實驗3－2 扭擺法測定物體轉動慣量
實驗前需預習的其它內容：游標卡尺的用法
注意：1． 實驗前必須仔細閱讀課本p32-33注意事項。
2． 游標卡尺左端標識的數字（如0.02或0.05）即為值，據公式進行測量。
3．表3-2-1中，金屬載物盤的質量、幾何尺寸以及轉動慣量理論值不用測量；木球的直徑d＝13.000cm，金屬細桿的長度l＝61.000cm，這兩項可以不必測量。
4． 表3-2-2中，注意理論值的計算公式中，2m指兩個滑塊的質量之和，注意測量並記錄滑塊質量m1、m2。
5． 轉動慣量測試儀顯示的是擺動10個週期的時間，記錄資料時需要除以10。
6． 游標卡尺使用完畢應及時放回盒中，不要長時間暴露在空氣中；天平使用完畢後應將橫樑固定，砝碼放回砝碼盒中。
7． 因為本實驗所用儀器種類較多，為便於以後的同學實驗，做完實驗必須清點儀器是否齊全，從其它實驗台上借用的儀器需及時歸還，擺放好儀器後請老師檢查。
8． 資料處理時注意：扭擺常數k值需根據p100公式先計算出；轉動慣量理論值和實驗值根據公式進行計算，填入**，並計算實驗值與理論值的百分比誤差。
實驗3－5 空氣比熱容比的測量
1、 按照如下示意圖連線電路，注意溫度感測器ad590和測溫電壓表的正負極不要接錯。壓力感測器直接連線測量空氣壓強的數字電壓表。
2、 利用感測器可將非電學量轉換為電學量進行測量，如本實驗中利用壓力感測器和溫度感測器將壓強和溫度轉換為電壓，利用數字電壓表進行測量。
測空氣壓強的數字電壓表用於測量超過環境氣壓的那部分壓強，1kpa的壓強變化產生20mv的電壓變化。
溫度感測器接6v直流電源和5kω電阻後，可產生5mv/k的訊號電壓，即1開爾文的溫度變化產生5mv的電壓變化。
3、 表3-5-1改為如下格式：
表3-5-1 資料記錄參考用表
說明：（1）開始實驗前，預熱儀器和調零後，將進氣活塞和放氣活塞都開啟，記錄此時測溫電壓表顯示的室溫t0 。周圍大氣壓強值由實驗老師告知。
（2）為便於比較實驗結果，5次測量過程中，用打氣球打氣時，盡量將p1控制在相同的值。打氣結束，將進氣活塞也關閉，等待瓶內空氣穩定。
（3）按照課本步驟3所述方法正常關閉活塞2測3次，提前和推遲關閉活塞2各測1次，提前和推遲的效果要明顯一點。
（4）計算3次正常關閉活塞2時所得的的平均值和標準偏差。
4、 完成課後思考題2、3，試給出理論證明。
5、 補充思考題：本實驗中測空氣壓強的數字電壓表靈敏度為20mv/kpa，當數字電壓表顯示為200mv時，待測氣體壓強為p0+10kpa。根據測量溫度的數字電壓表計算溫度值的方法與此類似，試根據實驗開始前測量的室溫t0計算環境的攝氏溫度值。
實驗3－7 溫差電動勢的測量
實驗前需預習的其它內容：熱電偶；萬用電表。
實驗所用部分儀器與課本上不同，實驗原理的電位差計部分和儀器介紹部分可不看，預習時參考以下內容。
一、實驗目的
1、 學會使用數字電壓表或萬用表測量熱電偶的溫差電動勢。
2、 了解熱電偶的測溫原理和方法。
二、實驗儀器
熱電偶、數字式電壓表（萬用表）、溫度計、帶溫度顯示的水浴鍋、保溫杯
三、儀器介紹
1、 熱電偶 （p70）
用兩種不同金屬組成迴路，若兩觸點處於不同溫度，觸點間會產生電動勢。
2、 數字式電壓表
用於直接測量電壓的儀表，本實驗中使用的數字式電壓表有5檔，實驗使用量程最小一檔，其最大可測量電壓為20mv。電壓表還配有調零檔，實驗前需進行調零。
3、 萬用表
用於直接測量電壓、電流以及電阻的常用儀器，本實驗中使用的萬用表，測量時應使用量程最小檔，其最大可測量電壓為200mv。
注意：對比萬用表與數字電壓表，測量檔次不同，靈敏度則不同，實驗資料有效數字的選擇也不同。萬用表測量結果取1位小數；數字式電壓表取2位小數。
4、 水浴鍋
常見的溫度控制儀器，可在0℃～100℃區間內精確控溫。水浴鍋通過電熱絲通電發熱為熱源。而因為水的比熱容較大，且方便易得，所以以水作為控溫介質。
大型的水浴鍋控溫效果較好。本實驗中使用的水浴鍋可測量當前水的溫度，並可對目標溫度進行設定，水浴鍋自動加熱至目標溫度恆溫。
實驗時注意：
1． 水浴鍋中加水不要過多，否則導致降溫緩慢。
2． 萬用電表使用完畢後，關閉電源，並置於交流電壓最大量程。
實驗3－7 溫差電動勢的測量實驗步驟
1、 將數字式電壓表或萬用表與熱電偶上的紅黑接線柱相連
2、 數字電壓表測試前需調零（萬用表測試前不需調零）
調零辦法：將熱電偶兩端均置於冷水瓶中，將數字電壓表置於調零檔，調節微調旋鈕，使顯示讀數為【000】，調零完成。
3、 將熱電偶一端置於水浴鍋中，另一端置於冷水瓶中，將數字式電壓表置於20mv檔，（萬用表置直流電壓200mv檔），開始測量。
注意：熱電偶觸點必須置於水下，且不能與鍋壁與鍋底相接觸。
4、 用溫度計測量冷水瓶中水溫，即熱電偶冷端溫度。
5、 測量公升溫過程中不同溫度差下的電動勢。從67℃開始，每隔4℃測量一次，至95℃為止。
將水浴鍋擲於「設定」，旋轉溫度旋鈕至所需溫度（高於95℃），水浴鍋開始加熱。然後將水浴鍋擲於「測溫」，顯示溫度為當前水溫。水溫到達設定溫度時，水浴鍋狀態轉為「保溫」。
6、 測量降溫過程中不同溫度差下的電動勢。從95℃開始，每隔4℃測量一次，至67℃為止。
將水浴鍋擲於「設定」，旋轉溫度旋鈕至所需溫度（低於67℃），此時可將水浴鍋蓋子開啟，使水自然降溫。然後將水浴鍋擲於「測溫」，顯示溫度為當前水溫。
7、 使熱端處於任意乙個溫度（**中沒有的溫度，如60℃或80℃），測出當前溫度tx真，以及此溫度下相應的電動勢。
表4-8-1 測量資料
熱電偶冷端溫度t0＝ ℃
資料處理要求
1、 座標紙作圖， t平均值為縱座標，溫差△t為橫座標。
2、 **法求溫差係數c，參考課本p18。要求寫出所取的資料點和計算過程。注意溫差係數c有單位。
3、 最小二乘法求溫差係數c，參考課本p19。要求計算出溫差係數c；也可以利用計算機作圖或程式設計進行擬合。注意思考、應分別是什麼？
4、 由ε－△t圖，根據εx求出熱水溫度tx，以溫度計所測值tx真為其真值，計算百分比誤差。
實驗3-8 電子示波器的使用
實驗前需預習的其它內容：
1、 74－77，示波器和訊號發生器的原理和用法。
2、 查詢詞典，翻譯與儀器有關的下列單詞：focus intensity variable calibrate trigger slope internal external amplitude symmetry
注意事項和補充說明：
1． 實驗原理部分在p78，要求用自己的話概括示波器的組成及功能。
2． 實驗內容中「觀察波形」部分不必抄寫入實驗報告，實驗時對照儀器進行調整即可。
3． 開始測量前先對照課本p75－77，學習儀器的各個旋鈕和開關的功能，要求熟練掌握示波器和訊號發生器的使用方法。課本上示波器面板與實際用到的有所不同，但旋鈕名稱和功能是相通的，所以不要查詢課本中示波器面板的對應旋鈕，只把旋鈕名稱與功能仔細閱讀幾遍。
4． 訊號發生器使用時，width、rate和sym、offset要關閉。
5． 訊號發生器輸出訊號的頻率和幅度要適中，可取500~3000hz和1v～3v。
6． 示波器顯示屏在水平方向有10個格，在垂直方向上有8個格，每格表示1cm，其中每格又可分為5個小格，每小格表示0.2cm。測量正弦訊號的電壓和週期時，
upp=y（cm）y軸靈敏度選擇（v/div或mv/div）
t=x（cm）掃瞄速度選擇（s/div、ms/div或μs/div）
指從波峰到波谷之間波形所佔的格數即所對應的垂直距離；x指乙個週期波形在水平方向上所佔的格數即所對應的水平距離；y軸靈敏度選擇指volts/div旋鈕所對應的數字和單位，表示在垂直方向乙個格代表的電壓大小；掃瞄速度選擇指time/div旋鈕所對應的數字和單位，表示電子束在水平方向掃瞄乙個格所需的時間。
表3-8-1 調整為
記錄資料時要標明單位。 1div=1cm
補充**一（選做，有加分）
補充**二（選做，有加分）
7．在李薩如圖形中，y方向的切線和圖形相切的切點和x方向的切線和圖形相切的切點分別如下圖中a、b點所示。表3-8-2調整為右圖（不要侷限於課本所給出的圖形）
8．設計題（選做，有加分）
進行示波器實驗時，實驗室提供了兩台訊號源，其中一路訊號源可以顯示訊號的頻率和幅度，另一路訊號源不能顯示出頻率和幅度，將此訊號源調節至任一頻率和幅度的正弦波後，利用示波器，你有幾種方法測出目前訊號的頻率和幅度？在實驗室進行探索後，將你的實驗過程寫下來。
9．完成思考題
示波器上觀察到正弦波形時，在x偏轉板上施加的是什麼訊號？在y偏轉板上施加的是什麼訊號？
示波器上觀察到方波波形時，在x偏轉板上施加的是什麼訊號？在y偏轉板上施加的是什麼訊號？
示波器上觀察到李薩如圖形時，在x偏轉板上施加的是什麼訊號？在y偏轉板上施加的是什麼訊號？
10．閱讀材料
利用計算機編寫虛擬示波器實現軟體觸發的原理
觸發控制部分實現選擇觸發源tigger source（如ch1、ch2或外部訊號ext）、根據觸發電平的大小trig level和觸發極性slope觸發x軸開始掃瞄。其原理如右圖所示，首先判斷使用者設定的觸發電平是否在觸發源的波峰和波谷範圍內，在此範圍內則進行觸發。對觸發源訊號的第點和第點的值進行比較，正極性觸發時，若第點的值等於或小於觸發電平，同時第點的值大於觸發電平，則第點為觸發點，x軸從此點開始掃瞄，每次採集資料後，都從觸發點開始提取子陣列，送入顯示屏，實現波形的同步顯示。
負極性觸發時與之相反。如果使用者設定的觸發電平不在觸發源的波峰和波谷範圍內，則無法找到觸發點，即無法得到穩定的波形。
工科大學生創新實驗設計研究
作者 趙西坡彭少賢 教育界 下旬 2015年第08期 摘要 工科院校大學生在國家創新型建設的程序中肩負著極其重要的責任，培養工科類大學生創新型實驗設計的綜合素質，在現代經濟發展中佔據著極為關鍵的地位，也成為各高校所面臨的巨大挑戰。實施工科大學生創新實驗設計，也是培養工科學生的綜合素質。本文就基於創新...
大學物理實驗預習報告
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