大學物理試驗報告預習題與思考題部分答案周嵐

1、實驗一物體密度的測定【預習題】1 .簡述游標卡尺、螺旋測微器的測量原理及使用時的注意事項。答：（1）游標卡尺的測量原理及使用時的注意事項：游標卡尺是一種利用游標提高精度的長度測量儀器，它由主尺和游標組成。設(shè)主尺上的刻度間距為y,游標上的刻度間距為x,X比y略小一點。一般游標上的n個刻度間距等于主尺上（n-1）個刻度間距,即nx（n1）y。由此可知，游標上的刻度間距與主尺上刻度間距相差1,這就是游標的精度。n教材P33圖1-2所示的游標卡尺精度為-mm,即主尺上49m而50游標上50格同長，如教材圖1-3所示。這樣，游標上50格比主尺上50格（50mm少一格（1mm,即游標上每格長度比主尺每格少

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

3、測量軸傳目聯(lián)，轉(zhuǎn)動活動套筒可帶動測量軸伸出與縮進，活動套筒轉(zhuǎn)動一周（360）,測量軸伸出或縮進1個螺距。因止匕，可根據(jù)活動套筒轉(zhuǎn)動的角度求得測量軸移動的距離。對于螺距是0.5mmi旋測微器，活動套筒C的周界被等分為50格，故活動套筒轉(zhuǎn)動1格，測量軸相應地移動0.5/50=0.01mm,再加上估讀，其測量精度可達到0.001mm。使用螺旋測微器時應注意：測量軸向砧臺靠近快夾住待測物時，必須使用棘輪而不能直接轉(zhuǎn)動活動套筒，聽到“咯、咯”即表示已經(jīng)夾住待測物體，棘輪在空轉(zhuǎn)，這時應停止轉(zhuǎn)動棘輪，進行讀數(shù)，不要將被測物拉出，以免磨損砧臺和測量軸。應作零點校正。2.為什么膠片長度可只測量一次?答：單次測量

4、時大體有三種情況：（1）儀器精度較低，偶然誤差很小，多次測量讀數(shù)相同，不必多次測量。（2）對測量的準確程度要求不高，只測一次就夠了。（3）因測量條件的限制，不可能多次重復測量。本實驗由對膠片長度的測量屬于情況（1）,所以只測量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角游標，使游標30分度正好與量角器的29分度等弧長。求該角游標的精度（即可讀出的最小角度），并讀出下圖所示的角度。答：因為量角器的最小刻度是30',游標30分度與量角器29分度等弧長，所以游標的精度為301,圖示角度為14945,。302 .用螺旋測微器進行測量時要考慮螺距誤差

5、嗎？答：不要。因為用螺旋測微器進行測量時，活動套筒（即微分筒）只向一個方向轉(zhuǎn)動，所以不考慮螺距誤差。3 .設(shè)計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，所以只要測出切圓的半徑，就可求出用讀數(shù)顯微鏡測出圖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實驗三電阻的測量和伏安特性的研究【預習題】1 .測量二極管伏安特性曲線時，為什么正向曲線的測量要用外接法，而反向曲線的測量要用接法？答：因為二極管正向電阻較小，反向電阻較大，

6、所以正向曲線的測量宜采用電流表外接法，反向曲線的測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，應注意：(1)注意人身安全，一般安全電壓為36V。高于36V操作時盡量用一只手操作。(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、負極應與直流電源的正、負極對應聯(lián)接(即正接正，負接負)，否則會使電表損壞。而交流電沒有正負極之分。(4)在電路中必須連電源開關(guān)，接線時和不進行測量時，要使電源開關(guān)斷開且將輸出旋鈕逆時針調(diào)至零，線路接好經(jīng)查無誤后打開電源。做完實驗，一定要先切斷電源，然后再拆去其他部分。

7、使用電表時應注意以下幾點：（1）選擇電表：根據(jù)待測電流（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），會使電表損壞；如果選擇的量程太大，指針偏轉(zhuǎn)角度太小，讀數(shù)就不準確。使用時應事先估計待測量的大小，選擇稍大的量程試測一下，再根據(jù)試測值選用合適的量程，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)，所以接線時必須注意電表上接線柱的“+”、“-”標記。電流應從標有“+”號的接線柱流入，從標有“-”號的接線柱流出。切不可把極性接錯，以免損壞指針。（3）視差問題：讀數(shù)時，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，當指針在鏡中的像與指針重合時，所對準的刻度，才是電表的準確讀數(shù)。（4）要正確放置電表，表盤上一般都標有放置方式，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量精度。（5）使用前電表的指針應指零，若不指零，需要調(diào)零。使用滑線變阻器時要注意：通過滑線變阻器的電流不能超過其額定電流。3 .被測低電阻為何要有4個端鈕？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)合本次實驗分別給予說明答：（1）滑線變阻器主要有兩種用途：限流和分壓。（2）對限流電路（如教材圖3-10）:在接通電源前，一般應使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。對分壓電路（如教材圖3-11）:在接通電源前，一般應使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）本次實驗中測二極管特性曲線時，滑線變阻器用于分壓；利用四端接線法測量一段電阻絲電阻時，滑線變阻器用于限流。2 .在實驗中，若電源電壓為6V,被測電阻約為50Q,電流表（毫安表）的量程為150/300mA,150mA當?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）因為電源電壓為6V,

10、所以電壓表量程應選擇7.5V;又因為通過電阻的電流IV-0.12A120mA,所以電流表量程R50應選擇150mA(2)由題意知Rx50、Ra0.4、Rv2007.51500,則RxRa-501250.4Rx125RaRvRxRv30Rx15003050因為當RxRa時，應采用電流表接法測量；當RxRv時,應采用電流表外接法測量。所以比較兩式后可知電流表宜采用接法。3 .如果低電阻的電勢端鈕與電流端鈕搞錯會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？為什么？答：在本實驗中，若將待測低電阻的電勢端鈕與電流端鈕接反，則測得的電壓為待測低電阻和電流表的接觸電阻上共有的，所測阻值比待測低電阻阻值要大。實驗四熱電偶溫度計定標【預習題

11、】1 .什么叫溫差電動勢？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，當兩連接點的溫度不同時，回路中就會產(chǎn)生電動勢，這樣的電動勢就叫溫差電動勢。(2)溫差電動勢與這兩種金屬或合金材料及冷熱端的溫度有關(guān)。【思考題】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該是處處為0C,但在實際實驗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 .熱電偶溫度計有什么特點？答：(1)熱電偶溫度計具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，準確度高，測溫圍廣等特點。(2)由于熱電偶將溫度轉(zhuǎn)化成電信號進行檢測，使溫度的測量、控制、以及對溫度

12、信號的放大變換都很方便，適用于遠距離測量和自動控制。實驗六薄透鏡焦距的測定【預習題】1 .本實驗要求用那些方法測量凸透鏡和凹透鏡的焦距？答：測量凸透鏡焦距的三種方法，自準法、物距像距法、共鈍法。測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？達不到這些要求對測量有什么影響？答：在用多個透鏡做實驗時，各個透鏡應調(diào)節(jié)到有公共的主光軸，并且該主光軸應與導軌平行，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)和細調(diào)兩個步驟。若達不到物點與透鏡共軸等高，所成的像偏離主光軸，數(shù)據(jù)測量不準確。3 .用物距像距法測凹透鏡焦距的實驗中，對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，應為倒立縮小的實像?！舅伎碱}】1 .物屏與像屏間的距離D4f和D4f時，分別會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？試用數(shù)學表達式說明之。答：物屏與像屏間的距離D4f時，出現(xiàn)一個與物等大的像。D4f時，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D4f時，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度，試設(shè)計一個實驗，在光具座上能測量它的焦距。答：（1）輔助透鏡法：加一個已知小焦距的凸透鏡作為輔助透鏡。（2）視差法：與教材測凹透鏡方法相同。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，應注意哪些方面才能使周期測得更準確些？答：（1）注意定點觀察，在擺線通過平衡位置時開、停秒表。（2）適當增加單擺振動次數(shù)，及重復測量。2 .在室天棚上掛一單擺，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T2口計算出擺長1。；g實驗八用直流電橋測量電阻【預習題】1 .怎樣消除比例臂兩只電阻不準確相等所造成的系統(tǒng)誤差？答