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大学物理实验思考题(附答案)

“大学物理实验”思考题

1. 什么是测量误差,从形成原因上分哪几类?A 类和B 类不确定度指什么?试举例(比如导线直径的测量)计算分析说明。

测量结果和实际值并不完全一致,既存在误差。

误差分为系统误差,随机误差,粗大误差。

A类不确定度:在同一条件下多次重复测量时,由一系列观察结果用统计分析评定的不确定度。

B类不确定度:用其他方法(非统计分析)评定的不确定度。

大学物理实验思考题(附答案)

2. 就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。

大学物理实验思考题(附答案)

3. 螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都是测量长度的工具,试具体各举一个例子详细说明这些仪器是如何读数的?另外,在螺旋测微器实验中,为什么要关注零点的问题?如何来进行零点修正呢?

螺旋测微器:螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm,可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm,因此旋转每个小分度,相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm.

游标卡尺:以游标零刻线位置为准,在主尺上读取整毫米数.看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线(不用管是第几条刻线)对齐,由游标上读出毫米以下的小

数.总的读数为毫米整数加上毫米小数.

读数显微镜与螺旋测微器类似

4. 图线法、逐差法、最小二乘法都是处理数据的常用方法,它们各有什么好处?如何进行?试各举一个例子加以详细说明。

图线法简便,形象,直观。

逐差法提高了实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小中仪器误差分量。

最小二乘法理论上比较严格,在函数形式确定后,结果是唯一的,不会因人而异。

5. 测量微小的形变量,常用到光杠杆,请叙述光杠杆的测量原理,并导出基本测量公式。

大学物理实验思考题(附答案)

6. 迅速调出光杠杆是一个技术性很强的实验步骤,请具体说明操作的基本步骤。

(1)调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直

(2)调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同

(3)沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、平面镜在同一直线上,左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度,直到找到为止。(4)旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。

7. 测量一个物体的杨氏模量,可以有很多方法。请说出拉伸法的基本原理,并给出相应的测量公式。作为设计性实验,你能不能再设计一种测量方法,请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。

逐差法

大学物理实验思考题(附答案)

大学物理实验思考题(附答案)

8. 什么是刚体的转动惯量?请给出三线摆测量的基本原理,并给出相应的测量公式,请详细说明三线摆实验的操作要点和注意点。作为设计性实验,你能不能再设计一种测量方法,请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。

转动惯量是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示

9. 什么是刚体的平行轴定理和正交轴定理?如何验证平行轴定理?试举例进行详细说明。作为设计性实验,你能不能再设计一种测量方法来验证正交轴定理,请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。

若有任一轴与过质心的轴平行,且该轴与过质心的轴相距为d,刚体对其转动惯量为J',则有:J'=J+md^2

其中J表示相对通过质心的轴的转动惯量,这个定理称为平行轴定理

当刚体为厚度可以忽略,并且刚体的形状在平面内时,此刚体绕与平面垂直的轴线的转动惯量,等于绕以下两条轴线的转动惯量之和:此两条轴线在刚体所在的平面内;两条轴线过垂直轴和平面的交点;两条轴线互相垂直

大学物理实验思考题(附答案)

1.用天平称量薄板的质量m2,

2.将薄板置于大圆盘上,质心轴与大圆盘的转轴重合,摆动50个周期,计算Iz。再将薄板改变方向放置,使其分别绕x方向转轴和y方向转轴转动,计算Ix和Iy,并求其和与Iz比较。

10. 测量固体或液体的密度,有很多种方法。你能不能找到3 种方法,来测量固体的密度?能不能至少找到一种方法,来测量液体的密度?请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。

固体:直接称衡法,液体静力称衡法,天平测质量排水法测体积

液体:质量体积法,液体静力称衡法

11. 在物理实验中,速度与加速度的测量也经常会遇到。你能不能找到一种方法,可以测量物体运动的速度?你能不能再找到两种方法,可以测量物体运动的加速度?请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。

打点计时器

12. 在物理实验中,测量一个微小的长度,或一个微小的位移,有很多种方法。你能不能至少找到3 种不同的方法,来完成这个测量?请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。

放大法:光杠杆,扭秤,干涉法

13. 描绘静电场的等势线,我们用的是电流场。你能不能说明,这样的模拟是有效的?在实际实验测量中,与理论计算的结果对比,我们发现有时会存在非常大的偏差,你认为原因在哪里?你认为如何改进数据处理方法,可以较大程度地改善这个问题?

相似性

用电脑软件处理

14. 什么是气体的摩尔定压热容和摩尔定容热容?气体的比热容比又是什么?对常见的气体,理论上的数值是多少?请给出气体比热容比的测量原理及相应的测量公式,并说明这个实验误差的主要来源。

摩尔定压热容: 气体的摩尔定压热容,是指1mol气体在压强不变而且没有化学反应与相关的条件下,温度改变1K(或1度)所吸收或放出的热量

摩尔定容热容:等容过程中,一摩尔气体温度升高(降低)1k(1℃)时所吸收(放出)的热量。

比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量.

1.4

容器不能完全密封

15. 示波器是一种重要的电信号测量仪器,请说明用示波器如何来测量一个电信号的幅度和频率。分析一个频率比为1:1 的利萨如图形,你怎么知道X 信号和Y 信号之间的相位差?用示波器如何来分析一个交流电路中电流与电压之间的相位差?请结合一个电阻与电容器串联的电路,对此进行详细说明。

16. 利萨如图形是物理实验中测量物理量的一个重要手段。要在示波器上观察利萨如图形,该如何操作?如何来分析图形的周期比?在利萨如图形的应用中,可以用来测量声速,也可以用来观察磁滞回线,请给出声速测量、磁滞回线测量的基本原理。

17. 什么是软磁材料和硬磁材料?这两种材料各有什么用处?如何测量材料的基本磁化曲线?

工程上把磁滞回线细而窄、矫顽力Hc很小(约1A/m)的铁磁材料称为软磁材料,软磁材料适合做继电器、变压器、镇流器、电动机和发电机的铁芯。

把磁滞回线宽、矫顽力大(约104-106A/m)的铁磁材料称为硬磁材料。硬磁材料则适合于制造很多电器设备(如电表、扬声器、电话机、录音机)中的永磁体。

18. 请详细说明电聚焦原理和磁聚焦原理。

19. 测量透镜的焦距有很多方法,请给出至少4 种方法。请说明这些方法的原理、公式和操作要领。如果要测量一个凹透镜的焦距,该如何进行,请至给出一种方法。请说明这个方法的原理、公式和操作要领。

自准法、物距像距法、共轭法、物像等大法

①近视眼镜正对着太阳光,白纸与眼镜平行;②用刻度尺量出白纸上亮环的直径

为D;③量出白纸到眼镜的距离为L;④量出玻璃镜片的直径为d。相似三角形

20. 如何测量一个电阻器的电阻?请至少给出4 种方法。请说明这些方法的原

理、公式和系统误差情况。

直接测量、伏安法、惠斯通电桥、替代法(电阻箱和待测电阻串联,等到电压相同时读出电阻箱示数)

21. 牛顿环是一种典型的等厚干涉图样。请说明用牛顿环测量曲面曲率半径的基本原理和测量公式。除了等厚干涉以外,还有等倾干涉,你能说出它的干涉原理以及干涉图样的特点吗?

当不同倾角的光入射到折射率均匀,上、下表面平行的薄膜上时,同一倾角的光经上、下表面反射(或折射)后相遇形成同一条干涉条纹,不同的干涉明纹或暗纹对应不同的倾角,这种干涉称做等倾干涉.等倾干涉一般采用扩展光源,并通过透镜观察.

当光程差为波长整数倍时,形成亮条纹,为半波长奇数倍时是暗条纹。等倾条纹是内疏外密的同心圆环。