虚拟仿真物理实验

彭东青、徐恭勤、陈鑫耀,等

目录

  • 1 物理实验基本知识
    • 1.1 物理实验课程介绍
    • 1.2 误差与测量
    • 1.3 直接测量的结果表达
    • 1.4 间接测量的结果表达
    • 1.5 有效数字
    • 1.6 实验数据处理一般方法
    • 1.7 图示图解法
    • 1.8 逐差法与最小二乘法
    • 1.9 科技实验报告写作
    • 1.10 物理实验基本理论知识练习
    • 1.11 物理实验安全知识练习
  • 2 虚拟仿真物理实验指南
    • 2.1 虚拟仿真实验操作通知
    • 2.2 虚拟仿真实验软件下载安装
    • 2.3 虚拟仿真实验软件使用说明
    • 2.4 虚拟仿真实验须知
  • 3 基本物理量的测量
    • 3.1 《拉伸法测杨氏模量实验》
    • 3.2 预习测试
    • 3.3 线下实验指导
    • 3.4 虚拟仿真-拉伸法测定杨氏模量
    • 3.5 《三线摆法测刚体的转动惯量》
    • 3.6 预习测试
    • 3.7 线下实验指导
    • 3.8 虚拟仿真-三线摆法测转动惯量
    • 3.9 《扭摆法测定物体转动惯量》
    • 3.10 预习测试
    • 3.11 线下实验指导
  • 4 干涉测量系列实验
    • 4.1 《光的等厚干涉及应用》视频
    • 4.2 预习测试
    • 4.3 线下实验指导
    • 4.4 虚拟仿真-牛顿环干涉测微小量
    • 4.5 《迈克尔逊干涉仪测量光波长》
    • 4.6 预习测试
    • 4.7 线下实验指导
    • 4.8 虚拟仿真-迈克尔逊干涉仪
    • 4.9 《F-P多光束干涉实验》
    • 4.10 线下实验指导
    • 4.11 预习测试
  • 5 分光计系列实验
    • 5.1 《分光计调节与棱镜顶角测量》
    • 5.2 预习测试
    • 5.3 线下实验指导
    • 5.4 虚拟仿真-分光计实验
    • 5.5 《折射法测量棱镜折射率》
    • 5.6 预习测试
    • 5.7 线下实验指导
    • 5.8 《光栅衍射法测定光波长》
    • 5.9 预习测试
    • 5.10 线下实验指导
  • 6 示波器及应用系列实验
    • 6.1 《示波器的使用》
    • 6.2 预习测试
    • 6.3 线下实验指导
    • 6.4 虚拟仿真—示波器实验
    • 6.5 《磁性材料磁滞回线的测定》
    • 6.6 预习测试
    • 6.7 线下实验指导
    • 6.8 虚拟仿真-磁滞回线测量
    • 6.9 《 RC、RL电路暂态过程》
    • 6.10 预习测试
    • 6.11 线下实验指导
    • 6.12 虚拟仿真-交流谐振电路及介电常数测量
    • 6.13 《声速测量》
    • 6.14 预习测试
    • 6.15 虚拟仿真-声速测量
    • 6.16 数字示波器的使用
    • 6.17 预习测试
  • 7 计算机在物理实验的应用
    • 7.1 《应用计算机测定电阻的温度特性》
    • 7.2 预习测试
    • 7.3 线下实验指导
    • 7.4 虚拟仿真-热敏电阻温度特性研究实验
    • 7.5 《科学工作室与计算机数据采集》
    • 7.6 预习测试
    • 7.7 线下实验指导
    • 7.8 《应用计算机测量电阻伏安特性》
    • 7.9 预习测试
    • 7.10 线下实验指导
    • 7.11 《应用计算测定PN结正向电压温度特性》
    • 7.12 预习测试
    • 7.13 线下实验指导
  • 8 近代与综合实验
    • 8.1 实验27 光学图像识别实验
      • 8.1.1 实验27 光学图像识别练习题
      • 8.1.2 实验27 线下实验指导
      • 8.1.3 虚拟仿真-傅里叶光学实验
    • 8.2 《塞曼效应》
      • 8.2.1 预习测试
      • 8.2.2 线下实验指导
      • 8.2.3 虚拟仿真-塞曼效应
    • 8.3 《数字电桥实验1》
      • 8.3.1 预习测试
      • 8.3.2 线下实验指导
      • 8.3.3 虚拟仿真-直流电桥测量电阻
    • 8.4 《数字电桥实验2》
      • 8.4.1 预习测试
      • 8.4.2 线下实验指导
      • 8.4.3 虚拟仿真-双臂电桥测低电阻实验
    • 8.5 《拉曼光谱实验》
      • 8.5.1 预习测试
      • 8.5.2 线下实验指导
      • 8.5.3 虚拟仿真-拉曼光谱实验
    • 8.6 霍尔效应实验
      • 8.6.1 预习测试
      • 8.6.2 虚拟仿真-霍尔效应实验
    • 8.7 X射线实验
    • 8.8 预习测试
    • 8.9 线下实验指导
    • 8.10 虚拟仿真-X射线对矿盐的晶体结构及杂质检测
    • 8.11 《光栅单色仪实验》
    • 8.12 预习测试
    • 8.13 虚拟仿真-光栅单色仪
    • 8.14 数字多用表的使用
    • 8.15 预习测试
    • 8.16 线下实验指导
    • 8.17 《光电检测与信息处理》
    • 8.18 预习测试
    • 8.19 线下实验指导
    • 8.20 《法拉第效应实验》
    • 8.21 预习测试
    • 8.22 线下实验指导
    • 8.23 虚拟仿真-法拉第效应实验
    • 8.24 《光电效应实验》
    • 8.25 预习测试
    • 8.26 虚拟仿真-光电效应和普朗克常量的测定
    • 8.27 虚拟仿真—交流电桥
    • 8.28 虚拟仿真—光纤传感器实验
    • 8.29 实验19 可见光光源特性和光电池特性实验
      • 8.29.1 实验19指导书
      • 8.29.2 实验19练习题
    • 8.30 实验21  锁定放大器的使用
      • 8.30.1 实验21指导书
      • 8.30.2 实验21练习题
    • 8.31 实验22  用光学多道分析器研究氢原子光谱
      • 8.31.1 实验22指导书
      • 8.31.2 实验22练习题
    • 8.32 实验23 法布理—珀罗干涉实验
      • 8.32.1 实验23 指导书
      • 8.32.2 实验23 练习题
      • 8.32.3 实验23 实验视频
    • 8.33 实验24 干涉法测量空气折射率
      • 8.33.1 实验24 指导书
      • 8.33.2 实验24 练习题
    • 8.34 实验26 核磁共振
      • 8.34.1 实验26 核磁共振;指导书
      • 8.34.2 实验26练习题
虚拟仿真—示波器实验


示波器实验

实验重点

1.了解示波器的基本原理和结构。

2.学习使用试播观察波形和测量信号周期及其时间参数。

实验指导

一、主窗口

打开用示波器测时间仿真实验,主窗口如下:

辅助功能介绍:

界面的右上角的功能显示框:当在普通做实验状态线,显示实验实际用时、记录数据按钮、结束实验按钮、注意事项按钮;在考试状态下,显示考试所剩时间的倒计时、记录数据按钮、结束考试按钮、显示试卷按钮(考试状态下显示)、注意事项按钮。

右上角工具箱:各种使用工具,如计算器等。

右上角help和关闭按钮: help可以打开帮助文件,关闭按钮功能就是关闭实验。

实验仪器栏:存放实验所需的仪器,可以点击其中的仪器拖放至桌面,鼠标触及到仪器,实验仪器栏会显示仪器的相关信息;仪器使用完后,则不允许拖动仪器栏中的仪器了。

提示信息栏:显示实验过程中的仪器信息,实验内容信息,仪器功能按钮信息等相关信息,按F1键可以获得更多帮助信息。

实验状态辅助栏:显示实验名称和实验内容信息(多个实验内容依次列出),当前实验内容显示为红色,其他实验内容为蓝色;可以通过单击实验内容进行实验内容之间的切换。切换至新的实验内容后,实验桌上的仪器会重新按照当前实验内容进行初始化。

二、正式开始实验

(1)操作界面如下:

(2)测示波器校准信号周期连接示波器CH1和示波器校准信号。校准信号为周期1KHz,峰峰值为4V的对称方波信号。

双击示波器,打开示波器调节界面:

在示波器调节窗口中,左键单击示波器开关,打开示波器,

进行示波器调节和校准。

调节电平旋钮,是信号稳定

调节示波器聚焦旋钮和辉度旋钮是示波器显示屏中的信号清晰,调好后如下图

调节CH1幅度调节旋钮和CH1幅度微调旋钮,校准信号显现为峰峰值为4V

调节示波器时间灵敏度旋钮和扫描微调旋钮,校准信号周期显示为1KHz,调好后如下图

至此,示波器校准结束

正式开始实验

调节示波器时间灵敏度旋钮,使0.1 ms/cm。界面如下:

调节示波器时间灵敏度旋钮,使0.2 ms/cm。界面如下:

调节示波器时间灵敏度旋钮,使0.5 ms/cm。界面如下:

(3)选择信号发生器的对称方波接y输入(幅度和y轴量程任选),信号频率为200Hz~2kHz(每隔200Hz测一次),选择示波器合适的时基,测量对应频率的厘米数、周期和频率

首先按照校准CH1的方法对CH2进行校准。

连接示波器CH2和信号发生器

双击实验平台上示波器和信号发生器,打开示波器和信号发生器调节界面

左键单击信号发生器“开关”按钮,打开信号发生器,信号频率为200Hz~2kHz(每隔200Hz测一次),调节信号频率,波形选择对称方波,选择示波器合适的时基,调节时间灵敏度旋钮,使信号满屏,测量对应频率的厘米数、周期和频率。同时把示波器中的方式拨动开关调到CH2档上

频率为200Hz(周期为5ms)时,界面图如下:

(4)选择信号发生器的非对称方波接Y轴,频率分别为200,500,1K,2K,5K,10K,20K,(Hz),测量各频率时的周期和方波的宽度。用(2)的方法作曲线

调节信号发生器中的SYM旋钮,使信号发生器输出非对称方波(占空比任意),SYM旋钮旋钮在调节的最中间时为对称方波。当选择示波器合适的时基,调节时间灵敏度旋钮,使信号满屏,测量对应频率的厘米数、周期和频率。同时把示波器中的方式拨动开关调到CH2档上,同时按下CH2的AC-DC按钮,是CH2中的信号全部显示。

以1K(Hz)为例,如下图

(5)改变信号发生器输出波形为三角波,频率为500Hz、1kHz、1.5kHz,测量各个频率时的上升时间。下降时间和周期。

频率为1KHz时,界面图如下:

(6)、观察李萨如图形并测频率

用两台信号发生器(一台自用,一台为公用)分别接y轴和x轴,接线界面如下:

自用信号发生器输出为方波,调节信号发生器的频率,示波器中的”x-y”按钮按下,方式调节到CH1(或CH2),触发源选择CH2(或CH1),观察李萨如图像,注:公用信号源输出信号频率为随机产生。

当fx/fy =1时,界面如下:

取fx/fy =1/2时,界面如下:

取fx/fy =2时,界面如下:

(7)保存数据,单击记录数据按钮弹出记录数据页面。

在记录数据页面的相应地方填写实验中的测量数据后,点击保存按钮即可保存当前数据;点击关闭按钮,则暂时关闭记录数据页面;再次点击记录数据按钮会显示记录数据页面。