質(zhì)譜儀測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量?jī)x器-密立根油滴儀課件

第五講質(zhì)量大學(xué)物理專題講座主講人馮杰9/14/20231第五講質(zhì)量大學(xué)物理專題講座主講人馮杰8/4/202

第五講質(zhì)量

一、質(zhì)量的定義方法和測(cè)量方法(見第三講)

二、質(zhì)量的物理意義1、物體含物質(zhì)的多少牛頓最初的定義：“物質(zhì)的量是用它的密度和體積一起來(lái)量度的”。初中教科書：物體中含有物質(zhì)的多少。“質(zhì)量不隨物體的形狀、狀態(tài)、溫度和位置的改變而改變（——這一說(shuō)法并不準(zhǔn)確），是物體的固有屬性”。2、質(zhì)量表示物體的慣性質(zhì)量是描述物質(zhì)固有屬性的物理量——高中教科書；物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性——慣性；是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)所顯示的阻抗能力（慣性）——牛頓第二定律。牛頓最初對(duì)力的定義：⑴當(dāng)時(shí)無(wú)法解釋；⑵認(rèn)定m

是平動(dòng)慣性大小的量度。9/14/20232第五講質(zhì)量

一、質(zhì)量的定義方法3、質(zhì)量表示物體之間引力大小的量度物體具有產(chǎn)生引力作用和感受引力作用的屬性——牛頓17世紀(jì)的發(fā)現(xiàn)①和就是物體產(chǎn)生并感受引力的量度；②牛頓沒(méi)有引力場(chǎng)的思想——超距觀點(diǎn)。4、慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量之間的關(guān)系慣性質(zhì)量設(shè)地球表面某處一物體，如果忽略地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)，它們之間的萬(wàn)有引力作用為引力質(zhì)量設(shè)此物體，在的作用下產(chǎn)生的加速度為：，則式中即為該物體的引力質(zhì)量。式中即為該物體的慣性質(zhì)量。引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量的關(guān)系設(shè)同樣條件下有另一物體，類似可得9/14/202333、質(zhì)量表示物體之間引力大小的量度物體具有產(chǎn)生引力作用和感受實(shí)驗(yàn)事實(shí)：在地球表面同一地點(diǎn)的重力加速度都是相等的，因此有：5、等效原理愛(ài)因斯坦的理想實(shí)驗(yàn)：運(yùn)動(dòng)電梯；加速場(chǎng)效應(yīng)可以抵消引力場(chǎng)效應(yīng)；←廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)慣性質(zhì)量×加速度（加速場(chǎng)強(qiáng)度）＝引力質(zhì)量×引力場(chǎng)強(qiáng)度即：9/14/20234實(shí)驗(yàn)事實(shí)：在地球表面同一地點(diǎn)的重力加速度都是相等的，因此有：6、物體質(zhì)量隨其速度的變化⑴等效原理的動(dòng)力學(xué)機(jī)制目前仍然不清楚，定性的解釋為：慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量可能是物質(zhì)同一屬性在不同場(chǎng)合下的表現(xiàn)。⑵

實(shí)驗(yàn)測(cè)量的精度，目前為量級(jí)。牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的超距觀點(diǎn)質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)——低速下與實(shí)驗(yàn)相符。相對(duì)論時(shí)空觀7、質(zhì)能守恒是近代物理學(xué)的基石之一相對(duì)論力學(xué)之前人們一直認(rèn)為：質(zhì)量守恒與能量守恒是兩條彼此獨(dú)立的定律相對(duì)論力學(xué)中9/14/202356、物體質(zhì)量隨其速度的變化⑴等效原理的動(dòng)力學(xué)機(jī)制目前仍然不清整理得，相對(duì)論力學(xué)新的概念：物體的靜能相對(duì)論力學(xué)揭示的普適關(guān)系：質(zhì)能守恒物體能量的變化必然伴隨其質(zhì)量的變化，反之亦然。核反應(yīng)：質(zhì)量虧損的理論解釋；核能利用的理論依據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意不是由決定能量，而是由決定，是基本的。光子質(zhì)量的定義。光子的能量是人為規(guī)定的；即：質(zhì)量與粒子的波動(dòng)性相聯(lián)系：9/14/20236整理得，相對(duì)論力學(xué)新的概念：物體的靜能相對(duì)論力學(xué)揭示的普適關(guān)方法一：物理天平●儀器●原理方法二：牛頓第二定律●儀器——驗(yàn)證牛頓定律的整套儀器●原理方法三：利用物體的碰撞——?jiǎng)恿渴睾愣伞駜x器——?dú)鈮|導(dǎo)軌整套儀器●原理：由三、質(zhì)量測(cè)量十種方法9/14/20237方法一：物理天平●儀器●原理方法二：牛頓第二定律●儀器——驗(yàn)得方法四：利用彈簧秤和單擺●儀器——彈簧秤和單擺●原理：利用彈簧秤測(cè)物體的重量利用單擺測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊?/14/20238得方法四：利用彈簧秤和單擺●儀器——彈簧秤和單擺●原理：利用方法五：運(yùn)用萬(wàn)有引力定律測(cè)算天體的質(zhì)量●儀器——彈簧秤和單擺●原理：利用彈簧秤測(cè)物體的重量利用單擺測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊?/14/20239方法五：運(yùn)用萬(wàn)有引力定律測(cè)算天體的質(zhì)量●儀器——彈簧秤和單擺方法六：運(yùn)用“電流天平——安培秤”測(cè)物體的質(zhì)量●儀器——電流天平、安培表、學(xué)生電源●原理：電流天平——安培秤測(cè)物體的重量得★兩個(gè)固定線圈C1和C2，一個(gè)活動(dòng)線圈CM，通以相同的恒定電流安培秤9/14/202310方法六：運(yùn)用“電流天平——安培秤”測(cè)物體的質(zhì)量●儀器——電流方法七：利用勻強(qiáng)電場(chǎng)測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量●儀器——密立根油滴實(shí)驗(yàn)儀●原理：（1）帶電的固體微粒所受電場(chǎng)力得（2）將帶電固體微粒改為噴入的油滴即為密立根油滴實(shí)驗(yàn)密立根油滴實(shí)驗(yàn)原理9/14/202311方法七：利用勻強(qiáng)電場(chǎng)測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量●儀器——密立根油滴實(shí)方法八：利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)（質(zhì)譜儀）測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量●儀器——密立根油滴實(shí)驗(yàn)儀、質(zhì)譜儀●原理：

電場(chǎng)對(duì)帶電粒子所做的功與其動(dòng)能的關(guān)系為得代入得質(zhì)譜儀原理9/14/202312方法八：利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)（質(zhì)譜儀）●儀器——密立根油滴實(shí)驗(yàn)儀、方法九：利用克拉柏龍方程測(cè)定氣體的質(zhì)量●儀器——?dú)怏w定律實(shí)驗(yàn)儀●原理：（1）由克拉柏龍方程得即（2）如果知道帶測(cè)氣體分子的個(gè)數(shù)N，則可測(cè)氣體分子的質(zhì)量9/14/202313方法九：利用克拉柏龍方程測(cè)定氣體的質(zhì)量●儀器——?dú)怏w定律實(shí)方法十：利用油膜法測(cè)定氣體分子的質(zhì)量●儀器——●原理：用油膜法估測(cè)分子的大小

淺盤（邊長(zhǎng)40cm左右、深度約3m）；玻璃板（比淺盤略大）；油酸酒精溶液（濃度的體積分?jǐn)?shù)為1/200或1/500）；帶針頭的注射器；量杯；水彩筆；痱子粉；滴管；石膏粉；等由氣體的密度公式得氣體分子的質(zhì)量油膜層浮在水面上的痱子粉9/14/202314方法十：利用油膜法測(cè)定氣體分子的質(zhì)量●儀器——●原理：用守恒律中的質(zhì)量與能量的概念演變及其地位互換END-5參考書目1、倪光炯李洪芳《近代物理》