大學(xué)物理試驗(yàn)報(bào)告預(yù)習(xí)題與思考題部分答案周嵐

1、實(shí)驗(yàn)一物體密度的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1 .簡(jiǎn)述游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的測(cè)量原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。答：（1）游標(biāo)卡尺的測(cè)量原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)：游標(biāo)卡尺是一種利用游標(biāo)提高精度的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器，它由主尺和游標(biāo)組成。設(shè)主尺上的刻度間距為y,游標(biāo)上的刻度間距為x,X比y略小一點(diǎn)。一般游標(biāo)上的n個(gè)刻度間距等于主尺上（n-1）個(gè)刻度間距,即nx（n1）y。由此可知，游標(biāo)上的刻度間距與主尺上刻度間距相差1,這就是游標(biāo)的精度。n教材P33圖1-2所示的游標(biāo)卡尺精度為-mm,即主尺上49m而50游標(biāo)上50格同長(zhǎng)，如教材圖1-3所示。這樣，游標(biāo)上50格比主尺上50格（50mm少一格（1mm,即游標(biāo)上每格長(zhǎng)度比主尺每格少

2、1+50=0.02（mm）,所以該游標(biāo)卡尺的精度為0.02mm使用游標(biāo)卡尺時(shí)應(yīng)注意：一手拿待測(cè)物體，一手持主尺，將物體輕輕卡住，才可讀數(shù)。注意保護(hù)量爪不被磨損，決不允許被量物體在量爪中挪動(dòng)。游標(biāo)卡尺的外量爪用來測(cè)量厚度或外徑，量爪用來測(cè)量徑，深度尺用來測(cè)量梢或筒的深度，緊固螺絲用來固定讀數(shù)。（2）螺旋測(cè)微器的測(cè)量原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)：螺旋測(cè)微器又稱千分尺，它是把測(cè)微螺桿的角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移來測(cè)量微小長(zhǎng)度的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。螺旋測(cè)微器主要由固定套筒、測(cè)量軸、活動(dòng)套筒（即微分筒）組成。如教材P24®1-4所示，固定套管Dk套有一個(gè)活動(dòng)套筒C（微分筒），兩者由高精度螺紋緊密咬合，活動(dòng)套筒與

3、測(cè)量軸傳目聯(lián)，轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)套筒可帶動(dòng)測(cè)量軸伸出與縮進(jìn)，活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周（360）,測(cè)量軸伸出或縮進(jìn)1個(gè)螺距。因止匕，可根據(jù)活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角度求得測(cè)量軸移動(dòng)的距離。對(duì)于螺距是0.5mmi旋測(cè)微器，活動(dòng)套筒C的周界被等分為50格，故活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)1格，測(cè)量軸相應(yīng)地移動(dòng)0.5/50=0.01mm,再加上估讀，其測(cè)量精度可達(dá)到0.001mm。使用螺旋測(cè)微器時(shí)應(yīng)注意：測(cè)量軸向砧臺(tái)靠近快夾住待測(cè)物時(shí)，必須使用棘輪而不能直接轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)套筒，聽到“咯、咯”即表示已經(jīng)夾住待測(cè)物體，棘輪在空轉(zhuǎn)，這時(shí)應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪，進(jìn)行讀數(shù)，不要將被測(cè)物拉出，以免磨損砧臺(tái)和測(cè)量軸。應(yīng)作零點(diǎn)校正。2.為什么膠片長(zhǎng)度可只測(cè)量一次?答：?jiǎn)未螠y(cè)量

4、時(shí)大體有三種情況：（1）儀器精度較低，偶然誤差很小，多次測(cè)量讀數(shù)相同，不必多次測(cè)量。（2）對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確程度要求不高，只測(cè)一次就夠了。（3）因測(cè)量條件的限制，不可能多次重復(fù)測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)由對(duì)膠片長(zhǎng)度的測(cè)量屬于情況（1）,所以只測(cè)量1次?！舅伎碱}】1.量角器的最小刻度是30,。為了提高此量角器的精度，在量角器上附加一個(gè)角游標(biāo)，使游標(biāo)30分度正好與量角器的29分度等弧長(zhǎng)。求該角游標(biāo)的精度（即可讀出的最小角度），并讀出下圖所示的角度。答：因?yàn)榱拷瞧鞯淖钚】潭仁?0',游標(biāo)30分度與量角器29分度等弧長(zhǎng)，所以游標(biāo)的精度為301,圖示角度為14945,。302 .用螺旋測(cè)微器進(jìn)行測(cè)量時(shí)要考慮螺距誤差

5、嗎？答：不要。因?yàn)橛寐菪郎y(cè)微器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，活動(dòng)套筒（即微分筒）只向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不考慮螺距誤差。3 .設(shè)計(jì)一種修正齒孔面積的方案。答：齒孔形狀如圖1所示。齒孔面積S等于長(zhǎng)方形面積XY®去修正面積So由圖1、圖2可知修正面積等于正方形和切圓面積之差，所以只要測(cè)出切圓的半徑，就可求出用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出圖1中的X、XZi、乙，得切圓的半徑：(X2Xi)(Z2Zi)R2則修正面積為：_2_2_2S(2R)R(4)R圖1實(shí)驗(yàn)三電阻的測(cè)量和伏安特性的研究【預(yù)習(xí)題】1 .測(cè)量二極管伏安特性曲線時(shí)，為什么正向曲線的測(cè)量要用外接法，而反向曲線的測(cè)量要用接法？答：因?yàn)槎O管正向電阻較小，反向電阻較大，

6、所以正向曲線的測(cè)量宜采用電流表外接法，反向曲線的測(cè)量宜采用電流表外接法。2 .電源、電表、滑線變阻器接到電路中要注意什么？答：在使用電源時(shí)，應(yīng)注意：(1)注意人身安全，一般安全電壓為36V。高于36V操作時(shí)盡量用一只手操作。(2)不能使總電路中的總電流超過額定電流值，更不能使電源短路(即不能使外電阻接近于零)。(3)直流電表的正、負(fù)極應(yīng)與直流電源的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)聯(lián)接(即正接正，負(fù)接負(fù))，否則會(huì)使電表?yè)p壞。而交流電沒有正負(fù)極之分。(4)在電路中必須連電源開關(guān)，接線時(shí)和不進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要使電源開關(guān)斷開且將輸出旋鈕逆時(shí)針調(diào)至零，線路接好經(jīng)查無誤后打開電源。做完實(shí)驗(yàn)，一定要先切斷電源，然后再拆去其他部分。

7、使用電表時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）選擇電表：根據(jù)待測(cè)電流（或電壓）的大小，選擇合適量程的電流表（或電壓表）。如果選擇的量程小于電路中的電流（或電壓），會(huì)使電表?yè)p壞；如果選擇的量程太大，指針偏轉(zhuǎn)角度太小，讀數(shù)就不準(zhǔn)確。使用時(shí)應(yīng)事先估計(jì)待測(cè)量的大小，選擇稍大的量程試測(cè)一下，再根據(jù)試測(cè)值選用合適的量程，一般要盡可能使電表的指針偏轉(zhuǎn)在量程的2/3以上位置。（2）電流方向：直流電表指針的偏轉(zhuǎn)方向與所通過的電流方向有關(guān)，所以接線時(shí)必須注意電表上接線柱的“+”、“-”標(biāo)記。電流應(yīng)從標(biāo)有“+”號(hào)的接線柱流入，從標(biāo)有“-”號(hào)的接線柱流出。切不可把極性接錯(cuò)，以免損壞指針。（3）視差問題：讀數(shù)時(shí)，必須使視線垂直于刻度

8、表面。精密電表的表面刻度尺下附有平面鏡，當(dāng)指針在鏡中的像與指針重合時(shí)，所對(duì)準(zhǔn)的刻度，才是電表的準(zhǔn)確讀數(shù)。（4）要正確放置電表，表盤上一般都標(biāo)有放置方式，如用“一”或“”表示平放；用“r或二”表示立放；表示斜放，不按要求放置將影響測(cè)量精度。（5）使用前電表的指針應(yīng)指零，若不指零，需要調(diào)零。使用滑線變阻器時(shí)要注意：通過滑線變阻器的電流不能超過其額定電流。3 .被測(cè)低電阻為何要有4個(gè)端鈕？答：消除接觸電阻。【思考題】1 .滑線變阻器主要有哪幾種用途？如何使用？結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)分別給予說明答：（1）滑線變阻器主要有兩種用途：限流和分壓。（2）對(duì)限流電路（如教材圖3-10）:在接通電源前，一般應(yīng)使C滑到B端

9、,使Rac最大，電流最小，確保安全。以后逐步調(diào)節(jié)限流器電阻，使電流增大至所需值。對(duì)分壓電路（如教材圖3-11）:在接通電源前，一般應(yīng)使C滑到B端，使R兩端電壓最小，確保安全。以后逐步調(diào)節(jié)分壓器電阻，使R兩端電壓增大至所需值。（3）本次實(shí)驗(yàn)中測(cè)二極管特性曲線時(shí)，滑線變阻器用于分壓；利用四端接線法測(cè)量一段電阻絲電阻時(shí)，滑線變阻器用于限流。2 .在實(shí)驗(yàn)中，若電源電壓為6V,被測(cè)電阻約為50Q,電流表（毫安表）的量程為150/300mA,150mA當(dāng)?shù)淖杓s0.4Q,電壓表的量程為1.5/3.0/7.5V,每伏特電壓的阻約200Q。如何選用電表量程，電表采用何種接法比較好?答：（1）因?yàn)殡娫措妷簽?V,

10、所以電壓表量程應(yīng)選擇7.5V;又因?yàn)橥ㄟ^電阻的電流IV-0.12A120mA,所以電流表量程R50應(yīng)選擇150mA(2)由題意知Rx50、Ra0.4、Rv2007.51500,則RxRa-501250.4Rx125RaRvRxRv30Rx15003050因?yàn)楫?dāng)RxRa時(shí)，應(yīng)采用電流表接法測(cè)量；當(dāng)RxRv時(shí),應(yīng)采用電流表外接法測(cè)量。所以比較兩式后可知電流表宜采用接法。3 .如果低電阻的電勢(shì)端鈕與電流端鈕搞錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？為什么？答：在本實(shí)驗(yàn)中，若將待測(cè)低電阻的電勢(shì)端鈕與電流端鈕接反，則測(cè)得的電壓為待測(cè)低電阻和電流表的接觸電阻上共有的，所測(cè)阻值比待測(cè)低電阻阻值要大。實(shí)驗(yàn)四熱電偶溫度計(jì)定標(biāo)【預(yù)習(xí)題

11、】1 .什么叫溫差電動(dòng)勢(shì)？它與哪些因素有關(guān)？答：(1)兩種不同的金屬或合金，將其兩端連接，形成閉合回路，當(dāng)兩連接點(diǎn)的溫度不同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這樣的電動(dòng)勢(shì)就叫溫差電動(dòng)勢(shì)。(2)溫差電動(dòng)勢(shì)與這兩種金屬或合金材料及冷熱端的溫度有關(guān)?！舅伎碱}】1 .保溫杯冰水混合物的溫度是否處處為零？答：保溫杯冰水混合物的溫度理論上應(yīng)該是處處為0C,但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中保溫杯里冰水混合物與外環(huán)境有熱交換，因而使得保溫杯里的水不一定為處處零。2 .熱電偶溫度計(jì)有什么特點(diǎn)？答：(1)熱電偶溫度計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，準(zhǔn)確度高，測(cè)溫圍廣等特點(diǎn)。(2)由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，使溫度的測(cè)量、控制、以及對(duì)溫度

12、信號(hào)的放大變換都很方便，適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量和自動(dòng)控制。實(shí)驗(yàn)六薄透鏡焦距的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1 .本實(shí)驗(yàn)要求用那些方法測(cè)量凸透鏡和凹透鏡的焦距？答：測(cè)量凸透鏡焦距的三種方法，自準(zhǔn)法、物距像距法、共鈍法。測(cè)量凹透鏡焦距的兩種方法，視差法和物距像距法。2 .什么是共軸調(diào)節(jié)？共軸調(diào)整的要什么？達(dá)不到這些要求對(duì)測(cè)量有什么影響？答：在用多個(gè)透鏡做實(shí)驗(yàn)時(shí)，各個(gè)透鏡應(yīng)調(diào)節(jié)到有公共的主光軸，并且該主光軸應(yīng)與導(dǎo)軌平行，這種調(diào)節(jié)稱為共軸調(diào)節(jié)。共軸調(diào)節(jié)分為粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩個(gè)步驟。若達(dá)不到物點(diǎn)與透鏡共軸等高，所成的像偏離主光軸，數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確。3 .用物距像距法測(cè)凹透鏡焦距的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)第一次凸透鏡所成的像有什么要求？答：第一次凸

13、透鏡所成的像，應(yīng)為倒立縮小的實(shí)像?！舅伎碱}】1 .物屏與像屏間的距離D4f和D4f時(shí)，分別會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？試用數(shù)學(xué)表達(dá)式說明之。答：物屏與像屏間的距離D4f時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)與物等大的像。D4f時(shí)，不成像。證明如下：1）將D4f代入fD二-得f（4f）d解得d0.有唯一解，所以成4D44f16f-2.2-2）當(dāng)D4f時(shí)，有DD成立，解得d0,所以不成像。4D42.如果凸透鏡的焦距大于光具座的長(zhǎng)度，試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在光具座上能測(cè)量它的焦距。答：（1）輔助透鏡法：加一個(gè)已知小焦距的凸透鏡作為輔助透鏡。（2）視差法：與教材測(cè)凹透鏡方法相同。實(shí)驗(yàn)七單擺設(shè)計(jì)【思考題】1 .用秒表手動(dòng)測(cè)量單擺周期時(shí)，從測(cè)量技巧上來考慮，應(yīng)注意哪些方面才能使周期測(cè)得更準(zhǔn)確些？答：（1）注意定點(diǎn)觀察，在擺線通過平衡位置時(shí)開、停秒表。（2）適當(dāng)增加單擺振動(dòng)次數(shù)，及重復(fù)測(cè)量。2 .在室天棚上掛一單擺，擺長(zhǎng)很長(zhǎng)無法用尺直接測(cè)出來，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)用簡(jiǎn)單的工具和方法測(cè)量其擺長(zhǎng)。答：測(cè)出單擺振動(dòng)的周期T,查出本地重力加速度g,即可通過T2口計(jì)算出擺長(zhǎng)1。；g實(shí)驗(yàn)八用直流電橋測(cè)量電阻【預(yù)習(xí)題】1 .怎樣消除比例臂兩只電阻不準(zhǔn)確相等所造成的系統(tǒng)誤差？答