　雅格布天梯的兩極構(gòu)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(jié)果弧光區(qū)逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當(dāng)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(chǎn)生。并觀察現(xiàn)象。(注意弧光的產(chǎn)生、移動、消失)。

　　實驗現(xiàn)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(dǎo)電，同時產(chǎn)生光和熱。熱空氣帶著電弧一起上升，就象圣經(jīng)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(tài)，自動斷電，稍等一段時間，儀器恢復(fù)后可繼續(xù)演示，

　　實驗拓展：舉例說明電弧放電的應(yīng)用

大學(xué)物理實驗報告7

　　【實驗名稱】靜電跳球

　　【實驗?zāi)康摹坑^察靜電力

　　【實驗器材】韋氏起電機，靜電跳球裝置

　　【實驗原理、操作及現(xiàn)象】

　　將兩極板分別與靜電起電機相連接，順時針搖動起電機，使兩極板分別帶正、負電荷，這時小金屬球也帶有與下板同號的電荷。同號電荷相斥，異號電荷相吸，小球受下極板的排斥和上極板的吸引，躍向上極板，與之接觸后，小球所帶的電荷被中和反而帶上與上極板相同的電荷，于是又被排向下極板。如此周而復(fù)始，于是可觀察到球在容器內(nèi)上下跳動。當(dāng)兩極板電荷被中和時，小球隨之停止跳動。

　　【注意事項】

　　1．搖動起電機時應(yīng)由慢到快，并且不宜過快；搖轉(zhuǎn)停止時亦需慢慢進行，可松開手柄靠摩擦力使其自然減慢。

　　2．在搖動起電機時，起電機手柄均帶電且高速搖動時電壓高達數(shù)萬伏，切不可用手機或身體其他位置接觸，不然會有火花放電，引起觸電。

　　實驗?zāi)康模?/p>

　　1、探究靜電作用力的現(xiàn)象及原理。

　　2、研究能量間的轉(zhuǎn)化過程。實驗器材：圓鋁板2個、圓形有機玻璃筒、靜電導(dǎo)體球（由鋁膜做成）若干。

　　提出問題：在以前的實驗中，我們對電場以及靜電的作用力已經(jīng)有所了解。那么，在兩塊極板間，由鋁箔做成的'小球真能克服重力上蹦下跳嗎？猜想與假設(shè)：在強電場的作用下，由鋁箔做成的小球能夠克服重力而上下跳動。實驗過程：

　　1、在兩圓鋁板間放一有機玻璃環(huán)，里面放了一些靜電導(dǎo)體球，當(dāng)接通高壓直流電源后觀察靜電導(dǎo)體球的運動情況。

　　2、增大兩極板間的電壓，觀察現(xiàn)象。

　　3、實驗完畢要及時關(guān)閉電源，必須用接地線分別接觸兩極板進行放電。

　　探究問題：

　　1、儀器內(nèi)的小球為什么會跳起來？

　　2、靜電導(dǎo)體球?qū)嶋H在做什么工作？

　　3、為什么增大兩極板間的電壓兩極板間產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象？實驗結(jié)論與體會：（以下由學(xué)生總結(jié)并交流，也可由教師引導(dǎo)得出）課外活動：梳子摩擦頭發(fā)后，用梳子可以吸起細小的紙屑，有些紙屑過一會又掉下來。實際做一做，能夠解釋嗎？

　　注意事項：

　　1、接好電路后，再調(diào)整兩根輸出導(dǎo)線之間的距離至少離開10厘米。太近時會擊穿空氣而打火。

　　2、接通高壓電源后就不能再觸摸高壓端和電極板，否則會觸電而麻木。實驗做完后，先關(guān)閉電源開關(guān)，再用接地線分別接觸兩個電極進行放電。

大學(xué)物理實驗報告8

　　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(fā)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(dǎo)體上的分布與導(dǎo)體的曲率半徑有關(guān)。導(dǎo)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(dāng)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(fā)生。

　　三、裝置

　　一個尖端電極和一個球型電極及平板電極。

　　四、現(xiàn)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(fā)生

　　五、討論與思考

　　雷電暴風(fēng)雨時，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么?大學(xué)物理實驗報告5

　　實驗?zāi)康模?/p>

　　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(chǎn)生大規(guī)模的放電，形成氣體的弧光放電。

　　雅格布天梯的兩極構(gòu)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(jié)果弧光區(qū)逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當(dāng)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(chǎn)生。并觀察現(xiàn)象。（注意弧光的產(chǎn)生、移動、消失）。

　　實驗現(xiàn)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(dǎo)電，同時產(chǎn)生光和熱。熱空氣帶著電弧一起上升，就象圣經(jīng)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(tài)，自動斷電，稍等一段時間，儀器恢復(fù)后可繼續(xù)演示，

　　實驗拓展：

　　舉例說明電弧放電的應(yīng)用

大學(xué)物理實驗報告9

　　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(fā)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(dǎo)體上的分布與導(dǎo)體的曲率半徑有關(guān)。導(dǎo)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(dāng)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(fā)生。

　　三、裝置

　　一個尖端電極和一個球型電極及平板電極。

　　四、現(xiàn)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(fā)生

　　五、討論與思考

　　雷電暴風(fēng)雨時，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么?大學(xué)物理實驗報告篇一、實驗?zāi)康模?/p>

　　1、用熱分析法（步冷曲線法）測繪Zn-Sn二組分金屬相圖；

　　2、掌握熱電偶測量溫度的基本原理。

　　二、實驗原理：概述、及關(guān)鍵點

　　1、簡單的二組分金屬相圖主要有幾種？

　　2、什么是熱分析法？步冷曲線的線、點、平臺各代表什么含義？

　　3、采用熱分析法繪制相圖的關(guān)鍵是什么？

　　4、熱電偶測量溫度的基本原理？

　　三、實驗裝置

　　四、實驗關(guān)鍵步驟：

　　不用整段抄寫，列出關(guān)鍵操作要點，推薦用流程圖表示。

　　五、實驗原始數(shù)據(jù)記錄表格（根據(jù)具體實驗內(nèi)容，合理設(shè)計）

　　組成為w(Zn)=0.7的樣品的溫度-時間記錄表

　　時間τ/min溫度t/oC

　　開始測量0 380

　　第一轉(zhuǎn)折點

　　第二平臺點

　　結(jié)束測量

　　六、數(shù)據(jù)處理（要求寫出最少一組數(shù)據(jù)的詳細處理過程）

　　七、思考題

　　八、對本實驗的體會、意見或建議（若沒有，可以不寫）（完）

　　1.學(xué)生姓名、學(xué)號、實驗組號及組內(nèi)編號；

　　2.實驗題目：

　　3.目的要求：（一句話簡單概括）

　　4.儀器用具:儀器名稱及主要規(guī)格（包括量程、分度值、精度等）、用具名稱。

　　5.實驗原理：簡單但要抓住要點，要寫出試驗原理所對應(yīng)的`公式表達式、公式中各物理參量的名稱和物理意義、公式成立的條件等。畫出簡單原理圖等。

　　6.實驗內(nèi)容；

　　7.數(shù)據(jù)表格：畫出數(shù)據(jù)表格（寫明物理量和單位）；

　　8.數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（結(jié)論）：按實驗要求處理數(shù)據(jù)。

　　9.作業(yè)題：認真完成實驗教師要求的思考題。

　　10.討論：對實驗中存在的問題、數(shù)據(jù)結(jié)果、誤差分析等進行總結(jié)，對進一步的想法和建議等進行討論。

　　實驗報告要求

　　1.認真完成實驗報告，報告要用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)實驗報告紙，作圖要用坐標(biāo)紙。

　　2.報告中的線路圖、光路圖、表格必須用直尺畫。

大學(xué)物理實驗報告10

　　院系名稱： 紡織與材料學(xué)院

　　專業(yè)班級：輕化工程11級03班

　　姓 名：梁優(yōu)

　　學(xué) 號：

　　魚洗

　　實驗描述：

　　魚洗是中國三大青銅器之一，在魚洗內(nèi)注入清水后摩擦其兩耳，如果頻率恰當(dāng)，就會出現(xiàn)水面產(chǎn)生波紋，發(fā)出嗡嗡的聲音并有水花躍出的現(xiàn)象。經(jīng)驗表明，濕潤的雙手比干燥的雙手更容易引起水花飛躍。

　　實驗原理：

　　魚洗的原理應(yīng)該是同時應(yīng)用了波的疊加和共振。摩擦的雙手相當(dāng)于兩個相干波源，他們產(chǎn)生的水波在盆中相互疊加，形成干涉圖樣。這與實驗中觀察到的現(xiàn)象相同。按照我的分析，如果振動的頻率接近于魚洗的固有頻率，才會產(chǎn)生共振現(xiàn)象。通過摩擦輸入的能量才會激起水花。

　　令人不解的是，事實上魚洗是否能產(chǎn)生水花與雙手的摩擦頻率并沒有關(guān)系。在場的同學(xué)試著摩擦的時候，無論是緩慢的摩擦還是快速的摩擦，都能引起水花四濺。通過查閱資料得知，魚洗的原理其實是摩擦引起的自激振動。（就像用槌敲鑼一樣，敲擊后鑼面的振動頻率并不等于敲擊頻率。）外界能量（雙手的摩擦）輸入魚洗時，就會引起其以自己的固有頻率震動。（正如在鑼面上敲一下。）

　　為什么濕潤的雙手更容易引起魚洗的振動呢？從實踐的角度，可能是因為濕潤的雙手有更小的摩擦系數(shù)，因為摩擦起來更流暢，不會出現(xiàn)干燥雙手可能會出現(xiàn)的“阻塞”情況，這只是我個人猜想，并沒有發(fā)現(xiàn)資料有關(guān)于這方面的討論。

　　離心力演示儀

　　實驗描述：

　　離心力演示儀是一個圓柱形儀器，中間有一個細柱，細柱穿過一段閉合的硬塑料帶上的兩個正對小孔。塑料帶的一段固定，靜止時，系統(tǒng)為一個豎直平面的圓，中間由細柱傳過。當(dāng)摁下儀器上的按鈕時，細柱帶動塑料帶在水平面旋轉(zhuǎn)起來。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度增大時，可以看到塑料帶的自由端延細柱向下運動，整個塑料帶變成旋轉(zhuǎn)的橢圓形狀。

　　實驗原理：

　　離心力是一個慣性力，實際上是并不存在的。繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動的物體有脫離中心延半徑方向向外運動的趨勢，產(chǎn)生這種趨勢的力即稱為離心力。當(dāng)啟動儀器時，塑料帶各部分均作水平方向的圓周運動，所需要的向心力由臨近部分的塑料小段的拉力的徑向分力提供。每一個塑料小段均收到來自前后兩個塑料小段的拉力。由于塑料帶下端是固定的，因此在塑料帶的下半部分，每個塑料小段的受力均可分解成提供向心力的徑向分力和豎直向下的分力。對其上半圓部分也有類似的結(jié)果，我個人認為，塑料帶一段固定是這個儀器最重要的'條件，這樣塑料帶的下半部分的受力結(jié)果才能確定，進而上半部分每個塑料小段所受的兩個拉力的關(guān)系才能確定。在豎直向下的分力作用下，塑料帶被壓扁成為旋轉(zhuǎn)的橢圓。

　　輝光球

　　實驗描述：

　　輝光球是圓形球體，實驗室中還有一個為圓盤形狀。工作時會發(fā)出動感絢爛的五彩輝光，有一種魔幻效果。仔細觀察輝光球，可以看到其中的氣體，藍色的一個輝光球尤為明顯。當(dāng)將手指放上去時，手指接觸球體的部分會被輝光點亮，同時球中會有一縷氣體與碰觸的位置連接，十分美麗。另外觀察得知，如果用筆、尺子等其他物體接觸輝光球，也會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，但強度與用手指接觸相比小得多。

　　實驗原理：

　　輝光球的另一個名稱是電離子魔幻球，顧名思義，它的工作原理與電離有關(guān)。經(jīng)查資料得知，稀薄的稀有氣體在高頻的強電場作用下會發(fā)生電離作用。而從生活中的霓虹燈得知，稀有氣體如果電離，則會發(fā)光，具體的顏色與氣體種類有關(guān)。根據(jù)查到的資料了解，在我們的實驗室的輝光球中，發(fā)出紅綠藍三色輝光的圓盤可能充有He，

　　Ne

　　和Xe，藍色的輝光球中可能充有Ar。在人手觸摸輝光球時，由于人體和大地相連，人觸摸的位置的電勢與大地的電勢相等，整個輝光球的電場分布不再均勻，手指碰觸的地方有更低的電勢，所以會更加明亮，同時，輝光球中央的電極與人手之間的電勢差會更大，因而形成的輝光弧線會一直跟隨人的手指。

大學(xué)物理實驗報告11

　　摘要：簡要說明了大學(xué)物理實驗的重要地位和實驗預(yù)習(xí)的重要性。詳細介紹如何做好大學(xué)物理實驗課程的實驗預(yù)習(xí)，包括預(yù)習(xí)要求、預(yù)習(xí)重點、設(shè)計性實驗的預(yù)習(xí)、預(yù)習(xí)報告的內(nèi)容；并以“拉伸法測量鋼絲楊氏模量”這一實驗項目為例，具體說明了怎樣做好實驗預(yù)習(xí)。

　　一、大學(xué)物理實驗的重要地位

　　大學(xué)物理實驗是高等理工科院校對學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端。

　　大學(xué)物理實驗覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法、手段，同時能提供綜合性很強的基本實驗技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。

　　在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面，大學(xué)物理實驗具有其他實踐類課程不可替代的作用。

　　二、大學(xué)物理實驗的預(yù)習(xí)要求

　　與理論課程不同，實驗課程的特點是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自己動手，獨立完成實驗任務(wù)。所以實驗預(yù)習(xí)尤其重要。上課時教師要檢查實驗預(yù)習(xí)情況，評定實驗預(yù)習(xí)成績。沒有預(yù)習(xí)的學(xué)生不能做實驗。

　　實驗預(yù)習(xí)的目的是全面認識和了解所要做的實驗項目。因此，要求在預(yù)習(xí)時應(yīng)理解實驗原理，了解實驗儀器和實驗方法，明確實驗任務(wù)，寫出簡單的預(yù)習(xí)報告。

　　（1） 明確實驗任務(wù)

　　要明確實驗中需要測量哪些物理量，每個待測量又分別需要什么實驗儀器和采用什么實驗方法來測量。

　�。�2）清楚實驗原理

　　要理解實驗基本原理。例如，電位差計精確測量電壓實驗用到補償法原理進行定標(biāo)，應(yīng)該理解補償電路的特點，什么是定標(biāo)，定標(biāo)的作用以及如何利用補償電路定標(biāo)；電位差計測量的主要誤差來源，怎樣減小誤差。

　　（3）了解實驗儀器 要初步了解實驗儀器，通過預(yù)習(xí)知道需要使用哪些儀器，并對儀器的相關(guān)知識進行初步學(xué)習(xí)，特別是儀器的結(jié)構(gòu)功能、操作要領(lǐng)、注意事項等。

　�。�4）了解實驗誤差

　　要了解引起實驗誤差的'主要因素有哪些，思考在做實驗時應(yīng)當(dāng)怎樣減小誤差。 （5）總結(jié)實驗預(yù)習(xí)

　　嘗試歸納總結(jié)實驗所體現(xiàn)的基本思想，自己在預(yù)習(xí)過程做了哪些工作，遇到了哪些問題，解決了哪些問題，怎么解決的，還有哪些問題不清楚，等等。

　　總之，實驗預(yù)習(xí)時要認真閱讀實驗教材，積極參考網(wǎng)上實驗學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，必要時主動查閱相關(guān)資料，明確實驗?zāi)康暮鸵�求，理解實驗原理，掌握測量方案，初步了解儀器的構(gòu)造原理和使用方法，在此基礎(chǔ)上寫好預(yù)習(xí)報告。

　　設(shè)計性實驗項目除了做好一般實驗項目的預(yù)習(xí)工作以外，還要做好下列預(yù)習(xí)工作。 （1）闡述實驗原理，選擇實驗方案

　　根據(jù)實驗內(nèi)容要求和實驗教材中實驗原理的提示，認真查閱有關(guān)資料，詳細寫出實驗原理和實驗方案。

　　（2）選擇測量儀器、測量方法和測量條件

　　根據(jù)實驗方案的要求，確定出使用什么樣的實驗儀器、采用什么樣的測量方法、在什么樣的條件下進行測量。選擇測量方法時還要考慮到選用什么樣的數(shù)據(jù)處理方法。

　�。�3）確定實驗過程，擬定實驗步驟

　　明確實驗的整體過程，擬定出詳細的實驗步驟。

　　三、預(yù)習(xí)報告的主要內(nèi)容

　　3．實驗原理（必要的計算公式、原理圖、電路圖、光路圖、相關(guān)說明等表格。）

　　特別說明：

　　預(yù)習(xí)報告為預(yù)習(xí)時寫的實驗報告，不一定冠名“預(yù)習(xí)”。如果預(yù)習(xí)實驗報告1～4項內(nèi)容書寫完整規(guī)范，整齊清晰，可以作為實驗報告的一部分。撰寫實驗報告時可以在此基礎(chǔ)上續(xù)加其他內(nèi)容。

　　四、實驗預(yù)習(xí)舉例

　　下面以“拉伸法測鋼材的楊氏模量”這一實驗項目為例，具體說明實驗預(yù)習(xí)的主要內(nèi)容。

　　首先根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容要求，有針對性地閱讀教材，重點思考和解決如下問題： （1）什么是楊氏彈性模量？ （2）測量楊氏模量的計算公式如何？

　�。�3）通過楊氏模量的計算公式明確要測量哪些物理量？這些物理量如何測量？ （4）實驗測量中用到什么測量方法？ （5）實驗中的數(shù)據(jù)如何記錄和處理？

　　實驗5－3 拉伸法測鋼材的楊氏模量

　　【實驗?zāi)康摹?/strong>

　�。�1）學(xué)會拉伸法測量楊氏彈性模量的基本原理和實現(xiàn)方法。 （2）掌握用光杠桿法測量微小伸長量的原理和方法。 （3）學(xué)會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)。

　�。ㄍㄟ^實驗?zāi)康目梢灾�道本實驗中要用到幾種測量長度的器具，要提前預(yù)習(xí)使用方法，并且要熟悉“光杠桿”測微小長度變化的方法以及用逐差法處理數(shù)據(jù)。)

　　【實驗原理】

　　（1）什么是楊氏彈性模量

　　設(shè)鋼絲截面積為S，長為L。若沿長度方向施以外力F使鋼絲伸長△L，則比值F／S 是單位截面上的作用力，稱為應(yīng)力；比值△L/L 是物體的相對伸長量，稱為應(yīng)變，表示物體形變的大小。根據(jù)胡克定律，在物體的彈性限度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比

　　式中比例系數(shù)E的大小，只取決于材料本身的性質(zhì)，與外力F、物體原長L 及截面積S 的大小無關(guān)，叫做楊氏模量。

　�。ㄋ�以實驗當(dāng)中需要測量F、L、S或d、ΔL幾個量才能計算出楊氏模量，究竟如何測量呢？）

　　（2） 用光杠桿法測量微小長度變化量ΔL 光杠桿結(jié)構(gòu)如圖1所示，光杠桿是一個帶有可旋轉(zhuǎn)的平面鏡的支架，平面鏡的鏡面與三個足尖決定的平面垂直，其后足即杠桿的支腳與被測物接觸，當(dāng)杠桿支腳隨被測物上升或下降微小距離ΔL時，鏡面法線轉(zhuǎn)過一個φ 角，而入射到望遠鏡的光線轉(zhuǎn)過2φ角，如圖2 所示。當(dāng)φ 很小時，有

　　圖1 光杠桿結(jié)構(gòu)

　　式中K為支腳尖到刀口的垂直距離(也叫光杠桿

　　的臂長)。根據(jù)光的反射定律，反射角和入射角相等，故當(dāng)鏡面轉(zhuǎn)動φ 角時，反射光線轉(zhuǎn)動2φ 角，由圖2可知

　　式中D 為鏡面到標(biāo)尺的距離，l 為從望遠鏡中觀察到的標(biāo)尺移動的距離（設(shè)長度變化前望遠鏡中的叉絲橫線讀出標(biāo)尺上相應(yīng)的刻度值為x，當(dāng)長度變化兩次讀數(shù)差為l =

　　式（4）得微小伸長量為

　　l

　　D

　　圖2 光杠桿原理

　　K

　　l 2D

　�。�3）測定鋼絲楊氏模量的理論公式

　　由式（2）和式（5）可得實驗測定鋼絲楊氏模量的理論公式為

　　E?

　　8FLD

　　?d2Kl

　　【實驗儀器】

　　楊氏模量測定儀、光杠桿、望遠鏡尺組、米尺、千分尺等。

　�。☉�(yīng)該在下面閱讀中仔細查閱楊氏模量測定儀、千分尺的結(jié)構(gòu)及使用方法如楊氏模量儀中光杠桿及其測微小長度變化的原理、千分尺的讀數(shù)方法；并思考如何選擇上面幾種測量儀器。）

　　【實驗內(nèi)容】

　�。�1）調(diào)整楊氏模量儀

　�。�2）光杠桿及望遠鏡尺組的調(diào)節(jié)

　�。�3）測量相應(yīng)物理量

　　（4）逐差法處理數(shù)據(jù)

　�。▽嶒炛幸�注意光杠桿（望遠鏡、平面鏡、標(biāo)尺）的調(diào)節(jié)，特別注意如何消除十字叉絲像和標(biāo)尺像的視差；千分尺的讀數(shù)（注意初末位置的讀數(shù)），初步理解不同量如何選擇相應(yīng)測量儀器的方法。）

大學(xué)物理實驗報告12