近代物理
1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值?为什么?
答:不可以。因为一次测量随机误差较大,多次测量可减少随机误差。
2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘,放在下圆盘上,并使中心一致,讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定?说明理由。
答:当两个圆盘的质量为均匀分布时,与空载时比较,摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时,其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘,根据公式(3-1-5),摆动周期T0将会减小。
3. 三线摆在摆动中受空气阻尼,振幅越来越小,它的周期是否会变化?对测量结果影响大吗?为什么?
答:周期减小,对测量结果影响不大,因为本实验测量的时间比较短。
实验2 金属丝弹性模量的测量
1. 光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量的灵敏度?
答:优点是:可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b,可以提高灵敏度,因为光杠杆的放大倍数为2D/b。
2. 何谓视差,怎样判断与消除视差?
答:眼睛对着目镜上、下移动,若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移,这种现象叫视差,细调调焦手轮可消除视差。
3. 为什么要用逐差法处理实验数据?
答:逐差法是实验数据处理的一种基本方法,实质就是充分利用实验所得的数据,减少随机误差,具有对数据取平均的效果。因为对有些实验数据,若简单的取各次测量的平均值,中间各测量值将全部消掉,只剩始末两个读数,实际等于单次测量。为了保持多次测量的优越性,一般对这种自变量等间隔变化的情况,常把数据分成两组,两组逐次求差再算这个差的平均值。
实验三,随即误差的统计规律
1. 什么是统计直方图? 什么是正态分布曲线?两者有何关系与区别?
答:对某一物理量在相同条件下做n次重复测量,得到一系列测量值,找出它的最大值和最小值,然后确定一个区间,使其包含全部测量数据,将区间分成若干小区间,统计测量结果出现在各小区间的频数M,以测量数据为横坐标,以频数M为纵坐标,划出各小区间及其对应的频数高度,则可得到一个矩形图,即统计直方图。
如果测量次数愈多,区间愈分愈小,则统计直方图将逐渐接近一条光滑的曲线,当n趋向于无穷大时的分布称为正态分布,分布曲线为正态分布曲线。
2. 如果所测得的一组数据,其离散程度比表中数据大,也就是即S(x)比较大,则所得到的周期平均值是否也会差异很大?
答:(不会有很大差距,根据随机误差的统计规律的特点规律,我们知道当测量次数比较大时,对测量数据取和求平均,正负误差几乎相互抵消,各误差的代数和趋于零。
实验四电热法测量热功当量
1. 该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系统误差的来源可能有哪些?
答:实验条件是系统与外界没有较大的热交换,并且系统(即水)应尽可能处于准静态变化过程。实验方法是电热法。系统误差的最主要来源是系统的热量散失,而终温修正往往不能完全弥补热量散失对测量的影响。其他来源可能有①水的温度不均匀,用局部温度代替整体
温度。②水的温度与环境温度差异较大,从而给终温的修正带来误差。③温度,质量及电功率等物理量的测量误差。
2. 试定性说明实验中发生以下情况时,实验结果是偏大还是偏小?
(1) 搅拌时水被溅出;
答:实验结果将会偏小。水被溅出,即水的质量减少,在计算热功当量时,还以称横水的质量计算,即认为水的质量不变,但是由于水的质量减少,对水加热时,以同样的电功加热,系统上升的温度要比水没有上升时的温度要高,即水没溅出在同样电功加热时,应上升T 度,而水溅出后上升的温度应是T+ΔT度。用,有Q =(c i m i T),,分母变大J变小。(2) 搅拌不均匀;
答:J 偏大、偏小由温度计插入的位置与电阻丝之间的距离而定。离电阻丝较远时,系统温度示数比,匀均系统温度低,设T为均匀系统温度,温度计示值应为T-ΔT,用J=A/θ计算,分母变小,则J变大;离电阻丝较近时,温度计示值应为T+ΔT,分母变大,因而J 变小。
(3) 室温测得偏高或偏低。
答:
设θ0为室温,若测得值偏高Δθ时,测量得到的温度值为θ0+Δθ;偏低Δθ时,测量温度值为θ0-Δθ,在计算温度亏损时,dT i=k(T i-θ),k是与是室温无关的量(k与室温有关),只与降温初温和降温终温以及降温时间有关,测得室温偏高时,dT i=k[T i- (θ0+Δθ)],每秒内的温度亏损dT i小于实际值,t秒末的温度亏损δT i=∑k[T i- (θ0+Δθ)]。此值小于实际值,由于散热造成的温度亏损δT i=T f+ T f″,修正后的温度T f″为:T f″= T f -δT i,δT i为负值,当测量值低于实际室温时,δT i的绝对值变小:T f″=T f+|δT i|,即T f″变小,ΔT变小(其中ΔT=T f″- T f初,T f初:升温初始值),
J变大,反之J变小。
实验七
(1) 校正电流表时,如果发现改装的毫安表读数总是高于标准表的读数,分流电阻应调大还是调小?为什么? 答:应调小。让电路中标准表读数不变,即保持回路电流不变,分流电阻值减小后将会分得更多的电流,从而使流过被改装表表头的电流减小,改装表的读数也减小。
(2) 校正电压表时,如果发现改装的电压表读数总是低于标准表的读数,分压电阻应调大还是调小?为什么? 答:应调小。让电路中标准表读数不变,即加在改装电表上电压值不变。调小电阻,改装表的总电阻降低,流过改装毫安表的电流增大,从而读数也增加。 (3) 试证明用欧姆表测电阻时,如果表头指针正好指在表盘标度尺的中心,则这时的欧姆表指示值为什么正好等于该欧姆表的内阻值。答:设表头指针满刻度电流为Ig、表头指针指表盘中心时电路中电流为I,根据题意,当表内阻为Rg、待测电阻为Rx时,;根据欧姆表工作原理,当待测电阻Rx=0时,。即,因而可得Rx=Rg。所以,欧姆表显示测读数即为该欧姆表的内阻。
[实验八] 示波器的原理与使用
1. 模拟示波器为何能显示高速变化的电信号轨迹?答:在模拟示波器垂直偏转板上加的是被观测信号电压,而在水平偏转板上加的是锯齿波(时间线性变化)信号电压,所以示波器的示波管的横轴相当于直角坐标的时间轴,经过一个锯齿波信号周期,电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的一段轨迹。当锯齿波信号的周期大于或等于周期性观测信号的周期且与其相位锁定时(同步),电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的同一段轨迹,由于人眼的视觉暂留和荧光屏的余辉,便可以观测到信号的波形。(2) 在本实验中,观察李萨如图形时,为什么得不到长时间稳定的图形?答:因为CH1与CH2输入的是两个完全不相关的信号,它们的位相差难以保持恒定,所以得不到长时间的稳
定波形。 (3) 假定在示波器的Y轴输入一个正弦信号,所用的水平扫描频率为120Hz,在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形,那么输入信号的频率是什么?这是否是测量信号频率的好方法?为何?答:输入信号的频率是360Hz。这种方法不是测量信号频率的好方法,因为用此方法测量的频率精确度低。 (4) 示波器的扫描频率远大于或远小于输入正弦信号的频率时,屏上的图形是什么情况?答:扫描频率远小于输入正弦信号频率时,出现图形是密集正弦波;扫描频率远大于输入正弦信号频率时,一个周期的信号波形将会被分解成数段,显示的图形将会变成网状交叉线。
实验七
(1) 校正电流表时,如果发现改装的毫安表读数总是高于标准表的读数,分流电阻应调大还是调小?为什么?
答:应调小。让电路中标准表读数不变,即保持回路电流不变,分流电阻值减小后将会分得更多的电流,从而使流过被改装表表头的电流减小,改装表的读数也减小。
(2) 校正电压表时,如果发现改装的电压表读数总是低于标准表的读数,分压电阻应调大还是调小?为什么?
答:应调小。让电路中标准表读数不变,即加在改装电表上电压值不变。调小电阻,改装表的总电阻降低,流过改装毫安表的电流增大,从而读数也增加。
(3) 试证明用欧姆表测电阻时,如果表头指针正好指在表盘标度尺的中心,则这时的欧姆表指示值为什么正好等于该欧姆表的内阻值。
答:设表头指针满刻度电流为Ig、表头指针指表盘中心时电路中电流为I,根据题意,当表内阻为Rg、待测电阻为Rx时,;根据欧姆表工作原理,当待测电阻Rx=0时,。即,因而可得Rx=Rg。所以,欧姆表显示测读数即为该欧姆表的内阻。
[实验八] 示波器的原理与使用
1. 模拟示波器为何能显示高速变化的电信号轨迹?
答:在模拟示波器垂直偏转板上加的是被观测信号电压,而在水平偏转板上加的是锯齿波(时间线性变化)信号电压,所以示波器的示波管的横轴相当于直角坐标的时间轴,经过一个锯齿波信号周期,电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的一段轨迹。当锯齿波信号的周期大于或等于周期性观测信号的周期且与其相位锁定时(同步),电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的同一段轨迹,由于人眼的视觉暂留和荧光屏的余辉,便可以观测到信号的波形。
(2) 在本实验中,观察李萨如图形时,为什么得不到长时间稳定的图形?
答:因为CH1与CH2输入的是两个完全不相关的信号,它们的位相差难以保持恒定,所以得不到长时间的稳定波形。
(3) 假定在示波器的Y轴输入一个正弦信号,所用的水平扫描频率为120Hz,在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形,那么输入信号的频率是什么?这是否是测量信号频率的好方法?为何?
答:输入信号的频率是360Hz。这种方法不是测量信号频率的好方法,因为用此方法测量的频率精确度低。
(4) 示波器的扫描频率远大于或远小于输入正弦信号的频率时,屏上的图形是什么情况?答:扫描频率远小于输入正弦信号频率时,出现图形是密集正弦波;扫描频率远大于输入正弦信号频率时,一个周期的信号波形将会被分解成数段,显示的图形将会变成网状交叉线。
大学物理实验思考题答案(实验9----11)2008-10-17 12:30 |(分类:默认分类)
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 x=(R1/R2)R3
2.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 x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;
(2) 检流计没有调好零点;
(3) 检流计分度值大;
(4) 电源电压太低;
(5) 导线电阻不能完全忽略。
答:(1)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)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,即电桥没有达到平衡正态,此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现错误读数;
(3)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)电源电压太低会使电桥误差增大,因电桥的灵敏度与电源电压成正比;
(5)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1.2kΩ的电阻,应该考虑哪些因素?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6V,R1,R2取1000Ω,检流计取1.5级μA表。
[实验十]用电位差计测量电动势
1. 按图3-10-4联好电路做实验时,有时不管如何调动a头和b头,检流计G的指针总指零,或总不指零,两种情况的可能原因各有哪些?
答:总指零的原因:测量回路断路。总不指零的原因:① E和E x极性不对顶;②工作回路断路;③R AB上的全部电压降小于E S,E x二者中小的一个。
2. 用电位差计可以测定电池的内阻,其电路如图3 10 6所示,假定工作电池E>Ex,测试过程中Rc调好后不再变动,Rx是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。试证明电池Ex的内阻r=[(L1-L2)/L2]R x(R x为已知)。
证明:设A为R上单位长度的电位差,V x为K2的端电压,则有:
E x=AL1 (1)
V x=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]R x
3. 用箱式电位差计可以测定电阻或校准电流表。在图3-10-7(a)中,A是待校准电流表,R x是待测定的电阻,R0是可调的准确度很高的电阻箱,其值可直接读出,图(b)是UJ37箱式电位差计。怎样才能把R x测算出来? A表如何校正?
答:
测量电阻R x
①调整可变精密电阻箱R0(作标准电阻用)的阻值,使电流表有适当偏转,如可能,使R0与R x相接近。
②将1点接E x (+),2点接E x (-),测出V x(R x两端的电位差)。
③将2点接E x (+),3点接E x (-),保持电流不变,测出V0(R0两端的电位差)。
④因R x和R0通过的电流相同,故:R x=(V x/V0)R0
校准电流表
①将3点接E x(-),2点接E x(+),调整R0,使电流表A指示第一个校准点。测出R0两端的电位差V1,得第一校准点的电流I1(I1=V1/R0)。
②同法测出同一校准点的电流I2, I3, ……。
③作出校准曲线。
4. 如图3-10-4所示的电位差计,由A到B是11m长的电阻丝,若设a=0.1V/m,11m
长的电压降是1.1V,用它测仅几毫伏的温差电动势,误差太大。为了减少误差,采用图3-10-8所示电路。图3-10-8是将11m长的电阻丝AB上串接了两个较大的电阻R1和R2。若AB的总电阻已知为r, 且R1、R2、r上的总电压为1.1V,并设计AB(11m)电阻丝上的a=0.1mV/m,试问R1+R2的电阻值应取多少? 若标准电池E0的电动势为1.0186V,则R1可取的最大值和最小值分别为多少(用线电阻r表示)?
答:
①由于电位差计单位长度电阻线的电位差为a,则电阻线AB上的电位差V AB=11a=1.1mV,而回路电流应为I =V AB/r。另一方面,由于
I(R1+R2+r)=1.1V,
所以
(V AB/r)(R1+R2+r)= 1.1V
即
V AB[ (R1+R2)/r +1]= 1.1V
所以
R1+R2=[(1.1/V AB)-1] r =(1.1/0.0011-1)r=999r
②当R2I = E0时,R1为最小,即R1= R1min,此时有R1I + E0 + Ir = 1.1。由于I =V AB/r =0.0011/r,所以
R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r
当R2I+Ir =E0则R1为最大,即R1= R1max,此时有R1I + E0 = 1.1。所以
R1max =(1.1-E0)/I=74r
[实验十一] 超声波声速的测量
1. 示波器在使用过程中荧光屏上只有一条水平亮线而没有被测信号是什么原因造成的?
答:在示波器的使用过程中,上述现象经常出现,造成这一现象的原因很多,大致可归纳为:
①示波器接地(GND)(测量时接地按键GND应该弹起);
②衰减开关VOLTS/DIV选择过大(测量时可先选择小些);
③信号发生器输出过小或没有输出;
④信号发生器输出直流信号;
⑤在信号的传输中,导线或接头接触不良,也可造成该现象;
⑥示波器的相关功能键都应选择在正确工作状态下。
总之,影响的因素很多,要求使用者在使用前一定认真阅读教材。
2. 在测量声速时,Y1(CH1)的输入信号,由于示波器的Y轴放大器、压电转换器、联接线路的相移等原因并不与声波的位相相同,这对于观察测量声波波长有无影响? 为什么? 答:没有影响。因为波长是波在传播过程中位相差为2π的两点间的距离,与该处位相无关,所以无影响。
3. 试比较几种测声速方法的优缺点。
答:实验讲义上共列出了三种测量方法:①李萨如图相位比较法,②共振法,③波形相位比较法。
一般说来,李萨如图相位比较法测量的比较准,同时便于对知识的温新和巩固,对于示波器的使用以及学生动手能力和思考问题的培养,不失是一种较好的途径,但操作比较繁;对于共振法,判断相对要困难一些,所以测量误差一般要大一些,但可以直观地了解共振现象;而波形相位比较法比的现象较直观,可操作性强,只是相位判别不如李萨如图相位比较法准确,但只要认真操作,误差也不会太大。
大学物理实验思考题答案(实验12----15)2008-10-17 12:31 |(分类:默认分类)
1. 全息照像有哪些重要特点?
答:全息照相是利用光波的干涉和衍射原理,将物体“发出”的特定波前(同时包括振幅和位相)以干涉条纹的形式记录下来,然后在一定条件下,利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)全息照相能够把物光波的全部信息(即振幅和相位)全部记录下来,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能够互不干扰地观察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,才能进行曝光?
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<λ/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:因为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。
一牛顿环的各环是否等宽?密度是否均匀?解释原因? 因为环是由空气劈上下表面反射的两束光叠加干涉形成的。劈的上表面变化在横向是不均匀的,故光程差也不是均匀变化的。所以各环是不等宽的环的密度也不是均匀的。各环不等宽,半径小的环宽,越到外边越窄,密度是不均匀的,牛顿环的半径公式是:半径r等于根号下(m+1/2)λR,其中m为环的级数。从公式可以看出,半径和环数并不是线性关系,这样环自然不均匀。计算可以知道,越往外环越密。 二牛顿环的干涉圆环是由哪两束相干光干涉产生的? 半凸透镜下表面和下底面上表面的两束反射光 三电桥由哪几部分组成?电桥平衡的条件? 由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。 平衡条件是Rx=(R1/R2)R3 四接通电源后,检流计指针始终向一边偏转,试分析出现这种情况的原因? 指针向一侧偏转就说明发生了电子的定向移动了,这个应该没问题。 指针不偏转,有2种情况吧,其1呢是整个电路发生了断路或其他故障,还1种情况则是流过的电流太小,不足于使电表发生偏转或其偏转的角度肉眼根本看不到。 无论如何调节,检流计指针都不动,电路中可能出现故障是调节臂电阻断路或短路。。无论如何调节,检流计指针始终像一边偏而无法平衡,电路中有可能出现故障是有一个臂(非调节臂)的电阻坏了。(断路或短路) 五什么叫铁磁材料的磁滞现象? 铁磁物质经外磁场磁化到饱和以后,把磁场去掉。这些物质仍保留有剩余磁化强度。需要反方向加磁场才能把这剩余磁化强度变为零。这种现象称为铁磁的磁滞现象。也是说,铁磁材料的磁状态,不仅要看它现在所处的磁场条件;而且还要看它过去的状态。 六如何判断铁磁材料属于软.硬材料? 软磁材料的特点是:磁导率大,矫顽力小,磁滞损耗小,磁滞回线呈长条状;硬磁材料的特点是:剩磁大,矫顽力也大 用光栅方程进行测量的条件是什么? 条件是一束平行光垂直射入光栅平面上,光波发生衍射,即可用光栅方程进行计算。如何实现:使用分光计,光线通过平行光管射入,当狭缝位于透镜的焦平面上时,就能使射在狭缝上的光经过透镜后成为平行光 用光栅方程进行测量,当狭缝太窄或者太宽会怎么样?为什么? 缝太窄,入射光的光强太弱,缝太宽,根据光的空间相干性可以知道,条纹的明暗对比度会下降! 区别是,太窄了,亮纹会越来越暗,暗纹不变,直到一片黑暗! 太宽,暗条纹会逐渐加强,明纹不变,直到一片光明!
大学物理实验绪论课习题及其参考答案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
习 题 1、下列各量是几位有效数字? (1)地球平均半径km R 22.6371= 6位 (2)s T 0010.2= 5位 (3)真空中的光速s m c /299792458= 9位 (4)cm l 00058.0= 2位 (5)地球到太阳的平均距离km s 810496.1?= 4位 (6)J 23109.2? 2位 2、按有效数字运算法则计算下列各式 (1)06546.06.547.255++ (2)218.311.855.90-- (3)0.145.12.91÷? ×102 (4)100)23.10025.100(÷- 2×10-3 (5)0.2001.22??π (6)) 001.000.1)(0.3103()3.1630.18(00.50+--? 3、按照误差理论和有效数字运算法则改正错误 (1)mm h 5.026.25±= mm h 5.03.25±=→ (2)015330'±'= θ 2.06.30±=→θ (3)nm 46.06.579±=λ nm 5.06.579±=→λ (4)2911/)1032.41067.1(m N Y ?±?=211/10)04.067.1(m N Y ?±=→ (5)m cm 5500= m cm 00.5500=→
(6)25.25.12= 2.25.12=→ (7)mA A I 10010000.0== mA A I 000.10010000.0==→ (8)06330.0是三位有效数字 位有效数字4→ 4、用一级千分尺测量一小球的直径,测得数据如下: 000.10:)(mm d i ,998.9,003.10,002.10,997.9,001.10,998.9,999.9,004.10,997.9。计算直径的算术平均值、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。 解:) (000.10)997.9004.10999.9998.9001.10997.9002.10003.10998.9000.10(10 110110 1 mm d d i i =+++++++++?=?=∑= 结果表示:)(004.0000.10mm d d d ±=±=σ 5、计算下列数据的算术平均值、绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。 356.2:)(m R i ,345.2,348.2,355.2,354.2,353.2。 解: )(352.2)353.2354.2355.2348.2345.2356.2(6 16161m R R i i =+++++?=?=∑= 结果表示:)(004.0352.2m R R R ±=?±= 6、一个圆柱体,测得其直径为mm d 006.0987.10±=,高度为 cm h 005.0526.4±=,质量为g m 006.0106.149±=,计算该圆柱体的密度、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。 解:)/(748.34432cm g h d m =??=πρ 7、计算下列各式的绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。
《分光计的调节与使用》参考答案和评分标准预习报告(20分) 一.实验目的 a.了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法; b.用分光计测定棱镜顶角。 二. 实验仪器 分光计、钠灯、三棱镜、双面反射镜 三. 实验原理 1.分光计的调节原理 2.利用分光计测定棱镜顶角的方法 a.自准法 b.反射法 四. 实验内容和步骤 1.按调节分光计的要求调好分光计 2.任选一种方法测定三棱镜的顶角 评分要点: 1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。(5分) 2、实验原理的书写要求用以自己的语言,言简意赅的语言表述清楚。(5分) 3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。(5分) 4、报告的书写要整洁规范。(5分) 数据采集与实验操作(40分)
评分要点: 1、不能用手直接摸三棱镜和反射镜的表面。(2分) 2、是否调节好分光计。(15分) 3、对实验的原理是否掌握。(8分) 4、实验操作的熟练程度。(10分) 5、是否读出合理的数据。(5分)
A=60°16′±20′ E =? 评分要点: 1、是否列表记录数据,数据记录是否规范、清晰(10分) 2、数据处理过程是否完整(10分)[注意:反射法和自准法的公式是不同的] 3、是否得出正确答案(R 在合理的范围5分,误差处理5分) 六.思考题(10分) 1、 分光计由哪几部分组成? 答:三脚底座、望远镜、平行光管、载物平台和读数盘。 2、 分光计调整的要求是什么? 答:使平行光管发出平行光,望远镜聚焦于无穷远(使叉丝平面落在目镜和物镜的焦平面上),同时使平行光管和望远镜的光轴与转轴垂直。 3、 若刻度盘中心O ’与载物台中心O 不重合,即存在着偏心差,假定载物台从1?转到2?, 实际转过的角度为θ,而刻度盘上的读数为1?、'1?、2?、'2?,试证明 2/)]''()[(1212????θ-+-=
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1.列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式,并注明单位。 霍尔系数,载流子浓度,电导率,迁移率。 2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向,如何判断样品的导电类型? 以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向,若测得的霍尔电压为正,则样品为P型,反之则为N型。 3.本实验为什么要用3个换向开关? 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要测量A、C间的电位差,这是两个不同的测量位置,又需要1个换向开关。总之,一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1.若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,按式(5.2-5)测出的霍尔系数比实际值大还是小?要准确测定值应怎样进行? 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定,就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交,或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2.若已知霍尔器件的性能参数,采用霍尔效应法测量一个未知磁场时,测量误差有哪些来源? 误差来源有:测量工作电流的电流表的测量误差,测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差,测量霍尔电压的电压表的测量误差,磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态?为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定? 答:缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示达到最大(或晶体管电压表的示值达到最大),此时系统处于共振状态,显示共振发生的信号指示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处,媒质压缩形变最大,则产生的声压最大,接收换能器S2接收到的声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置,即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定,可以容易和准确地测定波节的位置,提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的? 答:压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力,发生机械形变时,会发生极化,同时在极化方向产生电场,这种特性称为压电效应。反之,如果在压电材料上加交
近代物理 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值?为什么? 答:不可以。因为一次测量随机误差较大,多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘,放在下圆盘上,并使中心一致,讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定?说明理由。 答:当两个圆盘的质量为均匀分布时,与空载时比较,摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时,其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘,根据公式(3-1-5),摆动周期T0将会减小。 3. 三线摆在摆动中受空气阻尼,振幅越来越小,它的周期是否会变化?对测量结果影响大吗?为什么? 答:周期减小,对测量结果影响不大,因为本实验测量的时间比较短。 实验2 金属丝弹性模量的测量 1. 光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量的灵敏度? 答:优点是:可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b,可以提高灵敏度,因为光杠杆的放大倍数为2D/b。 2. 何谓视差,怎样判断与消除视差? 答:眼睛对着目镜上、下移动,若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移,这种现象叫视差,细调调焦手轮可消除视差。 3. 为什么要用逐差法处理实验数据? 答:逐差法是实验数据处理的一种基本方法,实质就是充分利用实验所得的数据,减少随机误差,具有对数据取平均的效果。因为对有些实验数据,若简单的取各次测量的平均值,中间各测量值将全部消掉,只剩始末两个读数,实际等于单次测量。为了保持多次测量的优越性,一般对这种自变量等间隔变化的情况,常把数据分成两组,两组逐次求差再算这个差的平均值。 实验三,随即误差的统计规律 1. 什么是统计直方图? 什么是正态分布曲线?两者有何关系与区别? 答:对某一物理量在相同条件下做n次重复测量,得到一系列测量值,找出它的最大值和最小值,然后确定一个区间,使其包含全部测量数据,将区间分成若干小区间,统计测量结果出现在各小区间的频数M,以测量数据为横坐标,以频数M为纵坐标,划出各小区间及其对应的频数高度,则可得到一个矩形图,即统计直方图。 如果测量次数愈多,区间愈分愈小,则统计直方图将逐渐接近一条光滑的曲线,当n趋向于无穷大时的分布称为正态分布,分布曲线为正态分布曲线。 2. 如果所测得的一组数据,其离散程度比表中数据大,也就是即S(x)比较大,则所得到的周期平均值是否也会差异很大? 答:(不会有很大差距,根据随机误差的统计规律的特点规律,我们知道当测量次数比较大时,对测量数据取和求平均,正负误差几乎相互抵消,各误差的代数和趋于零。 实验四电热法测量热功当量 1. 该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系统误差的来源可能有哪些? 答:实验条件是系统与外界没有较大的热交换,并且系统(即水)应尽可能处于准静态变化过程。实验方法是电热法。系统误差的最主要来源是系统的热量散失,而终温修正往往不能完全弥补热量散失对测量的影响。其他来源可能有①水的温度不均匀,用局部温度代替整体
大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案
大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案 分享 作者:雪已被分享2次评论(0)复制链接分享转载举报 为节省大家时间,特从网上搜相关答案供大家参考!(按咱做实验顺序) 2.用模拟法测绘静电场 【预习思考题】 1.用电流场模拟静电场的理论依据是什么?模拟的条件是什么?用电流场模拟静电场的理论依据是:对稳恒场而言,微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布,若两种场满足相同的微分方程及边界条件,则它们的结构也必然相同,静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程,只要使他们满足形式相同的边界条件,则两者必定有相同的场结构。模拟的条件是:稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同;稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀,并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极(良导体)的表面也近似是一个等势面;模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。
2.等势线和电场线之间有何关系? 等势线和电场线处处相互垂直。 3.在测绘电场时,导电微晶边界处的电流是如何流动的?此处的电场线和等势线与边界有什么关系?它们对被测绘的电场有什么影响? 在测绘电场时,导电微晶边界处的电流为0。此处的电场线垂直于边界,而等势线平行于边界。这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形,不能表现出电场在无限空间中的分布特性。 【分析讨论题】 1.如果电源电压增大一倍,等势线和电场线的形状是否发生变化?电场强度和电势分布是否发生变化?为什么? 如果电源电压增大一倍,等势线和电场线的形状没有发生变化,但电场强度增强,电势的分布更为密集。因为边界条件和导电介质都没有变化,所以电场的空间分布形状就不会变化,等势线和电场线的形状也就不会发生变化,但两电极间的电势差增大,等势线的分布就更为密集,相应的电场强度就会增加。 2.在测绘长直同轴圆柱面的电场时,什么因素会使等势线偏离圆形?
(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得不确定而带来得测量物距与像距得误差。 (2)为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时,测量u与v都用毫米刻度得米尺就可以满足要求?设透镜由于色差与非近轴光线引起得误差就是1%。 答设物距为20cm,毫米刻度尺带来得最大误差为0、5mm,其相对误差为 0、25%,故没必要用更高精度得仪器。 (3)如果测得多组u,v值,然后以u+v为纵轴,以uv为横轴,作出实验得曲线属于什么类型,如何利用曲线求出透镜得焦距f。 答直线;1/f为直线得斜率。 (4)试证:在位移法中,为什么物屏与像屏得间距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得值时,难于找准透镜光心位置所造成得误差。 2、因为实验中,侧得值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。透镜得焦距为基斜率得倒数。 ①当缝宽增加一倍时,衍射光样得光强与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激光输出得光强如有变动,对单缝衍射图象与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,则衍射图象得光强分布曲线不变(条纹间距b不变);整体光强度↑或者↓。
③用实验中所应用得方法就是否可测量细丝直径?其原理与方法如何? 答:可以,原理与方法与测单狭缝同。 ④本实验中,λ=632。8nm ,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L 为50㎝。试验证: 就是否满足夫朗与费衍射条件? 答:依题意: L λ=(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L λ<20θ,(10θ人为控制在mv )03.050.3(±); 2)测量散热板在20θ附近得冷却速率。 4、试述稳态法测不良导体导热系数得基本原理。
一、结 ,在恒流供电条件下,结地对地依赖关系主要取决于线性项,即正向压降几乎随温度下降而线性下降,这就是结测温地根据.文档来自于网络搜索 ,宽带材料地PN结,其高温端地线性区宽,而材料杂质电离能小地PN结,则低温端地线性区宽. ,PN结温度传感器地普遍规律:地线性度在高温端优于低温端. 二、实验 ,使原子从低能级向高能级跃迁:一定频率地光子照射,具有一定能量地电子与原子碰撞. ,原子与电子地碰撞是在管内进行地. ,段电压是管地阴极与栅极之间由于存在电位差而出现地. ,用充汞管做实验为何要开炉加热? 使液体汞变成气体汞,相当于改变蒸汽压,使管中充满气体原子,达到实验要求 ,第一个峰地位置为何与第一激发电位有偏差? 这是由于热电子溢出金属表面或者被电极吸收,需要克服一定地接触电势,其来源就是金属地溢出功,所以第一峰地位置会有偏差,但是两个峰对应地电势差就不会有这个偏差.文档来自于网络搜索 ,曲线周期变化与能级地关系,如果出现差异,可能地原因? 电子与原子发生非弹性碰撞时能量地转移是量子化地. ,为什么曲线中各谷点电流随增大而增大? 随着栅极电压增加,电子能量也随之增加,在与汞原子发生碰撞后,一部分能量交给汞原子,还留下地一部分能量足够克服反向拒斥电场而达到板极,这时板极电流又开始上升.文档来自于网络搜索 三、测量Fe-Cr-Al丝地电阻率 1,低电阻测量方法? 电桥法,或者电流电压(伏安)法.【大电流,测电压】 本实验采用伏安法.通过小电阻与标准电阻串联,根据串联电路流过地电流相等计算R. 2,如何考虑接触电阻与接线电阻在实验中地影响? 采用高输入阻抗地电压表测量电压. 3,什么是误差等分配原则? 各直接测量量所对应地误差分析向尽量相等,而间接写亮亮对应地误差和合成项又满足精度地要求.(有时需要根据具体情况,对按等误差分配地误差进行调整,对测量中难以保证地误差因素应适当扩大允许地误差值,反之则尽可能地缩小允许地误差值.)文档来自于网络搜索 4,为什么不用普通地万用表直接测量电阻地阻值? 万用表精度不够. 5,测电阻率时,导线地粗细、长短对实验结果有误影响? 理论来讲,导线地电阻率是其本身特性,粗细、长短并不会影响.但是在实验过程中,对直径地测量易产生误差,导线越细(直径越小),产生地误差就越大,所以实验一般选用直接稍大地裸导线.文档来自于网络搜索 四、力学量和热血量传感器 1,传感器由敏感元件和传感元件组成. 2,涡流传感器地标定曲线受哪些因素影响? 待测表面地材料特性,感应头磁芯截面直径与与感应头与待测表面地距离., 3,为什么在应用应变片传感器经常采用半桥或全桥形式?
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
实验一霍尔效应及其应用 1。列出计算霍尔系数、载流子浓度n、【预习思考题】? 电导率σ及迁移率μ得计算公式,并注明单位。 霍尔系数,载流子浓度,电导率,迁移率。?2。如已知霍尔样品得工作电流及磁感应强度B得方向,如何判 断样品得导电类型? 以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定得方向为正向,若测得得霍尔电压为正,则样品为P型,反之 则为N型。 3.本实验为什么要用3个换向开关??为了在测量时消除一些霍尔效应得副效应得影响,需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B得方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要测量A、C间得电位差,这就是两个不同得测量位置,又需要1个换向开关.总之,一共需要3个换向 开关。 【分析讨论题】 1.若磁感应强度B与霍尔器件平面不完全正交,按式(5、2—5)测出得霍尔系数比实际值大还就是小?要准确测定值应怎样进行??若磁感应强度B与霍尔器件平面不完全正交,则测出得霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定,就需要保证磁感应强度B与霍尔器件平面完全正交,或者设法测 2。若已知霍尔量出磁感应强度B与霍尔器件平面得夹角.?
器件得性能参数,采用霍尔效应法测量一个未知磁场时,测量 误差有哪些来源? 误差来源有:测量工作电流得电流表得测量误差,测量霍尔器件厚度d得长度测量仪器得测量误差,测量霍尔电压得电压表得测量误差,磁场方向与霍尔器件平面得夹角影响等。?实验二声速得测量?【预习思考题】 1、如何调节与判断测量系统就是否处于共振状态?为什么 要在系统处于共振得条件下进行声速测定? 答:缓慢调节声速测试仪信号源面板上得“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示达到最大(或晶体管电压表得示值达到最大),此时系统处于共振状态,显示共振发生得信号指示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节得位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射得超声波能量最大.若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处,媒质压缩形变最大,则产生得声压最大,接收换能器S2接收到得声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时得位置,即对应得波节位置.因此在系统处于共振得条件下进行声速测定,可以容易与准确地测定波节得位 置,提高测量得准确度. 2、压电陶瓷超声换能器就是怎样实现机械信号与电信号之 间得相互转换得?
大学物理实验小论文 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
大学物理实验小论文 班级姓名学号 摘要:主要介绍我在本次大学物理实验中获得的知识与体会。 关键词:认识体会数据处理总结 一、对大学物理实验的认识 大学物理实验是非常重要的基础课,其目的是培养我们掌握实验的基本理论、方法和技巧;培养我们严谨的思维能力和创新精神,特别是与现代科学技术发展相适应的综合能力;培养严肃认真的工作作风和科学态度。对于我们将来独立从事实际工作是十分有必要的。 二、大学物理实验中的体会 1、养成实验前预习的好习惯。 实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要认真地预习,才能在课上更好的学习,收获的更多、掌握的更多。根据实验教材的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的,基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能,正确的操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后写预习报告,包括目的,原理,仪器,操作步骤等。
2、上课时认真听老师做讲解,切记老师所讲的重点内容。 记下老师实验指导的内容有助于自己实验时避免犯错及实验报告的书写。 3、大学物理实验培养了我做事的耐心与细心。 课堂操作时需要严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全。读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。对于数据的记录,则要求我们要有原始的数据记录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。 4、培养自己的动手能力。 现在,大学生的动手能力越来越被人们重视,大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验我都亲自去做,不放弃每次锻炼的机会。 三、大学物理实验数据处理 1、作图法 选取适当的自变量,通过作图可以找到反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。 描绘图象的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,
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< 习 题(参考答案) 2.指出下列测量值为几位有效数字,哪些数字是可疑数字,并计算相对不确定度。 (1) g =(9.794±0.003)m ·s 2 - 答:四位有效数字,最后一位“4”是可疑数字,%031.0%100794 .9003 .0≈?= gr U ; (2) e =(1.61210±0.00007)?10 19 - C 答:六位有效数字,最后一位“0”是可疑数字,%0043.0%10061210 .100007 .0≈?= er U ; (3) m =(9.10091±0.00004) ?10 31 -kg 答:六位有效数字,最后一位“1”是可疑数字,%00044.0%10010091 .900004 .0≈?= mr U ; (4) C =(2.9979245±0.0000003)8 10?m/s 答:八位有效数字,最后一位“5”是可疑数字 1.仪器误差为0.005mm 的螺旋测微计测量一根直径为D 的钢丝,直径的10次测量值如下表: 试计算直径的平均值、不确定度(用D 表示)和相对不确定度(用Dr 表示),并用标准形式表示测量结果。 解: 平均值 mm D D i i 054.210110 1 ==∑= 标准偏差: mm D D i i D 0029.01 10)(10 1 2 ≈--= ∑=σ 算术平均误差: m m D D i i D 0024.010 10 1 ≈-= ∑=δ 不确定度A 类分量mm U D A 0029.0==σ, 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00029.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为:%29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D 或 不确定度A 类分量mm U D A 0024.0==δ , 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00024.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为: %29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D ,%00001.0%1009979245 .20000003 .0≈?= Cr U 。 3.正确写出下列表达式 (1)km km L 310)1.01.3()1003073(?±=±= (2)kg kg M 4 10)01.064.5()13056430(?±=±= (3)kg kg M 4 10)03.032.6()0000030.00006320.0(-?±=±= (4)s m s m V /)008.0874.9(/)00834 .0873657.9(±=±= 4.试求下列间接测量值的不确定度和相对不确定度,并把答案写成标准形式。 大学物理实验课后答 案 (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?大学物理实验习题参考答案
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