實驗報告
一。預習報告
1.簡要原理
2.注意事項
二。實驗目的
三。實驗器材
四。實驗原理
五。實驗內容、步驟
六。實驗數據記錄與處理
七。實驗結果分析以及實驗心得
八。原始數據記錄欄(最後一頁)
把實驗的目的、方法、過程、結果等記錄下來，經過整理，寫成的書面彙報，就叫實驗報告。
實驗報告的種類因科學實驗的對象而異。如化學實驗的報告叫化學實驗報告，物理實驗的報告就叫物理實驗報告。隨着科學事業的日益發展，實驗的種類、項目等日見繁多，但其格式大同小異，比較固定。實驗報告必須在科學實驗的基礎上進行。它主要的用途在於幫助實驗者不斷地積累研究資料，總結研究成果。
實驗報告的書寫是一項重要的基本技能訓練。它不僅是對每次實驗的總結，更重要的是它可以初步地培養和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，是科學論文寫作的基礎。因此，參加實驗的每位學生，均應及時認真地書寫實驗報告。要求內容實事求是，分析全面具體，文字簡練通順，謄寫清楚整潔。
實驗報告內容與格式
(一) 實驗名稱
要用最簡練的語言反映實驗的內容。如驗證某程序、定律、算法，可寫成“驗證×××”；分析×××。
(二) 所屬課程名稱
(三) 學生姓名、學號、及合作者
(四) 實驗日期和地點（年、月、日）
(五) 實驗目的
目的要明確，在理論上驗證定理、公式、算法，並使實驗者獲得深刻和系統的理解，在實踐上，掌握使用實驗設備的技能技巧和程序的調試方法。一般需説明是驗證型實驗還是設計型實驗，是創新型實驗還是綜合型實驗。
(六) 實驗內容
這是實驗報告極其重要的內容。要抓住重點，可以從理論和實踐兩個方面考慮。這部分要寫明依據何種原理、定律算法、或操作方法進行實驗。詳細理論計算過程。
(七) 實驗環境和器材
實驗用的軟硬件環境（配置和器材）。
(八) 實驗步驟
只寫主要操作步驟，不要照抄實習指導，要簡明扼要。還應該畫出實驗流程圖（實驗裝置的結構示意圖），再配以相應的文字説明，這樣既可以節省許多文字説明，又能使實驗報告簡明扼要，清楚明白。
(九) 實驗結果
實驗現象的描述，實驗數據的處理等。原始資料應附在本次實驗主要操作者的實驗報告上，同組的合作者要複製原始資料。
對於實驗結果的表述，一般有三種方法：
1. 文字敍述： 根據實驗目的將原始資料系統化、條理化，用準確的專業術語客觀地描述實驗現象和結果，要有時間順序以及各項指標在時間上的關係。
2. 圖表： 用表格或座標圖的方式使實驗結果突出、清晰，便於相互比較，尤其適合於分組較多，且各組觀察指標一致的實驗，使組間異同一目瞭然。每一圖表應有表目和計量單位，應説明一定的中心問題。
3. 曲線圖 應用記錄儀器描記出的曲線圖，這些指標的變化趨勢形象生動、直觀明瞭。
在實驗報告中，可任選其中一種或幾種方法並用，以獲得最佳效果。
(十) 討論
根據相關的理論知識對所得到的實驗結果進行解釋和分析。如果所得到的實驗結果和預期的結果一致，那麼它可以驗證什麼理論？實驗結果有什麼意義？説明了什麼問題？這些是實驗報告應該討論的。但是，不能用已知的理論或生活經驗硬套在實驗結果上；更不能由於所得到的實驗結果與預期的結果或理論不符而隨意取捨甚至修改實驗結果，這時應該分析其異常的可能原因。如果本次實驗失敗了，應找出失敗的原因及以後實驗應注意的事項。不要簡單地複述課本上的理論而缺乏自己主動思考的內容。
另外，也可以寫一些本次實驗的心得以及提出一些問題或建議等。(十一) 結論
結論不是具體實驗結果的再次羅列，也不是對今後研究的展望，而是針對這一實驗所能驗證的概念、原則或理論的簡明總結，是從實驗結果中歸納出的一般性、概括性的判斷，要簡練、準確、嚴謹、客觀。
(十二) 鳴謝(可略)
在實驗中受到他人的幫助，在報告中以簡單語言感謝。
(十三) 參考資料
【實驗名稱】靜電跳球
【實驗目的】觀察靜電力
【實驗器材】韋氏起電機，靜電跳球裝置（如圖）
【實驗原理、操作及現象】
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，與之接觸後，小球所帶的電荷被中和反而帶上與上極板相同的電荷，於是又被排向下極板。如此周而復始，於是可觀察到球在容器內上下跳動。當兩極板電荷被中和時，小球隨之停止跳動。
【注意事項】
1．搖動起電機時應由慢到快，並且不宜過快；搖轉停止時亦需慢慢進行，可鬆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。
靜電跳球中國小科學探究實驗室儀器模型設備實驗目的：
1、探究靜電作用力的現象及原理。
2、研究能量間的轉化過程。實驗器材：圓鋁板2個、圓形有機玻璃筒、靜電導體球（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有所瞭解。那麼，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：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，裏面放了一些靜電導體球，當接通高壓直流電源後觀察靜電導體球的運動情況。
2、增大兩極板間的電壓，觀察現象。
3、實驗完畢要及時關閉電源，必須用接地線分別接觸兩極板進行放電。
探究問題：
1、儀器內的小球為什麼會跳起來？
2、靜電導體球實際在做什麼工作？3、為什麼增大兩極板間的電壓兩極板間產生火花放電現象？實驗結論與體會： （以下由學生總結並交流，也可由教師引導得出）課外活動： 梳子摩擦頭髮後，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、接好電路後，再調整兩根輸出導線之間的距離至少離開10釐米。太近時會擊穿空氣而打火。
2、接通高壓電源後就不能再觸摸高壓端和電極板，否則會觸電而麻木。實驗做完後，先關閉電源開關，再用接地線分別接觸兩個電極進行放電。
重力加速度的測定
精確測定銀川地區的重力加速度
測量結果的相對不確定度不超過5%
初步確定有以下六種模型方案：
所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架台、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。由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.
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.
重力加速度的計算公式推導如下：
取液麪上任一液元a，它距轉軸為x，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知：
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.
.將某點對於對稱軸和垂直於對稱軸最低點的直角座標系的座標x、y測出，將轉枱轉速ω代入即可求得g.
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.
所用儀器為：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。
在擺角很小時，擺動週期為：
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為順利，從而可以得到更為精確的值。
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。一般説，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，用他的脈搏跳動作為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，為單擺作為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，因為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。
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。設擺長為l，小球位移為x，質量為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=
於是得單擺運動週期為：
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， 為其斜率，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，其公式為：
t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0為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，其擺動週期為：
3．如果考慮空氣的浮力，則週期應為：
式中t0是同一單擺在真空中的擺動週期，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。
摘要：簡要説明了大學物理實驗的重要地位和實驗預習的重要性。詳細介紹如何做好大學物理實驗課程的實驗預習，包括預習要求、預習重點、設計性實驗的預習、預習報告的內容；並以“拉伸法測量鋼絲楊氏模量”這一實驗項目為例，具體説明了怎樣做好實驗預習。
大學物理實驗是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。
大學物理實驗覆蓋面廣，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練，是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要基礎。
在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯繫實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面，大學物理實驗具有其他實踐類課程不可替代的作用。
與理論課程不同，實驗課程的特點是學生在教師的指導下自己動手，獨立完成實驗任務。所以實驗預習尤其重要。上課時教師要檢查實驗預習情況，評定實驗預習成績。沒有預習的學生不能做實驗。
實驗預習的目的是全面認識和了解所要做的實驗項目。因此，要求在預習時應理解實驗原理，瞭解實驗儀器和實驗方法，明確實驗任務，寫出簡單的預習報告。
（1） 明確實驗任務
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麼實驗儀器和採用什麼實驗方法來測量。
（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，應該理解補償電路的特點，什麼是定標，定標的作用以及如何利用補償電路定標；電位差計測量的主要誤差來源，怎樣減小誤差。
（3）瞭解實驗儀器 要初步瞭解實驗儀器，通過預習知道需要使用哪些儀器，並對儀器的相關知識進行初步學習，特別是儀器的結構功能、操作要領、注意事項等。
（4）瞭解實驗誤差
要了解引起實驗誤差的主要因素有哪些，思考在做實驗時應當怎樣減小誤差。 （5）總結實驗預習
嘗試歸納總結實驗所體現的基本思想，自己在預習過程做了哪些工作，遇到了哪些問題，解決了哪些問題，怎麼解決的，還有哪些問題不清楚，等等。
總之，實驗預習時要認真閲讀實驗教材，積極參考網上實驗學習輔導，必要時主動查閲相關資料，明確實驗目的和要求，理解實驗原理，掌握測量方案，初步瞭解儀器的構造原理和使用方法，在此基礎上寫好預習報告。
設計性實驗項目除了做好一般實驗項目的預習工作以外，還要做好下列預習工作。 （1）闡述實驗原理，選擇實驗方案
根據實驗內容要求和實驗教材中實驗原理的提示，認真查閲有關資料，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
根據實驗方案的要求，確定出使用什麼樣的實驗儀器、採用什麼樣的測量方法、在什麼樣的條件下進行測量。選擇測量方法時還要考慮到選用什麼樣的數據處理方法。
（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。
3．實驗原理（必要的計算公式、原理圖、電路圖、光路圖、相關説明等表格。）
特別説明：
預習報告為預習時寫的實驗報告，不一定冠名“預習”。如果預習實驗報告1～4項內容書寫完整規範，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上續加其他內容。
下面以“拉伸法測鋼材的楊氏模量”這一實驗項目為例，具體説明實驗預習的主要內容。
首先根據實驗目的和實驗內容要求，有針對性地閲讀教材，重點思考和解決如下問題： （1）什麼是楊氏彈性模量？ （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）實驗測量中用到什麼測量方法？ （5）實驗中的數據如何記錄和處理？
實驗5－3 拉伸法測鋼材的楊氏模量
（1）學會拉伸法測量楊氏彈性模量的基本原理和實現方法。 （2）掌握用光槓杆法測量微小伸長量的原理和方法。 （3）學會用逐差法處理實驗數據。
（通過實驗目的可以知道本實驗中要用到幾種測量長度的器具，要提前預習使用方法，並且要熟悉“光槓杆”測微小長度變化的方法以及用逐差法處理數據。)
（1）什麼是楊氏彈性模量
設鋼絲截面積為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，稱為應力；比值△l/l 是物體的相對伸長量，稱為應變，表示物體形變的大小。根據胡克定律，在物體的彈性限度內，應力與應變成正比
式中比例係數e的大小，只取決於材料本身的性質，與外力f、物體原長l 及截面積s 的大小無關，叫做楊氏模量。
（所以實驗當中需要測量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） 用光槓杆法測量微小長度變化量δl 光槓杆結構如圖1所示，光槓杆是一個帶有可旋轉的平面鏡的支架，平面鏡的鏡面與三個足尖決定的平面垂直，其後足即槓桿的支腳與被測物接觸，當槓桿支腳隨被測物上升或下降微小距離δl時，鏡面法線轉過一個φ 角，而入射到望遠鏡的光線轉過2φ角，如圖2 所示。當φ 很小時，有
圖1 光槓杆結構
式中k為支腳尖到刀口的垂直距離(也叫光槓杆
的臂長)。根據光的反射定律，反射角和入射角相等，故當鏡面轉動φ 角時，反射光線轉動2φ 角，由圖2可知
式中d 為鏡面到標尺的距離，l 為從望遠鏡中觀察到的標尺移動的距離（設長度變化前望遠鏡中的叉絲橫線讀出標尺上相應的刻度值為x，當長度變化兩次讀數差為l =
式（4）得微小伸長量為
l
d
圖2 光槓杆原理
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
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楊氏模量測定儀、光槓杆、望遠鏡尺組、米尺、千分尺等。
（應該在下面閲讀中仔細查閲楊氏模量測定儀、千分尺的結構及使用方法如楊氏模量儀中光槓杆及其測微小長度變化的原理、千分尺的讀數方法；並思考如何選擇上面幾種測量儀器。）
（1）調整楊氏模量儀
（2）光槓杆及望遠鏡尺組的調節
（3）測量相應物理量
（4）逐差法處理數據
（實驗中要注意光槓杆（望遠鏡、平面鏡、標尺）的調節，特別注意如何消除十字叉絲像和標尺像的視差；千分尺的讀數（注意初末位置的讀數），初步理解不同量如何選擇相應測量儀器的方法。）
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(空氣的温度升高，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：舉例説明電弧放電的應用
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