2023年大学物理实验报告答案最全.pdf

大学物理实验报告答案(最全)(涉及实验数据及思考题答案全)1.伏安法测电阻实 验 目 的(1)运用伏安法测电阻。(2)验证欧姆定律。(3)学会间接测量量不拟定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。U,本实验待测电阻有两只,能误差。5 0mA 电流表 1 只,0 10V 电T-JTA 上 E rm 妊甘71加力用仁7名&P a/IIM l汨 I T*11 T E ilK T：L4 V ilt r*4 日?/4-比 1头d过力 IP现 付 U 仲1 火 m i l 己 山K o 1且 付 江 忠11#人 七 一 h l M ,1、麻1义 J、，1 人 删 MW J 妙 欢7K)I J x 用衣 r J tx-Tw/r lx rJ 1 ZF H I,以加好 拱！J实验装置 不测电阻网只，0 5mA电 流 表 1 H.O-5 V电压表 1 月，(H:表一只，滑线变阻器1 只,D-1 730SB3A 稳压源 1台。实验环节本实验为简朴设计性实验，实验线路、数据登记表格和具体实验环节应由学生自行设计。必要时，可提醒学生参照第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，并作具体提醒。(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)计算各次测量结界。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。(3)假 如 同 一 电 晶 就 J量结果根陶艮大，应分析因素并重新测量。数据解决测量次数5.423U./V2.006.98.5L/mA270 02.6 03.20R/Q12 65426 5 6测量次数2.0823U/V3 8.02.2 22.5 0I/mA5 4.742.047.0R/C5 2.95 3.2JIU-t/mx 1.5%,得 到 UVu1=J0.15V,(1)：=0.075。；由 /k 0.75mA；(2)由JA/=Zna xX1.5%,得到A/.=0.0 75mA,U2-JMxu9JuJ=力 0 1；(3)再由 URR)e(求 Q Q/.得1(，3 JR 2”113V Ij)3(4)结果表 R ,R(44 1)达 X10 d=土 Q尸(2.92+009)2.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：（a +b）s i n=d s i n 平=k%假如人射光不是单色，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=0、w =0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=l,2,3,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。假如已知光栅常数,用分光计 测 出k级光谱中某一明条纹的衍射角W，即可算出该明条纹所相应的单色光的波长晨实验环节（1）调整分光计的工作状态，使 其 满 足测量条件。（2）运用光栅衍射测量汞灯在可见光范 围内几条谱线的波长。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1 。i旃标的读1J破少分）发方法与游刻度盛H标卡尺的出H施心试牵,;:数方法基，叫重用条尢”致）。音 线 时 例J、源林都要读4攵，然 后 取 其 平 均 值（角数据解决 i为i使十字 名对法光谱 戈，可以使 用望匹镜微-1级到调螺钉1 2来;+1级依2寸性。11量时，可;1/望远。镜置 最右端，从:测量，以免状 测数据。谱线。游辰左1级卡(k=-r)jgk/n m右1级，(k=+)U n m E黄1（明）左右黄2（明）左绿（明）。左右紫（明）。左右.十 62 d4.5-6“2-叫3一2 82M&242H81 0 2。40 6 2。2 0 2 82。42，2 42。2 41 0 1 0 3 1 *63。2 9 2 81。3 4 2 43。3 0 9 73 5f67 2 3277。3T 2 47。2 82 0.2 580 577.12 0 .1 5 80 574.41 9 .0 2 50 5 43.31 5.0 9 2 0 43 3.9J57 9 .00.3 3%0.45%0.51%0 .44%577.9546.143 5.8（1 ）与公认值比较计算出各条谱线的相对差E其中兀为公认值。(2)计算出紫色谱线波长的不明定度()1r d+(a Z )s i n q p I q p师u (X)=(6)1 兀 J,(1必)11 即 cos0 p i()=X X，6 00 j.600。x入 0C OS15 180092 j=j X o .46 7 nm ；U =2 x u(X)=0.9n m2.j最后结果为:。入=(4 3 3.9 0.9)n m当用钠光（波长入=5 8 9.0 nm）垂直入射到1mm内 有5 0 0条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第儿级光谱?并请 说 明 p理由。,.,最大为9 0 所 以s i n =i a 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。得 狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。k=(a+b)3.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规定？次sin答:采用左右游标读数是为了消除偏心差，安装时左右应差1 8(T u l 2 2 9 0 X3.光电效应实验目的(1)观测光电效现象，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。(2)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(1)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 成 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 流不再增长。(2)电光源 发 光 后，其 照 度 随 距 光 源 的 距 离 的 平 方 成，反比即光电管得到的光子数与n成反比，因此打出的电子(r数 也 与 r成反比，形 成 的 饱 和 光 电 流 也 与 成反比，即 I 8 匚。(3)若 给 光 电 管 接 反 向 电 压 u 口，在eUmV mv 2=eU 时(v_.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也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 时此 时 所 观 测 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U。实验环节(1)按讲义中的电路原理图连接好实物电路图;(2)测光电管的伏安特性曲线:去使正向 电压加2乂0伏以 上，同1寸使光HL流达最 大(不超 囊 程)，(2电压从)开始按 规定依i 乂加入佃条好记求将双向开关换向:，匕使光电?f距光源2()cm处，贡:当选择光 源亮度使 光电流达;债大(不超里程)；i实验环节生渐逃离7二源按规兄 做好记录财光电管f勺截止电上E：使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”，适将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1“然 后 加 反 摊 指 使 光 3 流刚好心炉,记:卜电压值U.；使 光 电,远离光源(光源亮度不变)反复上述环节作好记录。数据解决-(1)伏安 特/曲 线L_.U/V 4 0 1.02.0 4.06.0 8.0 1 0.02。0.0 3 0.0 40。.0I/mAO 2.9 65.6-8 10.3j 1 6.81 8.7 19.9 1 9.9 19.9 19.9,1 9.9(2)照度与光电流的关系45J8 0 j247，5L/cm20.0 2 5.S 3 0.035。.0 40。.0 50.0 60.0。7 0.0 80.00.002 0.0 0 0 0.00 01/L5 8 3JO.O O 1 j o ooo JO.O 0 06 6 20.001 y).000#0 0 01 4 15I 仅 A。1 9.9 712。.54&.8 5 4.27 2.88 1.51。0.87 0.5 3 0.3 22520151 050-1 00#，a 2 0 3 0 4 0 5 0 伏安特性曲线流曲线，照度与光电(3)零电压下的光电流及截止电压与照度的关系L/cm20.04 0.06 0.0JI /p A1.9 60.640.58jJ25.05 0.07 0.01.8 5J0.610.553 0.01.06j35.00.8 5U./V0.6 40.6 50.630.6 4j0.6 3J0.65j0.6 60.621.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 致?如 何 解 释 光 的 波 粒 二 象 性？答:临界截止电也与照度无美，实装结果马埋1，相 符。光 具 有 干 涉、衍射的特性 说明光具有 发动性。从:匕电效应现象 上分析，光又 具有粒子性,目爱因斯坦方程来描AL.可 否 由Uv d l l?求出阴极材1 4的送出功?若 何 以。由爱【J斯坦方程1 1):e|u|+h u U 求1 1 斜率 AU S/AU：h/e和普朗克常数，还可 么求出截距(h /e )u.,再 百截距求出:七电管阴极布 料的红限口,从而至出 逸 出 功A=h i)O o.rJ-一 y少由7 甲m王、力)2u4(y)=A/.r t =.z 、./n u n以=7 联k-t)实验目的y(1)观测等厚十涉 现 象 及 其4o(2)学 会 用 干 涉 法 测 量 透 镜 的 曲 率 半 径 与 微 小 厚 度。实验方法原理运用透明薄膜（空 气 层）上下表面对人射光的依次反射，人射光的振幅将提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，同一条干涉条纹所相应的薄膜厚度相同，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沿逐渐增长。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2。2替的同心圆环牛顿环。透镜的曲率半径为：R-=DmoDn 力实验环节XM（7。）入4。（机 n）（1）转动读数显微镜的测微鼓轮，熟 悉 其 读 数 方 法；调整目镜，使十字叉丝清楚，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，观测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）。（2）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。（3）应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。（4）测量时，隔一个暗环记录一次数据。（5）由于计算R时只需要知道环数差m-n,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。数据解决环的级数 2422201 6j l 8环 的 位 置/mm。右2 2.041左2 7.8 1 1立 1 .39128.44 90.5 5 2 21.70 82 8.3 2 0 28.1 6 33?1.86227.970环的直径/mnpDm7.0 586.7 685.7704556.1 0 8环的级数 141 286jnjlO环 的 位 置/mm。右22.23722.43522.6 622 2.881左27.6322 7.45127.254。26.965j23.1622 6.72 3环的直径/mmD nj5.395j5.0 1 64.592 j 4.0843.56 120.7 0 9 20.646 2 0.5 8120.635 875.40.1 2 86%,20.629j20.612R=(R 土 U)=(87 5+1 1)mm1.透射光牛顿环是如何形成的?如何观测？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，由上向下观测。2.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，由于同一条纹相应的薄膜厚度相同。3 .用白光照射时能否看到牛顿环和劈尖干涉条纹?此时的条纹有何特性？答:用白光照射能看到干涉条纹，特性是：彩色的条纹，但条纹数有限。5.双棱镜干涉实验目的(1)观测双棱镜干涉现象，测量钠光的波长。(2)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、双面镜实验等同样.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朴的实验方法。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提成两列，相称于从两个虚光源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测到干涉条纹。根据光的干涉理论可以得出相邻两明(暗)条纹间的距离为b x=1AD即可有Ax其中d为两D个虚光源的距离，用共蛹法来测，即 d实验环节；离距的镜目微(1)仪器调节 粗 调为虚光源到接受屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测.量测镜目微测X由，小很将缝的位置放好，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，使各元件中心大体等高。细调根据透镜成像规律用共规法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜可以在测微目镜处找到两次成像。一方面将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜可以接收到两次成像，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，则细调完毕。各元件中心基本达到同轴。(2)观测调节干涉条纹调出清楚的干涉条纹。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,待调出清楚的干涉条纹后再将测微口镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。(3)随 着 D的增长观测干涉条纹的变化规律。测 量 测 量 条 纹 间 距 Ax用共枕法测量两虚光源S和S的距离 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离D数据解决测A%数据记录条纹位置mm次数被测条纹数I a af|起始位置a终了位置aAx5.7 5313.5548.0351 04.48 10.4 4 8128.0303.5 73104.4570.4 4 5733.5508.100104.5 5 00.4 550458.1843.6801 04.5040.450463.5938.080104.4 8 70.4487,8.09 5j 3.57 5jlO,4.5 20 jO.4520Ax=0.4 4 998mm测 d 数据记录mm次数放大像间距a a/d1 a-a 卜 aa，缩小像间距dJ1 a.-a/|11.7867.3570 JlO2J.7906.9 330.42831.7 727.3810.413451.7946.9 100.420j 7.5 6061.7677.3 5 50.41 5TJb.y 5 10.4 0 95.77 1VrQ6s7.538y7.3 6 05.75 56.9687.5 2 07.3305.735,16.94 07747.3 6 07.56 15.7667.5 497.5 1 5=1.7 9 1 5mm;d =0.41 5 8 mm测 D数据记录 mm狭缝位置b D=|b-b，|1659(I g A*的不拟定度,测微口镜差丝位置b，66 0A)=0.00 1 (=0.0329mm；0()2。)577jjOmm;2=，UBJ仪3U 1 (X)+0.005 9 21mm0X=()JB=(2)求 d,与 d 的不拟定度M.和 双 棱 堂 的 距 离 越 近:条 纹 间 距 赢 而 我 辿、狭 4.在同一图内画出相距为d-光源的,森 法 那 也 勺 像d和-逢 L的光 略照-u-V -L-和 6.测薄透镜的焦距背平行实验目的与（1）掌握测薄透镜焦距的几种方法；测（2）掌握简朴光路的分析和调整的方法；微（3）了解透镜成像原理,掌握透镜成像规律；目 （4）进一步学习不拟定度的计算方法。镜实验方法原理共（1）自准法轴 当光（物）点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线通过透镜变成平行光束，再通过在透镜另一侧的平面镜反射后距法测出物距(u)与 相 距(V)代入公式:l/u+l /v=1/f可 求f(3)共辄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1 /u+1/v=l/又汇聚 f，缩小像 l/(u+e)+l/(v e)=l/f,由于 u+v=L ,所以 f =(L-e )/4 L。在原焦平面上且与发光点(物点)对称。(2)(4 )凹透镜焦距的测量物 运用光路可逆原理，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1/u +距1/v =1/f可 求 出 焦 距f。像 实 验 环 节本实验为简朴设计性实验，具体实验环节由学生自行拟定，必要时课建议学生按照实验原理及方法中的顺序作试验。规定学生自行设计的能直接反映出测量结果的数据 记录表格。数据解决(1)自准法，物距像距法，则凹透镜焦距三个实验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。(2)对共轲法的测量数据及解决实例测量数据登记表0o f=(L-eO/4Ol ti疝。O 2左 2右。2 e=O-O,L,f52.49 8.0 99.030 0 453.597,9 99.2 5.83 19.8 208 051.699.0 9 9.5 4 5.470 0 9-19.952.798,8 99.2 200 15 1.398.6 9 8.9 4 004 6.952.30 oU 719.5202.9 198.3 99.1J_ 54 6.21 19.645 2.7 丫009 8.5-1 4 o.i52.8099 9.2ol9.595 2.951099.052.81098.752.85,52.698.7719.65 3.1905 2.285 2.805 2.055 2.540 7 4 0 2 46.15 39.70不拟定度的计算过程:UAlet.(I -0 =0 470.30 cmcm6(6 T)=()2 +UF UAJRj=0 31cm u 4 1=0.3 0 cm2J2()心1所以 I 4-I u 2=1J+j2e 0 .oe J)3 6 2j I M 8，2 XL Af k)L-eLJI IjL1-u(f)=0.368x10 x 1 9.683cm=O.0 72cm U=2 u(f)=0,145cm=0.1cm 最后表达式:f=(1 9.7 0.1 )cm1.你认为三种测量凸透镜焦距的方法，哪种最佳?为什么？答：共朝法最佳,由于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。2.由乙e4，推导出共规法测f 的标准相对合成不拟定度传递公式。根据实际结果,试说明U(L)、u,(e)(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u(L)对最后结果影响最大，由于L为单次测量量。对0,、。的测量时，要采用左右逼近法读数。3.测量凹透镜焦距f和实验室给出的。比较后计算出的E 值(相对误差)一般比较大，试分析E大的因素？答：E 较大的因素也许是由于放入凹透镜后所成像的清楚度很难拟定，即像的聚焦情况不好,从而导致很难测出清晰成像的位置。4 .在测量凸透镜的焦距时,可以运用测得的多组u、v 值，然后以u+v 作纵轴，以 u-v 作横轴，画出实验曲线。根据式(3 15 1)事先推断一下实验曲线将属于什么类型，如何根据这条曲线求出透镜的焦距f?U V答：曲线是直线，可根据直线的斜率求出f,f=l/k,由 于 l/f=l/u+1/v,即+股,故可有f=l/ko5.测量凸透镜的焦距时，可以测得多组 u、v 值，以v/u(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?如何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。7.激光全息照相实验目的(1)了解全息照相的原理及特点。(2)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。(3)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。(4)进一步熟悉光路的调整方法，学习暗室技术。实验方法原理(1)概述全息照相是运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,运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：物体全息图的记录过程;立体物像的再现过程。(2)全息照相与普通照相的重要区别 一全息照相可光 波 的 所 皿 息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强I即含螂片的每一部分都能再现出物磔的在同思理匕可以采用不同的角度多次拍摄不同的衍射谢向上可以互不干扰地观测到每个物体的立体图像。(3)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毕物体的第二代全息图一漫反射全息图和第三代全息图一反射全息图的拍摄和再现。实验环节一方面要熟悉本实验所用仪器和光学元件。打开激光器电源，点 亮 He-Ne 激光器，调整其工作电流，使其输出最强的激光，然后按下述内容和环节开始进行实验。(1)漫反射全息图的拍摄按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置，整个光路大约占实验台面的三分之二左右。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。两束光的光程差约为20cm.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。物光与参考光夹角为3(Tu65 37 4X5(nul2290X参考光与物光的光强比为3:18:1(通过调整扩束镜的位置来实现)。曝光时间为6 S.上底片及曝光拍照(底片上好后要静止l2min),药膜面要正对物体放。（2）白光再现反射全息图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。调整硬币，使之与干板（屏）平行，使激光束照在硬币的中心。放入扩束镜，使光均匀照射且光强适中，拟定曝光时间为3 s。曝 光，硬币与干板间距为1 c m。（3）底片解决 显 影。显 影 后 冲 洗Im in,停 显3 0 s左右，定影 3 5 m i n,定影后可打开白炽灯，用水冲洗干板5lOmin,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）。（4）再现观测漫反射全息图的再现。白光再现反射全息图的观测。数据解决本实验无数据解决内容1.全息照像有哪些重要特点？答:全息照相是运用光波的干涉和衍射原理,将物体“发出”的特定波前（同时涉及振幅和位相）以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，运用衍射再现原物体的立体像。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。2.全息底片和普通照像底片有什么区别？答：（1）全息照相可以把物光波的所有信息（即振幅和相位）所有记录下来，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。（2）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。（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可以互不干扰地观测到每个物体的立体图象。3.为什么安装底片后要静止一段时间，才干进行曝光？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 X 7 2 范围内。5.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：由于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。8.用惠斯通电桥测电怪段实验目的(1)掌握用惠斯通电桥测电阻的原理(2)对的应用复射式光点检流计(3)学会用Q J 1 9 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R.其原理如图示，其 中 R.、R、R是三个已知电阻与未知电阻R 构成四个臂，调节图3 9 T 电桥原理图R,当RU=0 时电桥平衡。即 I,R-L R.J R-I K./.R I R 3。R实验耳 节(1)自 线电桥：(1 按 图 3-9-1 连拉 后 卒 P(4岳电路，根:甘中价i居被测阻胡I 围恰当.先择比例 彖在电阻箱上)，判断平彳V指不仪用指针式检流计。乜(01眄整恻1、箱式由E 玛K n侨，共 1 件 J,T I:r i tH Pl1-1 1.4 I 树1 寸 i .x、r v2 .X 4；，1 X 井。d1(按图3-9-3 或箱式H L 桥仪器专右上角白J 线路图本啜,平衡 旨示仪用旻射式光 检流计。参照书P,页表格选取R,、R两臂和7源电压，参照自组桥测试结果选取R的初始值。对每个被测电阻通心不同的灵敏度分别进行粗细调平衡，并记录相应阻值。数据解决QLm1 /R 235自组点桥数据3VL 箱1J1RR.12JVR、式J12X 中井R、R 1。0 05电0001 Q 5 0 0。V桥R 100 0 05数1Jj1JJ据0JR、RR.R、井1R、R1132/C05 07 Q1 M 6.6 058.51R3j O OJ0j 0 6.1J4 2j O O O5j 0j O O O4 .2 1J Q5 9 2.00 6 9.00 4 2.8 R 3 5 1R351 j l 5 8 5.0 6 0 4 2.1JCJ45 9 2.00 6 9.00 4 2.8 4 6 6.0 1 4.7 5.J22x/Q4 75.2数据解决：(1)自组电桥(a =0 .1 级)。由 R=3。R a/1 0。而 UO.95=O.95AR得：U,=0.95x 3 x 1 4 75.20.1-100=2QU=0.9 5 x0 3 x3 5 9 2.0 x0.1/100=6。U.=0.95x 3 x5069.0 x0.1/l 0 O=8 QU.=0.95xlx 3。0 4 2.8 x0.1/l 0 0=2 Q测量结果：=(14 7 52)Q R尸(35926)QR=(5 0 698)Q jR尸(10432)Q(2)箱式电桥(a =0.0 5 级)。由!二 a/100%(kR3+RN/l 0),又 UO,95=O.9 5AR得:U=0 .9 5 x0.0 5/1 0 0 x(1 0 R 3+1 0 0 0 /1 0 )AU,=0.9 5 x0.0 5 /1 0 0 x(1 0 x1 4 6 .6 0 +1 0 0)=0.7 QU=0.9 5 xO.0 5/1 0 0 x(1 0 x3 5 8 .5 1 +1 0 0)=2 QU=0.9 5 x0.0 5/1 0 0 x(1 0 x5 0 6.4 2+1 0 0)=2。U=0.9 5x0.05/1 0 0 x(I0 xl04.2l+10 0)=0.5 C测量结果：R=(1 4 6 6 O 0 .7)Q R-(3 5 8 5+2 )0R=(5 0 642)HR.=(1 042.10.5)Q思考题(1)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R.组成R(2)不能平衡，由于桥臂两端C 和D 两点电位不会相等。(3)不会，由于被测阻值仅仅依赖于R、R、R,三个阻值。会，由于要由检流计判断是否平衡。不 会，由于检流计分度值不影响电桥误差。会，由于电压太低会减少电桥的灵敏度，从而增大误差。会，由于除了 R、R,、R三个电阻外，尚有导线电阻。(4)由被测阻值大约为1.2 k Q,应考虑电源电压及倍率。电源电压选择6 V,倍率R l/R 2 =l,由于当电桥的四个臂接近时电桥有较高的灵敏度。1 .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R =(R/R.)R2 .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，R.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。3 .下列因素是否会使电桥误差增大?为什么？(1)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。(2)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，即电桥没有达成平衡正态，此时的测量读数中将会具有较大误差甚至会出现错误读数；(3)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；(4)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；(5)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。4 .为 了能更好地测准电阻，在自组电桥时，假如要测一个约1 .2 k Q 的电阻，应当考虑哪些因素？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6 V,R.R 取 1 0 0 O i l,检流计取1.5级*N表。9.液体粘滞系数的测定实验目的(1)观测液体的内摩擦现象，了解小球在液体中下落的运动规律。(2)用多管落球法测定液体粘滞系数。(3)掌握读数显微镜及停表的使用方法。(4)学习用外延扩展法获得抱负条件的思想方法。(5)用作图法及最小二乘法解决数据。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 f o=T|Sdvd x当密度为P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/=37txvd小球匀速下落时，小球所受的重力pvg,浮力p,vg,及 摩 擦 阻 力 f 平衡，有V(3wtv.d，)gP 一 p，=(，)J=d g 37 np d6 J 7 T p-pj。(P 一 p。)gdr)=1 8 L大量的实验数据分析表白t与d/D成线性关系。以t为纵轴,d/D为横轴的实验图线为一直线，直线在t轴上的截距 为L,此时为无限广延的液体小球下所需要的时间，故实验图线为直线,因此有 t=t +ax可用最小二乘法拟定a和t,的值。实验环节(1)(2)用用读数显微镜测钢珠的是卡尺量量筒的内径。品伪氐地人如1础北刷中面I径。审诵时卜下两到所需要的时 日1(4)数据解决己家室温。序号1.3011 .3 0 123.4226.34。9W.1 4X1.30011.30021 8.96D101.303。1 .301.3 0 32I.303121 4.2 6/1 .J U 4 1它.J 131.2983时间。t/Q1.3 101.3 041.3。0：41 30125.4 12。.611 .3081.306。1.3041 .29 8，25.6 3 3.24量筒直径。D6/mm2 5.7 24.18。8J5 0.1 4/小球直径/m m/25.96 5.561.30840.1 01.309 1.304*1.2953 1.1826.28。6.8 81.30 1用最小二乘法计算t.t-2 期=0.0 5276.01x t=,r JO.O O1.3 726.01-1.370.0 0j 0.052 70 3 280.0527L 25.89(-2.29)x 0.26.0 10 5 2 74.61mm(P p)=7jl xlO18M.J-3s31.用误差理论分析本实验产生误差（测量不拟定度）的重要因素。如何减小它的测量误差？答:重要有小球半径测量不拟定度u(d)、小球下落距离测量不拟定度u(L)和小球下落时间测量不拟定度u(t)等。u(d)有两种因素：是小球直径不均匀，因此应求平均半径;是仪器误差。u(L)有两种因素：用钢板尺测L所带来的误差；按计数器时，因小球刚好没有对齐标示线而产生的误差。u(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,另一方面量筒应适当加长，以增长落球时间，从而减少时间测量的误差。2 .量筒的上刻痕线是否可在液面位置?为什么？答:不能。由于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。3 .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，才干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了(1)掌握电位差计的基本线路及测量原理。X(2)掌握用线式电位差计、UJ3 7 箱式电位差计测量电动势的电压的卜本实笑方法。实验方法原!(1)用补偿法准确测量电动势(原理)O如 图 310-2所示。E 是待测电源，区是电动势可调的电源，区 和 E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 电源的电动势大小等，互相补偿，即 E=E.,电路达成平衡。(2)电位差计测量电动势(方法)补偿原理由 电 源 E、开 关 K、变 电 阻 R 精密电阻R、,和亳安表组成的回路叫工作回路。由R“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 U一,就相称于可调电动势E.o 测量时把U.“引出与未知电动势 E、比较。由E,、K,和 R-X 组成的回路叫测量回路。调节 R 的大小，使工作回E s路中电流值L和 的 乘 积 IR.略 大 于 E 和 E、两者中大的一个。boa o实验环节Kx(1 )用线式电位差计测电池电动势联结线路(a)调 节R使U.2E值调好后按书中图3-1 0-4联电路，先联接工作回路，后联接测量回路。对的 不许再变。联接测量回路的关键是对的联双刀双掷开关K,.J 3-1O-3电 位 差 计 原 理 图测量(b)将K掷 向E一侧，将滑动触头从1逐个碰试，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E、，反复环节(b)。(2)U J 3 7箱式电位差计的校准和使用U J 3 7箱式电位计测量范围为l 1 0 3mV,准 确 度 级 别0.1级，工作温度范围5匕4 5。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。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。数据解决次。L /m1 L s 左=4.6 6 8 6L s.=4.6 6 9 0L=4.6 6 8 8L,，=4.6 6 8 9j L./mL x v=9.5 3 5 0L x 6=9.5 3 5 2L,尸9.5 3 5 1L x =9.5 3 5 8Eb=L、4 =3.2 0 2 3 V2L s3 s3_jL 1 4.6691L.=4.6 6 90Ls A=4.6688L s 行 4.6 6 73L=4.6681jLx 6=9.5360Lu=9.5359L x -,=9.5355Lx 6=9.53 6 2L.,=9.5 3 59Ls-4.6686 Lx 4=9.5 3784LSA=4.6687L-=4.6691Lx/.=9.536 4Lx f=9.5 3 705L“=4.6 68 9I Y=4,6684Lv=9.5 3676Ls 6=4.669 2Lx r -7.J JOULx E“测试过程中R调好后不再变动，R、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K,断开和接通时电位差计处在补偿状态时电阻丝的长L