大學物理課題演示實驗報告（精選4篇）

大學物理課題演示實驗報告 篇1

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，併產生大規模的放電，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。由於電弧加熱(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，由於兩電極間距過大，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。並觀察現象。(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。熱空氣帶着電弧一起上升，就象聖經中的雅各布(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後，進入保護狀態，自動斷電，稍等一段時間，儀器恢復後可繼續演示，

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2

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係而製成的一種器件，其電阻溫度係數一般爲(-0.003~+0.6)℃-1。因此，熱敏電阻一般可以分爲:

Ⅰ、負電阻溫度係數(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爲基本材料製成的，近年還有單晶半導體等材料製成。國產的主要是指MF91~MF96型半導體熱敏電阻。由於組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫範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係，隨着溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應用於測溫控溫技術，還可以製成流量計、功率計等。

Ⅱ、正電阻溫度係數(簡稱PTC)的熱敏電阻元件

常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素採用陶瓷工藝，高溫燒製而成。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴於載流子濃度，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，還製成各類加熱器，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 之間的關係爲

(1—1)

式中a與b對於同一種半導體材料爲常量，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爲

(1—2)

式中 爲兩電極間距離， 爲熱敏電阻的'橫截面， 。

對某一特定電阻而言， 與b均爲常數，用實驗方法可以測定。爲了便於數據處理，將上式兩邊取對數，則有

(1—3)

上式表明 與 呈線性關係，在實驗中只要測得各個溫度 以及對應的電阻 的值，

以 爲橫座標， 爲縱座標作圖，則得到的圖線應爲直線，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係數 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係數。

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之間爲一負載電阻 ，只要測出 ，就可以得到 值。

·物理實驗報告 ·化學實驗報告 ·生物實驗報告 ·實驗報告格式 ·實驗報告模板

當負載電阻 → ，即電橋輸出處於開

路狀態時， =0，僅有電壓輸出，用 表示，當 時，電橋輸出=0，即電橋處於平衡狀態。爲了測量的準確性，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爲待測電阻，R4 = R_，則當R4→R4+△R時，因電橋不平衡而產生的電壓輸出爲：

(1—5)

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

(1—6)

式中R和 均爲預調平衡後的電阻值，測得電壓輸出後，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，並設計各臂電阻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，並將測量數據列表(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爲，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爲 。

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爲。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，基本在實驗誤差範圍之內。但我們可以清楚的發現，隨着溫度的升高，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，由於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於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，而且隨着溫度上升，其電阻值呈指數關係下降。因而可以利用電阻—溫度特性製成各類傳感器，可使微小的溫度變化轉變爲電阻的變化形成大的信號輸出，特別適於高精度測量。又由於元件的體積小，形狀和封裝材料選擇性廣，特別適於高溫、高溼、振動及熱衝擊等環境下作溫溼度傳感器，可應用與各種生產作業，開發潛力非常大。

大學物理課題演示實驗報告 篇3

院系名稱： 紡織與材料學院

專業班級：輕化工程11級03班

姓 名：樑優

學 號：

魚洗

實驗描述：

魚洗是中國三大青銅器之一，在魚洗內注入清水後摩擦其兩耳，如果頻率恰當，就會出現水面產生波紋，發出嗡嗡的聲音並有水花躍出的現象。經驗表明，溼潤的雙手比干燥的雙手更容易引起水花飛躍。

實驗原理：

魚洗的原理應該是同時應用了波的疊加和共振。摩擦的雙手相當於兩個相干波源，他們產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象相同。按照我的分析，如果振動的頻率接近於魚洗的固有頻率，纔會產生共振現象。通過摩擦輸入的能量纔會激起水花。

令人不解的是，事實上魚洗是否能產生水花與雙手的摩擦頻率並沒有關係。在場的同學試着摩擦的時候，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，敲擊後鑼面的振動頻率並不等於敲擊頻率。)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。)

爲什麼溼潤的雙手更容易引起魚洗的振動呢?從實踐的角度，可能是因爲溼潤的雙手有更小的摩擦係數，因爲摩擦起來更流暢，不會出現乾燥雙手可能會出現的“阻塞”情況，這只是我個人猜想，並沒有發現資料有關於這方面的討論。

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，系統爲一個豎直平面的圓，中間由細柱傳過。當摁下儀器上的按鈕時，細柱帶動塑料帶在水平面旋轉起來。當旋轉速度增大時，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的橢圓形狀。

實驗原理：

離心力是一個慣性力，實際上是並不存在的。繞旋轉中心轉動的物體有脫離中心延半徑方向向外運動的趨勢，產生這種趨勢的力即稱爲離心力。當啓動儀器時，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後兩個塑料小段的拉力。由於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果，我個人認爲，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係才能確定。在豎直向下的分力作用下，塑料帶被壓扁成爲旋轉的橢圓。

輝光球

實驗描述：

輝光球是圓形球體，實驗室中還有一個爲圓盤形狀。工作時會發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爲明顯。當將手指放上去時，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，也會出現上述現象，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。經查資料得知，稀薄的稀有氣體在高頻的強電場作用下會發生電離作用。而從生活中的霓虹燈得知，稀有氣體如果電離，則會發光，具體的顏色與氣體種類有關。根據查到的資料瞭解，在我們的實驗室的輝光球中，發出紅綠藍三色輝光的圓盤可能充有He，

Ne

和_e，藍色的輝光球中可能充有Ar。在人手觸摸輝光球時，由於人體和大地相連，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佈不再均勻，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。

大學物理課題演示實驗報告 篇4

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

所用儀器爲：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，數出時間爲t的p點，用米尺測出op的距離爲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，用秒錶測出n個(n取50—100)水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間爲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、取半徑爲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，這時液體相對於玻璃杯的形狀爲旋轉拋物面

重力加速度的計算公式推導如下：

取液麪上任一液元a，它距轉軸爲_，質量爲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.

.將某點對於對稱軸和垂直於對稱軸最低點的直角座標系的座標_、y測出，將轉檯轉速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，用秒錶測出n個(n取50—100)水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間爲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

所用儀器爲：米尺、秒錶、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)，用秒錶測出擺錐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，擺動週期爲：

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，但因爲實驗室器材不全，故該方法無法進行;對其他幾種方法反覆比較，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爲順利，從而可以得到更爲精確的值。

四、採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爲1/300。研究重力加速度的分佈情況，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佈情況，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聖燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作爲計時器計算聖燈擺動的時間，他發現連續擺動的聖燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與聖燈擺動的幅度無關，並進一步用實驗證實了觀察的結果，爲單擺作爲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，因爲單擺的振動週期是決定於振動系統本身的性質，即決定於重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，並測定擺動的週期，就可以算出g值。

實驗器材：

單擺裝置(自由落體測定儀)，鋼捲尺，遊標卡尺、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。在擺長遠大於球的直徑，擺錐質量遠大於線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊(很小距離，擺角小於5°)，然後釋放，擺錐即在平衡位置左右作週期性的往返擺動，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也可近似地看作沿着這一直線。設擺長爲l，小球位移爲_，質量爲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，可近似爲簡諧振動，比較諧振動公式：a==-ω2_

可得ω=

於是得單擺運動週期爲：

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，一般採用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的週期t後，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之間具有線性關係，爲其斜率，如對於各種不同的擺長測出各自對應的週期，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.單擺的擺動週期與擺角的關係，可通過測量θ<5°時兩次不同擺角θ1、θ2的週期值進行比較。在本實驗的測量精度範圍內，驗證出單擺的t與θ無關。

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

t=t0[1+2sin2+2sin2+……]

式中t0爲θ接近於0o時的週期，即t0=2π

2.懸線質量m0應遠小於擺錐的質量m，擺錐的半徑r應遠小於擺長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，其擺動週期爲：

3.如果考慮空氣的浮力，則週期應爲：

式中t0是同一單擺在真空中的擺動週期，空氣是空氣的密度，擺錐是擺錐的密度，由上式可知單擺週期並非與擺錐材料無關，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，由於存在這些摩擦阻力，使單擺不是作簡諧振動而是作阻尼振動，使週期增大。