物理试验报告.docx

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物理试验报告

实验一　伏安法测电阻

一、实验目的与要求：

（1）利用伏安法测电阻

（2）验证欧姆定律

（3）学会间接测量量不确定度的计算：

进一步掌握有效数字的概念

二、实验方法原理：

根据部分电路欧姆定律R=U/I可知，只要测出被测电阻两端的电压U和流过该电阻的电流I，就可求出电阻R的大小。

1内接法

若

时，选用电流表内接法。

由于该电路中电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电压，电流表的读数I表示通过Rx的电流，所以使用该电路所测电阻

，比真实值Rx大了RA。

2外接法

若

时，选用电流表的外接法，如上图所示。

由于该电路中电压表的读数U表示Rx两端电压，电流表的读数I表示通过Rx与RV并联电路的总电流，所以使用该电路所测电阻

，比真实值Rx略小些。

（2）两只同种电表，已知其内阻

已知内阻的电流表可以当电压表使用，一般用来测阻值较小的电阻两端电压（小电压），已知内阻的电压表也可以当电流表使用，一般用来测小电流。

（3）两只同种电表，内阻都未知，需要一个电阻箱或一定值电阻就能测量电表的内阻

2．控制电路的选择

控制电路分为限流式和分压式两种

滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、方便性、节能性原则综合考虑，灵活择取。

下列三种情况必须选用分压接法

（1）要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时必须采用分压接法。

（2）当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法。

（3）若采用限流接法，电路中实际电压（电流）总是超过实验仪器的量程时，只能采用分压接法。

若没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流接法。

三、实验设备及工、量具：

待测电阻两只，0～5mA电流表一只，0～5V电压表一只，0～50mA电流表一只，0～5V电压表一只，滑动变阻器一只，DF1730SB3A稳压电源一台。

四、 实验步骤及操作方法

（1）根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U值和I值，对每一个电阻测量3次。

（2）计算各次测量结果。

如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果

（3）如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。

数据处理

测量次数

1

2

3

U1/V

5.4

6.9

8.5

I1/mA

2.00

2.60

3.2.

R1/Ω

2700

2654

2656

测量次数

1

2

3

U2/V

2.08

2.22

2.50

I2/mA

38.0

42.0

47.0

R2/Ω

54.7

52.9

53.2

实验项目二　电热法测热功当量

一、实验目的与要求：

１．学习用电热法测热功当量，即Q与A的比值。

２．了解热学实验的特殊条件和基本方法。

3.学会用修正中温的方法做散热修正。

二、实验方法原理：

将一电阻放入一定量的水中，电阻通电t秒，则电功为A=VIt,由电流的热效应，这些功将转化成参与热交换的工作物质的温升，则

Q=（c0m0+c1m1+c2m2+…+0.46δV）·（Tf-T0）

如没有热量散失到环境中去，必有热功当量J为J=A/Q.

终温修正是将散失到环境中的热量以温度的形式补偿回来，依据牛顿冷却公式，即

而

采用逆推的方法可以求到温度亏损

三、实验设备及工量具；

量热器（J2251型），温度计（0－100℃），学生电源（J1202型或J1202－1型），直流电流表（J0407型或J0407－1型），直流电压表（J0408型或J0408－1型），滑动变阻器（J2354－1型），停表，学生天平（J0104型），电阻丝（约6欧），液体（水或煤油），单刀开关（J2352型），导线若干。

四、实验步骤：

（1）先将温度传感器探头悬在空气中，直接读室温θ下的电阻值。

（2）用天平分别称量量热器内筒及内筒盛水后的质量。

（3）按图接好电路。

（4）再接通电源，立即开始搅拌，当温度高于室温后，听到报时器响声，即记录起始电阻值R0，然后每隔1分钟记一次电阻值，共计16次，然后断开电源。

（5）断开电源后，待温度不再升高后，开始记录降温的初始阻值R0′，之后每隔1分钟记一次电阻值，共计16次。

五、实验数据处理

δV=

1.30

水

铝内筒

搅拌器

铜

电阻丝

降温初

阻值

1.126KΩ

电压

4.90V

比热容

1.000

0.210

2.10

0.093

0.105

降温终

阻值

1.1228KΩ

电流

1.00A

质量/g

142.25

23.85

3.00

23.00

0.300

降温时间

15min

室温阻值

10905KΩ

升温阻值/KΩ

R0

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

1.1031

1.1049

1.1064

1.1080

1.1095

1.1111

1.1126

1.1142

1.1157

R9

R10

R11

R12

R13

R14

R15

1.1172

1.1187

1.1202

1.1202

1.1217

1.1232

1.1247

1.1262

降温阻值/KΩ

R0′

R1′

R2′

R3′

R4′

R5′

R6′

R7′

R8′

1.1261

1.1238

1.1256

1.1253

1.1251

1.1249

1.1249

1.1247

1.1243

R9′

R10′

R11′

R12′

R13′

R14′

R15′

1.1240

1.1238

1.1236

1.1234

1.1232

1.1232

1.1230

计算值

1.该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么？

系统误差的来源可能有哪些？

答：

实验条件是系统与外界没有较大的热交换，并且系统（即水）应尽可能处于静态变化过程

实验方法是电热法

2.试定性说明实验中发生以下情况时，实验结果是偏大还是偏小？

（1）搅拌时水被溅出

答：

实验结果将会偏小即水质量减小，在计算热功当量时，还以称衡水的质量计算，即认为水的质量不变。

但是由于水的质量减小，对水的加热时，以同样的电功加热系统上升的温度要比水没有上升时的温度要高，即水没溅出在同样电功加热时应上升T度，而水溅出上升后的温度应是T+△T度，用J=A/Q有Q=CimiT，J=A/[（T+△T）/mc]分母变大，J变小

（2）搅拌不均匀

答:

J偏大偏小由温度计插入的位置与电阻丝之间的距离而定。

离电阻丝较远时，系统温度比均系统温度示数低，设T为均匀系统温度，温度计表示值应为T--△T，用J=A/Q计算，分母变小，则J变大，离电阻丝较近时，温度计示值应为T+△T；分母变大，因而J变小

（3）室温测得偏高或偏低。

答：

设Q0为室温，若测得值偏高△Q测量得到的温度值φ为Q0+△Q;

偏低△Q时，测量温度值为Q0—△Q，在计算温度方换时，dT2=k（Ti-Q）,k是与室温无关的量，只与降温初温和降温终温以及降温时间有关；

测得室温偏高时αTi=k[Ti-（Q0+△Q）],每秒内的温度亏损。

αTi小于实际值，t秒末的温度亏损ξTi=Σk[Ti--（Q0+△Q）].此值小于实际值,由于散热造成温度亏损ξTi=FfTf+Ff’’正后的温度Tf’’为：

Tf’’=Ff--ξTi，ξTi为负值，当测量低于实际温度时，ξTi的绝对值变小Tf’’=Ff+（ξTi），即Tf’’变小，△T变小（其中△T=Tf’’--Tf初，Tf初：

升温初如值）J=A/Q=（A/ΣCimi△T）J变大，反之J变小

实验项目三　测薄透镜的焦距

一、实验目的与要求

１．掌握测薄透镜焦距的几种方法；

２．掌握简单光路的分析和调整的方法；

3．了解透镜成像原理，掌握透镜成像规律；

4．进一步学习不确定度的计算方法。

二、实验方法原理

（1）自然法

当光（物）点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线经过透镜变成平行光

束，再经过在透镜另一侧的平面镜反射后又汇聚在原焦平面上且与发光点（物点）对称。

（2）物距像距法

测出物距（u）与像距（v），代入公式：

1/u+1/v=1/f可求f

（3）共轭法

保持物与屏的距离（L）不变，移动透镜，移动的距离为（e）,其中一次成放大像另一次成缩小像，放大像1/u+1/v=1/f，缩小像1/（u+e）+1/（v-e）=1/f.由于u+v=L，所以f=（L2-e2）/4L。

（4）凹透镜焦距的测量

利用光路可逆原理，将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物，即可测出凹透镜成实像的物距和像距，代入公式1/u+1/v=1/f可求f

三、实验设备及工量具

光具座（或光学导轨）、带遮光罩的光源、箭形孔板、平面反射镜、观察屏。

四、实验步骤

本实验为简单设计性实验，具体实验步骤由学生自行确定，必要时可建议学

生按照实验原理及方法中的顺序作试验。

测量数据记录表

O1

O2

e=O2-O1

f=（L2-e2）/4L

f

O1左

O1右

O1

O2左

O2右

O2

52.34

52.90

52.67

98.00

99.00

98.50

45.83

19.82

19.69

53.50

52.70

53.10

97.98

98.20

98.59

45.49

19.92

51.67

52.89

52.28

99.00

99.50

99.25

46.97

19.52

52.70

52.90

52.80

98.80

99.21

99.01

46.21

19.64

51.30

52.80

52.05

98.60

98.90

98.75

46.70

19.59

52.34

52.80

52.57

98.34

99.10

98.72

46.15

19.70

1.你认为三种测量凸透镜焦距的方法，哪种最好？

为什么？

答：

共轭法最好，因为这个方法把焦距的测量归结为对可以精确测定的量L和e的测量，避免了在测量u和v时估计透镜光心位置不准确所带来的误差

2.有f=（L2-e2）/4L推导出共轭法测f的标准相对合成不确定度传递公式。

根据实际结果，试说明UB（L）、UB（e）、UA（e）哪个量对最后结果影响最大?

为什么？

由此你可否得到一些对实验具有指导性意义的结论？

答：

u（L）对最后的结果影响最大，因为L为单次测量量

对o1,o2的测量时，要采用左右逼近法读数

3，测量凹透镜焦距f和实验室给出的f0，比较后计算出的E值（相对误差）一般比较大，试分析E大的原因？

答：

E较大的原因可能是因为放入凸透镜后所成像的清晰度很难确定即像的聚焦情况不好，从而导致很难测出清晰成像的位置

4.在测量凸透镜的焦距时，可以利用测得的多组u、v值，然后以u+v作纵轴，以u▪v作横轴，画出实验曲线，推断一下实验曲线将属于什么类型，怎样根据这条曲线求出透镜的焦距f?

答：

曲线是直线，可根据直线的斜率求出f，f=1/k，因为1/f=1/u+1/v，即f=uv/u+v，故可有f=1/k

5.测量凸透镜的焦距时，可以测得多组u、v值，以v/u（即像的放大率）作纵轴，以v作横轴，画出实验曲线，试问这条实验曲线具有什么形状？

怎样由这条曲线求出透镜的焦距？

答：

曲线是直线，在横轴上的截距就是f

高等教育自学考试实验报告评分栏

完成实验数量：

_________________________________________

实验单位：

_______________________________________（公章）

实验日期：

___________________________________________

指导教师：

___________________________________________

指导教师初评成绩：

____________________________________

主考院校审定成绩：

____________________________________

审定成绩时间：

________________________________________