大学物理实验指导书(电子版-).doc

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1、大学物理实验指导书大学物理实验指导书(电子版电子版)上海海运学院 2010.052目录目录绪论 3 实验数据的处理方法 7 实验一.长度的测量 9 实验二.测量钢丝杨氏模量 11 实验三.扭摆法测定物体转动惯量 13 实验四.空气比热容比测定实验 17 实验五.线膨胀系数测定 18 实验六.常用电学仪器的使用 - - 19 实验七.惠斯登电桥测电阻 22 实验八.电位差计测电动势 24 实验九.电表改装 26 实验十.示波器的使用 28 实验十一.等厚干涉的应用 31 实验十二.用光栅测定光波的波长33 实验十三.旋转液体物体特性测量34 实验十四.波尔共振36 实验十五.用梁的弯曲测量材料的

2、杨氏模量38 实验十六.仿真实验偏振光的研究39 实验十七.光纤传输技术42 实验十八.激光全息照相44 实验十九.迈克尔逊干涉仪的应用46 实验二十.光拍法测量光速49 实验二十一.光电效应52 实验二十二.霍尔效应及其应用55 实验二十三.荷质比实验58 实验二十四.金属电子逸出功实验62 实验二十五.声速测量66 实验二十六.夫兰克赫兹实验 69 实验二十七.密立根油滴实验73 实验二十八.多量程直流电表的设计773绪论绪论早在五十年代，我国物学家钱三强就指出：今天的科学技术发展可以概括为“科学技 术化和技术的科学化”，也就是说：科学和技术关系越来越密切，科学与技术相互渗透。 因此教育界

3、普遍关心的问题，不仅是工艺和设计程序的传授而应把重点放在创造精神和研 究能力的培养上。为此，必须注意和加强学生实验技能的培养和训练。 加强实验技能的培养，不是一门普通物理实验课所能完成的，各种实验技术都是一门 专门的学问，但是任何复杂的实验工作总离不开基本物理量的测量。一物理实验课的任务主要有下述三个方面：一物理实验课的任务主要有下述三个方面： 1.对学生进行实验基本知识、方法、技能技巧方面的培养的训练。要求学生掌握一些常 用物理量的测量方法，基本上具备观察现象测量数据。处理和分析结果到完整地写出 实验报告的能力。 2.在实验中通过自己动手、观察、测量、分析、更深入理解物理理论。 3.培养严肃

4、认真、实事求是的科学作风和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。二测量与误差二测量与误差 1.基本概念 测量可分为直接测量与间接测量两种。直接测量就是用量具或电表直接与被测之量比 较所得的量。间接测量就是测出与待测量有一定关系的诸量，然后计算出该待测量。 一个物理量在客观上有着确定的数值成为真值。测量值与真值之间的差别称为误差。 误差按其产生原因与性质分为两类： 系统误差 产生系统误差的主要原因：仪器、测量方法和计算方法的不完善。 偶然误差 产生偶然误差的主要原因：人的感觉器官的限制及实验环境等干扰。 偶然误差的出现服从统计规律，因此通过多次测量求平均值的方法可以减小偶然误差。 粗大误差 明显超出

5、规定条件下预期的误差。实验中尽量避免。 2不确定度 测量不确定度是表征被测量量的真值以一定的概率落在某一个量值范围内的不肯定程度 的一个估算。一般用表示。U 不确定度分类： A 类不确定度：统计分析方法评定，记作；AU B 类不确定度：非统计分析方法评定，记作；BU 合成不确定度：将 A 类不确定度和 B 类不确定度用一定规则合成，常用公式。BAUUU3直接测量结果的不确定度计算 对某个物理量测量几次，每次测量结果分别为，求出算术平均值：nilllll,.,321nlniil 1求标准偏差l贝塞尔公式anllniil 12A 类不确定度AU4（系数查书本第六页 表 1）lAntUnt注：测量次

6、数 6 到 10 次时1ntB 类不确定度BU（查书本第七页表 2）仪BU仪合成不确定度BAlUUU结果表示lUll不确定度与测量结果平均值之比称为相对不确定度。%100lUEl4 间接测量的不确定度计算 设，则不确定度传递公式：),(zyxfN 22 2222zyxNUzfUyfUxfU结果表示： NUNN%100NUEN N三有效数字及其运算三有效数字及其运算 1.什么叫有效数字？ 在测量和计算时，正确而有效地表示测量和运算结果的数字，称为有效数字。它由若干 位可靠数加一位估计数构成。 2.处理有效数字时应注意几点： 凡数字后面的“0”是有效数字； 在数字前面的“0”不是有效数字； 有效数

7、字与小数点位置无关。 3.运算规则 加减法只保留一位可疑数字； 乘除法以最少有效数字位数为标准； 不确定度的有效数字只取一位。计算结果的表示要求：（保留一位有效数字，和对齐）NUNNNUNNU四实验报告的要求四实验报告的要求 实验报告两个部分来完成，在实验之前先作预习部分。预习前留一页空白页 在实验结束后再完成实验部分，数据数据写在预习前空白页，预习部分和实验部分的 报告做在同一份实验报告纸上。 实验报告包括： 1.实验名称。 2. 目的要求.。 3 .简单原理。 4.步骤。 5.使用器材。 6.记录和计算。 7.误差讨论和分析 其中 1，2，3，4 为预习内容5五习题答案五习题答案 1（1）

8、公里公里公里000150. 041050. 111050. 1（2）毫米=毫米米5890310890. 5890. 5 2（1）27 （2）7.0 （3）3.28 210610（4） （5） （6）1.03101 . 1 5100 . 6 3（1）8.90.1 （2）0.00850.0001 单位 3厘米（3） （4）310) 1 . 02 . 6(410)02. 017. 3(（5） （6） 310)05. 036. 1 (110)02. 009. 3( 4(1) VRIX1072 . 0350VURUIUIRX72222VX10)7 . 00 . 7(%10XE(2) 85.32N1)()

9、1()1(22 22222zyxNUzyxUzUzU133N%3NE(3) 1 . 2R2 . 02 32 22 1RRRRUUUU2 . 01 . 2N%10NE(4) 139N4)2()(22222TDNUDTUTU4139N%3NE5(1) cma00. 2cmnaaiia02. 01)(512 cmUaA021. 005. 1cmUB05. 0cmUUUBA05. 022cma05. 000. 2%2aE(2) cmL00. 8cmUUaN2 . 0)4(22cmL2 . 00 . 8%2LE(3) 200. 4cms cmUaUas2 . 0)2(2222 . 00 . 8cms%2

10、SE69ngm123.366gm002. 017)01491614(106 gUmA002. 0gUB004. 0gUUUBA004. 022gm004. 0124.36%01. 0mE7mmd044. 8mmd002.019)9149141(106mmUdA002. 0mmUB004. 0mmUUUBA004. 022 mmd004. 0044. 8mmh856.50mmd02.019)44444(104mmUdA02. 0mmUB02. 0mmUUUBA03. 022 mmh03. 086.502222223)4()2(mmUdUdhUhdV32585mmV mmV32585gm04. 0

11、35.203/007872. 0mmg322 222/00002.0)()1(mmgUVmUVUVm3/00002. 000787. 0mmg8. x97531 y46.6949636.1255625.50422715.4828245.30421640)(1)(22iixxxnxl2848448.206)(1)(mmyxnyxliiiixy 1712111. 5 kbmmbR19. 247实验数据的处理方法实验数据的处理方法在物理实验中，选择好的数据处理方法十分重要。常用的有图示法，图解法，逐差法 等。一、一、图示法图示法 任意两个物理量之间的关系即可从用一个解析函数表示，这时图示法就成为一种

12、主要 的表示方法了，图示法的另一优点是物理量之间的关系，可用曲线表示，一目了然。在很 多场合下应用图线来解决实际问题十分方便，因此图示法是实验技能中的一项基本功，应 该很好地掌握它。 具体作法如下： 1.作图必须用毫米方格纸。 2.确定坐标 确定纵坐标和横坐标分别表示哪个物理量，通常以横坐标为自变量，纵坐标为因变量并 划两条粗线表示纵轴和横轴。 写上坐标名称、单位，并在两个坐标轴上每隔一定的距离写上标度。 标度时应做到： 图上观测点的坐标读数的有效字位数要能表示出估读位。 标尺的选择应使图线显示其特点。标度应划分得当，以不用计算就能直接读出图线上 每一点的坐标为宜。通常取 1：1，1：2，1：

13、5 的比例。 使图线占据图纸的大部分，不要偏于一角或一边，可以采用横轴和纵轴的标度不同， 或者两轴交点不从零开始标值，以便调整图线的大小和位置。 3.画实验点及描绘曲线 画点 将实验点用+、，等符号表明在图纸上，同一曲线上的坐标点要用统一符号。 联线 穿过所有实验点画出的代表曲线，画点联线应注意两点： 用削尖的硬铅笔 用透明的直尺或曲线板 写图名 在图纸上端空旷位置写出实验名称、图纸名称。二、二、图解法图解法 由实验求得两物理量的关系曲线后，利用此曲线可以求得第三个物理量，这种方法称 为图解法。 物理实验中遇到的图线大多是直线，故可用直线方程式表示：0ymxy求直线的斜率和截距的方法如下： 在

14、直线的两端任取 a 和 b，用与实验点不同的符号将它们表示出来，并在旁边注明坐标读 数。然后将该二点坐标值代入直线方程式011ymxy022ymxy解之，得直线的斜率1212xxyym如果 x 轴起点为零，则可直接从图上读出截距，因 x=0 时，y=y0 否则在求出斜率 m 后，0y以直线上任一点的坐标（x，y）带入 中即可算出截距 yo，于是得到和实验ymxy图线相合适的经验公式了。 举例：如根据欧姆定律：V=RI，根据二点公司求直线斜率的方法可得8三、逐差法三、逐差法 逐差法是物理实验中常用的数据处理方法之一。逐差法就是把实验测量数据逐项相减，或 分成高、低两组对应项相减。例如测得八组数据

15、。用逐差法可以得到87654321,xxxxxxxx这样处理了以充分利用数据，保)()()()(44115263748xxxxxxxxx持了多次测量的优点。9实验实验一一 长度的测量长度的测量一一. . 目的要求目的要求 1.学习误差及有效数字的基本知识 2.掌握游标原理，学会正确使用游标卡尺 3.学会正确使用螺旋测微仪，了解其结构和原理二二. 原理原理 物理实验中最常用的长度测量仪器是游标卡尺，螺旋测微器（千分尺），通常用 量程和分度值表示这些仪器的规格。量程是测量范围；分度值是仪器所表示的最小分 划单位。分度值的大小反映仪器的精密程度，洋来说，分度值越小，一起越精密，仪 器本身的“允许误差

16、”响应也越小，学习使用这些仪器，要主义掌握它们的构造特点， 规格性能，读数原理，使用方法及维护知识等。 1.游标卡尺 结构 游标卡尺又主尺和游标组成。包括卡尺的主尺，刀口，钳口，尾尺各个组成部分。原理游标的 个分度格长与主尺的个分度格长相等，设主尺的最小分度值 （通n1na常为），游标的最小分度值为 ，则 ，就称为游标的mm1bannb) 1( nababa精度值，常用的有，两种。mm05. 0mm02. 0测量用钳口或刀口卡住物体，进行读数。2.螺旋测微器（千分尺） 螺旋测微器结构的主要部分是一个微动螺旋杆，螺距是 0.5mm，因此，当螺旋杆 旋转一周时，它轴线方向只前进 0.5mm，螺旋杆

17、和螺旋柄连着的，在柄上附有沿园周 的刻度，共有 50 等分格，当螺旋杆沿轴线方向前进 0.5/50mm，即 0.01mm 时，螺旋 柄上的刻度转过一分格，这就是所谓机械放大原理。 读数时，从固定标尺上读出鉴格数（每格 0.5mm），0.5mm 以下的读数则由螺旋 柄园周上的刻度读出，估读到 0.001MM 这一位上。 使用时先要记录初读数。 三三. 实验内容：实验内容： 用游标卡尺测薄片尺寸（图 1-1）并计算薄片的面积； 用螺旋测微器测金属丝的直径并计算其横截面积值； 用游标卡尺测量金属棒尺寸并计算其体积。四四.注意事项注意事项 1.使用游标尺时，一手拿物体，另一手执尺，要特别注意保护量爪不

18、 磨损，使用 时轻轻把物体卡住即行读数，不允许用来测量粗糙的物体，并切忌把夹紧的物体在卡口内 挪动。 2.使用螺旋测径器，记录零点读数，并对测量数据作另点修正，螺旋测径器的另点 可以调整，可见仪器说明书。 3.记录另点及将待测物体夹紧测量时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，不要直接拧 转螺杆，以免夹得太紧，影响测量结果及损坏仪器，只要听到在转动小棘轮时发出喀喀的 声音，就不要再推进螺杆而可以进行读数了。10图 1-1五五.参考数据：参考数据： 使用的三种工具游标卡尺，螺旋测微计，米尺的 B 类不确定度分别为 0.02mm,0.002mm,0.1mm 1. 单位：mm 项目 次数123456平均 a

19、39.9839.9840.0040.0239.9640.0240.00 b25.0025.0224.9825.0025.0225.0225.00 c8.008.028.028.047.988.008.01 h8.008.048.048.028.048.008.02a=40.030.03mm b=25.000.03mm c=8.010.03mm h=8.020.03mm 周长 L=2(3.075+3.206+1.804)=146.04mm L=LUL=146.00.1 (mm) %03. 0LE 面积 S=ab-ch=3=935（）mm22 初读数 0.001mm 次 数 项目123456平均直

20、径 d7.9457.9467.9507.9517.9487.9487.948 长度 L128.1128.2128.1128.0128.3128.2128.2 d=7.9480.004mm L=128.20.7mm 电阻丝截面积： 261.49mmS 205. 0mmUS205. 061.49mmS%1 . 0SE次 数 项目123456平均外径 D121.0021.0220.9620.9821.0021.0221.00 内径 D28.028.007.967.988.008.028.00 高 H30.1030.1430.1230.1630.1430.1230.13D1=21.000.03mm D

21、2=8.000.03mm H=30.130.03mm 38921mmV 1112实验二实验二 测定钢丝的杨氏模量测定钢丝的杨氏模量一一. 目的目的 1学会测量杨氏弹性模量的一种方法； 2掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理； 3学会用逐差法处理数据。二原理二原理 任何物体在外力作用下都要发生形变，根据虎克定律：（2-1）llYSF（1）式中比例系数就称为材料的杨氏弹性模量，即Y（2-2）lSFlY外力 ，钢丝伸长量 ，钢丝截面积 ，钢丝原长度FlSl 本实验采用光杠杆放大法测量微小长度值，其结果比较准确。l图 2-1 为光杠杆放大原理图。开始时光杠杆反射镜与标尺在同一平面，在望远镜中读 到标尺读

22、数，当钢丝受力伸长时带动光杠杆反射镜后足尖下降，镜面发现转动一个0Pl微小角度，这时在望远镜读数为，为放大后钢丝伸长量，因为角度微小1P01PP N图 2-1 若很小，tg得bDn2DbNl4所以 ：式中 S 钢丝横截面积，N小镜偏转前后的读数差，b 光SbNFldY42 4dS杆杆常数，D 为两次反射镜面与标尺的距离。三光路调节三光路调节： 1、将光杠杆前两足尖放在平台槽内，后尖放在圆形托盘上，并使平面镜与平台面积 本垂直。 2、调节望远镜高度，使其与光杠杆基本处于等高位置。 3、调节二次反射镜的倾角螺丝，看到照明标尺在光杠杆反射镜的二次反射像。 4、将望远镜对准照明标尺在光杆杆里的像，注意

23、“等高同轴”要领。13四测量步骤四测量步骤 1、按下数显屏的“开关”键，显示屏显示“”。 2、将数据拉力从某一负载开始，先测加载过程，每间隔 2Kg 记录 8 个数据。隔 1-2 分后，每减少 2Kg 记录一次读数，记入表格中。 、测量完毕后调节液压调节螺杆到最外端，使显示屏显示“”后关闭电源。 、用钢卷尺测出二次反射镜面到标尺距离。 、用螺旋测微计测出钢丝直径。 、取下光杆杆，在白纸上印出三个点，测高。 、用钢卷尺测量钢丝长度 。l五参考数据五参考数据 1、标尺读数记录 次数 i拉力示值 （Kg）加载 Pi(cm)减载 Pi” (cm)Pi=(Pi+Pi”)/2(cm)逐差值（cm） Ni=

24、Pi+4-Pi 0853.653.453.512.8 11056.456.656.512.3 21259.159.259.212.6 31463.163.463.212.6 41666.366.366.3 51868.968.768.8 62071.971.871.8 72275.875.875.86 .124 iNNcmNN UiNA4 . 03)(2 cmUNB02. 02、钢丝直径 d 千分尺的仪器误差取 0.004mm 初读数 0.003mm 次数12345平均 d(cm)0.07950.07930.07940.07920.07960.0794 cmUddd0004. 00794. 0

25、3、其他数据测量 标尺到二次反射镜距离 D=779.8mm，钢丝长度,光杠杆腿长 b=84.59mmmml5 .409)/(1089. 1106 .121059.84)100794. 0(4108 .779105 .4098 . 9844211332233 mNNSbFlDE )/(106 . 0211mNUE)/(10)6 . 09 . 1 (211mNE%6%100YY 公认公认 YEE六注意事项六注意事项： 1、对于钢丝不直或钻头夹具夹的不紧将出现假伸长，为此，必须用力将钻头卡夹紧 钢丝。同时，在测量前应将金属丝拉直并施加相当的预拉力。 2、对于钢丝在加外力后，要经过一段时间才能达到稳定

26、的伸长量，这种现象称为滞 后效应，这段时间称为驰豫时间。为此每次加力后应等到显示器数据稳定后再进行测量读 数。 3、本实验所用的数字测力秤的误差为。g10cmUNNN4 . 06 .1214实验三实验三 扭摆法测定物体转动惯量扭摆法测定物体转动惯量转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。刚体转动惯 量除了与物体的质量有关，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度分布）有关。 如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形 状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械 部件，电动机转子和枪炮的弹丸等。

27、转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量 与转动惯量的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其其它参数 的测定计算出物体的转动惯量。一一. .实验目的实验目的 1熟悉扭摆的构造，使用方法，掌握数字式计时仪的正确使用； 2掌握用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较； 3改变滑块在细长杆上的位置，验证转动惯量平行轴移动定理。二实验原理二实验原理 扭摆的构造见图（3-1）所示，在其垂直轴 1 上装有一根薄片状的螺旋弹簧 2 ，用以 产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，使摩擦力 矩降低。图 3-1

28、扭摆构造图 将物体在水平面内转过一角度 后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体就开始绕垂直轴 作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩 M 与所转过的角度成正比， 即 （3-1）KM 式中，K 为弹簧的扭转常数。根据转动定律 IM 式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度，由上式得（3-2）IM令，且忽略轴承的摩擦阻力矩，由式（3-1）与（3-2）得IK215222dtd IK上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性：角加速度与角位移成正比，且方向相反。 此方程的解为 Acos（t） 式中，A 为谐振动的角振幅， 为初相位角， 为角速度。此谐振动的周期为T2 （3-3）2 KI利

29、用公式（3-3）测得扭摆的摆动周期后，在 I 和 K 中任何一个量已知时即可计算出 另一个量。 若仪器的弹簧扭转常数 K 为已知值，则可算出物体的转动惯量：（3-4）224KTI 实验中可用一个几何形状有规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸 用理论公式直接计算得到，计算出仪器弹簧的 K 值。若要测定其它形状物体的转动惯量， 只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆动周期，由公式（3-4）即可算 出该物体绕转动轴的转动惯量。 理论分析证明，若质量为的物体绕通过质心轴的转动惯量为，当转轴平行移动距m0I离时，则此物体对新轴线的转动惯量变为。这称为转动惯量的平行轴定理。x2

30、 0mxI 值的计算是本实验中必须解决的，由于圆柱绕其中轴的转动惯量理论值需要测量的K 量少，且测量的精度也比较高，因此我们这里以圆柱的转动惯量理论值作为已知求值，K 圆柱的转动惯量为(3-5)2 81 柱柱柱DmI圆柱与盘的转动量实验值为(3-6)224柱盘 盘柱TKI盘的转动惯量实验值为(3-7)224TKI盘柱的转动惯量实验值为(3-8)盘柱盘 柱ITKI224 由(5)、(6)、（7）、（8）可得（3-9）2222814盘柱盘柱柱TTDmK于是（9）就可以作为值的测量式。由于各台仪器的弹簧形状各不尽同，因而值也不KK 相同。三实验步骤三实验步骤 1用游标卡尺分别测出圆柱体的外径，金属圆

31、筒的内径、外径、球体直径，滑块的内 径、外径和长度，用钢皮尺测金属细长杆长度（各测量 3 次）。记入表 3-1 中。 2调节扭摆基座底脚螺丝，使水准仪气泡居中。163装上金属载物盘，并调整光电探头的位置使载物盘上档光杆处于其缺口中央且遮住 发射接收红外光线的小孔，测定其摆动周期。记入表 3-2 中。盘T4. 将塑料圆柱体垂直放在载物台上，测出摆动周期。记入表 3-2 中。 柱盘T5. 用金属圆筒代替塑料圆柱体，测出摆动周期。记入表 3-2 中。筒盘T6. 取下载物金属盘，装上球体并测出它的摆动周期 。记入表 3-2 中。球T7. 取下球体，装上金属细杆（金属细杆中心必须与转轴重合），测出摆动周

32、期。细杆T记入表 3-2 中。8. 将滑块对称的放置在细杆两边的凹槽（此时滑块质心离转轴的距离分别为 5.00，10.00，15.00，20.00，25.00 厘米），测定细杆的摆动周期。记入表 3-4 中。 9. 记下塑料圆柱体、金属圆筒、实心球、金属细杆和滑块的质量。四参考数据四参考数据 1.测量各种形状物体的转动惯量单位：10-2m次数项目123平均塑料圆柱体外径 D柱10.01810.01610.01410.016金属圆筒内径 D内9.3549.3549.3549.354金属圆筒外径 D外9.9869.9909.9869.987实心球直径 D柱11.25411.25211.25211.

33、253金属细杆长度 L60.9260.9260.9360.92滑块内径 d内0.6120.6000.6080.607滑块外径 d外3.5023.5003.5023.501滑块长度 L13.3003.2983.3003.299项目内容金属 载物盘载物盘 金属圆筒实心球载物盘 塑料圆柱 体金属细杆18.5617.2014.1313.8523.3028.5617.2014.1213.8623.2938.5617.2014.1213.8523.29摆动 10 周期所 需的时 间（s） 平均8.5617.2014.1213.8523.29周期 T（S）0.8561.7201.4121.3852.329质

34、量：712.5 克,713.0 克，1171.1 克，132.6 克,柱m筒m球m杆m239.9 克块m17物体名称转动惯量理论值(X10-4kgm2)转动惯量实验值(X10-4kgm2)百分误差金属载物盘5.52盘224TKI塑料柱体8.935柱柱柱2 81DmI224柱盘 柱TKI盘I=8.9380.04%金属圆筒)(8122 内外筒筒DDmI=16.71224筒盘 筒TKI盘I=16.770.3%实心球14.830球球球2 101DmI15.03224球 球TKI1%金属细杆40.822 121LmI杆细杆40.88224细杆 细杆TKI0.1%二滑块的质心绕转轴的转动惯量理论值I滑块=

35、2m滑（）+m滑=0.8138 X10-2kgm2161dd22内外121L21其中：d外为滑块的外径，d内为滑块的内径，L1为滑块的长度。2.验证转动惯量平行轴定理：滑块质心离转轴距离 x（10- 2m）5.0010.0015.0020.0025.005 次摆动周期 5T（S）13.36 13.36 13.3617.25 17.25 17.2622.27 22.27 22.2927.84 27.84 27.8433.64 33.64 33.65摆动周期（S）T2.6723.4484.4545.5686.728实验值24KI 2T（10-2 kgm2 ）0.53810.89711.4952.3

36、373.412理论值 I=I细杆2 m滑x2I滑块 （10-2 kgm2 ）0.53690.89671.4982.3363.416百分误差0.2%0.04%0.02%0.04%0.01%思考题解答思考题解答： 1.怎样测量不规则物体的转动惯量？ 答：先用已知的转动惯量测出装置的 K 值，然后设计一个能使该物体能以要测的转动 惯量的轴转旋转的装置，按实验介绍测量其转动惯量，最后将该不规则物体固定于装 置上，测出两者复合转动惯量，再求出该物体的转动惯量。182.若两个滑块不对称放置时，怎样验证平行轴定理？答：只将验证公式中的项换成,其中、分别为滑块 1 和滑块 222mx)(2 22 1xxm1x

37、2x 离转轴的距离。 实验四实验四 空气比热容比测定实验空气比热容比测定实验 一一. .实验目的实验目的 1用绝热膨胀法测定空气的比热容比； 2观测热力学过程中状态变化及基本物理规律； 3学习气体压力传感器核电流型集成温度传感器的原理及使用方法。二、实验原理二、实验原理 气体的比热容比，也可称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，经常VPCC出现在热力学方程中。如图 4-1 所示，实验时先关闭放气阀，将原处于环境大气压强，0P 室温的气体送入储气瓶。这时关闭充气阀，取瓶内一部分气体为研究对象，这部分企图0T 状态为。然后突然打开放气阀放气，放气过程可认为是绝热膨胀过程，放气结),(111TV

38、PI 束关闭阀门，这时瓶内气体状态为，为储气瓶容积。在关闭放弃阀后，温度将),(220TVPI2V 伸高，当温度达到 ，这时记作状态。1T),(122TVPIII绝热膨胀过程：I 到 II 状态，有 rrVPVP2011（ 4-1）图 4-1 P-V 图 I 到 III 为等温线有： （4-2）2211VPVP由（1）（2）式得到： （4-3）)lg(/ )lg( 2101PP PPr 三、实验步骤三、实验步骤1用 ForTon 式气压计测定大气压。开启电源并预热 20 分钟。2把放气阀关闭，充气阀打开，用打气球把空气缓缓地打进储气瓶，用压力传感器和温度传感器测量压强均匀稳定时的压力和温度记录

39、进表格。 1P 1T3突然打开放气阀，当储气瓶的压力降低至环境大气压强时迅速关闭放气阀。4当储气瓶温度上升到记下储气瓶压强。 1T 2P 5用公式（3）计算比热容比数值。 四、参考数据：四、参考数据： PaPPP5 10110)2000/(PaPPP5 20210)2000/()lg(/ )lg( 2101PP PPr 0P（）Pa510（ 1P mV） 1T(mV) 2P （mV） 2T(mV)1P（）Pa5102P（）Pa510114.51517.028.81516.61.06941.02651.345 11671525.829.81525.41.07041.02701.353 117.3

40、1506.234.71505.81.07081.02941.4321.0121118.01511.428.91511.01.07111.02661.304358. 11.402理论%31.4021.4021.358E19注意事项：注意事项： 1打开放气阀放气时，当听到放气声结束应迅速关闭放气阀，提早或推迟关闭放气阀 都会影响实验结果。2实验要求环境温度基本不变，如发生环境温度不断下降的情况，可在远离实验仪器 处适当加温，以保证实验正常进行。 实验五实验五 线膨胀系数测定线膨胀系数测定 一、实验目的一、实验目的 1测定铁、铜、铝棒的线膨胀系数； 2测量其他固体物质的线膨胀系数； 3分析影响测量精

41、度的诸因素； 4观察某些合金材料在金相组织发生变化温度附近出现线膨胀的突变现象； 5掌握使用千分表和温度控制仪的操作方法。 二、实验原理二、实验原理 物质在一定温度内，原长为 的物体受热后伸长量与温度的增加量近似成正比，与ll 原长 也成正比，即。一般固体在温度升高时，它的长度将发生变化。固态ltll物质当温度改变时，其长度变化与在时的比值，成为该物质的线膨胀系数。如果C1C0一根金属棒在时长为，那么在温度为时的长度为：。实际上金C00LCt)1 (0tLLt属的线膨胀系数不是一个常数，只是在某一温度区域内近似与常数。 三、实验步骤三、实验步骤 1接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的

42、航空插头。 2旋转千分表固定架螺栓，转动固定架致使被测样品能插入紫铜管内，再插入低导热 体，用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被测物体与千分表测量头保持在同一 直线。 3安装千分表在固定架上，并且扭紧螺栓，不试千分表转动，再向前移动固定架，使 千分表读数在 0.2-0.4mm，固定架给予固定。然后稍用力压一下千分表滑络端，使它与绝 热体有良好的接触，再转动千分表圆盘读数为零。4接通温控仪的电源，设定需加热的数值，一般可分别增加温度为，C25C30，。按确定键开始加热。C35C40C45C50 5每次设定温度测完后，按复位键，重新设定所需温度，当显示值上升到大于设定值，电脑自动控制到设定

43、值，正常情况下在左右波动。当温度达到设定温度附近（与C30设定温度相差），例如温度达到时，千分表的指针基本不动，学生可记C3 . 0C9 .24 录千分表的读数，为了计算方便，达到下一个设定值时，也要记录千分表读数iLiL6换不同金属样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数。 四、电加热箱的结构和使用要求四、电加热箱的结构和使用要求 1使用要求 （1）被测物体尺寸控制于；mm4008 （2）整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动； （3）千分表安装适当固定且与被测物体有良好的接触（读数在处较为适mm3 . 02 . 0 宜，然后在转动表壳校零）； （4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。

44、 2结构如图 5-1五、恒温控制仪使用说明五、恒温控制仪使用说明 1面板操作简图如图 5-2 2使用要求 （1）面包电源接通数字显示为 FdHc 表示该公司产品符号，A*.*表示当时传感器温度， b=.=表示等待设定温度。 （2）按升温键，数字由零逐渐增大至所需的设定值，最高可选 80 度。20（3）如果数字显示高于设定的温度，可按降温键直至到所需的温度设定值。 （4）当数字设定值达到实验者所需的值时，可按确定键，开始对样品加热，同时指示 灯亮，发光频闪与加热频率成正比。 （5）确定键也可用作选择键，可观察当时的温度值和先前的设定值。 （6）实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。实验六实验六 常用电学仪器的使用常用电学仪器的使用一实验目的一实验目的 1了解电路的组成和各部分的作用； 2掌握常用电学仪表的性能、用法、正确连接电路的方法； 3用欧姆定律测量未