東北石油大學物理實驗答案

1、 伏安法測電阻實驗目的(1) 利用伏安法測電阻。(2) 驗證歐姆定律。(3) 學會間接測量量不確定度的計算；進一步掌握有效數字的概念。實驗方法原理根據歐姆定律，如測得U和I則可計算出R。值得注意的是，本實驗待測電阻有兩只，一個阻值相對較大，一個較小，因此測量時必須采用安培表內接和外接兩個方式，以減小測量誤差。實驗裝置待測電阻兩只，05mA電流表1只，05V電壓表1只，050mA電流表1只，010V電壓表一只，滑線變阻器1只，DF1730SB3A穩(wěn)壓源1臺。實驗步驟本實驗為簡單設計性實驗，實驗線路、數據記錄表格和具體實驗步驟應由學生自行設計。必要時，可提示學生參照第2章中的第2.4一節(jié)的有關內容

2、。分壓電路是必須要使用的，并作具體提示。(1) 根據相應的電路圖對電阻進行測量，記錄U值和I值。對每一個電阻測量3次。(2) 計算各次測量結果。如多次測量值相差不大，可取其平均值作為測量結果。(3) 如果同一電阻多次測量結果相差很大，應分析原因并重新測量。數據處理測量次數123U1 /V5.46.98.5 I1 /mA2.002.603.20 R1 /270026542656測量次數123U2 /V2.082.222.50 I2 /mA38.042.047.0 R2 /54.752.953.2(1) 由，得到 ；(2) 由，得到 ；(3) 再由，求得；(4) 結果表示光柵衍射實驗目的(1) 了

3、解分光計的原理和構造。(2) 學會分光計的調節(jié)和使用方法。(3) 觀測汞燈在可見光范圍內幾條光譜線的波長實驗方法原理若以單色平行光垂直照射在光柵面上，按照光柵衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下式決定： (a + b) sin k =dsin k =±k如果人射光不是單色，則由上式可以看出，光的波長不同，其衍射角也各不相同，于是復色光將被分解，而在中央k =0、 =0處，各色光仍重疊在一起，形成中央明條紋。在中央明條紋兩側對稱地分布著k=1，2，3，級光譜，各級光譜線都按波長大小的順序依次排列成一組彩色譜線，這樣就把復色光分解為單色光。如果已知光柵常數，用分光計測出k級光譜中某一明條

4、紋的衍射角，即可算出該明條紋所對應的單色光的波長。實驗步驟(1) 調整分光計的工作狀態(tài)，使其滿足測量條件。(2) 利用光柵衍射測量汞燈在可見光范圍內幾條譜線的波長。 由于衍射光譜在中央明條紋兩側對稱地分布，為了提高測量的準確度，測量第k級光譜時，應測出+k級和-k級光譜線的位置，兩位置的差值之半即為實驗時k取1 。 為了減少分光計刻度盤的偏心誤差，測量每條光譜線時，刻度盤上的兩個游標都要讀數，然后取其平均值(角游標的讀數方法與游標卡尺的讀數方法基本一致)。 為了使十字絲對準光譜線，可以使用望遠鏡微調螺釘12來對準。 測量時，可將望遠鏡置最右端，從-l級到+1級依次測量，以免漏測數據。數據處理譜

5、線游標左1級(k=-1)右1級(k=+1)nm0nmE黃l(明)左102°4562°1320.258°577.1579.00.33右282°48242°18黃2(明)左102°4062°2020.158°574.4577.90.45右282°42242°24綠(明)左101°3163°2919.025°543.3546.10.51右281°34243°30紫(明)左97°3567°2315.092°433.9435.

6、80.44右277°37247°28(1) 與公認值比較 計算出各條譜線的相對誤差 其中0 為公認值。 (2) 計算出紫色譜線波長的不確定度 u() = =0.467nm ; U =2×u() =0.9 nm最后結果為: =(433.9±0.9) nm1. 當用鈉光(波長=589.0nm)垂直入射到1mm內有500條刻痕的平面透射光柵上時，試問最多能看到第幾級光譜?并請說明理由。答：由(a+b)sin=k        得 k=(a+b)/sin    

7、最大為90º            所以 sin=1   又a+b=1/500mm=2*10-6m，    =589.0nm=589.0*10-9m     k=2*10-6/589.0*10-9=3.4   最多只能看到三級光譜。2. 當狹縫太寬、太窄時將會出現什么現象?為什么? 答：狹縫太寬，則分辨本領將下降，如兩條黃色光譜線分不開。 狹縫太窄，透光太少，光線太弱，視場太暗

8、不利于測量。3. 為什么采用左右兩個游標讀數?左右游標在安裝位置上有何要求? 答：采用左右游標讀數是為了消除偏心差，安裝時左右應差180º。光電效應實驗目的(1) 觀察光電效現象,測定光電管的伏安特性曲線和光照度與光電流關系曲線;測定截止電壓,并通過現象了解其物理意義。(2) 練習電路的連接方法及儀器的使用; 學習用圖像總結物理律。實驗方法原理(1) 光子打到陰極上,若電子獲得的能量大于逸出功時則會逸出，在電場力的作用下向陽極運動而形成正向電流。在沒達到飽和前，光電流與電壓成線性關系,接近飽和時呈非線性關系,飽和后電流不再增加。(2) 電光源發(fā)光后,其照度隨距光源的距離的平方成(r2

9、)反比即光電管得到的光子數與r2成反比,因此打出的電子數也與r2成反比,形成的飽和光電流也與r2成反比,即 I r-2。(3) 若給光電管接反向電壓u反，在eU反 < mvmax / 2=eUS時(vmax為具有最大速度的電子的速度) 仍會有電子移動到陽極而形成光電流，當繼續(xù)增大電壓U反 ，由于電場力做負功使電子減速，當使其到達陽極前速度剛好為零時U反 =US，此時所觀察到的光電流為零，由此可測得此光電管在當前光源下的截止電壓US。實驗步驟(1) 按講義中的電路原理圖連接好實物電路圖；(2) 測光電管的伏安特性曲線： 先使正向電壓加至30伏以上，同時使光電流達最大（不超量程）， 將電壓從

10、0開始按要求依次加大做好記錄；(3) 測照度與光電流的關系： 先使光電管距光源20cm處，適當選擇光源亮度使光電流達最大(不超量程)； 逐漸遠離光源按要求做好記錄；實驗步驟(4) 測光電管的截止電壓： 將雙向開關換向； 使光電管距光源20cm處，將電壓調至“0”， 適當選擇光源亮度使光電流達最大（不超量程），記錄此時的光電流I0，然后加反向電壓使光電流剛好為“0”，記下電壓值US； 使光電管遠離光源（光源亮度不變）重復上述步驟作好記錄。數據處理(1) 伏安特性曲線U /V-0.6401.02.04.06.08.010.020.030.040.0I /mA02.965.6810.3416.851

11、8.7819.9019.9219.9419.9519.97(2) 照度與光電流的關系L /cm20.025.030.035.040.050.060.070.080.01/L20.00250.00160.00110.00080.00060.00040.00030.00020.00015I /µA19.9712.546.854.272.881.510.870.530.32伏安特性曲線 照度與光電流曲線 (3) 零電壓下的光電流及截止電壓與照度的關系L /cm20.025.030.035.040.050.060.070.0I0 /µA1.961.851.060.850.640.6

12、10.580.55US /V0.640.630.650.660.620.640.650.631. 臨界截止電壓與照度有什么關系?從實驗中所得的結論是否同理論一致?如何解 釋光的波粒二象性? 答：臨界截止電壓與照度無關，實驗結果與理論相符。   光具有干涉、衍射的特性，說明光具有撥動性。從光電效應現象上分析，光又具有粒子性，由愛因斯坦方程來描述：h=(1/2)mv2max+A。2. 可否由Us曲線求出陰極材料的逸出功?答：可以。由愛因斯坦方程 h=e|us|+ho可求出斜率us/=h/e和普朗克常數，還可以求出截距（h/e）o，再由截距求出光電管陰極材料的紅限 o

13、，從而求出逸出功A=ho。光的干涉牛頓環(huán)實驗目的(1) 觀察等厚干涉現象及其特點。(2) 學會用干涉法測量透鏡的曲率半徑與微小厚度。實驗方法原理利用透明薄膜(空氣層)上下表面對人射光的依次反射，人射光的振幅將分成振幅不同且有一定光程差的兩部分，這是一種獲得相干光的重要途徑。由于兩束反射光在相遇時的光程差取決于產生反射光的薄膜厚度，同一條干涉條紋所對應的薄膜厚度相同，這就是等厚干涉。將一塊曲率半徑R較大的平凸透鏡的凸面置于光學平板玻璃上，在透鏡的凸面和平板玻璃的上表面間就形成一層空氣薄膜，其厚度從中心接觸點到邊緣逐漸增加。當平行的單色光垂直入射時，入射光將在此薄膜上下兩表面依次反射，產生具有一定

14、光程差的兩束相干光。因此形成以接觸點為中心的一系列明暗交替的同心圓環(huán)牛頓環(huán)。透鏡的曲率半徑為：實驗步驟(1) 轉動讀數顯微鏡的測微鼓輪，熟悉其讀數方法；調整目鏡，使十字叉絲清晰，并使其水平線與主尺平行(判斷的方法是：轉動讀數顯微鏡的測微鼓輪，觀察目鏡中的十字叉絲豎線與牛頓環(huán)相切的切點連線是否始終與移動方向平行)。(2) 為了避免測微鼓輪的網程(空轉)誤差，在整個測量過程中，鼓輪只能向一個方向旋轉。應盡量使叉絲的豎線對準暗干涉條紋中央時才讀數。(3) 應盡量使叉絲的豎線對準暗干涉條紋中央時才讀數。(4) 測量時，隔一個暗環(huán)記錄一次數據。(5) 由于計算R時只需要知道環(huán)數差m-n，因此以哪一個環(huán)作

15、為第一環(huán)可以任選，但對任一暗環(huán)其直徑必須是對應的兩切點坐標之差。數據處理環(huán)的級數m2422201 816、環(huán)的位置 mm右21.39121.55221.70821.86222.041左28.44928.32028.16327.97027.811環(huán)的直徑 mmDm7.0586.7686.4556.1085.770環(huán)的級數n14121086環(huán)的位置 mm右22.23722.43522.66222.88123.162左27.63227.45127.25426.96526.723環(huán)的直徑mmDn5.3955.0164.5924.0843.56120.70920.64620.58120.62920.61

16、220.635875.40.120.6 =0.6=5.25mm；U = 2×= 11 mm=(875±11)mm1. 透射光牛頓環(huán)是如何形成的?如何觀察?畫出光路示意圖。答：光由牛頓環(huán)裝置下方射入，在空氣層上下兩表面對入射光的依次反射，形成干涉條紋，由上向下觀察。2. 在牛頓環(huán)實驗中，假如平玻璃板上有微小凸起，則凸起處空氣薄膜厚度減小，導致等厚干涉條紋發(fā)生畸變。試問這時的牛頓環(huán)(暗)將局部內凹還是局部外凸?為什么?答：將局部外凸，因為同一條紋對應的薄膜厚度相同。3. 用白光照射時能否看到牛頓環(huán)和劈 尖干涉條紋?此時的條紋有何特征?答：用白光照射能看到干涉條紋，特征是：彩色的

17、條紋，但條紋數有限。雙棱鏡干涉實驗目的(1) 觀察雙棱鏡干涉現象,測量鈉光的波長。(2) 學習和鞏固光路的同軸調整。實驗方法原理雙棱鏡干涉實驗與雙縫實驗、雙面鏡實驗等一樣，都為光的波動學說的建立起過決定性作用，同時也是測量光波波長的一種簡單的實驗方法。雙棱鏡干涉是光的分波陣面干涉現象，由S發(fā)出的單色光經雙棱鏡折射后分成兩列，相當于從兩個虛光源S1和S2射出的兩束相干光。這兩束光在重疊區(qū)域內產生干涉，在該區(qū)域內放置的測微目鏡中可以觀察到干涉條紋。根據光的干涉理論能夠得出相鄰兩明（暗）條紋間的距離為，即可有其中d為兩個虛光源的距離，用共軛法來測，即；D為虛光源到接收屏之間的距離，在該實驗中我們測的

18、是狹縫到測微目鏡的距離；很小，由測微目鏡測量。實驗步驟(1) 儀器調節(jié) 粗調將縫的位置放好，調至堅直，根據縫的位置來調節(jié)其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。 細調根據透鏡成像規(guī)律用共軛法進行調節(jié)。使得狹縫到測微目鏡的距離大于透鏡的四倍焦距，這樣通過移動透鏡能夠在測微目鏡處找到兩次成像。首先將雙棱鏡拿掉，此時狹縫為物，將放大像縮小像中心調至等高，然后使測微目鏡能夠接收到兩次成像，最后放入雙棱鏡，調雙棱鏡的左右位置，使得兩虛光源成像亮度相同，則細調完成。各元件中心基本達到同軸。(2) 觀察調節(jié)干涉條紋調出清晰的干涉條紋。視場不可太亮，縫不可太寬，同時雙棱鏡棱脊與狹縫應嚴格平行。取下透鏡

19、，為方便調節(jié)可先將測微目鏡移至近處，待調出清晰的干涉條紋后再將測微目鏡移到滿足大于透鏡四倍焦距的位置。(3) 隨著D的增加觀察干涉條紋的變化規(guī)律。(4) 測量 測量條紋間距 用共軛法測量兩虛光源S1和S2的距離d 測量狹縫到測微目鏡叉絲的距離D數據處理 測數據記錄 mm次數條紋位置被測條紋數|a-a|起始位置a終了位置a18.0953.575104.5200.452023.5548.035104.4810.448138.0303.573104.4570.445743.5508.100104.5500.455058.1843.680104.5040.450463.5938.080104.4870

20、.4487 0.44998mm 測d數據記錄 mm次數放大像間距d1縮小像間距d2a1a1|a1-a1|a2a2|a2-a2|17.5605.7741.7867.3576.9650.41025.7717.5611.7906.9337.3600.42837.5385.7661.7727.3816.9680.41345.7557.5491.7946.9107.3300.42057.5205.7531.7677.3556.9400.41565.7357.5151.7806.9517.3600.4091.7915mm；0.4158mm 測D數據記錄 mm狹縫位置b測微目鏡差絲位置bD=|b-b|166

21、0659(1) 的不確定度0.001329mm； 0.005770mm；0.005921mm。(2) 求d1與d2的不確定度0.004288mm； 0.002915mm；0.007mm；0.005mm；0.005770mm；0.01003mm；0.00817mm。(3) 求D的不確定度1mm。(4) 波長的合成相對不確定度mm；其中mm。(5) 測量結果 由求得mm。 mm；包含因子k = 2時，的擴展不確定度結果表達式為mm。1. 測量前儀器調節(jié)應達到什么要求?怎樣才能調節(jié)出清晰的干涉條紋?2. 答：共軸，狹逢和棱背平行與測微目鏡共軸，并適當調節(jié)狹逢的寬度。2. 本實驗如何測得兩虛光源的距離

22、d?還有其他辦法嗎?答：d=(d1*d2)1/2或利用波長已知的激光作光源，則 d=(D/x)3. 狹縫與測微目鏡的距離及與雙棱鏡的距離改變時，條紋的間距和數量有何變化?答：狹縫和測微目鏡的距離越近，條紋的間距越窄，數量不變，狹縫和雙棱鏡的距離越近，條紋間距越寬，數量越小。 4 . 在同一圖內畫出相距為d虛光源的S1和S2所成的像d1和d2的光路圖。測薄透鏡的焦距實驗目的(1) 掌握測薄透鏡焦距的幾種方法；(2) 掌握簡單光路的分析和調整的方法；(3) 了解透鏡成像原理，掌握透鏡成像規(guī)律；(4) 進一步學習不確定度的計算方法。實驗方法原理(1) 自準法當光(物)點在凸透鏡的焦平面上時

23、，光點發(fā)出的光線經過透鏡變成平行光束，再經過在透鏡另一側的平面鏡反射后又匯聚在原焦平面上且與發(fā)光點(物點)對稱。(2) 物距像距法測出物距(u)與相距(v)代入公式：1/u +1/v=1/f 可求 f(3) 共軛法保持物與屏的距離(L)不變,移動透鏡，移動的距離為(e)，其中一次成放大像另一次成縮小像,放大像1/u + 1/v=1/ f ,縮小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/ f ,由于 u+v=L ，所以f =(L2-e2)/4L 。(4) 凹透鏡焦距的測量利用光路可逆原理，將凸透鏡所成的實像作為凹透鏡的物，即可測出凹透鏡成實像的物距和像距，代入公式1/u + 1/v=1/f 可求出焦

24、距 f。實驗步驟本實驗為簡單設計性實驗，具體實驗步驟由學生自行確定，必要時課建議學生按照實驗原理及方法中的順序作試驗。要求學生自行設計的能直接反映出測量結果的數據記錄表格。數據處理(1) 自準法，物距像距法，則凹透鏡焦距三個試驗將所測數據及計算結果填寫在自行設計的表格中。(2) 對共軛法的測量數據及處理實例測量數據記錄表O1O2e=o2-o1f=(L2-e2)/4LfO1左O1右O1O2左O2右O252.4352.9052.6798.0099.0098.5045.8319.8219.6953.5052.7053.1097.9899.2098.5945.4919.9251.6752.8952.2

25、899.0099.5099.2546.9719.5252.7052.9052.8098.8099.2199.0146.2119.6451.3052.8052.0598.6098.9098.7546.7019.5952.3452.8052.5798.3499.1098.7246.1519.70 不確定度的計算過程:uA(e)= 0.047 cm = 0.30 cmu(e)= 0.31 cm u(L) = 0.30 cm 所以 u( f )=0.368×10-2×19.683cm=0.072cm U =2u( f )=0.145cm=0.1cm 最后表達式:f = (19.7&

26、#177;0.1) cm1. 你認為三種測量凸透鏡焦距的方法，哪種最好?為什么? 答：共軛法最好，因為這個方法把焦距的測量歸結為對可以精確測定的量L和e的測量，避免了在測量u和v時，由于估計透鏡光心位置不準確所帶來的誤差。2. 由推導出共軛法測f的標準相對合成不確定度傳遞公式。根據實際結果，試說明uB(L)、uB(e)、uA(e)哪個量對最后結果影響最大?為什么?由此你可否得到一些對實驗具有指導性意義的結論? 答：uA(L)對最后結果影響最大，因為L為單次測量量。對O1、O2的測量時，要采用左右逼近法讀數。3. 測量凹透鏡焦距f和實驗室給出的f0，比較后計算出的E值（相對誤差）一般比較大，試分

27、析E大的原因?答：E較大的原因可能是因為放入凹透鏡后所成像的清晰度很難確定，即像的聚焦情況不好，從而導致很難測出清晰成像的位置。4. 在測量凸透鏡的焦距時，可以利用測得的多組u、v值，然后以u+v作縱軸，以u·v作橫軸，畫出實驗曲線。根據式(3-15-1)事先推斷一下實驗曲線將屬于什么類型，怎樣根據這條曲線求出透鏡的焦距f?答：曲線是直線，可根據直線的斜率求出f，f=1/k，因為1/f=1/u+1/v，即，故可有f=1/k。5. 測量凸透鏡的焦距時，可以測得多組u、v值，以v/u(即像的放大率)作縱軸，以v作橫軸，畫出實驗曲線。試問這條實驗曲線具有什么形狀?怎樣由這條曲線求出透鏡的焦

28、距f ?答：曲線是直線，在橫軸上的截距就是f。 激光全息照相實驗目的(1) 了解全息照相的原理及特點。(2) 掌握漫反射物體的全息照相方法，制作漫反射的三維全息圖。(3) 掌握反射全息的照相方法，學會制作物體的白光再現反射全息圖。(4) 進一步熟悉光路的調整方法，學習暗室技術。實驗方法原理(1) 概述全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，將物光波以干涉條紋的形式記錄下來，然后在一定條件下，利用衍射再現原物體的立體圖像?？梢?，全息照相必須分兩步進行：物體全息圖的記錄過程；立體物像的再現過程。(2) 全息照相與普通照相的主要區(qū)別全息照相能夠把物光波的全部信息記錄下來，而普通照相只能記錄物光

29、波的強度。全息照片上每一部分都包含了被攝物體上每一點的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能再現出物體的完整的圖像。在同一張全息底片上，可以采用不同的角度多次拍攝不同的物體，再現時，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個物體的立體圖像。(3) 全息照相技術的發(fā)展L.KHOHe-NeLMHHe-NeL.KSL1L2OM1M2全息照相技術發(fā)展到現在已有四代。本實驗將用激光作光源完成物體的第二代全息圖漫反射全息圖和第三代全息圖反射全息圖的拍攝和再現。實驗步驟首先要熟悉本實驗所用儀器和光學元件。打開激光器電源，點亮He-Ne激光器，調整其工作電流，使其輸出最強的激光，然后按下述內容

30、和步驟開始進行實驗。(1) 漫反射全息圖的拍攝 按漫反射全息光路圖擺放好各元件的位置，整個光路大概占實驗臺面的三分之二左右。各光束都應與臺面平行，通過調平面鏡的俯仰角來調節(jié)。且光點都要打到各元件的中心部位。兩束光的光程差約為20cm,光程都是由分束鏡開始算起,沿著光束前進的方向量至全息底片為止。物光與參考光夾角為30°50°。參考光與物光的光強比為3:18:1（通過調整擴束鏡的位置來實現）。曝光時間為6S。上底片及曝光拍照（底片上好后要靜止12min），藥膜面要正對物體放。(2) 白光再現反射全息圖 按反射全息光路擺放好各元件的位置，先不放入擴束鏡L，各光事與臺面平行。 調

31、整硬幣，使之與干板（屏）平行，使激光束照在硬幣的中心。 放入擴束鏡，使光均勻照射且光強適中，確定曝光時間為3s。 曝光，硬幣與干板間距為1cm。(3) 底片處理 顯影。顯影后沖洗1min，停顯30s左右，定影35min，定影后可打開白熾燈，用水沖洗干板510min，再用吹風機吹干（吹時不可太近且不可正對著吹，以免藥膜收縮）。(4) 再現觀察 漫反射全息圖的再現。 白光再現反射全息圖的觀察。數據處理本實驗無數據處理內容1. 全息照像有哪些重要特點?答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，將物體“發(fā)出”的特定波前（同時包括振幅和位相）以干涉條紋的形式記錄下來，然后在一定條件下，利用衍射再現原物體的

32、立體像。全息照相必須分兩步進行：（1）物體全息圖的記錄過程；（2）立體物像的再現過程。2. 全息底片和普通照像底片有什么區(qū)別?答：（1）全息照相能夠把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部記錄下來，而普通照相只能記錄物光波的強度（既振幅），因此，全息照片能再現出與原物體完全相同的立體圖象。（2）由于全息照片上的每部分都包含了被攝物體上每一點的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一部分都可以再現出原物體的立體圖象。（3）在同一張全息底片上，可以采用不同的角度多次拍攝不同的物體，再現時，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個物體的立體圖象。3. 為什么安裝底片后要靜止一段時間，才能進行

33、曝光?答：為了減少震動，提高拍攝質量，減震是全息照相的一項重要措施，要保證照相質量，光路中各元器件的相對位移量要限制在</2范圍內。5. 普通照像在沖洗底片時是在紅光下進行的，全息照像沖洗底片時為什么必須在綠光甚至全黑下進行? 答：因為全息干板涂有對紅光敏感的感光材料，所以沖洗底片時必須在綠光甚至全黑下進行。用惠斯通電橋測電阻實驗目的(1) 掌握用惠斯通電橋測電阻的原理(2) 正確應用復射式光點檢流計(3) 學會用QJ19型箱式電橋測電阻實驗方法原理應用自組電橋和箱式電橋兩種方法來測未知電阻Rx。其原理如圖示，其中R1、R2、R3是三個已知電阻與未知電阻Rx構成四個臂，調節(jié)R3，當Ucd

34、 =0時電橋平衡。即I1R1=I2R2, I1Rx=I2R3 。實驗步驟(1) 自組電橋: 按圖3-9-1連接電路,根據被測阻值范圍恰當選擇比例臂(在電阻箱上), 判斷平衡指示儀用指針式檢流計。 調整測定臂R3使其平衡,記下各臂阻值.逐一測得RX1、RX2、RX串，RX并。(2) 箱式電橋： (按圖3-9-3或箱式電橋儀器銘牌右上角的線路圖接線，平衡指示儀用復射式光點檢流計。參照書P95頁表格選取R1、R2兩臂和電源電壓，參照自組橋測試結果選取R3的初始值。 對每個被測電阻通過不同的靈敏度分別進行粗細調平衡，并記錄相應阻值。數據處理自組點橋數據 箱式電橋數據RX1RX2RX串RX并RX1RX2

35、RX串RX并R1/1500300050001000R1/R210101010R2/1500300050001000R3/146.60358.51506.42104.21R3/1475.23592.05069.01042.8RX/1466.03585.15064.21042.1RX/1475.23592.05069.01042.8數據處理：(1) 自組電橋(a =0.1級) 由R=Ra/100 而U0.95=0.95R得：U1=0.95××1475.20.1÷100=2 U2=0.95××3592.0×0.1/100=6U3=0.95&

36、#215;×5069.0×0.1/100=8 U4=0.95××1042.8×0.1/100=2測量結果：R1=(1475±2) R2=(3592±6) R3=(5069±8) R4=(1043±2) (2) 箱式電橋（a = 0.05級） 由R=±a/100%(kR3+RN/10),又U0.95=0.95R得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10)U1=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7U2

37、=0.95×0.05/100×(10×358.51+100)=2U3=0.95×0.05/100×(10×506.42+100)=2U4=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5測量結果： R1=(1466.0±0.7) R2=(3585±2) R3=(5064±2) R4=(1042.1±0.5)思考題1.電橋由哪幾部分組成? 電橋的平衡條件是什么?答：由電源、開關、檢流計橋臂電阻組成。    &#

38、160;   平衡條件是Rx=(R1/R2)R32.若待測電阻Rx的一 個頭沒接(或斷頭)，電橋是否能調平衡?為什么?答：不能，Rx沒接（或斷頭），電路將變?yōu)橛覉D所示，A、C及C、D間總有電流，所以電橋不能調平。3.下列因素是否會使電橋誤差增大?為什么?(1) 電源電壓不太穩(wěn)定；由于電橋調平以后與電源電壓無關，則電源電壓不太穩(wěn)定基本不會使電橋誤差增大。(2) 檢流計沒有調好零點；若檢流計沒有調好零點，當其指針指零時檢流計中電流不為零，即電橋沒有達到平衡正態(tài)，此時的測量讀數中將會含有較大誤差甚至會出現錯誤讀數；(3) 檢流計分度值大 ；檢流計分度值大時會使電橋誤差增大，因電橋

39、的靈敏度與分度值成反比；(4) 電源電壓太低；電源電壓太低會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與電源電壓成正比；(5) 導線電阻不能完全忽略；對高電阻不會，當被測電阻的阻值很高時導線電阻可以忽略。4. 為了能更好地測準電阻 ，在自組電橋時，假如要測一個約1.2k的電阻，應該考慮哪些因素?這些因素如何選取? 答：應考慮電源電壓，比例臂的電阻值，檢流計的分度值。電源電壓取6V，R1，R2取1000，檢流計取1.5級µA表。液體粘滯系數的測定實驗目的(1) 觀察液體的內摩擦現象,了解小球在液體中下落的運動規(guī)律。(2) 用多管落球法測定液體粘滯系數。(3) 掌握讀數顯微鏡及停表的使用方法。(4)

40、 學習用外延擴展法獲得理想條件的思想方法。(5) 用作圖法及最小二乘法處理數據。實驗方法原理液體流動時,各層之間有相對運動,任意兩層間產生等值反向的作用力, 稱其為內摩擦力或粘滯力f , f的方向沿液層接觸面,其大小與接觸面積S及速度梯度成正比,即當密度為的小球緩慢下落時，根據斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力為小球勻速下落時, 小球所受的重力vg,浮力ovg,及摩擦阻力f平衡，有大量的實驗數據分析表明t與d/D成線性關系。以t為縱軸，d/D為橫軸的實驗圖線為一直線，直線在t軸上的截距為to，此時為無限廣延的液體小球下所需要的時間，故 實驗圖線為直線，因此有 可用最小二乘法確定a和t0的值。

41、實驗步驟(1) 用讀數顯微鏡測鋼珠的直徑。(2) 用卡尺量量筒的內徑。(3) 向量筒內投入鋼球，并測出鋼球通過上下兩劃痕之間距離所需要的時間。(4) 記錄室溫。數據處理序號小球直徑 /mm量筒直徑D /mm時間t /s室溫T/度11.3081.30450.1425.412.6117.81.3091.29521.3011.30140.1025.633.241.3011.30031.3001.30231.1825.724.181.3031.30341.3031.30223.4225.965.561.3041.29851.3101.30518.9626.286.881.3041.30161.3081

42、.30414.2626.349.141.3061.298用最小二乘法計算to 1. 用誤差理論分析本實驗產生誤差（測量不確定度）的主要原因。怎樣減小它的測量誤差? 答：主要有小球半徑測量不確定度u(d)、小球下落距離測量不確定度u(L)和小球下落時間測量不確定度u(t)等。 u(d)有兩種原因：是小球直徑不均勻,因此應求平均半徑；是儀器誤差。 u(L)有兩種原因：用鋼板尺測L所帶來的誤差；按計數器時，因小球剛好沒有對齊標示線而產生的誤差。 u(t)按計數器時所產生的誤差。分析結果可見，小球直徑的誤差對測量結果影響最大，所以小球不能太小，其次量筒應適當加長，以增加落球時間，從而減少時間

43、測量的誤差。2. 量筒的上刻痕線是否可在液面位置?為什么?答：不能。因為開始小球是加速運動，只有當小球所受的重力、浮力、粘滯力三力平衡后，小球做勻速運動時，才可以計時，所以不能從液面開始。3. 為什么小球要沿量筒軸線下落?答：圓形玻璃量筒的筒壁對小球運動產生嚴重影響，只能在軸線上運動，才能使筒壁橫向的作用力合力為零。用電位差計測量電動勢用電位差計測量電動勢實驗目的(1) 掌握電位差計的基本線路及測量原理。GEX3-10-2補償原理E0(2) 掌握用線式電位差計、UJ37箱式電位差計測量電動勢的電壓的基本實驗方法。實驗方法原理(1) 用補償法準確測量電動勢（原理）如圖3-10-2所示。EX是待測

44、電源，E0是電動勢可調的電源，E0和EX通過檢流計聯在一起。當調節(jié)E0的大小，使夫流計指針不偏轉，即電路中沒有電流時，兩個電源的電動勢大小相等，互相補償，即EXE0，電路達到平衡。GaXEEXKRCR3-10-3電位差計原理圖GKXKSbXa0b0ABESmA(2) 電位差計測量電動勢（方法）由電源E、開關K、變電阻RC精密電阻RAB和毫安表組成的回路叫工作回路。由RAB上有壓降，當改變a0、b0兩觸頭的位置，就改變a0、b0間的電位差Ua。b。，就相當于可調電動勢E0。測量時把Ua。b。引出與未知電動勢EX比較。由EX、KX和Raxbx組成的回路叫測量回路。調節(jié)RC的大小，使工作回路中電流值

45、I0和RAB的乘積I0RAB略大于ES和EX二者中大的一個。實驗步驟(1) 用線式電位差計測電池電動勢 聯結線路按書中圖3-10-4聯電路，先聯接工作回路，后聯接測量回路。正確聯接測量回路的關鍵是正確聯雙刀雙擲開關K2。測量(a) 調節(jié)RC使UABEX，I0值調好后不許再變。(b) 將K2擲向ES一側，將滑動觸頭從1逐一碰試，直到碰相鄰插孔時檢流計指針向不同方向擺動或指零，將a插入較小讀數插孔，移動b使檢流計指零。最后合上K3。(c) 將K2擲向EX，重復步驟（b）。(2) UJ37箱式電位差計的校準和使用UJ37箱式電位計測量范圍為1103mV，準確度級別0.1級，工作溫度范圍545。校準先

46、把檢流計機械調零。把四刀雙擲扳鍵D扳向“標準”，調節(jié)工作電流直至檢流計指零點。測量校準完后，把待測電壓接入未知，將未知電壓開關扳向“ON”。先粗調，后細調。數據處理次LS mLx m3.2004V1LS左4.6686LS右4.6690LS14.6688LX左9.5350LX右9.5352 LX19.53512LS左4.6689LS右4.6691LS24.6690LX左9.5358LX右9.5360LX29.53593LS左4.6688LS右4.6673LS34.6681LX左9.5355LX右9.5362 LX39.53594LS左4.6687LS右4.6691LS44.6689LX左9.53

47、64LX右9.5370LX49.53675LS左4.6684LS右4.6692 LS54.6688LX左9.5360LX右9.5370LX59.53656LS左4.6686LS右4.6690 LS64.6688LX左9.5378LX右9.5385LX69.5382平均值=4.66879.5364(1) 計算未知電動勢Ex的平均值3.2004V(2) 計算未知電動勢Ex的不確定度U 計算直接測量量Ls的標準不確定度0.3mm；8mm；0.3mm；8mm； 8.0056mm。 計算直接測量量的Lx的標準不確定度1.1mm； 12mm；12.05mm。 Es的標準不確定度L1L2GRXEEXKKSR

48、CR0.002V。 間接測量量Ex的標準不確定度0.38；Ex的合成標準不確定度0.012V。 Ex的擴展不確定度思考題圖3-10-6 思考題2附圖取包含因子k = 2，Ex 的擴展不確定度U為0.024V。(3) 結果表達式(1) 按圖3104聯好電路做實驗時，有時不管如何調動a頭和b頭，檢流計G的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些？圖3-10-6 思考題2附圖(2) 用電位差計可以測定電池的內阻，其電路如圖3-10-6所示，假定工作電池E>EX，測試過程中Rc調好后不再變動，RX是個準確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L1、L2分別為KX斷開和接通時電位差計處于

49、補償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池EX的內阻（RX為已知）。1.按圖3-10-4聯好電路做實驗時，有時不管如何調動a頭和b頭，檢流計G的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些?答：總指零的原因：測量回路斷路?？偛恢噶愕脑颍?E和Ex極性不對頂； 工作回路斷路； RAB上的全部電壓降小于ES，Ex二者中小的一個。2. 用電位差計可以測定電池的內阻，其電路如圖3-10-6所示，假定工作電池EEx，測試過程中Rc調好后不再變動，Rx是個準確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L1、L2分別為Kx斷開和接通時電位差計處于補償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池Ex的內阻r=(L1-L2)/L

50、2Rx(Rx為已知)。證明：設A為R上單位長度的電位差，Vx為K2的端電壓，則有： Ex=AL1 (1) Vx=AL2 (2) 而代入（2）式得: Rx / ( r + Rx )Ex =AL2 (3) (1) 式除(3)式，整理后得： r =(L1 - L2) / L2 Rx4. 如圖3-10-4所示的電位差計，由A到B是11m長的電阻絲，若設a=0.1V/m，11m長的電壓降是1.1V，用它測僅幾毫伏的溫差電動勢，誤差太大。為了減少誤差，采用圖3-10-8所示電路。圖3-10-8是將11m長的電阻絲AB上串接了兩個較大的電阻R1和R2。若AB的總電阻已知為r, 且R1、R2、r上的總電壓為1

51、.1V，并設計AB(11m)電阻絲上的a=0.1mV/m，試問R1+R2的電阻值應取多少? 若標準電池E0的電動勢為1.0186V，則R1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻r表示)?答： 由于電位差計單位長度電阻線的電位差為a，則電阻線AB上的電位差VAB=11a1.1mV，而回路電流應為I =VAB/r。另一方面，由于I(R1+R2+r)=1.1V，所以 (VAB/r)(R1+R2+r)= 1.1V, 即 VAB (R1+R2)/r +1= 1.1V。所以R1+R2=(1.1/VAB)-1r=(1.1/0.0011-1)r999r 。 當R2I = E0 時，R1為最小，即R1= R1min，此時有R1I + E0 + Ir = 1.1。由于I =VAB/r =0.0011/r，所以R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r。當R2I+Ir =E0 則R1為最大，即R1= R1max，此時有R