大学物理仿真实验报告

项目名称：固体热膨胀系数的测量

院系名称：电气工程学院            

专业班级：电气F1204             

姓    名：赵振宇                

学    号：201223910911         

一、实验目的

  1.掌握测量固体线热膨胀系数的基本原理。

  2.掌握大学物理仿真实验软件的基本操作方法。

  3.测量铜棒的线热膨胀系数。

  4.学会用图解图示法处理实验数据

二、实验原理

1.膨胀系数 : 表征物体热胀冷缩特性的物理量，各种材料热胀冷缩的强弱是不同的，为了定量区分它们，人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理量，线胀系数和体胀系数。

常用:

 (1)线膨胀系数：    

   描述材料在受热状态下，在一维方向上膨胀特性的物理量。 定义为：                       

 (2)体膨胀系数：

   体膨胀是材料在受热时体积的增加，一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

 2.光杠杆放大原理（测量△L）

 

 

 

由公式可知n与t成正比，K为其直线的斜率。

 三、实验仪器

     1.实物仪器：镜尺组、平面镜、待测铜棒等。

     2.仿真软件的操作方法演示。

四、实验内容及步骤（实验过程截图）

  根据           ，要求K， 需要测量n与t变化关系，测量b、D、L。                 

1、   先测出n与t的变化关系。先对铜棒进行加热，温度从10度开始，温度每升高10度，记下相应的n值。初始温度10度时对应的初始n值如下图所示：

2、   对上述数据进行处理，求出斜率K的值。

3、   用仿真软件中的米尺对物体进行长度的测量。在米尺上读出不同的数据，依次测量出光杠杆后单足到前双足的垂直距离b，镜尺组到平面镜的垂直距离D，以及铜棒的原长L。

4、   将以上测量数据带入公式       中求出膨胀系数。

五、数据记录与处理

 

D=185.81cm   b=6.20cm   l=50.71cm  k=0.0375

代入公式计算线膨胀系数值α=6.20/（2×185.81×50.71）×0.0375=0.0000123

第二篇：山西大学物理仿真实验报告单透镜物理实验

单透镜物理实验

班级：201* 姓名：*** 日期：20##-6-4

地点：理科楼

【实验目的】：

1，学会常用的测量薄透镜的方法。

2，加深对物象关系和成像公式的理解。

3，学会用直角坐标系方法讨论薄透镜的成像问题。

4， 学会和掌握共轴光具组的调节。

【实验原理】

薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。透镜分为两大类：一类是凸透镜（也称为正透镜或会聚透镜），对光线起会聚作用。焦距越短，会聚本领越大。另一类是凹透镜（也称负透镜或发散透镜），对光线起发散作用。焦距越短，发散本领越大。

    在近轴光束（靠近光轴并且与光轴的家教很小的光线）的条件下，薄透镜（包括凸、凹透镜）的成像公式为：

…………（1）

    式中：为物距；为像距；为焦距。它的正、负规定为：实物、实像时，、为正；虚物、虚像时，为正，为负；凸透镜为正，凹透镜为负。利用上式测定焦距，可以有几种方法，除了本实验中的方法以外，还可用焦距仪测量。

    利用上式时必须满足：

a.   薄透镜；

b.   近轴光线。

实验中常采取的措施是：

a.   在透镜前加一光阑以去边缘光线；

b.   调节各元件使之共轴。

    一般透镜中心厚度有几毫米，也会给测量带来一定的误差。当不考虑透镜厚度时，会有百分之几的误差，这是允许的。

    1. 凸透镜焦距的测量方法

    （1）物距像距法

    由实验分别测出物距及像距，利用（1）式，求出焦距：

……（2）

   

（2）自准法

    从（1）式可知，当像距时，，即当物体上各点发出的光经透镜后，变为不同方向的平行光时，物距即为透镜的焦距。该方法利用实验装置本身产生平行光，故为自准法，见下图。

（3）位移法

当物AB与像屏的间距时，透镜在D间移动可在屏上两次成像，如下图所示，一次成放大的像，另一次成缩小的像。

由公式（1）与图中的几何关系可得：

……（3）

……（4）

由上两式右边相等得：

……（5）

将（5）式代入（3）式得：

……（6）

式中：为物与像屏的间距；为透镜移动的距离。

    2. 凹透镜焦距的测量方法

    因实物经凹透镜后，不能在屏上生成实像，故测其焦距时总要借助一个凸透镜，使凸透镜给凹透镜生成一个虚像，最后再由凹透镜生成一个实像。

   

（1）物距像距法

如下图所示，在没有凹透镜时，物AB经凸透镜后将成实像于，在和间插入凹透镜后，便称为了的物，但不是实物，而为虚物。对而言，物距。该虚物由凹透镜再成实像于，像距。由透镜成像公式（1）得：

注意到这时，，故必有。

（2）自准法

凸透镜成像于，在与之间插入凹透镜及平面反射镜。移动，当位于的第一焦点时，则发出的是平行光，根据光路可逆原理，最后必定在点形成一个与原物等高、倒立的实像。这时：

【实验内容】

1. 光学系统的共轴调节

    共轴调节是光学测量的先决条件，也是减少误差、确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源、物、透镜等）的主光轴重合。由于在光具光具座上进行，所以须使光轴平行于光具座导轨的刻度线。具体调节分两步进行：

a.   粗调。将安置于光具座上的各光学元件靠拢在一起，用眼观察，并调节它们的中心使它们处在同一高度，且连线（光轴）平行于导轨。

b.   细调。将各光学元件按实验要求移开，利用透镜成像规律进一步调整，移动透镜及屏时，将大小不同的像生成在不同的位置。若这些大小不等的像的中心在屏上的位置重合，则说明系统已共轴；若在移动透镜的过程中，像的中心位置不重合，则应调节透镜的高低或左右位置。

       2. 测凸透镜的焦距

a.   用物距像距法测3次，每次测量应改变物距，分别代入公式（2）求，将结果表示成。

b.   用自准法测3次求平均值，结果以表示。注意：在用自准法测凸透镜焦距时，可发现不用反射镜，透镜本身也会产生反射像，在实验中应加以鉴别。

c.   用位移法测3次。在同一值下测3次，以公式（6）分别算出，并将结果表示成。

       3. 测凹透镜的焦距

a.   以物距像距法测3次，每次改变物距，测像距，分别代入公式（2）求，结果以表示。

b.   用自准法测3次，将结果以表示。

注意：在测量凹透镜的焦距时，测得的数据误差往往较大，原因主要有4个方面：共轴没有调节好；选凸透镜成的小像作为物；选择物距值没有尽可能的大；没有认真判断像的清晰位置。

【数据处理】

【实验结论】

实验培养了缜密的思维方式，创新的素质，它是使我们受益匪浅的课程。它是一门集基础性，提高性，综合应用性，研究、创新性于一体的课程。切实的提高了我们独立学习，独立解决问题、自主创新的素质，并培养了我们的科研兴趣。