用立式线胀仪与SPSS标定金属线胀系数

以铜棒为研究对象,对立式线胀仪实验系统进行适当的改进与调试,通过测量原理、不确定度的分析,用SPSS的曲线估计功能分析实验数据,得出系统长度-温度复合量与光杠杆镜面到直尺距离的定标曲线,并验证它们之间存在线性关系,由此标定出铜棒的线胀系数,用置位概率为95％的不确定度对实验数据进行分析与估算,最终得出较为合理的实验结果.     

ZY型单摆仪

ＺＹ型单摆仪王舟远（云南工学院基础部６５００５１）单摆测重力加速度是物理实验中的基础实验，要求学生用多种摆长进行振动周期的测定．现有仪器和方法是通过移动摆球位置实现改变摆长，这不仅费时费力，也难做到随意选取摆长和摆长测量的准确．由于摆球位置变动，需移...     

用惠斯登电桥实验系统与SPSS标定电阻

针对惠斯登电桥实验装置,用电桥平衡原理,从理论上推导出电阻和长度的复合量与电阻有效长度存在线性关系,调整直流电桥处于平衡状态下观测实验数据,引入SPSS的曲线估计功能分析实验数据,得到电阻和长度的复合量与电阻有效长度的定标曲线,并验证出复合量与有效长度量具有线性关系,由此标定被测电阻的电阻值,用置信概率为95%的不确定度,对测量数据和实验结果进行分析与评价,最终得到更为可靠、合理的实验结果。     

用板式电位差计实验系统与SPSS标定电池的电动势

针对板式电位差计测量电池电动势的实验装置,以电池的电动势为研究对象.用补偿法测量实验数据.引入SPSS的曲线估计功能,得到标准电池电动势和长度的复合量与有效长度量的定标曲线,并验证出标准电池电动势和长度的复合量与有效长度量存在线性关系,由此标出待测电池的电动势,用置信概率为95％的不确定度,对实验结果进行分析和评价,最终得到更为直观的、合理实验结果.     

用等偏法与Spss研究灵敏电流计的特性

针对测试灵敏电流计特性的实验装置,以灵敏电流计的灵敏度及内阻为研究对象,用等偏法测量实验数据,引入Spss的曲线估计功能分析实验数据,得到电阻复合量与电阻比、光标偏转格数、电压的综合量的定标曲线,并验证出复合量与综合量具存在线性关系,由此标出灵敏电流计的灵敏度及内阻,用置信概率为95%的不确定度,对测量数据和实验结果进行分析和评价,最终得到更为可靠合理的实验结果。     

用气轨系统与Spss标定物体的惯性质量

通过对气轨系统的改进与调试,用气垫导轨测量物体做简谐振动的周期,由实验原理及其不确定度的分析,结合测量数据,应用Spss软件分析给出周期的平方与其惯性质量的定标曲线,验证了物体在气垫导轨上做简谐振动周期的平方与其惯性质量存在线性关系,进一步验证了物体的惯性质量与其引力质量相等的关系.     

单摆振动定律教学的改进

教材中,关于单摆振动定律的教学,首先通过演示来得到:1)单摆振动的等时性,2)振动周期跟摆球的质量无关,3)振动周期跟摆长的平方根成正比;其次,介绍从理论上得到并由实验证实的结论,振动周期跟重力加速度的平方根成反比;最后提出惠更斯研究确定的关于单摆振动周期的公式:     

基于不确定度理论的大摆角单摆平均“周期”测量的最佳累计次数研究

由于空气阻尼的作用,测量大摆角单摆“周期”时,测量累计次数增加造成平均“周期”不断减小,在无阻尼实验设定下,系统误差随之增大而随机误差却因此减小.基于弱阻尼大摆角单摆的运动方程与“周期”计算公式,通过数值计算不同摆长与摆角下使不确定度最小的最佳累计摆动次数,发现如果进行单次测量,采用秒表测量时最佳累计摆动次数往往需要大于20次,采用光电门测量时,在不同的摆长和摆角下,测量次数往往也不止1次;而如果采用多次测量,则可以显著减小每次测量所需要的最佳累计摆动次数.采用计算所得最佳摆动次数测量可以将周期测量的不确定度减小到A类不确定度的√2倍.     

单摆实验的数值理论分析

采用理论数值分析的方法对单摆进行研究,结果发现单摆由小角到大角的摆动过程中振动图像在由线性(小角)到非线性(大角)缓慢变化,角度越大非线性现象越明显;基于第一类完全椭圆积分和数值积分的方法计算周期,结果证明周期与摆长、角振幅相关;不同摆长的周期分析结论是摆长较小时有利于实际实验测量,其带来的相对误差较摆长较大时更小.为实际操作方便角振幅(摆角)可适当增加,对实验结果不会引入较大误差.     

外周期力驱动的倒摆混沌运动演示仪

设计并制作了受周期外力驱动的倒摆演示实验装置．利用自主开发的软件可自动演示和记录摆球运动状态的时间序列并存储实验数据．通过改变摆长、驱动电压，观察到该系统存在通过倍周期分岔通向混沌的过程．     

大学普通力学实验中单摆线弹性对重力加速度测量结果的影响

文章尝试通过不同材料的摆线来改变单摆的弹性,以研究大学普通力学实验中摆线的弹性对重力加速度测量结果的影响,同时通过多线验证探究了摆长对重力加速度不确定度的影响,相关结果在提高实验教师对单摆运动理解、把控学生探索数据的正确性方面具有一定的意义.     

对FD-DB-Ⅱ型单摆实验仪功能的拓展

通过对FD-DB-Ⅱ型单摆实验仪的研究,对该装置作了改进,增加了可计算振幅的刻度板,并使用电磁铁控制摆球的释放,由此可以研究周期T和角振幅θ0的关系,也可利用T-(sinθ0/2)~2 曲线外推后计算重力加速度g.     

Determination of the thermal noise limit in test of weak equivalence principle with a rotating torsion pendulum

Thermal noise is one of the most fundamental limits to the sensitivity in weak equivalence principle test with a rotating torsion pendulum. Velocity damping and internal damping are two of many contributions at the thermal noise, and which one mainly limits the torsion pendulum in low frequency is difficult to be verified by experiment. Based on the conventional method of fast Fourier transform, we propose a developed method to determine the thermal noise limit and then obtain the precise power spectrum density of the pendulum motion signal. The experiment result verifies that the thermal noise is mainly contributed by the internal damping in the fiber in the low frequency torsion pendulum experiment with a high vacuum. Quantitative data analysis shows that the basic noise level in the experiment is about one to two times of the theoretical value of internal damping thermal noise.     

单摆测重力加速度实验的改进

在单摆测重力加速度实验中,很难对摆长进行非常精确的测量,在较好的测量条件下其测量精度一般也只能达到毫米量级,所测得重力加速度的相对误差一般在1％左右.针对这一问题,本文通过对单摆实验装置进行改进,利用与摆线连接在一起的游标卡尺精确测量摆长的改变量而不直接测量单摆摆长,可将测量精度提高到0.02毫米.同时利用光电门测量摆...     

不确定度理论在单摆实验教学中的应用

本文讨论了在单摆实验教学中,如何应用不确定度理论进行实验方案的设计和测量结果的分析。     

弹簧振子实验不确定度的分析研究

采用静力伸长法和振动周期法测量并计算弹簧振子的劲度系数,通过分析不确定度,比较了用静伸长法求弹簧劲度系数中逐差法和用最小二乘法作Excel直线拟合这两种数据处理方法的精确性差异,并通过计算得出测量弹簧劲度系数时静伸长精确度高于振动法的结论。实验结果具有一定的理论意义,并对于改进弹簧振子实验过程有重要的指导作用。     

Optimal estimation of the amplitude of signal with known frequency in the presence of thermal noise

In the torsion pendulum experiments, the thermal noise sets the most fundamental limit to the accurate estimation of the amplitude of the signal with known frequency. The variance of the conventional method can meet the limit only when the measurement time is much longer than the relaxation time of the pendulum. By using the maximum likelihood estimation and the equation-of-motion filter operator, we propose an optimal(minimum variance, unbiased) amplitude estimation method without limitation of the measurement time, where thermal fluctuation is the leading noise. While processing the experimental data tests of the Newtonian gravitational inverse square law, the variance of our method has been improved than before and the measurement time of determining the amplitude with this method has been reduced about half than before for the same uncertainty. These results are significant for the torsion experiment when the measurement time is limited.