大学物理实验预习报告(力学基本测量)

北方民族大学基础物理实验中心 大学物理实验指导书

71 实验五、光电效应测普朗克常量

普朗克常量是量子力学当中的一个基本常量，它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为sJh3410626069.6，它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。

光电效应是这样一种实验现象，当光照射到金属上时，可能激发出金属中的电子。激发方式主要表现为以下几个特点：1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率（或称截止频率），当入射光的频率低于某一阈值频率时，不论光的强度如何，都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关，与入射光的频率成正比4、光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子（延迟时间不超过910秒），停止光照，即无光电子产生。传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。

1905年，爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点，并应用于光辐射，提出了“光量子”概念，建立了光电效应的爱因斯坦方程，从而成功地解释了光电效应的各项基本规律，使人们对光的本性认识有了一个飞跃。1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论，并精确测量了普朗克常数，证实了爱因斯坦方程。因光电效应等方面的杰出贡献，爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。

实验目的

1、 通过实验理解爱因斯坦的光电子理论，了解光电效应的基本规律；

2、 掌握用光电管进行光电效应研究的方法；

3、 学习对光电管伏安特性曲线的处理方法、并以测定普朗克常数。

实验仪器

GD-3型光电效应实验仪（GDⅣ型光电效应实验仪） 第三部分

基本实验-----光电效应测普朗克常数

72

图1 光电效应实验仪

实验原理

1、 光电效应理论：爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的，其能量的量子称为光子，每个光子的能量正比于其频率，比例系数为普朗克常量，在与金属中的电子相互作用时，只表现为单个光子：

大物实验报告撰写模板2

空气比热容比的测定

在热学中比热容比是一个基本物理量。过去，由于实验测量手段的原因使得对它的测量误差较大。现在通过先进的传感器技术使得测量便得简单而准确。本实验通过压力传感器和温度传感器来测量空气的比热容比。

一、实验目的

1. 用绝热膨胀法测定空气的比热容。

2. 观察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和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。

二、实验原理

理想气体定压摩尔热容量和定体摩尔热容量之间的关系由下式表示

RCCvp

（4-6-1）

其中, R为普适气体常数。气体的比热容比定义为

vpCC

（4-6-2）

气体的比热容比也称气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，其值经常出现在热力学方程中。

测量仪器如图4-6-1所示。1为进气活塞C1，2 为放气活塞C2，3为电流型集成温度传感器,4为气体压力传感器探头。实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强为P0、室温为T0的空气经活塞C1送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压强增大，温度升高。关闭活塞C1，待瓶内空气稳定后，瓶内空气达到状态Ⅰ（101,,VTP），V1为贮气瓶容积。

然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，到达状态Ⅱ（),,220VTP后，迅速关闭活塞C2。由于放气过程很短，可认为气体经历了一个绝热膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足下述方程

2011VPVP

（4-6-3）

在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升到温度T0时，原气体的状态为Ⅰ（101,,VTP）改变为状态Ⅲ（202,,VTP），两个状态应满足如下关系： 2211VPVP

大学物理伏安法实验报告

一、实验目的

1、 学习和掌握伏安法测量电阻的基本原理和方法。

2、 了解内接法和外接法的特点，并能根据实际情况选择合适的测量方法。

3、 学会使用电压表、电流表和滑线变阻器等仪器，掌握其正确的使用方法和读数规则。

4、 学习数据处理的方法，包括列表法、作图法等，并能通过数据处理得出实验结果和误差分析。

二、实验原理

伏安法是一种通过测量电阻两端的电压和通过电阻的电流来确定电阻值的方法。根据欧姆定律$R ＝ ＼frac{U}｛I}＄，只要测量出电阻两端的电压$U$和通过电阻的电流$I$，就可以计算出电阻$R$的值。

在实际测量中，由于电压表和电流表都存在内阻，会对测量结果产生影响。因此，需要根据被测电阻的大小和电压表、电流表内阻的大小选择合适的测量方法，即内接法和外接法。

内接法：将电流表接在电压表所测范围的内部，如图 1 所示。此时，测量值$R_x ＝ ＼frac{U}｛I} ＝ R ＋ R_A$，测量结果偏大。 外接法：将电流表接在电压表所测范围的外部，如图 2 所示。此时，测量值$R_x ＝ ＼frac{U}｛I} ＝ ＼frac{R V}｛R ＋ V}＄，测量结果偏小。

当$R_x ＞ ＼sqrt{R_A R_V}＄时，采用内接法；当$R_x ＜ ＼sqrt{R_A R_V}＄时，采用外接法。

三、实验仪器

1、 直流电源（输出电压可调）

2、 电压表（量程 0 3V，0 15V，内阻约为几千欧）

3、 电流表（量程 0 06A，0 3A，内阻约为几欧）

4、 滑线变阻器（最大阻值 50Ω）

5、 定值电阻（若干）

6、 开关

7、 导线若干

四、实验步骤

1、 按照实验电路图连接电路，注意电表的量程选择、正负极连接以及滑线变阻器的接法。

2、 测量内接法时电阻的电压和电流。闭合开关，调节滑线变阻器，使电流表和电压表的示数在合适的范围内，记录多组数据。 3、 测量外接法时电阻的电压和电流。改变电路接法，重复步骤 2，记录多组数据。

大学物理实验空气比热容比的测定实验报告

一、实验目的

1、 学习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、 掌握用气体压力传感器和温度传感器测量气体的压强和温度的原理和方法。

二、实验原理

气体的比热容比γ定义为气体的定压比热容Cp与定容比热容Cv之比，即γ ＝ Cp ／ Cv。对于理想气体，γ只与气体分子的自由度有关。

本实验采用绝热膨胀法测定空气的比热容比。实验装置如图 1 所示，主要由储气瓶、打气球、U 型压力计、传感器等组成。

图 1 实验装置示意图

实验中，首先关闭放气阀，通过打气球向储气瓶内缓慢打入一定量的气体，使瓶内压强升高。此时瓶内气体处于状态Ⅰ（P1、V1、T1）。然后迅速打开放气阀，瓶内气体绝热膨胀，压强迅速降低，经过一段时间后达到新的平衡状态Ⅱ（P2、V2、T2）。由于过程绝热，满足绝热方程：

P1V1^γ ＝ P2V2^γ 又因为放气过程较快，瓶内气体来不及与外界交换热量，可近似认为是绝热过程。同时，实验中储气瓶的容积不变，即 V1 ＝ V2，所以有：

P1^γ ＝ P2^γ

两边取对数可得：

γ ＝ ln(P1) ／ ln(P2)

通过测量状态Ⅰ和状态Ⅱ的压强 P1 和 P2，即可计算出空气的比热容比γ。

三、实验仪器

1、 储气瓶

2、 打气球

3、 U 型压力计

4、 压力传感器

5、 温度传感器

6、 数据采集器

7、 计算机

四、实验步骤

1、 仪器连接与调试 将压力传感器和温度传感器分别与数据采集器连接，再将数据采集器与计算机连接。

打开计算机上的实验软件，对压力传感器和温度传感器进行校准和调试。

2、 测量初始状态参数

关闭放气阀，用打气球缓慢向储气瓶内打气，直至 U 型压力计的示数稳定在一定值，记录此时的压强 P1 和温度 T1。

3、 绝热膨胀过程

迅速打开放气阀，使瓶内气体绝热膨胀，当 U 型压力计的示数稳定后，记录此时的压强 P2 和温度 T2。