大学物理实验思考题汇总1.docx

大学物理实验思考题汇总1.docx

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大学物理实验思考题汇总1

金属线胀系数的测定

1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数？

测定固体的线性膨胀系数时，温度会逐渐上升，并超越你设定的温度值，再继续等待，温度会降低，直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格，再读数，能减小系统误差。

2.隔热棒的作用是什么？

与被测物接触的一端为什么是尖的？

隔热和力的传递作用,做成尖的，接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。

隔热和力的传递作用。

一端是尖的，是减少样品与测量设备（千分尺）的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.

3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线？

只有受力在同一直线，千分表才能测出样品的真实伸长量，否则只是伸长量的分量。

4.两根材料相同，粗细、长度不同的金属棒，在同样的温度变化范围内，他们的线膨胀系数是否相同？

线膨胀系数是材料的属性，只要是同一材料就一样。

落球法液体粘滞系数测量

1.斯托克斯公式的应用条件是什么?

本实验是怎样去满足这些条件的?

又如何进行修正的?

无限宽广的液体，无涡流，液体静止，小球刚性，表面光滑，恒温条件，无初速度下落，匀速过程满足该公式；

本实验采用刚性小球，使小球的半径远小于液面，体积可忽略不计，放入小球时尽量轻来满足公式适用条件；

修正：

d/2R。

前乘修正系数2.4；d/2h前乘修正系数3.3.

2.在特定的液体中，如果钢珠直径增大一些，测量结果如何变化?

如果钢珠从高处掷下，测量结果如何变化?

钢珠直径增大，测量结果变大，钢珠从高处掷下，测量结果变小。

3.讨论本实验造成不确定度增大的主要因素是什么，如何改进?

小球受容器体积限制，使小球尽可能在中央下落；

小球有初速度，释放小球尽量轻。

杨氏模量的测定

1.本实验中必须满足哪些实验条件?

金属丝必须材质和尺寸均均匀；韧性要好,能够承重一定规格的钩码；金属丝长度要足够,一般要求两米左右。

2.为什么要使钢丝处于伸直状态?

因为拉直后才能保证加力后正确测出钢丝伸长量。

3.如何判断在整个加减砝码过程中钢丝是弹性形变?

在增砝码过程和减砝码过程中，相同质量砝码的情况，前后两次测得金属丝的长度没有很大差别，说明金属丝进行的是弹性形变。

4.要减小E的测量误差，本实验采取了什么措施?

调节望远镜时，要仔细调节目镜，消除视差。

整个测量过程中的动作要轻,保持整个测量装置稳定。

如果发生变动必须重新调节，重新开始实验。

每一次加减砝码的间隔时间尽量保持相等。

取放砝码时一定要轻拿轻放，避免摆动。

测量钢丝直径时应用螺旋测微器多测几次，每次取不同点不同方向进行测量，取平均。

为了正确测量加力后的伸长量，必须事先进行预加力3千克左右。

光杠杆放大法测量细钢丝的微小长度变化，用逐差法求平均微小长度变化，减小误差.

5. 试设计用本实验所用的光杠杆及望远镜标尺系统，测量固体薄膜厚度（比如纸张）的原理及方法.

参考思路:

根据杨氏弹性模量实验中的光杠杆放大法原理,把物体伸长量△L看做薄片的厚度进行设计。

薄片可以多片一起测,提高厚度变化值;还可以多片一起放上然后逐片减少。

具体测量过程自己考虑设计。

设固体薄膜的厚度为x，将待测物置于光杠杆小镜后脚下，从光杠杆望远镜系统中读出水平叉丝对应数α0，然后将待测物从光杠杆小镜后脚下轻轻取出，读出望远镜中水平叉丝对应数α1，则友光杠杆望远镜测量原理及方法可得：

基本长度测量

1.测量一个直径为2厘米左右的钢球的直径，要求准确到千分之一 厘米，问需用什么仪器?

说明理由.

螺旋测微器，其因为精度是0.01mm=0.001cm。

2.螺旋测微计上的棘轮有何用途?

棘轮机构有控制被测物体被夹紧的力度的功能，在物体即将被加紧的时候，要放弃旋转粗调螺丝，使用棘轮调节，当棘轮发出吱吱声时，就意味物体刚好被夹。

3.当螺旋测微计上的半刻线“似露非露”时，如何判断其是否露出?

微分筒读数很大,换句话说就是还差一点到零刻度,那就没过半刻度线.如果微分筒读数很小,也就是过了零刻度一点,那也就过了半刻度线。

4.你能否用游标卡尺的原理设计一个可以精确测量角度的“角游标尺”?

利用游标读数原理来直接测量角度．有一个可转动的圆盘（即主尺），在圆盘的边缘标有表示圆心角的刻度，在圆盘的外侧有一个固定不动的圆弧状的游标尺．主尺上29°对应的弧长与游标尺上30格对应的弧长相等．主尺精确到1°，游标卡尺（游标尺上有30个等分刻度）精确到

°=2′。

电表的改装与校准

1.测量电流计内阻应注意什么?

是否还有别的办法来测定电流计内阻?

能否用欧姆定律来进行测定?

能否用电桥来进行测定?

设计电路时候,所用的电源内阻不能太大,而且要注意接触电阻.替代法，半偏法，电势差计法等等。

欧姆定律指的是伏安法,用伏安法测量的系统误差不能减小，不用伏安法.

一般可以用电桥测量.

惠斯通电桥测量电阻

1.电桥由哪几部分组成?

电桥平衡的条件是什么?

由电源、开关、检流计和桥臂电阻组成，电桥平衡的条件是Rx=（R1/R2）R3。

2.用滑线式惠斯通电桥测量电阻时，把R和R,交换位置后，待测电阻RX的计算公式与交换前的计算公式有何不同?

原来是RX=K*R0，换位置后就是R0=K*RX，即RX=R0/K

旋光仪测旋光液体的浓度

1.用偏振片观察光的偏振现象实验中，交换两个偏振片位置再做同样观测，所得结果一样吗?

一样。

两个偏振片性能一样。

2.旋光仪为何有两个读数窗，只读一个窗口的示数行吗?

首先,偏心差是有转盘轴与刻度盘轴的中心不严格重合所造成的.

具体说,转盘上的角度是需要的数据,而从一边刻度盘得到的是测量数据,两者的偏差就是偏心差.但是,只要去刻度盘的两边的两个数据的平均值就能得到需要的数据.

3. 根据半荫法原理，测量所用仪器的透过起偏镜和石英片的两束偏振光振动面的夹角20，并画出所用方法的与图4类似的矢量图.

4.为什么在装待测液的试管中不能留有较大气泡?

如有小气泡应该如何处置?

为了避免气泡带来的影响，如果让气泡在管中，光线过来的时候会有影响。

晃动试管，使气泡移动到管侧壁凸起处，并且放置试管时也应使凸起处偏上。

光的等厚干涉及应用

1.实验中，除讨论的玻璃块之间空气层两表面反射光外，其他表面所反射的光之间能否产生干涉?

光是有一段段离散的脉冲组成，要同一个脉冲才能产生干涉，否则因为相位不恒定而不产生干涉，这就导致了必然要求两块表面之间的距离很小。

所以就只有玻璃块之间空气层两表面，其他的不要考虑。

空绝绝热指数的测定

1.实验时若放气不充分，则所得γ值是偏大还是偏小?

为什么?

变大,由r=log（p1/p0）/log（p1/p2）

可得，放气不充分,p2变大

2.为什么瓶内温度恢复不到先前记录的“室温"?

温度传感器由于多方面的因素可能会产生偏差，使得温度恢复不到先前记录的“室温"。

3.为什么实验测量值远小于1.40?

等温过程k=1、绝热过程k=1.4

因为有热传导，使实际过程偏向于等温过程。

所以，空气绝热指数的测定实验中，测量值远小于理论值1.40。

4.泊松公式成立的条件是什么?

为什么说由本实险测得的结果比较粗糙?

准稳态法测定导热系数和比热

无

三线摆

1.用三线摆测刚体转动惯量时，为什么必须保持下盘水平?

使转动的轴线与悬线的轴线重合，两盘如果不水平的话，就会导致摆动时不做简谐振动，出现螺线摆运动从而导致误差偏大

2.在测量过程中，如下盘出现晃动，对周期有测量有影响吗?

如有影响，应如何避免?

有影响。

当三线摆在扭动的同时产生晃动时，这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动，从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差，其误差的大小是与晃动的轨迹以及幅度有关的。

让摆幅小一些；停止摆动，重新启动。

不要晃动仪器。

可避免晃动。

3.三线摆放上待测物后，其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大?

为什么?

加上待测物体后三线摆的摆动周期不一定比空盘的周期大。

由下圆盘对中心轴转动惯量公式可知，若J/m>J0/m0，加上待测物体后，三线摆的摆动周期变大；若J/m＜J0/m0，加上待测物体后，三线摆的摆动周期变小。

不一定，还与物体的形状及质量有关。

4.测量圆环的转动惯量时，若圆环的转轴与下盘转轴不重合，对实验结果有何影响?

重力影响振动，增添额外误差。

5.如何利用三线摆测定任意形状的物体绕某轴的转动惯量?

可利用平行轴定理先测定物体绕与特定轴平行的过物体质心的轴的转动惯量J',仪器可用扭摆或三线摆.若特定轴与过质心轴的距离为L,则物体绕特定轴转动的转动惯量J=J'+mL2。

6.三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化?

对测量结果影响大吗?

为什么?

对于阻尼不大的欠阻尼来说周期不变的,周期为T=2∏/（k^2-w^2）^（1/2）其中k为振动系统固有频率,w为阻尼系数。

对于阻尼过大的过阻尼来说,周期将会发生变化物体将以非周期运动。

惯性称的定标与物体惯性质量的测定

1.何谓惯性质量?

何为引力质量?

在普通物理力学课中是怎样表述二者的关系的?

惯性质量是量度物体惯性的物理量，物理学中规定各物体的惯性质量与它们在相同的力作用下获得的加速度数值成反比。

引力质量是量度物体引力性质的物理量，在相对距离不变的前提下，物体间引力大小与两个物体引力质量的乘积成正比。

物体的惯性质量和引力质量是等效的。

因此，在中学物理教学中，不必区分惯性质量和引力质量。

2.怎样测量惯性秤的周期，测量时要注意什么问题?

用周期测试仪测若干个周期的总值，再平均。

要注意：

装置应水平；必须使砝码和待测物的质心位于通过秤台圆孔中心的垂直线上，经保证在测量时有一固定不变的臂长；振动台启动时，水平推移不超过2cm，并使各次测量秤台的水平位移都相同；挡光杆应通过光电探孔的竖直连线；摆动几个周期后再计时。

3.惯性秤放在地球不同高度处测量同一物体，所测结果能否相同?

如果将其置于月球上去做此实验，结果又将如何?

用天平做以上的称量将如何?

用弹簧秤测又将如何?

不同高度或在月球上，对测惯性质量无影响，所测结果相同，对测引力质量有影响，所测结果不相同。

高度越高,惯性质量越接近引力质量。

用天平测量：

结果相同。

理由：

天平测质量，质量不随位置的变化而变化。

用弹簧测力计测量：

结果不同。

理由：

弹簧称测力，高度不同，重力不同，因此示数就不同。

4.处于失重状态的某空间里有两个完全不同的物体，能用天平或弹簧秤区分其引力质量的差异吗?

（不能，因为天平或弹簧秤依赖于重力才能工作）

能用惯性秤区分其惯性质量的差异吗?

（能，因为惯性秤不依赖于重力就能工作）

5.作T一mi，关系曲线并分析惯性秤的振动周期的平方是否与其上负载mi，成比例，如果成比例估计空秤的惯性质量mo是多少?

霍尔效应实验

无

地磁场水平分量的测量

无

分光计的调整就用透射光栅测定光波波长

1.对于同一光源，分别利用棱镜和光栅分光，所产生的光谱有何区别？

光栅分光，提供的色散量更大，谱线分开更大，而且可以提供许多干涉级次，分辨率也更高，但是缺点是光栅通过衍射，把光线能量分散了，谱线的亮度会下降。

棱镜分光，提供的色散量不是很大，谱线分开的角度不大，分辨率不高，也就是说谱线宽度没有光栅的细，他主要是利用了不同光的折射率的不同进行分光的。

不过谱线亮度会很好，因为并没有形成许多干涉级，能量比较集中！

2.分析光栅面和入射平行光不严格垂直时对实验有何影响?

衍射图形会发生偏移,理论上是:

d（sinφ±sinθ）=kλ,φ是衍射角,θ是平行光的入射角.

3.推导出d和λ的不确定度公式，为减少测量误差，根据观察到的各级谱线的强弱及不确定度公式，决定测量第几级的θk较为合理。

迈克尔逊干涉仪的调整和使用

1.在什么条件下产生等倾干涉条纹?

什么条件下产生等厚干涉条纹？

等厚干涉,要求平行光源入射上下表面不平行劈尖,发生干涉的三点要求都必须有,同频,同振动方向,固定相位差.光源要求时间空间相干性都好,劈尖顶角要求要小.

等倾干涉,是锥形光线入射上下表面平行的平行平板,要求发生干涉的三点都有,光源要求时间和空间相干性,平行平板要求厚度不能太大!

对于本实验，1、当M与M′平行——等倾干涉

2、当M与M′之间有微小夹角、形成楔形空气薄层时——等厚干涉

（M和M′为镜片）

2.迈克耳孙干涉仪产生的等倾干涉条纹与牛顿环有何不同?

迈克尔逊干涉仪产生的是等倾干涉条纹，条纹的明暗变化，和入射角度有关，相同入射角的位置干涉条纹明暗情况一致，条纹间距，条纹粗细都不等，影响条纹干涉变化的主要原因是光源入射角度的问题。

牛顿环是等厚干涉条纹，条纹的明暗变化，和上下表面中间加的空气厚度有关，相同厚度的位置，干涉条纹明暗一致（迈克耳逊干涉仪等倾干涉形成的空气劈尖是上下表面平行的），条纹间距和粗细也都不等，但是两者条纹粗细，条纹间隔计算公式完全不一样！

另外牛顿环中心是零级干涉，迈克耳逊干涉仪中心是最大级干涉！

3.为什么在观察激光非定域干涉时，通常看到的是弧形条纹?

怎样才能看到圆形条纹?

如果两个反射镜绝对符合理想的垂直状态,看到的是等倾干涉的圆形条纹,

如果两个反射镜不再符合理想的垂直状态,看到的是等厚干涉的平行条纹,也称劈尖,

弧形条纹是过渡状态,两个反射镜正在偏离绝对符合理想的垂直状态.

另,如果两个反射镜不平整,条纹会变形,属于技术问题非理论问题,要注意区别.看到要看圆形条纹,要仔细调节反射镜的角度,如果条纹太稀,说明两个反射镜间隔太小,要用手轮加大.

4.分析扩束激光和钠光产生的圆形干涉条纹的差别。

分析扩束激光和钠光面光源装置产生的圆形干涉条纹的差别只有一点，就是最大光程差的区别。

由于扩束激光的相干性比钠光灯好的多，因此其波列长度也长，继而相干光束的最大光程差等于波列长度。

因此用扩束激光干涉，能看到条纹的最大光程差大于用钠光时的。