大学物理实验A
大学物理实验A
期末考核
液体粘滞系数的测定
摘要：液体粘滞系数的测量应用越来越广泛，其测量的精度也越来越受大家的重视。本文论述了CCD测量技术与传统测量技术的优势以及CCD在其他测量中的广泛应用，还有CCD测量技术是对落球法测量液体粘滞系数的改进；还讲述了其余两种方法侧量液体的粘滞系数，分别是用奥氏粘度计和落针法测量。
关键词：粘滞力；CCD；收尾速度；
引言：当液体流动时，液体质点之间存在着相对运动，这时质点之间会产生内摩擦力反抗它们之间的相对运动，液体的这种性质称为粘滞性，这种质点之间的内摩擦力也称为粘滞力。粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征。粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，因此粘滞系数的测量在工程技术方面有着广泛的使用价值。如机械的的润滑，石油在管道中的传输，医疗和药物研究各种体液的粘滞性，对于疾病的诊断，治疗措施的有效性或药物对于某一疾病的有效性评估都有具大的帮助。
第一种方法：用落针法测定液体的粘度
【实验原理】
实验证明，粘滞力f的大小与两液层间的接触而积△s 和该处的速度空间变化率（常称为速度的梯度）的乘积成正比，即
（5—1）式（5-1）就是决定流体内摩擦力大小的粘滞定律，式中的比例系数η称为液体的内摩擦系数或粘滞系数。它决定于液体的性质和温度，在润滑油选择、液压传动以及液体质研究等很多方面是一项主要技术指标，其国际制单位是：“帕斯卡·秒”（Pa·s）。
[实验仪器]
本仪器采用落针法测量液体粘度（粘滞系数），既适于牛顿液体，又适于非牛顿液体，还可测量液体的密度。实验中使中空细长圆柱体（针）在待测液体中垂直下落，通过测量针的收尾速度，确定粘度。
本仪器采用霍尔传感器和多功能毫秒计（单片机计时器）测量落针的速度，并可自动计算后将粘度显示出来。巧妙的取针装置和投针装置，使测量过程极为简便。
仪器由本体、落针、霍尔传感器、单片机计时器和恒温控制等部分组成。见下图：
如图5-1，待测液体（例如蓖麻油）装在被玻璃恒温水套包围的玻璃圆筒容器中，圆筒竖直固定在机座上，机座底部有调水平的螺丝，机座上竖立一个铝合金支架。其上装有霍尔传感器、提针装置（未画出）。装在液体容器顶部的盖子上有投针装置发射器，它包括喇叭形的导杯和带永久磁钢的拉杆。此导杯便于提针和让针沿容器中轴线下落。当提针装置把针
图5-1
由容器底部提起时，针沿导杯到达盖子顶部，被拉杆上的永久磁钢吸住。投针时，拉起拉杆，针将沿容器中轴线自动下落。
1.落针
如图5-2所示，它是有机玻璃制成的中空细长圆柱体，其外半径为R2，内直径为d，平均密度为。在它的内部两端装有永久磁钢（钐钻合金或钕铁硼），异名磁极相对，另有配重的铅条，改变铅条的重量可以改变针的平均密度。两端磁钢的同名磁极间的距离为l。
2.霍尔传感器
这是灵敏度极高的开关型霍尔传感器，做成圆柱状，外部有螺纹，可用螺母固定在仪器本体的支架上，输出信号通过屏蔽电缆、航空插头接到单片机计时器上，其电路方框图如图5-3所示，传感器由+5V直流电源供电。外壳用非磁性金属（铜）封装。每当磁钢经过霍尔传感器就输出一个脉冲信号。它的使用，为非透明液体的测量带来方便。
图5-3
4.单片机计时器（多功能毫秒计）
以单片机为基础的PH—Ⅲ型多功能毫秒计，主要用于计时和处理数据。硬件采用MCS—51系列微处理芯片。
单片机计时器不仅用来计数、计时，还有存贮、运算和输出等功能。由AC220V 交流电供电，经稳压电源变为5V直流电压。输入信号经航空插座输入。6位数码管显示。
[实验原理]
当针在待测液体中沿容器中轴线垂直下落时，经过一段时间，针所受重力与粘滞阻力和浮力以及针上下端面压力差达到平衡，针变为匀速运动，这时针的速度称为收尾速度，此速度可通过测量针内两磁铁经过传感器的时间间隔t求得。
对于牛顿液面，在恒温条件下，求动力粘度η的公式为
（5—1）
式中，R 1—容器内筒半径；R 2一落针外半径；V ∞—针下落收尾速度；g —重力加速度；—针的有效密度；—液体密度；其中壁和针长的修正系数为：
C W = 1―2.04K+2.09K 2―0.95K 5 （5—2）
其中K=R 2 / R 1
L r = (L ―2R 2)/2R 2 （5—3） 在实际情况下，上面（1）式可作简化，并考虑到V ∞ = l / t
l —两磁钢同名磁极的间距
t —两磁钢经过传感器的时间间隔
则（5-1）式可改写为：
（5—4）
在变温条件下，还必须考虑到液体密度随温度的改变
（5—5）
值可用实验方法确定，对蓖麻油大约
℃
20℃ = 950kg/m 3， t 0=20℃
这样，将（5—5）式代入（5—4）式，即可计算粘度η。
因为仪器已经将计算粘度η的程序固化在芯片中，所以，利用单片机
可将粘度η计算并显示出来，实现了智能化。
【实验步骤】
1. 将仪器放在平整的桌面上，将待测液体注满容器，用底脚螺母调节平台水平，即圆筒容器坚直。
2. 将仪器本体的橡皮管连接到温控系统上。下面的橡皮管连接到温控系统后面
板上的出水孔，再将上面的橡皮管连回水孔。水箱中注水，经检查确认没渗漏后，将仪器、机身和桌面擦干，将粘度计本体的霍尔传感器和温度传感器的连线连到相应的插座上，再将仪器接到220V交流电源上。
3. 接通电源，仪器显示此时液压油的初温。
4. 按计时器的复位键，显示“PH2”，（此时霍尔传感器的LED灯应亮）表示
毫秒计进入复位状态。
5. 将投针装置的磁铁拉起。按“2”显示“H”，“L”表示毫秒计进入计时待
命状态。稍待片刻，让针落下，液晶显示时间（单位：毫秒），按A键将提
示修改参数，第一次显示落针的有效密度（2260）、第二次显示蓖麻油的有效密度（950）（其他液体根据实验指导老师提示修改）、第三次按A键显示该设定参数下的液体粘度，记下相应数据。
6. 用取针装置将针提起，重复测量。
7. 控制器按钮调到需要的温度，按下温控开关，启动水泵。在水浴加热过程中
红色指示灯亮，到达设定温度后红色指示灯变为绿灯，表示正在保温。由于热惯性，需待一段时间后，才能达到热平衡，记下此时液体的温度。重复4、5步。
8. 依次设置不同的温度，多次测量。
9. 用列表法和作图法处理数据。
【引起误差原因】
1、由于实验公式在推导过程中假设了小球在无限广的液体中，而实际上是在有限广的液体中，要尽可能地减少误差，应当使小球四周受力对称，故应在中心处落下，否则，将会增大系统性误差。在实验中很难保证针每次都保持垂直下落。
2.用提针器将针提起悬挂在容器上端后，由于液体受到扰动，于不稳定状态，就开始测量了。
3.提针器使用不当对针的下落造成影响而引起误差。
4.针在下落过程中应保持垂直状态：
若针头部偏向霍耳探头，时间数据偏大。
若针尾部偏向霍耳探头，时间数据偏小。
5.温度会影响实验结果。
第二种方法：用CCD测量液体的粘滞系数
【实验原理】
对于一个在无限扩展液体中以速度v运动的半径为r的球形物体，根据斯托克斯定律，光滑的小球在无限广延的液体中运动时，当液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动中不产生旋涡，那么小球所受到的粘滞阻力f为
（1）
式中d是小球的直径，v是小球的速度，η为液体粘滞系数。η就是液体粘滞性的度量，与温度有密切的关系（对液体来说，η随温度的升高而减少）。
小球在液体中作自由下落时，受到三个力的作用，三个力都在竖直方向，它
们是重力、浮力、粘滞阻力f（如下图示）。开始下落时小球运动的速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力，所以小球作加速运动。由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加，加速度也越来越小，当小球所受合外力为零时，趋于匀速运动，此时的速度称为收尾速度，记为。经计算可得液体的粘滞系数为
（2）
式中ρ0是液体的密度，ρ是小球的密度，g是当地的重力加速度。
在实验条件下液体盛放在一玻璃圆筒中，并非无限广阔，考虑到筒壁的影有：
（3）
式中，D和h分别为圆筒直径和筒中液面的高度，为对小球测得的实际收尾速度。把式（3）代入式（2）可得：
（4）
二、用CCD测定的优势：从上述原理知，要测粘滞
系数就是要测小球的收尾速度，由误差和误差、的
传递性可知，小球收尾速度的测量的准确性直接影
响到实验结果精度，其意义重大。传统的测法为在
甘油中部取一段，上下端各固定一标线N1、N2，
用尺子测出N1、N2之间的距离L。，当小球下落
时，用秒表记下其经过N1、N2所用的时间t,则其速度可表示为.
可见，这种测量方法中的所有数据全是由人的感官得出，测量其下落时间时，还要求眼与手要配合一致，其精度可想而知。
限于以上弊端，我们用CCD来测小球的收尾速度。CCD(charged coupled device)中文译为"电子耦合组件"，它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码传送到数据处理设备，我们用的数据处理设备是一台电脑，通过专门的数据处理软件可以回放小球运动的每个瞬间。
三、实验步骤：
1、把盛有甘油的玻璃筒的中心垂线调整于铅直状态并测出圆筒的直径D,
液面的高度。
2、选择相同型号的小球3个，用螺旋测微器测出其直径d。
3、调节CCD镜头水平，让其对准圆筒的中下侧，调节镜头，使其在显示器
中成清晰的像。
4、用镊子夹起小球，先将小球在甘油中浸一下，然后放入圆筒中，同时采
集数据到电脑中，并次重复操作（4）。
5、测量甘油的温度为21.9摄氏度。
四、数据分析：CCD采集的数据传入电脑后，就可以对其处理了。我们利用处理软件，把小球运动的路径分成许多小的栅格(如图4所示)，通过图象中的标尺可以计算每个栅格的长度。
图4
五、分析与总结：
1、在计算时，由表格一给的数据算得偏小，可认为那时小球还未进入匀速运动状态，因此，我们在研究小球的运动时只考虑其在圆筒的中下部的轨迹，即其进入匀速运动时的轨迹。
2、进一步提高精确度：是测量精度的最重要的影响者，因此该实验需要反复测量的也是最重要的数据是小球的收尾速度，这套系统对精确度来说最大的障碍是小球的直径可和栅格的长度相比，不解决好该问题就不能准确的确定小球的坐标，以致影响最终的精度。对策是：首先，小球应当彻底清污，以保证其表面的反光度，然后要调整光圈，光源距圆筒、摄像头距圆筒的距离，使小球表面距摄像头最近的那点反光最好，也就是该点在显示器中的成像最好，可用这一点代表小球的质心，用一点代替一个面其坐标较容易确定。
3、以前那种用秒表记时来计算收尾速度时，时间可以精确到小数点后一位，
用来计算时其结果只有两位有效数字（因为时间只有两位），此处，CCD 设备的优越性就显示出来了.
【引起误差原因】
这个实验是人工和机器相结合的，主要误差是来自人的主观和机器本身带来的。对人，在放小球的时候没有在甘油中心落下，影响了初速度。
第三种方法：用间接比较法（奥氏粘度计）测定液体粘滞系数
【实验仪器】
1．奥氏粘度计（加接橡皮管） 2.铁架及万向夹 3. 秒表 4.温度计5.量筒 6.不同容量大小烧杯5个 7.医用橡皮吸球
【实验材料】
蒸馏水50ml 酒精25ml
【实验原理】
实际液体是有粘滞性的。液体流动时，在本身的各个部分之间可以出现内摩擦力。对于运动规律比较简单的流体——牛顿流体来说，内摩擦力F是与两层流体的接触面积S有关，与接触处的流体速度梯度dv/dx 有关的，具体表达式为：
即牛顿的片流关系式。我们将比例系数η用其它物理量表示出来，得到如下公式：
由此式可以看出：η代表在单位面积、单位速度梯度下的内摩擦力。假如两种液体，它们的速度梯度及两流层接触面积相同，而摩擦力不同，则可以说它们是有不同的粘性；反过来；不同流体，它们的粘性不同，它们的比例系数η也就不同，因而称描述粘性大小比例的比例常数η为流体的粘滞系数。
由理论课的知识中，我们知道，在细管内作片流的稳定流动粘性流体，它的体积流量Q(即单位时间内流过管子一个截面的流体体积)遵从泊肃叶公式：
其中R为细管子的半径；l为管长；ΔP为管两端的压强差；η为流体的粘滞系数。
在流速接近稳定的条件下，若流过细管的流体体积为V，经过的时间为t，则Q = V/ t，代入公式（3）中，可得到η的表达式：
可以用此式直接测定粘滞系数η，但需要测量的物理量有R、t、ΔP、l、V 等多个，各个物理量的测量也并不容易，其实也没有必要，所以，我们采用间接比较法：即控制不同的流体在某些相同的条件进行实验测量（比如：让不同的流体的相同的体积通过同一根细管），利用公式进行比较，消去相同的物理量。这样，我们只要测量少数的物理量即可计算出实验结果来。这种方法的思想是以一种流体的某个物理量的值为标准值，通过测量其他的物理量，再利用比较得到的公式，计算出我们需要测量的结果来。该方法可使实验操作过程大为简化，并能提高测量的精度。下面分析间接比较法在本实验中的具体应用。如图3.1所示，奥氏粘度计是一根带有一大（B）一小（A）两个玻璃球泡的U形玻璃管，B泡的上下部各有一条刻痕m和n，用于确定流体的体积，位于下刻痕n下面的是一段直径均匀的毛细管l，流体就从此毛细管中流过。
图3-1 奥氏粘度计
实验时，以一定体积的液体从大管口D注入A泡内，再用橡皮吸球由小管口E将液体吸入B泡中，并使液面升高到B泡的上刻痕m以上某一处高度（注意不要把液体吸到时橡皮管中）。因D、C两管中液面的高度不同，B泡内的液体将在重力的作用下经毛细管流回A泡。利用秒表（stopwatch）记下液面从上刻痕m下降至下记得痕n所用的时间。
如果以相同体积的被测液体和蒸馏水先后注入粘度计，按上述步骤分别测出两种液体的液面由m下降至n所需的时间t1和t2来，由（4）式可知。
（5）÷(6)，两式中的R、V、L相同；π是常数，消去可得：
由于液体沿毛细管流动过程中，毛细管是竖直放置的，毛细管两端液体的压强差ΔP与液体的密度ρ和粘度计两臂中的液面高度差Δh和乘积成正比，即ΔP = ρgΔh，其中Δh虽在不断地变化，但可使两种液体的测量中的Δh变化情况完全相同，因此，
（7）式可表示为：
因此，从本实验附表中可查得在实验温度下标准液体――蒸馏水的η2、ρ2及待测液体的ρ１，从实验测得时间t1和t2，根据（9）可求得被测液体的粘滞系数η1。
当用奥氏粘度计测量液体粘滞系数时，需要说明的是：
由于泊肃叶公式应用的条件要求，液体沿均匀管稳定流动的过程中，管两端的压强差是恒定的，流速不随时间改变，流过流管截面的液体体积Ｖ随时间ｔ成线性变化。但是，对于奥氏粘度计，在液体沿竖直毛细管流动的过程中，毛细管两端液体的压强差随液面的下降而减小，流速也逐渐减小，因此，体积Ｖ不再随时间成线性变化，并且公式的推导也未考虑其它能量的损失，经理论推导和实验证实，公式（9）只能说是一个近似公式。
【实验步骤】
1. 将大烧杯盛满水，放在铁架座上，作为恒温器；
2. 用纯酒精约6毫升注入粘度计的A泡中进行洗涤，
用手捏住橡皮球，尽量把橡皮球中的空气挤出（不要松手），再插入到橡皮管中，尽量保证不要泄气，松开手缓缓地吸气，把液体吸到B泡中，并使液面处于高于m刻线的某一处（切勿将液体吸入到橡皮中去）。松开橡皮球（不要挤压），把它插回到橡皮管中，尽量保证不要泄气，然后开始挤压橡皮球，将液体全部压回到大管中。以上步骤进行两三次，这样就完成了洗涤过程，把酒精倒回到回收杯中。
3．量取8毫升酒精，注入粘度计。
4．将粘度计放入大烧杯中，并固定在支架上。注意使粘度计保持竖立放置，以使两种液体在尽量相同的条件下（包括重力加速g也相同）进行测量；
5．检查秒表是否回零并测量出大烧杯中水的温度T。
6．用橡皮球把液面吸到刻痕m以上的一定处（注意勿将液体吸入橡皮管中）。
7．撤去吸球，让液面自由下降，用秒表测出液面从上刻痕m降至下刻痕n 所用时间，记录下来。（观察时，视线要与刻痕保持水平）
本实验所用秒表，准确到0.1s 。分钟数由小钟所指小圈内数字读出，秒钟数的读取有两种情况：小针没过半时，秒钟读数取大针所指的黑数字；小针过半时，秒钟数为大针所指红数字。
8．重复步骤5、6、7多次，当各次读数相差不超过1秒时，记录下最后三次的读数。
9．实验中应随时监测温度T，如果T变化超过10C，则时间t1、t2应重新测量。
10．倒出酒精：挤压橡皮球，将液体尽量全部压入大管中，由大管倒入回收杯中。（用橡皮球多打几次气，尽量使细管中不存液体。）
11．用多于20毫升的蒸馏水洗涤量筒，废液倒入相应回收杯中。
12．用蒸馏水约10毫升注入粘度计，重复步骤2，进行洗涤二此。
13．量取6毫升蒸馏水，注入粘度计。
14．重量步骤4、5、6、7、8、9、10。
15．将回收杯中酒精倒入指定回收瓶，其余液体倒入废水池。
【误差引起原因】
1、室温不会维持恒定的，所以烧杯很难作为恒温器保持温度不变。
2、人手动记录数据会引起误差，而且人有视觉误差。
3、洗涤不干净也会影响测定结果。
【结束语】
1、落针法采用霍尔传感器和多功能毫秒计（单片机计时器）测量落针的速度，并可自动计算后将粘度显示出来。巧妙的取针装置和投针装置，使测量过程极为简便。
2、CCD测量法中，从上述原理知，要测粘滞系数就是要测小球的收尾速度，由误差和误差、的传递性可知，小球收尾速度的测量的准确性直接影响到实验结果精度，其意义重大。用CCD来测小球的收尾速度，用的数据处理设备是一台电脑，减少人为误差。
3、奥氏粘度计法（间接法）是控制不同的流体在某些相同的条件进行实验测量（比如：让不同的流体的相同的体积通过同一根细管），利用公式进行比较，消去相同的物理量。这样，我们只要测量少数的物理量即可计算出实验结果来。这种方法的思想是以一种流体的某个物理量的值为标准值，通过测量其他的物理量，再利用比较得到的公式，计算出我们需要测量的结果来。该方法可使实验操作过程大为简化，并能提高测量的精度。
相比之下，用CCD 测定法比较好，误差较小。
参考文献：中国海洋大学物理系实验物理教研室.〈〈大学物理实验〉〉2001.3
https://www.wendangku.net/doc/6d12909454.html,/lxy/11-syjxzx/wlsyjxzz/5-jxzy/syja/word/08yc06. doc
大学物理实验理论考试题目及答案3
多项选择题(答案仅供参考) 1．请选出下列说法中的正确者（ CDE ） A ：当被测量可以进行重复测量时，常用重复测量的方法来减少测量结果的系统误差。 B ：对某一长度进行两次测量，其测量结果为10cm 和10.0cm ，则两次测量结果是一样 的。 C ：已知测量某电阻结果为：,05.032.85Ω±=R 表明测量电阻的真值位于区间 [85.27~85.37]之外的可能性很小。 D ：测量结果的三要素是测量量的最佳值（平均值），测量结果的不确定度和单位。 E ：单次测量结果不确定度往往用仪器误差Δ仪来表示，而不计ΔA . 2．请选择出表达正确者（ AD ） 3333 343/10)08.060.7(: /14.060.7:/1041.01060.7: /05.060.7:m kg D m kg C m kg B m kg A ?±=±=?±?=±=ρρρρ 3．请选择出正确的表达式： ( CD ) 3333 34/10)08.060.10( : (mm)1087.9)(87.9 :/104.0106.10 : )(10500)(5.10 :m kg D m C m kg B g kg A ?±=?=?±?==ρρ 4: 10.()551.010() A kg g =? 4．请选择出表达正确者（ A ） 333 3/04.0603.7: /14.060.7:/041.060.7: /04.060.7:m kg D m kg C m kg B m kg A ±=±=±=±=ρρρρ 5．请选择出表达正确者 ( BC ) 0.3mm 10.4cm h :D /10)08.060.7(:0.3cm 10.4h :B /1041.01060.7 :33334±=?±=±=?±?=m kg C m kg A ρρ 6．测量误差可分为系统误差和偶然误差，属于系统误差的有： ( AD ) Ａ：由于电表存在零点读数而产生的误差； Ｂ：由于测量对象的自身涨落所引起的误差； Ｃ：由于实验者在判断和估计读数上的变动性而产生的误差。 Ｄ：由于实验所依据的理论和公式的近似性引起的测量误差；
大学物理实验报告及答案
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 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。 U 实验方法原理根据欧姆定律，R =，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， I 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，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 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2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 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3 次。 (2) 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。 (3) 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 (1) 由?U =U max ×1.5% ，得到?U 1 = 0.15V,?U2 = 0.075V ； (2) 由?I = I max ×1.5% ，得到?I 1 = 0.075mA,?I 2 = 0.75mA； (3) 再由u= R ( ?U )2 + ( ?I ) 2 ，求得u= 9 ×101?, u= 1?； R 3V 3I R1 R2 (4) 结果表示R1 = (2.92 ± 0.09) ×10光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。?, R 2 = (44 ±1)? (3) 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
大学物理实验(最终)
大学物理实验 一、万用表的使用 1、使用万用表欧姆档测电阻时，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触进行测量时，对结果有无影响？为什么？ 有影响，会使测量值偏小 因为人体本身有电阻，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触相当于并联 2、用万用表测电阻时，通过电阻的电流是由什么电源供给的？万用表的红表笔和黑表笔哪一个电位高？ 电源内部电路提供（万用表的内部电池供给的） 黑笔 3、用万用表欧姆档判别晶体二极管的管脚极性时，若两测量得到阻值都很小或都很大，说明了什么？ 两测量得到阻值都很小，说明二极管已被击穿损坏 两测量得到阻值都很大，说明二极管内部断路 4、能否用万用表检查一回路中电阻值？为什么？ 不能，因为通电电路中测量电阻值会造成万用表的损坏。
【数据处理】（要求写出计算过程） 1．1R = Ω 2．2R = Ω 3．U = V 21 1 ()(1)k U i i U U k σ==-=-∑ V = =2 ?仪最小分度值 V 22U U U σ=+?仪= V U U U U =±=（ ± ）V 100%U U U E U = ?= % 二、用模拟法测绘静电场 1、出现下列情况时，所画的等势线和电力线有无变化？（电源电压提高1倍；导电媒质的导电率不变，但厚度不均匀；电极边缘与导电媒质接触不良；导电媒质导电率不均匀） 有，电势线距离变小，电力线彼此密集 无任何变化 无法测出电压，画不出等势线、电力线 等势线、电力线会变形失真 2、将电极之间电压正负接反，所作的等势线和电力线是否有变化？ 等势线和电力线形状基本不变，电力线方向相反
3、此实验中，若以纯净水代替自来水，会有怎样的结果？ 实验无法做，因为纯净水不导电 4、本实验除了用电压表法外还可以用检流计法（电桥法）来测量电势。试设计测量电路。两种方法各有何优缺点？ 电压表法优点：简单 缺点：误差大 电桥法优点：测量精度高 缺点：复杂 5、能否根据实验测出的等势线计算场中某点的电场强度？为什么？ 不能，因为等势线是定性的线条，相邻等势线的间隔表示的电势差相等，等势线间隔小的地方电场线强，电场强度大只能说明，无法定量表达 三、迈克尔逊干涉仪 1、为什么有些地方条纹粗，有些地方条纹细？能指出什么地方条纹最粗吗？ 相邻条纹间距与两平面镜到分光板近距离之差d成反比，与各条纹对应干涉光束和中心轴夹角成反比。d越小、条纹间距越大，条纹分布越疏，条纹越粗。当d一定时，θ越小，条纹间距越大，即离圆心近处条纹最粗 2、光屏上显现等倾花纹后，改变镜面M1的位置，干涉花纹的中心位置发生位移，分析产生此种现象的原因。 光镜面M1的位置被改变，M1与M2的垂直状态发生改变，M1与M2之间有一定的夹角，从而让干涉花纹的中心位置发生移动。
大学物理实验习题和答案 版
第一部分：基本实验基础1．（直、圆）游标尺、千分尺的读数方法。 答：P46 2．物理天平 1．感量与天平灵敏度关系。天平感量或灵敏度与负载的关系。 答：感量的倒数称为天平的灵敏度。负载越大，灵敏度越低。 2．物理天平在称衡中，为什么要把横梁放下后才可以增减砝码或移动游码。 答：保护天平的刀口。 3．检流计 1．哪些用途？使用时的注意点？如何使检流计很快停止振荡？ 答：用途：用于判别电路中两点是否相等或检查电路中有无微弱电流通过。 注意事项：要加限流保护电阻要保护检流计，随时准备松开按键。 很快停止振荡：短路检流计。 4．电表 量程如何选取？量程与内阻大小关系？
答：先估计待测量的大小，选稍大量程试测，再选用合适的量程。 电流表：量程越大，内阻越小。 电压表：内阻=量程×每伏欧姆数 5．万用表 不同欧姆档测同一只二极管正向电阻时，读测值差异的原因？ 答：不同欧姆档，内阻不同，输出电压随负载不同而不同。 二极管是非线性器件，不同欧姆档测，加在二极管上电压不同，读测值有很大差异。 6．信号发生器 功率输出与电压输出的区别？ 答：功率输出：能带负载，比如可以给扬声器加信号而发声音。 电压输出：实现电压输出，接上的负载电阻一般要大于50Ω。 比如不可以从此输出口给扬声器加信号，即带不动负载。7．光学元件 光学表面有灰尘，可否用手帕擦试？
8．箱式电桥 倍率的选择方法。 答：尽量使读数的有效数字位数最大的原则选择合适的倍率。 9．逐差法 什么是逐差法，其优点？ 答：把测量数据分成两组，每组相应的数据分别相减，然后取差值的平均值。 优点：每个数据都起作用，体现多次测量的优点。 10．杨氏模量实验 1．为何各长度量用不同的量具测？ 答：遵守误差均分原理。 2．测钢丝直径时，为何在钢丝上、中、下三部位的相互垂直的方向上各测一次直径，而不是在同一部位采样数据？ 答：钢丝不可能处处均匀。 3．钢丝长度是杨氏模量仪上下两个螺丝夹之间的长度还是上端螺丝夹到挂砝码的砝码钩之间的长度？
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实验7 分光计的调整与使用 ★1、本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？ 本实验所用分光计测量角度的精度是：1＇。为了消除因刻度盘和游标盘不共轴所引起的偏心误差，所以仪器设两个游标。望远镜从位置Ⅰ到位置Ⅱ所转过的角度为2 )_()('1'212?????+-= ，注：如越过刻度零点，则必须按式)(120360??--来计算望远镜的转角。 ★2、假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置是一上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。光路图如下： ★3、对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？ 调节要求：①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；②望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）；③平行光管出射平行光；④待测光学元件光学面与中心转轴平行。 判断调节达到要求的标志是：①望远镜对平行光聚焦的判定标志；②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志；③平行光管出射平行光的判定标志；④平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志。 调节方法：①先进行目测粗调；②进行精细调节：分别用自准直法和各半调节法进行调节。 4、在分光计调节使用过程中，要注意什么事项？ ①当轻轻推动分光计的可转动部件时，当无法转动时，切记不能强制使其转动，应分析原因后再进行调节。旋转各旋钮时动作应轻缓。②严禁用手触摸棱镜、平面镜和望远镜、平行光管上各透镜的光学表面，严防棱镜和平面镜磕碰或跌落。③转动望远镜时，要握住支臂转动望远镜，切忌握住目镜和目镜调节手轮转动望远镜。④望远镜调节好后不能再动其仰角螺钉。 5、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度较差时，用哪种方法测顶角误差较小？ ?2 1=A 的成立条件是入射光是平行的，当入射光的平行度较差时，此公式已不再适用，应用自准直法测三棱镜的顶角，用公式?-=1800 A 来计算，误差较小。
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一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4 3 23y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?,则间接测 量量N 的标准误差为？B N ?=； 4322 (2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- ()()[]21 23 2 289y x N y x ?+?=? 2* 。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（2 0.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ = ?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。
大学物理实验内容
物理实验教程 3.2 钢丝杨氏模量的测定 3.5 固体的导热系数的测定 3.8 惠更斯电桥 3.14 示波器的使用 3.15 霍尔效应的应用 3.17 分光计的调节和使用 3.19 等厚干涉的应用 407宿舍
3.2钢丝杨氏模量的测定 【实验目的】 1．了解静态拉伸法测杨氏模量的方法 2．掌握光杠杆放大法测微小长度变化的原理和方法 3．学会用逐差法处理数据 【实验内容与步骤】 1．用拉伸法测钢丝的杨氏模量 1.1 调整杨氏模量测定仪 调节杨氏模量测定仪的底脚调整螺钉，使立柱铅直。调节平台的上下位置，使随钢丝伸长的夹具B 上端与沟槽在同一水平面上（为什么?）。加1Kg 砝码在砝码托盘上，将钢丝拉直，检查夹具B 是否能在平台的孔中上下自由地滑动，钢丝是否被上下夹子夹紧． 1.2 调整光杠杆镜尺组 光杠杆后两足置于沟槽内，前足置于夹具B 上，让平面镜竖直，镜尺组安放在光杠杆正前方约1.2m 处，并尽量使望远镜水平并与光杠杆镜面同高，标尺竖直。 调节望远镜（移动或转动望远镜支架）使得从望远镜上方沿镜筒轴线方向在平面镜中能看到标尺的像，调节望远镜的目镜，看清镜筒内的十字叉丝，调节望远镜的调焦旋钮，使标尺的像清晰并无视差。 仔细调节光杠杆，使与望远镜同高的标尺刻度像与十字叉丝的横叉丝重合。（为什么？） 1.3 测量n ? 轻轻的依次将1Kg 的砝码加到砝码托盘上（砝码托自重不计），记录不同力作用下望远镜中标尺读数'i n (共6次)，然后将砝码再依次轻轻取下，再记录不同力作用下标尺读数" i n ，两次读数的平均值作为不同力作用下标尺的读数i n ，用逐差法求n ? 注意：测量时应随时注意检查和判断测量数据的合理性；加砝码时勿使砝码托摆动，并将砝码缺口交叉放置，以免倒落。 1.4 测L 、D 用钢卷尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D 和上下夹具之间钢丝的长度L 。 1.5 测 b 用印迹法（即将光杠杆拿下放在纸上压出三个脚尖的迹点）测出光杠杆前足到后两足连线的垂直距离b 。 1.6 用螺旋测微计测量钢丝的直径d,选择上中下三处，每处都要在互相垂直方向上各测一次，
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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） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 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， I R = U ，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，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 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2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 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3 次。 (2) 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。 (3) 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1 2 3 U1 /V 5.4 6.9 8.5 I1 /mA 2.00 2.60 3.20 R1 / Ω 2700 2654 2656
测量次数1 2 3 U2 /V 2.08 2.22 2.50 I2 /mA 38.0 42.0 47.0 R2 / Ω 54.7 52.9 53.2 (1) 由. % max ΔU =U ×1 5 ，得到U 0.15V , 1 Δ = U 0 075V Δ 2 = . ； (2) 由. % max ΔI = I ×1 5 ，得到I 0.075mA, 1 Δ = I 0 75mA Δ 2 = . ； (3) 再由2 2 3 3 ( ) ( ) I I V u R U R Δ Δ = + ，求得9 10 Ω 1Ω 2 1 1 = × = R R u , u ； (4) 结果表示= (2.92 ± 0.09)×10 Ω, = (44 ±1)Ω 2 3 1 R R 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长
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大学物理实验A(II)考试复习题 1．有一个角游标尺，主尺的分度值是°，主尺上29个分度与游标上30个分度等弧长，则这个角游标尺的最小分度值是多少？ 30和29格差1格，所以相当于把这1格分成30份。这1格为°=30′，分成30份，每份1′。 2．电表量程为：0～75mA 的电流表，0～15V 的电压表，它们皆为级，面板刻度均为150小格，每格代表多少？测量时记录有效数字位数应到小数点后第几位(分别以mA 、V 为记录单位)？为什么？ 电流表一格小数点后一位 因为误差, 电压表一格小数点后两位,因为误差，估读一位 ***3．用示波器来测量一正弦信号的电压和频率，当“Y轴衰减旋钮”放在“2V/div”档，“时基扫描旋钮”放在“div”档时，测得波形在垂直方向“峰－峰”值之间的间隔为格，横向一个周期的间隔为格，试求该正弦信号的有效电压和频率的值。 f=1/T=1÷×= U 有效=÷根号2= ***4.一只电流表的量程为10mA ，准确度等级为级；另一只电流表量程为15mA ，准确度等级为级。现要测量9mA 左右的电流，请分析选用哪只电流表较好。 量程为10mA ，准确度等级为级的电流表最大误差,量程为15mA ，准确度等级为级,最大误差,所以选用量程为15mA ，准确度等级为级 5. 测定不规则固体密度 时，，其中为0℃时水的密度，为被测物在空气中的称量质量，为被测物完全浸没于水中的称量质量，若被测物完全浸没于水中时表面附 有气泡，试分析实验结果 将偏大还是偏小？写出分析过程。 若被测物浸没在水中时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结果将偏小，即m 比标准值稍小，可知0ρρm M M -=将偏小 6．放大法是一种基本的实验测量方法。试写出常用的四种放大法，并任意选择其中的两种方法，结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。 累计放大法 劈尖干涉测金属丝直径的实验中，为了测出相邻干涉条纹的间距 l ，不是仅对某一条纹测量，而是测量若干个条纹的总间距 Lnl ，这样可减少实验的误差。 机械放大法 螺旋测微器，迈克尔孙干涉仪读数系统
大学物理实验报告答案大全(实验数据)
U 2 I 2 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） 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 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， R = U ，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，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 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 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 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 3 次。 (2) 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。 (3) 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 (1) 由 U = U max ? 1.5% ，得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 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
2016- 2017一大学物理实验考试卷(B卷)
.. 浙江农林大学 2016- 2017学年第一学期考试卷（B 卷） 课程名称：大学物理实验 课程类别： 必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 30分钟。 题号 一 二 三 总分 得分 评阅人 一、单项选择题（1-7题必做，8-13题任选做2题。每题只有一个正确答案，将 选择的答案填入以下表格中，填在题目上的将不给分，每题3分，共计27分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 1-7题必做： 1、利用示波器通过一系列的传感手段，可得到被检者的心电图。医生通过心电图，可以了解到被检者心跳的情况，例如，测量相邻两波峰的时间间隔，便可计算出1min 内心脏跳动的次数(即心率)。同一台示波器正常工作时测得待检者甲、乙的心电图分别如图 甲、 乙所示，相邻两波峰在示波器上所占格数已经标出。若医生测量时记下被检者甲的心率为60 次/min ，则可知乙的心率和这台示波器X 时间增益（衰减）选择开关置于（ ） A 、48 次/min, 50ms/div B 、75 次/min, 0.2s/div C 、75 次/min, 0.1s/div D 、48 次/min, 20ms/div 2、在牛顿环实验中，我们看到的干涉条纹是由哪两条光线产生的？（ ） A 、 3和4 B 、 1和2 C 、 2和3 D 、 1和4 得分 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题 1 2 3 4 5 5 5 甲
3、已知300x f Hz =，李萨如图形为 “ ”，则y f 为（ ） A 、 400Hz B 、 450Hz C 、 200Hz D 、 100Hz 4、在空气比热容比测定实验中，我们用到的两种传感器是：（ ） A 、压强传感器和体积传感器 B 、压强传感器和温度传感器 C 、温度传感器和体积传感器 D 、压强传感器和时间传感器 5、密立根油滴实验中，基本电荷e 的计算，应对实验测得的各油滴电荷q 求（ ） A 、算术平均值 B 、 最小公倍数 C 、最小整数 D 、最大公约数 6、用量程为20mA 的1.0级毫安表测量电流。毫安表的标尺共分100个小格，指针指示为60.5格。电流测量结果应表示为 （ ） A 、(60.5±0.2)mA B 、(20.0±0.1)mA C 、(12.1±0.2) mA D 、(12.10±0.01)mA 7、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器( ) A ．温度传感器 B ．红外传感器 C ．生物传感器 D ．压力传感器 8-13题任选做2题： 8、在0~100℃范围内，Pt100输出电阻和温度之间关系近似呈如下线性关系： )1(0AT R R T +=，式中A 为温度系数，约为3.85×10-3℃-1。则当Pt100输出电阻 为115.4Ω时对应温度为（ ） A 、0 ℃ B 、40 ℃ Ｃ、50 ℃ Ｄ、100 ℃ 9、分光计实验中为能清晰观察到“十”字光斑的像，需调节（ ） A 、前后移动叉丝套筒 B 、目镜调节手柄 C 、望远镜水平度调节螺钉 D 、双面反射镜的位置 10、在多普勒效应实验装置中，光电门的作用是测量小车通过光电门的（ ） A 、时间 B 、速度 C 、频率 D 、同时测量上述三者 11、如图三，充氩的夫兰克-赫兹管A I ～K G U 2曲线中, 氩原子的第一激发电位0U 为( ) A 、 45U U - B 、 1U C 、 13U U - D 、36U U -
大学物理实验实验步骤总结
液体表面张力 1、不加水，调零（-80mv~0mv ） 2、两点定标（定标后不再动“mv ”旋钮）：挂上砝码盘（不能使用手，必须用镊子小心挂上）依次加入第一个砝码，记录数据u1，加入第二个砝码，记录数据u2，加入第三个砝码，不用记录数据，取下第三个砝码，待稳定后记录数据u2’，取下第二个砝码，记录数据u1’，取下第一个砝码和砝码盘。 U=FB U 为单个砝码电压：（u1+u1’）/2=u01; (u2+u2’)/2=u02; U=(u02-u01)*10^-3(mv 换算成V) F 为单个砝码重力：F=0.5*10^-3（单个砝码质量，换算成kg ）*9.8 B 为仪器灵敏度：B=U/F 3、挂上吊环（吊环应多次调整水平，可利用旋转吊环观察吊环是否水平；用镊子挂上用镊子取下）。在培养皿中装上水，培养皿先擦干净后，装水并保证培养皿外表面没有水。吊环下沿应完全浸没（浸没1mm 左右即保证完全浸没）。转动放置培养皿转台下部的升降螺丝，将吊环拉离水面，此时，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的电压值，记录即将脱离水面的最大电压值U1，吊环完全脱离水面悬空后的电压值U2（U1，U2测量过程中若未观察到最大值可重复试验直到测量到为止；U1-U2约为40~60） B D D U U )(212 1+-= πσ σ为所求表面张力系数。 4、仪器整理：除了培养皿内表面可以有水外其他地方都不能有水，吊环、砝码盘、砝码需擦干后放入盒内，关闭电源，仪器归位摆放整齐。 电子示波器的调节和使用 1、开机找亮点（三个信号都断开）：内部信号（TIME/DIV ）关闭（逆时针旋转到底）；5个小旋钮所有缺口竖直向上；SOURCE 打到CH1/CH2；MODE 打到AUTO ；按下交替出发（TRIG.ALT ）；断开外接信号（CH1/CH2都打到GND ）；灰度关到最小（逆时针旋转到底）。开机，灰度顺时针旋转到最大，屏幕中心出现亮点。 2、调节直线（接通CH1/CH2）：打开函数发生器，将CH2调节到SIN 正弦信号。（函数发生器显示屏幕下方的蓝色按钮对应屏幕上对应符号，调节频率在数字键盘上按键，左右按键可调节光标位置）。（默认频率CH1为1CH2为1.5） 调出水平有限线段（接通CH1）：接通函数发生器上的CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH1；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现水平线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 调出竖直有限线段（接通CH2）：接通函数发生器上的CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH2；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现竖直线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 3、调出正弦波型（接通内部信号+CH1/CH2） 调出通道1的正弦波型（CH1+内部信号）：函数发生器上CH1选择SIN 波型，并打开CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE 打到CH1；内部信号打开（TIME/DIV 顺时针旋转到底）。此时屏幕上出现通道1的正弦波型，通过调节左右旋钮和SWP.V AR 旋钮调整出指定完整波形个数。 调出通道2的正弦波型（CH2+内部信号）：函数发生器上CH2选择SIN 波型，关闭CH1信号并打开CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE 打到CH2；内部信号打开
大学物理实验课后答案
大学物理实验课后答案 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点 答这种方法可以避免透镜光心位置的不确定而带来的测量物距和像距的误差。（2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。 答设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为，其相对误差为％，故没必要用更高精度的仪器。 （3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。 答直线；1/f为直线的斜率。 （4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f 由f=(D+d)(D-d)/4D → D2-4Df=d2→ D(D-4f)=d2 因为d>0 and D>0 故D>4f 1.避免测量u、ν的值时，难于找准透镜光心位置所造成的误差。 2.因为实验中，侧的值u、ν、f都相对较大，为十几厘米到几十厘米左右，而误差为1%，即一毫米到几毫米之间，所以可以满足要求。 3.曲线为曲线型曲线。透镜的焦距为基斜率的倒数。 ①当缝宽增加一倍时,衍射光样的光强和条纹宽度将会怎样变化如缝宽减半,又怎样改变 答: a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半 a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。 ②激光输出的光强如有变动,对单缝衍射图象和光强分布曲线有无影响有何影响 答:由b=Lλ/a.无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象的光强分布曲线不变 (条纹间距b不变)；整体光强度↑或者↓。 ③用实验中所应用的方法是否可测量细丝直径其原理和方法如何 答：可以，原理和方法与测单狭缝同。 ④本实验中，λ=632。8nm,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L为50㎝。试验证： 是否满足夫朗和费衍射条件 答：依题意： Lλ=（50*10^-2）*（*10^-9）=*10^-7 a^2/8=(5*10^-5)^2/8=*10^-10 所以Lλ< （1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点？ 答这种方法可以避免透镜光心位置的不确定而带来的测量物距和像距的误差。 （2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求？设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。 答设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为0.5mm，其相对误差为 0.25％，故没必要用更高精度的仪器。 （3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。 答直线；1/f为直线的斜率。 （4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f？ 由f=(D+d)(D-d)/4D → D2-4Df=d2→ D(D-4f)=d2 因为d>0 and D>0 故D>4f 1.避免测量u、ν的值时，难于找准透镜光心位置所造成的误差。 2.因为实验中，侧的值u、ν、f都相对较大，为十几厘米到几十厘米左右，而误差为1%，即一毫米到几毫米之间，所以可以满足要求。 3.曲线为曲线型曲线。透镜的焦距为基斜率的倒数。 ①当缝宽增加一倍时,衍射光样的光强和条纹宽度将会怎样变化?如缝宽减半,又怎样改变? 答: a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半 a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。 ②激光输出的光强如有变动,对单缝衍射图象和光强分布曲线有无影响?有何影响? 答:由b=Lλ/a.无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象的光强分布曲线不变 (条纹间距b不变)；整体光强度↑或者↓。 ③用实验中所应用的方法是否可测量细丝直径？其原理和方法如何？ 答：可以，原理和方法与测单狭缝同。 ④本实验中，λ=632。8nm,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L为50㎝。试验证： 是否满足夫朗和费衍射条件？ 答：依题意： Lλ=（50*10^-2）*（632.8*10^-9）=3.164*10^-7 a^2/8=(5*10^-5)^2/8=3.1*10^-10 所以Lλ< 大学物理实验答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】 实验一 物体密度的测定 【预习题】 1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。 答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项： 游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。设主 尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。 教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为 mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。 使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才 可读数。②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。 （2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项： 螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长 度的长度测量仪器。螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。 如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。 使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。②应作零点校正。 2．为什么胶片长度可只测量一次？ 答：单次测量时大体有三种情况：（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。本实验由对胶片长度的测量属于情况（1），所以只测量1次。 教育技术专业《大学物理实验》课后部份习题答案 控制电路的研究（PASCO 综合性实验） 1．在限流和分压实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到哪一端？为什么？（P191思考题） 答：如图1所示，在限流实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到B 端，使限流有效电阻最大，可让回路中电流从小变到大。 如图2所示，在分压实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到A 端，使分压有效电阻最小，可控制电压从小变到大。 2． 有人说，分压电路是用来控制电压，限流电路是用来控制电路电流的，你认为这种说法对吗？（P191 思考题） 答：这种说法太片面。因为，分压电路控制范围：V 是0E →，I 是0 0E R → 。限流电路控制范围：V 是 00R E E R R →+，I 是 00 E E R R R → +。所以，无论是分压还是限流控制电流，都能进行控制电路的电压和电 流，只是在具体电路中，控制程度不同。 霍尔效应效应及其磁场的测量 1、什么是霍尔效应？采用霍尔效应测量磁场时，要测量哪些物理量？ 答：①导体或半导体薄膜材料在外加电场作用下，载流子产生定向运动，运动的电荷在磁场中受到洛仑兹 力作用使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场，这种现象就是霍尔效应。 ②霍尔电压B I K U S H H =，对于一定的霍尔元件，其灵敏度H K 是一个常量，已测量；因此，采用霍尔效应测量磁场时，需要测量霍尔电流S I 和对应的磁感应强度B 两个物理量。 2、使用霍尔效应测量磁场时，如何消除其副效应的影响？ 答： 使用霍尔效应测量磁场时，可以采用对称测量法消除副效应的影响。选择电流和磁场的四种取向组 合),(S I B ++、),(S I B -+、),(S I B --、),(S I B +-测得四组电压值1U 、2U 、3U 、4U ，再根据下 式算出霍尔电压值4 4 321U U U U U H -+-=。 磁阻效应 1、什么叫做磁阻效应？磁阻效应是怎样产生的？ 答：①一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的现象成为磁阻效应； ②当导体或半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转,在两端产生 图1 图2 大学物理实验报告要求 大学物理实验报告要求 一、预习报告要求 1.预习报告包括实验名称，实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤五个部分，采用学校统一的“中原工学院信息商务学院实践性环节报告用纸”书写，不允许打印。 2.预习报告要求有一定的字数，不能过少，该有的图、表一定要画上。 3.预习报告内容要求能反映实验所有环节，学生能直接看预习报告完成实验的内容。 4.无预习报告者不允许进入实验室做实验。 二、原始数据记录要求 1.原始数据记录要求清晰明了，该有的物理量、包括单位一定要写上。 2.原始数据必须得到实验老师的认可，有实验老师的签名才算有效。 3.原始数据要求用黑色或蓝色字迹签字笔书写（画图除外）。 4.原始数据记录一经教师签字即不允许作任何改动，否则视为无效。 三、实验报告要求 1.实验报告包括实验名称，实验目的，实验仪器，实验原理，实验步骤，数据记录，数据处理、思考题七个部分，采用学校统一的“中原工学院信息商务学院实践性环节报告用纸”书写，不允许打印。 2.实验报告中实验数据记录要求将原始数据的数据在实验报告中重新誊写一份，以便处理，不能直接使用原始数据记录或者在原始数据记录页上直接处理数据。 3.数据处理中所有要求画图的处理方式均应在正果的坐标纸上进行作图。 4. 实验报告和预习报告不能互用，预习报告中写过的部分实验报告要求重写。 5.实验报告数据处理要求有详细地处理步骤，不能仅有最终答案。误差处理参考课本第一章和第二章。 四、实验报告装订要求 1.装订实验报告时要求实验报告在前、实验原始数据在中间、预习报告在后统一装订在一起，不要分开装订。 2.报告的第一页要求写清楚自己的姓名、班级、学号,缺一不可。 五、实验报告上交要求 1.上交实验报告时以班级为单位放好，每班放置一摞，不要管是否同一个实验。 2.一般是第二周或者第二次做实验时上交第一个实验的实验报告。 大学物理实验预习报告 第二章部分训练题 1． 在系统误差、随机误差和粗大误差中，难以避免且无法修正的是（A.系统误差, B.随机 误差, C.粗大误差。） 答： B 2． 有一组等精度多次测量的数据：L=2.385mm 、2.384mm 、2.386mm 、2.384mm 、2.382mm 、 2.383mm 。它们的A 类不确定度为：（A. 0.0014mm B. 0.006mm C. 0.002mm D. 0.007mm ） 答： b 3． 根据第2题的数据，可以判断测量量具的最小量程是：（A. 0.001mm B. 0.01mm C. 0.004mm D. 0.02mm ） 答： b 4． 采用0.02mm 精度的游标卡尺测量长度时，其B 类不确定度为：（A. 0.022mm B. 0.03mm C. 0.01mm D. 0.012mm ） 答： d 5． 有一个电子秒表，其最小分辨值为0.01S ， 其仪器误差限应评定为：（A. 0.01S B. 0.02S C. 0.2S D. 0.006S ） 答： c 6． 有一只0.5级的指针式电流表，量程为200μA ，其仪器误差限为：（A. 0.1μA B.0.5 μA C. 2μA D. 1μA ） 答： d 7． 用一根直尺测量长度时，已知其仪器误差限为0.5cm ，问此直尺的最小刻度为多少？（A. 0.5cm B. 1cm C. 1mm D.0.5mm ） 答： b 8． 下列三个测量结果中相对不确定度最大的是? (A. X =(10.98±0.02)S B. X=(8.05± 0.02)S C. X=(4.00±0.01)S D. X=(3.00±0.01)S ) 答： d 9． 已知在一个直接测量中所得的A 类不确定度和B 类不确定度分别为0.04g 和0.003g ，则 合成不确定度是？ （A. 0.043g B. 0.04g C.0.0401g D. 0.004g ）答： b 10.长方体的三条边测量值分别为 x=(6.00±0.01)cm y=（4.00±0.02）cm z=(10.0± 0.03)cm 。 求体积的合成不确定度。（A. 0.063cm B. 13cm C.1.53cm D. 23 cm ） 答： d 11. 圆柱体的直径最佳估计值d =8.004mm, d 的合成不确定度)(d u c =0.005mm ，高度的最佳估计值h =20.00mm ，h 的合成不确定度)(h u c =0.02mm ，求体积的合成不确定度。（A. =)(V u C 100.53mm B. =)(V u C 100 3mm C. =)(V u C 2×310-3mm D. =)(V u C 2 3mm ） 答： d 12．以下有效数字运算错误的是： A. 125×80=10000 B. 23.4+12.6=36 C. 105×0.50=52 D. 4.2×3.5=14.7 答： ab 13.以下有效数字计算正确的是： A. 57.2+2.8=60 B. 125×8.0=1000 C. 34×50=170 D. 22÷22=1 答： c大学物理实验课后答案
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