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大学物理实验报告答案大全(实验数据及思考题答案全包括)

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2010-06-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《大学物理实验报告答案大全(实验数据及思考题答案全包括)pdf》,可适用于高等教育领域

大学物理实验报告答案大学物理实验报告答案大学物理实验报告答案大学物理实验报告答案大全(实验数据及思考题答案全包括)大全(实验数据及思考题答案全包括)大全(实验数据及思考题答案全包括)大全(实验数据及思考题答案全包括)伏安法测电阻实验目的()利用伏安法测电阻。()验证欧姆定律。()学会间接测量量不确定度的计算进一步掌握有效数字的概念。实验方法原理根据欧姆定律IUR=如测得U和I则可计算出R。值得注意的是本实验待测电阻有两只一个阻值相对较大一个较小因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式以减小测量误差。实验装置待测电阻两只~mA电流表只-V电压表只~mA电流表只~V电压表一只滑线变阻器只DFSBA稳压源台。实验步骤本实验为简单设计性实验实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时可提示学生参照第章中的第一节的有关内容。分压电路是必须要使用的并作具体提示。()根据相应的电路图对电阻进行测量记录U值和I值。对每一个电阻测量次。()计算各次测量结果。如多次测量值相差不大可取其平均值作为测量结果。()如果同一电阻多次测量结果相差很大应分析原因并重新测量。数据处理测量次数UVImARΩ测量次数UVImARΩ()由max××××====UU∆得到,VU====∆VU====∆()由max××××====II∆得到,mAI====∆mAI====∆()再由)()(IIVURuR∆∆====求得ΩΩ====××××====RRuu,()结果表示Ω±=Ω×±=)(,)(RR光栅衍射实验目的()了解分光计的原理和构造。()学会分光计的调节和使用方法。()观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理若以单色平行光垂直照射在光栅面上按照光栅衍射理论衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:(ab)sinψk=dsinψk=±kλ如果人射光不是单色则由上式可以看出光的波长不同其衍射角也各不相同于是复色光将被分解而在中央k=、ψ=处各色光仍重叠在一起形成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布着k=…级光谱各级光谱线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线这样就把复色光分解为单色光。如果已知光栅常数用分光计测出k级光谱中某一明条纹的衍射角ψ即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ。实验步骤()调整分光计的工作状态使其满足测量条件。()利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。①由于衍射光谱在中央明条纹两侧对称地分布为了提高测量的准确度测量第k级光谱时应测出k级和k级光谱线的位置两位置的差值之半即为实验时k取。②为了减少分光计刻度盘的偏心误差测量每条光谱线时刻度盘上的两个游标都要读数然后取其平均值(角游标的读数方法与游标卡尺的读数方法基本一致)。③为了使十字丝对准光谱线可以使用望远镜微调螺钉来对准。④测量时可将望远镜置最右端从l级到级依次测量以免漏测数据。数据处理()与公认值比较计算出各条谱线的相对误差λλλxE−=其中λ为公认值。()计算出紫色谱线波长的不确定度u(λ)=(((()))))(|cos|)()(sin)(ϕϕϕϕϕubauba====⎥⎥⎥⎥⎦⎦⎦⎦⎤⎤⎤⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎣⎣⎣⎡⎡⎡⎡∂∂∂∂∂∂∂∂=××××××××××××π�cos=nmU=×u(λ)=nm最后结果为:λ=(±)nm当用钠光(波长λ=nm)垂直入射到mm内有条刻痕的平面透射光栅上时试问最多能看到第几级光谱并请说明理由。答:由(ab)sinφ=kλ得k={(ab)λ}sinφ∵φ最大为º所以sinφ=又∵ab=mm=*mλ=nm=*m∴k=**=最多只能看到三级光谱。当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象为什么答:狭缝太宽则分辨本领将下降如两条黄色光谱线分不开。狭缝太窄透光太少光线太弱视场太暗不利于测量。为什么采用左右两个游标读数左右游标在安装位置上有何要求答:采用左右游标读数是为了消除偏心差安装时左右应差º。谱线游标左级(k=)右级(k=)φλ/nmλ/nmE黄l(明)左°′°′°%右°′°′黄(明)左°′°′°%右°′°′绿(明)左°′°′°%右°′°′紫(明)左°′°′°%右°′°′光电效应实验目的()观察光电效现象,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线测定截止电压,并通过现象了解其物理意义。()练习电路的连接方法及仪器的使用学习用图像总结物理律。实验方法原理()光子打到阴极上,若电子获得的能量大于逸出功时则会逸出在电场力的作用下向阳极运动而形成正向电流。在没达到饱和前光电流与电压成线性关系,接近饱和时呈非线性关系,饱和后电流不再增加。()电光源发光后,其照度随距光源的距离的平方成(r)反比即光电管得到的光子数与r成反比,因此打出的电子数也与r成反比,形成的饱和光电流也与r成反比,即I∝r。()若给光电管接反向电压u反在eU反<mvmax=eUS时(vmax为具有最大速度的电子的速度)仍会有电子移动到阳极而形成光电流当继续增大电压U反由于电场力做负功使电子减速当使其到达阳极前速度刚好为零时U反=US此时所观察到的光电流为零由此可测得此光电管在当前光源下的截止电压US。实验步骤()按讲义中的电路原理图连接好实物电路图()测光电管的伏安特性曲线:①先使正向电压加至伏以上同时使光电流达最大(不超量程)②将电压从开始按要求依次加大做好记录()测照度与光电流的关系:①先使光电管距光源cm处适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)②逐渐远离光源按要求做好记录实验步骤()测光电管的截止电压:①将双向开关换向②使光电管距光源cm处将电压调至“”适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)记录此时的光电流I然后加反向电压使光电流刚好为“”记下电压值US③使光电管远离光源(光源亮度不变)重复上述步骤作好记录。数据处理()伏安特性曲线UVImA()照度与光电流的关系LcmLIµA伏安特性曲线照度与光电流曲线()零电压下的光电流及截止电压与照度的关系LcmIµAUSV临界截止电压与照度有什么关系从实验中所得的结论是否同理论一致如何解释光的波粒二象性答:临界截止电压与照度无关实验结果与理论相符。光具有干涉、衍射的特性说明光具有拨动性。从光电效应现象上分析光又具有粒子性由爱因斯坦方程来描述:hν=()mvmaxA。可否由Us′ ν曲线求出阴极材料的逸出功答:可以。由爱因斯坦方程hυ=e|us|hυo可求出斜率ΔusΔυ=he和普朗克常数还可以求出截距(he)υo再由截距求出光电管阴极材料的红限υo从而求出逸出功A=hυo。光的干涉牛顿环实验目的()观察等厚干涉现象及其特点。()学会用干涉法测量透镜的曲率半径与微小厚度。实验方法原理利用透明薄膜(空气层)上下表面对人射光的依次反射人射光的振幅将分成振幅不同且有一定光程差的两部分这是一种获得相干光的重要途径。由于两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度同一条干涉条纹所对应的薄膜厚度相同这就是等厚干涉。将一块曲率半径R较大的平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上在透镜的凸面和平板玻璃的上表面间就形成一层空气薄膜其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。当平行的单色光垂直入射时入射光将在此薄膜上下两表面依次反射产生具有一定光程差的两束相干光。因此形成以接触点为中心的一系列明暗交替的同心圆环牛顿环。透镜的曲率半径为:λλ)()(nmynmDnDmR−=−−=实验步骤()转动读数显微镜的测微鼓轮熟悉其读数方法调整目镜使十字叉丝清晰并使其水平线与主尺平行(判断的方法是:转动读数显微镜的测微鼓轮观察目镜中的十字叉丝竖线与牛顿环相切的切点连线是否始终与移动方向平行)。()为了避免测微鼓轮的网程(空转)误差在整个测量过程中鼓轮只能向一个方向旋转。应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。()应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。()测量时隔一个暗环记录一次数据。()由于计算R时只需要知道环数差mn因此以哪一个环作为第一环可以任选但对任一暗环其直径必须是对应的两切点坐标之差。数据处理环的级数m环的位置/mm右左环的直径/mmDm环的级数n环的位置/mm右左环的直径/mmDn%)()()()(⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=nmnunmmuyyuRRuc=−×⎟⎠⎞⎜⎝⎛=%RRuRRucc)()(×==mmU=×)(Ruc=mm)(URR±==(±)mm透射光牛顿环是如何形成的如何观察画出光路示意图。答:光由牛顿环装置下方射入在空气层上下两表面对入射光的依次反射形成干涉条纹由上向下观察。在牛顿环实验中假如平玻璃板上有微小凸起则凸起处空气薄膜厚度减小导致等厚干涉条纹发生畸变。试问这时的牛顿环(暗)将局部内凹还是局部外凸为什么答:将局部外凸因为同一条纹对应的薄膜厚度相同。用白光照射时能否看到牛顿环和劈尖干涉条纹此时的条纹有何特征答:用白光照射能看到干涉条纹特征是:彩色的条纹但条纹数有限。双棱镜干涉实验目的()观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。()学习和巩固光路的同轴调整。实验方法原理双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样都为光的波动学说的建立起过决定性作用同时也是测量光波波长的一种简单的实验方法。双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象由S发出的单色光经双棱镜折射后分成两列相当于从两个虚光源S和S射出的两束相干光。这两束光在重叠区域内产生干涉在该区域内放置的测微目镜中可以观察到干涉条纹。根据光的干涉理论能够得出相邻两明(暗)条纹间的距离为λDdx=∆即可有xDd∆=λ其中d为两个虚光源的距离用共轭法来测即ddd=D为虚光源到接收屏之间的距离在该实验中我们测的是狭缝到测微目镜的距离x∆很小由测微目镜测量。实验步骤()仪器调节①粗调将缝的位置放好调至坚直根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置使各元件中心大致等高。②细调根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距这样通过移动透镜能够在测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉此时狭缝为物将放大像缩小像中心调至等高然后使测微目镜能够接收到两次成像最后放入双棱镜调双棱镜的左右位置使得两虚光源成像亮度相同则细调完成。各元件中心基本达到同轴。()观察调节干涉条纹调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮缝不可太宽同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜为方便调节可先将测微目镜移至近处待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。()随着D的增加观察干涉条纹的变化规律。()测量①测量条纹间距x∆②用共轭法测量两虚光源S和S的距离d③测量狭缝到测微目镜叉丝的距离D数据处理测x∆数据记录mm次数条纹位置被测条纹数|aa′|x∆起始位置a终了位置a′=∆xmm测d数据记录mm次数放大像间距d缩小像间距daa′|aa′|aa′|aa′|=dmm=dmm测D数据记录mm狭缝位置b测微目镜差丝位置b′D=|bb′|()x∆的不确定度()=∆xuAmm()=∆=∆仪xuBmm()==∆)()(xuxuxuBAmm。()求d与d的不确定度()=duAmm()=duAmm()=duBmm()=duBmm()=∆=仪duBmm()()==dudududuBBA)()(mm()()==dudududuBBA)()(mm。()求D的不确定度()=Dumm。()波长的合成相对不确定度()()())(−×=⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛∆∆=DDudduxxuucλλmm其中()()()−×=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛ddudduddumm。()测量结果由xDd∆=λ求得×=λmm。()−×=λcumm包含因子k=时λ的扩展不确定度()λcuU=结果表达式为)(−×±==Uλλmm。测量前仪器调节应达到什么要求怎样才能调节出清晰的干涉条纹答:共轴狭逢和棱背平行与测微目镜共轴并适当调节狭逢的宽度。本实验如何测得两虚光源的距离d还有其他办法吗答:d=(d*d)或利用波长λ已知的激光作光源则d=(DΔx)λ狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时条纹的间距和数量有何变化答:狭缝和测微目镜的距离越近条纹的间距越窄数量不变狭缝和双棱镜的距离越近条纹间距越宽数量越小。在同一图内画出相距为d虚光源的S和S所成的像d和d的光路图。测薄透镜的焦距实验目的()掌握测薄透镜焦距的几种方法()掌握简单光路的分析和调整的方法()了解透镜成像原理掌握透镜成像规律()进一步学习不确定度的计算方法。实验方法原理()自准法当光(物)点在凸透镜的焦平面上时光点发出的光线经过透镜变成平行光束再经过在透镜另一侧的平面镜反射后又汇聚在原焦平面上且与发光点(物点)对称。()物距像距法测出物距(u)与相距(v)代入公式:uv=f可求f()共轭法保持物与屏的距离(L)不变,移动透镜移动的距离为(e)其中一次成放大像另一次成缩小像,放大像uv=f,缩小像(ue)(ve)=f,由于uv=L所以f=(Le)L。()凹透镜焦距的测量利用光路可逆原理将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物即可测出凹透镜成实像的物距和像距代入公式uv=f可求出焦距f。实验步骤本实验为简单设计性实验具体实验步骤由学生自行确定必要时课建议学生按照实验原理及方法中的顺序作试验。要求学生自行设计的能直接反映出测量结果的数据记录表格。数据处理()自准法物距像距法则凹透镜焦距三个试验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。()对共轭法的测量数据及处理实例测量数据记录表OOe=oof=(Le)LfO左O右OO左O右O①不确定度的计算过程:uA(e)=()()=−−∑eeicm(((())))euB=cmu(e)=(((())))(((())))eueuBA=cmu(L)=cm所以(((())))(((())))(((())))(((())))××××====⎥⎥⎥⎥⎦⎦⎦⎦⎤⎤⎤⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎣⎣⎣⎡⎡⎡⎡−−−−⎥⎥⎥⎥⎦⎦⎦⎦⎤⎤⎤⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎣⎣⎣⎡⎡⎡⎡−−−−====eueLeLuLeLeLffuu(f)=××cm=cmU=u(f)=cm=cm②最后表达式:f=(±)cm你认为三种测量凸透镜焦距的方法哪种最好为什么答:共轭法最好因为这个方法把焦距的测量归结为对可以精确测定的量L和e的测量避免了在测量u和v时由于估计透镜光心位置不准确所带来的误差。由LeLf−=推导出共轭法测f的标准相对合成不确定度传递公式。根据实际结果试说明uB(L)、uB(e)、uA(e)哪个量对最后结果影响最大为什么由此你可否得到一些对实验具有指导性意义的结论答:uA(L)对最后结果影响最大因为L为单次测量量。对O、O的测量时要采用左右逼近法读数。测量凹透镜焦距f和实验室给出的f比较后计算出的E值(相对误差)一般比较大试分析E大的原因答:E较大的原因可能是因为放入凹透镜后所成像的清晰度很难确定即像的聚焦情况不好从而导致很难测出清晰成像的位置。在测量凸透镜的焦距时可以利用测得的多组u、v值然后以uv作纵轴以u·v作横轴画出实验曲线。根据式()事先推断一下实验曲线将属于什么类型怎样根据这条曲线求出透镜的焦距f答:曲线是直线可根据直线的斜率求出ff=k因为f=uv即υuυuf=故可有f=k。测量凸透镜的焦距时可以测得多组u、v值以vu(即像的放大率)作纵轴以v作横轴画出实验曲线。试问这条实验曲线具有什么形状怎样由这条曲线求出透镜的焦距f答:曲线是直线在横轴上的截距就是f。激光全息照相实验目的()了解全息照相的原理及特点。()掌握漫反射物体的全息照相方法制作漫反射的三维全息图。()掌握反射全息的照相方法学会制作物体的白光再现反射全息图。()进一步熟悉光路的调整方法学习暗室技术。实验方法原理()概述全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理将物光波以干涉条纹的形式记录下来然后在一定条件下利用衍射再现原物体的立体图像。可见全息照相必须分两步进行:①物体全息图的记录过程②立体物像的再现过程。()全息照相与普通照相的主要区别①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来而普通照相只能记录物光波的强度。②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息所以它具有可分割性即全息照片的每一部分都能再现出物体的完整的图像。③在同一张全息底片上可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体再现时在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体的立体图像。()全息照相技术的发展全息照相技术发展到现在已有四代。本实验将用激光作光源完成物体的第二代全息图漫反射全息图和第三代全息图反射全息图的拍摄和再现。实验步骤首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。打开激光器电源点亮HeNe激光器调整其工作电流使其输出最强的激光然后按下述内容和步骤开始进行实验。()漫反射全息图的拍摄①按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置整个光路大概占实验台面的三分之二左右。②各光束都应与台面平行通过调平面镜的俯仰角来调节。且光点都要打到各元件的中心部位。③两束光的光程差约为cm,光程都是由分束镜开始算起,沿着光束前进的方向量至全息底片为止。④物光与参考光夹角为°~°。⑤参考光与物光的光强比为:~:(通过调整扩束镜的位置来实现)。⑥曝光时间为S。⑦上底片及曝光拍照(底片上好后要静止~min)药膜面要正对物体放。()白光再现反射全息图①按反射全息光路摆放好各元件的位置先不放入扩束镜L各光事与台面平行。②调整硬币使之与干板(屏)平行使激光束照在硬币的中心。③放入扩束镜使光均匀照射且光强适中确定曝光时间为s。④曝光硬币与干板间距为cm。()底片处理①显影。②显影后冲洗min停显s左右定影~min定影后可打开白炽灯用水冲洗干板~min再用吹风机吹干(吹时不可太近且不可正对着吹以免药膜收缩)。()再现观察①漫反射全息图的再现。②白光再现反射全息图的观察。数据处理本实验无数据处理内容全息照像有哪些重要特点答:全息照相是利用光波的干涉和衍射原理将物体“发出”的特定波前(同时包括振幅和位相)以干涉条纹的形式记录下来然后在一定条件下利用衍射再现原物体的立体像。全息照相必须分两步进行:()物体全息图的记录过程()立体物像的再现过程。全息底片和普通照像底片有什么区别答:()全息照相能够把物光波的全部信息(即振幅和相位)全部记录下来而普通照相只能记录物光波的强度(既振幅)因此全息照片能再现出与原物体完全相同的立体图象。()由于全息照片上的每部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息所以它具有可分割性即全息照片的每一部分都可以再现出原物体的立体图象。()在同一张全息底片上可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体再现时在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体的立体图象。HHeNeLKSLLOMMθθLKHOHeNeLM为什么安装底片后要静止一段时间才能进行曝光答:为了减少震动提高拍摄质量减震是全息照相的一项重要措施要保证照相质量光路中各元器件的相对位移量要限制在<λ范围内。普通照像在冲洗底片时是在红光下进行的全息照像冲洗底片时为什么必须在绿光甚至全黑下进行答:因为全息干板涂有对红光敏感的感光材料所以冲洗底片时必须在绿光甚至全黑下进行。用惠斯通电桥测电阻实验目的()掌握用惠斯通电桥测电阻的原理()正确应用复射式光点检流计()学会用QJ型箱式电桥测电阻实验方法原理应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻Rx。其原理如图示其中R、R、R是三个已知电阻与未知电阻Rx构成四个臂调节R当Ucd=时电桥平衡。即IR=IR,IRx=IR∴RRRRx=。实验步骤()自组电桥:①按图连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上),判断平衡指示仪用指针式检流计。②调整测定臂R使其平衡,记下各臂阻值逐一测得RX、RX、RX串RX并。()箱式电桥:①(按图或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线平衡指示仪用复射式光点检流计。②参照书P页表格选取R、R两臂和电源电压参照自组桥测试结果选取R的初始值。③对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡并记录相应阻值。数据处理自组点桥数据箱式电桥数据RXRXRX串RX并RXRXRX串RX并RΩRRRΩRΩRΩRXΩRXΩ数据处理:()自组电桥(a=级)由△R=Ra而U=△R得:U=××÷=ΩU=×××=ΩU=×××=ΩU=×××=Ω测量结果:R=(±)ΩR=(±)ΩR=(±)ΩR=(±)Ω()箱式电桥(a=级)由△R=±a(kRRN),又U=△R得:U=××(R)∴U=××(×)=ΩU=××(×)=ΩU=××(×)=ΩU=××(×)=Ω测量结果:R=(±)ΩR=(±)ΩR=(±)ΩR=(±)Ω思考题()电桥一般有两个比例臂R、R一个测定臂R和另一个待测电阻RX组成。电桥的平衡条件是RX=(RR)R。()不能平衡因为桥臂两端C和D两点电位不会相等。()①不会因为被测阻值仅仅依赖于R、R、R三个阻值。②会因为要由检流计判断是否平衡。③不会因为检流计分度值不影响电桥误差。④会因为电压太低会降低电桥的灵敏度从而增大误差。⑤会因为除了R、R、R三个电阻外还有导线电阻。()由被测阻值大约为kΩ应考虑电源电压及倍率。电源电压选择V倍率RR=因为当电桥的四个臂接近时电桥有较高的灵敏度。电桥由哪几部分组成电桥的平衡条件是什么答:由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。平衡条件是Rx=(RR)R若待测电阻Rx的一个头没接(或断头)电桥是否能调平衡为什么答:不能Rx没接(或断头)电路将变为右图所示A、C及C、D间总有电流所以电桥不能调平。下列因素是否会使电桥误差增大为什么()电源电压不太稳定由于电桥调平以后与电源电压无关则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。()检流计没有调好零点若检流计没有调好零点当其指针指零时检流计中电流不为零即电桥没有达到平衡正态此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现错误读数()检流计分度值大检流计分度值大时会使电桥误差增大因电桥的灵敏度与分度值成反比()电源电压太低电源电压太低会使电桥误差增大因电桥的灵敏度与电源电压成正比()导线电阻不能完全忽略对高电阻不会当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。为了能更好地测准电阻在自组电桥时假如要测一个约kΩ的电阻应该考虑哪些因素这些因素如何选取答:应考虑电源电压比例臂的电阻值检流计的分度值。电源电压取VRR取Ω检流计取级µA表。液体粘滞系数的测定实验目的()观察液体的内摩擦现象,了解小球在液体中下落的运动规律。()用多管落球法测定液体粘滞系数。()掌握读数显微镜及停表的使用方法。()学习用外延扩展法获得理想条件的思想方法。()用作图法及最小二乘法处理数据。实验方法原理液体流动时,各层之间有相对运动,任意两层间产生等值反向的作用力,称其为内摩擦力或粘滞力f,f的方向沿液层接触面,其大小与接触面积S及速度梯度成正比,即dxdvSfη====当密度为ρ的小球缓慢下落时根据斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力为vdfπη=小球匀速下落时,小球所受的重力ρvg,浮力ρovg,及摩擦阻力f平衡有dvg)(Vooπηρρ=−()dvgdooπηρρπ=−oovgd)(ρρη−=大量的实验数据分析表明t与dD成线性关系。以t为纵轴dD为横轴的实验图线为一直线直线在t轴上的截距为to此时为无限广延的液体小球下所需要的时间故tLvo=实验图线为直线因此有axtto=可用最小二乘法确定a和t的值。实验步骤()用读数显微镜测钢珠的直径。()用卡尺量量筒的内径。()向量筒内投入钢球并测出钢球通过上下两划痕之间距离所需要的时间。()记录室温。数据处理序号小球直径mm量筒直径Dmm时间ts−×Dd室温T度用最小二乘法计算to=t=x=xt=x−=−−×=asto)(=×−−=smmtLvoo==smkgvgdo⋅×=−=−)(ρρη用误差理论分析本实验产生误差(测量不确定度)的主要原因。怎样减小它的测量误差答:主要有小球半径测量不确定度u(d)、小球下落距离测量不确定度u(L)和小球下落时间测量不确定度u(t)等。①u(d)有两种原因:①是小球直径不均匀,因此应求平均半径②是仪器误差。②u(L)有两种原因:①用钢板尺测L所带来的误差②按计数器时因小球刚好没有对齐标示线而产生的误差。③u(t)按计数器时所产生的误差。分析结果可见小球直径的误差对测量结果影响最大所以小球不能太小其次量筒应适当加长以增加落球时间从而减少时间测量的误差。量筒的上刻痕线是否可在液面位置为什么答:不能。因为开始小球是加速运动只有当小球所受的重力、浮力、粘滞力三力平衡后小球做匀速运动时才可以计时所以不能从液面开始。为什么小球要沿量筒轴线下落答:圆形玻璃量筒的筒壁对小球运动产生严重影响只能在轴线上运动才能使筒壁横向的作用力合力为零。用电位差计测量电动势实验目的()掌握电位差计的基本线路及测量原理。()掌握用线式电位差计、UJ箱式电位差计测量电动势的电压的基本实验方法。实验方法原理()用补偿法准确测量电动势(原理)如图所示。EX是待测电源E是电动势可调的电源E和EX通过检流计联在一起。当调节E的大小使夫流计指针不偏转即电路中没有电流时两个电源的电动势大小相等互相补偿即EX=E电路达到平衡。()电位差计测量电动势(方法)由电源E、开关K、变电阻RC精密电阻RAB和毫安表组成的回路叫工作回路。由RAB上有压降当改变a、b两触头的位置就改变a、b间的电位差Ua。b。就相当于可调电动势E。测量时把Ua。b。引出与未知电动势EX比较。由EX、KX和Raxbx组成的回路叫测量回路。调节RC的大小使工作回路中电流值I和RAB的乘积IRAB略大于ES和EX二者中大的一个。实验步骤()用线式电位差计测电池电动势①联结线路按书中图联电路先联接工作回路后联接测量回路。正确联接测量回路的关键是正确联双刀双掷开关K。②测量(a)调节RC使UAB≥EXI值调好后不许再变。(b)将K掷向ES一侧将滑动触头从逐一碰试直到碰相邻插孔时检流计指针向不同方向摆动或指零将a插入较小读数插孔移动b′使检流计指零。最后合上K。(c)将K掷向EX重复步骤(b)。()UJ箱式电位差计的校准和使用UJ箱式电位计测量范围为~mV准确度级别级工作温度范围℃~℃。①校准先把检流计机械调零。把四刀双掷扳键D扳向“标准”调节工作电流直至检流计指零点。②测量校准完后把待测电压接入未知将未知电压开关扳向“ON”。先粗调后细调。数据处理次LS/mLx/mSSxxELLE=====VLS左=LS右=LS=LX左=LX右=LX=LS左=LS右=LS=LX左=LX右=LX=LS左=LS右=LS=LX左=LX右=LX=GEX补偿原理EGaXEEXKRCR电位差计原理图GKXKSbXabABESmALS左=LS右=LS=LX左=LX右=LX=LS左=LS右=LS=LX左=LX右=LX=LS左=LS右=LS=LX左=LX右=LX=平均值SL=XL=()计算未知电动势Ex的平均值SSxxELLE==V()计算未知电动势Ex的不确定度U①计算直接测量量Ls的标准不确定度()SLu()()()−−∑=nnLLLuSSiSA=mm()=SBLumm()()()−−∑=nnLLLuSSiSA=mm()=SBLumm()()()SBSASLuLuLu==mm。②计算直接测量量的Lx的标准不确定度()xLu()()()−−∑=nnLLLuxxixA=mm()=xBLumm()()()xBxAxLuLuLu==mm。③Es的标准不确定度()()仪∆==SBSEuEu=V。④间接测量量Ex的标准不确定度()xcEu()=xcrelEu%Ex的合成标准不确定度()xcEu=()xxcrelEEu=V。⑤Ex的扩展不确定度取包含因子k=Ex的扩展不确定度U为()()xcxcEuEkuU===V。()结果表达式()()VV=±==kUEExx()按图--联好电路做实验时有时不管如何调动a头和b头检流计G的指针总指零或总不指零两种情况的可能原因各有哪些?()用电位差计可以测定电池的内阻其电路如图所示假定工作电池E>EX测试过程中Rc调好后不再变动RX是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L、L分别为KX断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。试证明电池EX的内阻xRLLLr−−−−====(RX为已知)。按图联好电路做实验时有时不管如何调动a头和b头检流计G的指针总指零或总不指零两种情况的可能原因各有哪些答:总指零的原因:测量回路断路。总不指零的原因:①E和Ex极性不对顶②工作回路断路③RAB上的全部电压降小于ESEx二者中小的一个。LLGRXEEXKKSRCR图思考题附图思考题图思考题附图用电位差计可以测定电池的内阻其电路如图所示假定工作电池E>Ex测试过程中Rc调好后不再变动Rx是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L、L分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。试证明电池Ex的内阻r=(LL)LRx(Rx为已知)。证明:设A为R上单位长度的电位差Vx为K的端电压则有:Ex=AL()Vx=AL()而代入()式得:Rx(rRx)Ex=AL()()式除()式整理后得:r=(LL)LRx如图所示的电位差计由A到B是m长的电阻丝若设a=Vmm长的电压降是V用它测仅几毫伏的温差电动势误差太大。为了减少误差采用图所示电路。图是将m长的电阻丝AB上串接了两个较大的电阻R和R。若AB的总电阻已知为r,且R、R、r上的总电压为V并设计AB(m)电阻丝上的a=mVm试问RR的电阻值应取多少若标准电池E的电动势为V则R可取的最大值和最小值分别为多少(

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