大物實驗預(yù)習(xí)題與思考題標(biāo)準(zhǔn)答案周嵐版

1、實驗七單擺設(shè)計【思考題】1用秒表手動測量單擺周期時，從測量技巧上來考慮，應(yīng)注意哪些方面才能使周期測得更準(zhǔn)確些？答：（1）注意定點觀察，在擺線通過平衡位置時開、停秒表。（ 2）適當(dāng)增加單擺振動次數(shù)，及重復(fù)測量。2在室內(nèi)天棚上掛一單擺，擺長很長無法用尺直接測出來，請設(shè)計用簡單的工具和方法測量其擺長。答：測出單擺振動的周期 T ，查出本地重力加速度 g，即可通過 T 2 l 計算出擺長 l 。g實驗八用直流電橋測量電阻【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：可以交換 R0 和 Rx ，進行換臂測量，這樣最終RxR0R0 ，就與比例臂沒有關(guān)系了。【思考題】1改變電源極性對測量

2、結(jié)果有什么影響？答：在調(diào)節(jié)檢流計平衡時，改變極性對未知電阻的測量沒有影響。測量電橋靈敏度時，改變電源極性會改變指針偏轉(zhuǎn)方向，但對偏轉(zhuǎn)格數(shù)沒有影響?？傊淖冸娫礃O性對測量結(jié)果沒有影響。2影響單臂電橋測量誤差的因素有哪些？答： （1）電橋靈敏度的限制， （2）電阻箱各旋鈕讀數(shù)的準(zhǔn)確度等級（ 3）電阻箱各旋鈕的殘余電阻（接觸電阻）實驗九液體粘滯系數(shù)的測定【預(yù)習(xí)題】1在一定的液體中，若減小小球直徑，它下落的收尾速度怎樣變化？減小小球密度呢？答：在一定的液體中， 小球下落的收尾速度與小球的質(zhì)量和小球最大截面積有關(guān)。即化簡后得：mV4r 3K3v收尾 KK2r2srv收尾 2 Kr31 / 7從上式可見

3、，小球的收尾速度與小球半徑和密度的平方根成正比，其中 K為比例系數(shù)。2試分析實驗中造成誤差的主要原因是什么？若要減小實驗誤差，應(yīng)對實驗中哪些量的測量方法進行改進 ？答：在實驗中，小球的半徑 r 和下落速度 v收尾 是對粘滯系數(shù) 測量誤差影響最大的兩個因素。（1）小球直徑的測量：因為該量的絕對量值較小，如測量儀器選用不當(dāng)或測量方法不當(dāng)都會造成測量的相對誤差較大。應(yīng)選用規(guī)則的小球，小球直徑盡量小些。測量儀器的精度要較高。如選用螺旋測微器，讀數(shù)顯微鏡。（2）v收尾 的測量： v收尾 的測量又決定于測量距離 S 和t 這兩個量的測量。在可能的條件下，增加 S 的量值是很重要的（即提高了本身測量精度，又

4、提高了 t 的測量精度）；在 t 的測量中，秒表的啟動和停止的判斷果斷，直接影響測量結(jié)果，實驗前可進行訓(xùn)練。當(dāng)然改進測量方法，如用光電計時裝置，可提高 t 的測量的準(zhǔn)確度。（3）溫度對液體的粘滯系數(shù)的影響極大，故在用一組小球測量液體粘滯系數(shù)時，在第一個小球下落前要測量一次液體溫度，最后一個小球下落后又要測量一次液體溫度， 取其平均值為液體粘滯系數(shù)測量時的溫度?！舅伎碱}】1什么是粘滯阻力？答：液體流動時，流速層間的內(nèi)摩擦力f 與摩擦面積 S、速度梯度 dv 成正比： fS dv 或 fS dv , 比例系數(shù)稱為粘滯系數(shù)。drdrdr單位為帕斯卡秒，用Pas表示。2什么是收尾速度？答：做直線運動的

5、物體所受合外力為“0”時所具有的速度。在這一時刻后物體將以“收尾速度”作勻速直線運動。3在實驗中如何確定 A、B兩標(biāo)線？答：確定小球下落時合適的計時點（ A點）十分必要，可根據(jù)小球由液面從靜止?fàn)顟B(tài)開始下落的運動方程： mg 0Vg f ma 來進行分析討論。式中：浮力為 0 Vg( 0 為液體的密度； V為小球的體積）、粘滯阻力為 f 。導(dǎo)出小球由液面從靜止?fàn)顟B(tài)開始下落到合外力為“ 0”時的這距離 h的計算公式：4r 42)h 1.11 102(12 / 7為小球的密度， / 為液體的密度， 為液體粘滯系數(shù)（可進行粗測，也可通過查表得到） 。一般地計時起點的的位置（ A點）在液面下方 5就能實

6、現(xiàn)小球勻速下落。至于下標(biāo)線 B點的位置在保證離容器底部有一定距離情況下盡可能增大 S的距離。實驗十模擬法描繪靜電場【預(yù)習(xí)題】1用二維穩(wěn)恒電流場模擬靜電場，對實驗條件有哪些要求？答：（1）穩(wěn)恒場中電極形狀與被模擬的靜電場的帶電體幾何形狀相同。（2）穩(wěn)恒場中的導(dǎo)電介質(zhì)應(yīng)是不良導(dǎo)體且電阻率分布均勻，電流場中的電極（良導(dǎo)體）的表面也近似是一個等位面。（3）模擬所用電極系統(tǒng)與被模擬電極系統(tǒng)的邊界條件相同。2等勢線與電場線之間有何關(guān)系？答：等勢線與電場線處處正交。3如果電源電壓增加一倍，等勢線和電場線的形狀是否變化？電場強度和電勢分布是否變化？為什么？答：電源電壓增加一倍，等勢線和電場線的形狀不變，但原先

7、電勢為 U的等勢線變?yōu)殡妱轂?2U的等勢線。根據(jù)（10-9 ）、（10-10 ）可知，電場強度和電勢分布變化： 當(dāng)r 不變時， Ur2Ur，Er2Er?！舅伎碱}】1出現(xiàn)下列情況之一時，用我們實驗中所用裝置畫出的等位面和電力線形狀有無變化？（ 1）電源電壓提高一倍；（ 2）導(dǎo)電紙上的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電率相同但厚度不同；（ 3）電壓表讀數(shù)有比實際值大 10%的系統(tǒng)性誤差；（ 4）電極邊緣和導(dǎo)電紙接觸不良；（ 5）測量時電源電壓不穩(wěn)定，在緩慢增加。答：等勢面和電場線形狀變化情況為：（1）形狀不變，但根據(jù)（10-9 ）可知，原先電勢為 Ur的3 / 7等勢線變?yōu)殡妱轂?2Ur的等勢線。（ 2）形狀不變，根

8、據(jù)（ 10-9 ）、（ 10-10 ）可知， Ur、Er與厚度 t 無關(guān)。（ 3）形狀不變，但根據(jù)（ 10-9 ）可知，所測電勢為 Ur的等勢線實為電勢為 10 U的等勢線。11（ 4）形狀有變化，接觸不好導(dǎo)致電極的有效形狀不再是圓形或圓環(huán)形。（ 5）形狀有變化，對于同一電勢來說，后測量的點所測出的等勢線電勢半徑將逐漸減小。2怎樣由測得的等位線描繪電力線？電力線的疏密和方向如何確定？將極間電壓的正負(fù)交換一下， 實驗得到的等位線會有變化嗎？答：見圖所示。電場線的疏密由等勢線的疏密確定，等勢線密的地方電場線也密。電場線的方向由正電位指向負(fù)電位。如果將極間電壓正負(fù)極交換一下，得到的等勢線將會發(fā)生變化

9、。原來電勢高的等勢線將變成電勢低的等勢線，相反原來電勢低的等勢線將變成電勢高的等勢線。實驗十一液體表面張力系數(shù)的測定【預(yù)習(xí)題】1如何裝配及使用焦利氏秤？答：（1）安裝好彈簧，小鏡及玻璃管并初步調(diào)好他們之間的相互位置后，調(diào)正三足底座上的底腳螺絲，使立管處于鉛直狀態(tài)。此時，小鏡在玻璃管內(nèi)與玻璃管內(nèi)壁應(yīng)不觸碰。（2）調(diào)節(jié)旋鈕時要平穩(wěn)，視線平視，做到“三線對齊”?！舅伎碱}】1為什么在拉液膜的過程中始終保持“三線合一”？答：普通彈簧秤是上端固定，加負(fù)載后向下伸長，而焦利氏秤是控制彈簧的下端的位置不變，加負(fù)載后，彈簧伸長，調(diào)節(jié)旋4 / 7鈕，使“三線合一”保證了下端位置不變，相當(dāng)于彈簧向上拉伸，由標(biāo)尺和游

10、標(biāo)確定彈簧伸長量。2測金屬絲框的寬度 L時應(yīng)測它的內(nèi)寬還是外寬？為什么？答：應(yīng)測外寬，因為表面張力與液膜周界成正比，而金屬絲框形成的液膜其周界為外側(cè)寬度。3若空立管不垂直，對測量有什么影響？試做定性分析。答：如圖所示：(1)中空立柱垂直時：l 2設(shè)彈簧在受垂直力mg時伸長量為l1 ，受水的表面張力時的l2伸長量為l2（ 2 ）中 空 立 柱 不垂直 時 （ 與 垂直 方 向 有 夾角 ）：l1l1彈簧在受垂直力 mg時伸長量仍為l1 ，但中空立柱的伸長量則為l 1 =l1cos受水的表面張力時的伸長量仍為l2，但相應(yīng)的中空立柱的l 0l 0伸長量則為 l 2=l2cos垂直時m gl2mg=

11、Kl 2 = l 1= mgl 2Kl12L2L2L l1不垂直時Kmg=mg；l 1l1 cos= Kl 2 =mgl2cos2L = m gl 22Ll 1cos2Ll1從三角形的幾何關(guān)系可知：l 2 =l 2；l1l1所以 =。故對測量結(jié)果無影響。5 / 7實驗十三拉伸法測金屬絲的揚氏彈性摸量【預(yù)習(xí)題】1如何根據(jù)幾何光學(xué)的原理來調(diào)節(jié)望遠鏡、 光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系？如何調(diào)節(jié)望遠鏡？答：（1）根據(jù)光的反射定律分兩步調(diào)節(jié)望遠鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系。第一步：調(diào)節(jié)來自標(biāo)尺的入射光線和經(jīng)光杠桿鏡面的反射光線所構(gòu)成的平面大致水平。具體做法如下：用目測法調(diào)節(jié)望遠鏡和光杠桿大致等高。用目測法

12、調(diào)節(jié)望遠鏡下的高低調(diào)節(jié)螺釘，使望遠鏡大致水平；調(diào)節(jié)光杠桿鏡面的仰俯使光杠桿鏡面大致鉛直；調(diào)節(jié)標(biāo)尺的位置，使其大致鉛直；調(diào)節(jié)望遠鏡上方的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)使望遠鏡的光軸垂直光杠桿鏡面。第二步：調(diào)節(jié)入射角（來自標(biāo)尺的入射光線與光杠桿鏡面法線間的夾角）和反射角（經(jīng)光杠桿鏡面反射進入望遠鏡的反射光與光杠桿鏡面法線間的夾角）大致相等。具體做法如下：沿望遠鏡筒方向觀察光杠桿鏡面，在鏡面中若看到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，則入射角與反射角大致相等。如果看不到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，可微調(diào)望遠鏡標(biāo)尺組的左右位置，使來自標(biāo)尺的入射光線經(jīng)光杠桿鏡面反射后，其反射光線能射入望遠鏡內(nèi)。（ 2）望遠鏡的調(diào)節(jié)：首先調(diào)節(jié)目鏡看清十字叉絲

13、，然后物鏡對標(biāo)尺的像（光杠桿面鏡后面 2D處）調(diào)焦，直至在目鏡中看到標(biāo)尺清晰的像。2在砝碼盤上加載時為什么采用正反向測量取平均值的辦法？答：因為金屬絲彈性形變有滯后效應(yīng)，從而帶來系統(tǒng)誤差?！舅伎碱}】1光杠桿有什么優(yōu)點？怎樣提高光杠桿測量微小長度變化的靈敏度？答：（1）直觀 、簡便、精度高。（2）因為 Lx ，即x2D ，所以要提高光杠桿測量微b2DLb小長度變化的靈敏度x ，應(yīng)盡可能減小光杠桿長度b （光杠桿后L支點到兩個前支點連線的垂直距離） ，或適當(dāng)增大 D（光杠桿小鏡子到標(biāo)尺的距離為 D）。2如果實驗中操作無誤，得到的數(shù)據(jù)前一兩個偏大，這可能是什么原因，如何避免？答：可能是因為金屬絲有彎曲。避免的方法是先加一兩個發(fā)碼將金屬絲的彎曲拉直。3如何避免測量過程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠鏡范圍？6 / 7答：開始實驗時，應(yīng)調(diào)節(jié)標(biāo)尺的高低，使標(biāo)尺的下端大致與望遠鏡光軸等高，這樣未加砝碼時從望遠鏡當(dāng)中看到的標(biāo)尺讀數(shù)接近標(biāo)尺的下端， 逐漸加砝碼的過程中看到標(biāo)尺讀數(shù)向上端變化。這樣就避免了測量過程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠鏡范圍。實驗十四冰的熔解熱的測定【思考題】1設(shè)計一實驗，通過實驗的方法測定量熱器的水當(dāng)量。答：用混合法，將質(zhì)量分別為 m1 、m2 ，溫度分別為 t1 、t2 的兩份水放入量熱器里混合，熱平衡方程式c(m1 W w)(t1 T ) cm2 (T t 2 ) ，式中 Wc0 m0 為量熱器