实验七单摆设计【思考题】1用秒表手动测量单摆周期时，从测量技巧上来考虑，应注意哪些方面才能使周期测得更准确些？答：（1）注意定点观察，在摆线通过平衡位置时开、停秒表。

（2）适当增加单摆振动次数，及重复测量。

2.在室内天棚上挂一单摆，摆长很长无法用尺直接测出来，请设计用简单的工具和方法测量其摆长。

答：测出单摆振动的周期T,查出本地重力加速度g,即可通过T =2二1计算出摆长I。

Yg实验八用直流电桥测量电阻【预习题】1怎样消除比例臂两只电阻不准确相等所造成的系统误差？答：可以交换R o和R x，进行换臂测量，这样最终R x「R o R o , 就与比例臂没有关系了。

【思考题】1改变电源极性对测量结果有什么影响？答：在调节检流计平衡时，改变极性对未知电阻的测量没有影响。

测量电桥灵敏度时，改变电源极性会改变指针偏转方向，但对偏转格数没有影响。

总之，改变电源极性对测量结果没有影响。

2.影响单臂电桥测量误差的因素有哪些？答：（1）电桥灵敏度的限制，（2）电阻箱各旋钮读数的准确度等级（3）电阻箱各旋钮的残余电阻（接触电阻）实验九液体粘滞系数的测定【预习题】1.在一定的液体中，若减小小球直径，它下落的收尾速度怎样变化？减小小球密度呢？答：在一定的液体中, 球最大截面积有关。

小球下落的收尾速度与小球的质量和小 v 收尾=K ^mm=K 、 2 v 收尾=—K ...=；r 从上式可见，小球的收尾速度与小球半径和密度的平方根成正 比，其中K 为比例系数。

2.试分析实验中造成误差的主要原因是什么？若要减小实验误差， 应对实验中哪些量的测量方法进行改进 ？ 答：在实验中，小球的半径r 和下落速度v 收尾是对粘滞系数□测 量误差影响最大的两个因素。

(1) 小球直径的测量：因为该量的绝对量值较小，如测量仪 器选用不当或测量方法不当都会造成测量的相对误差较大。

■: r 2 二 r 2 化简后得: 应选用 规则的小球，小球直径尽量小些。

测量仪器的精度要较高。

如选用 螺旋测微器，读数显微镜。

(2) v 收尾的测量：v 收尾的测量又决定于测量距离S 和t 这两个量 v 收尾 的测量。

在可能的条件下，增加S 的量值是很重要的(即提高了本 身测量精度，又提高了 t 的测量精度)；在t 的测量中，秒表的启动 和停止的判断果断，直接影响测量结果，实验前可进行训练。

当然 改进测量方法，如用光电计时装置，可提高t 的测量的准确度。

(3)温度对液体的粘滞系数的影响极大，故在用一组小球测 量液体粘滞系数时，在第一个小球下落前要测量一次液体温度，最 后一个小球下落后又要测量一次液体温度，取其平均值为液体粘滞 系数测量时的温度。

【思考题】 1 .什么是粘滞阻力？ 答：液体流动时，流速层间的内摩擦力 f 与摩擦面积S 、速 度梯度学成正比: f 二S 史或f = S 空，比例系数 称为粘滞系数。

dr dr 单位为帕斯卡•秒，用P a • s 表示。

2. 什么是收尾速度？ 答：做直线运动的物体所受合外力为“o ”时所具有的速度。

在这一时刻后物体将以“收尾速度”作匀速直线运动。

3. 在实验中如何确定A 、B 两标线？ 答：确定小球下落时合适的计时点(A 点)十分必要，可根据小球由液面从静止状态开始下落的运动方程： mg — T 0Vg — f 二ma 来进行分析讨论。

式中：浮力为；?oVg （ ；-o 为液体的密度；V 为小球的 体积）、粘滞阻力为f 。

导出小球由液面从静止状态开始下落到合 外力为“0”时的这距离h 的计算公式：P 为小球的密度，P /为液体的密度，"为液体粘滞系数（可 进行粗测，也可通过查表得到）。

一般地计时起点的的位置（A 点） 在液面下方5c m 就能实现小球匀速下落。

至于下标线 B 点的位置在 保证离容器底部有一定距离情况下尽可能增大 S 的距离。

实验十 模拟法描绘静电场【预习题】1. 用二维稳恒电流场模拟静电场，对实验条件有哪些要求？答：（1）稳恒场中电极形状与被模拟的静电场的带电体几何 形状相同。

（2） 稳恒场中的导电介质应是不良导体且电阻率分布均 匀，电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等位面。

（3） 模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相 同。

2. 等势线与电场线之间有何关系？答：等势线与电场线处处正交。

3. 如果电源电压增加一倍，等势线和电场线的形状是否变化？电场强度和电势分布是否变化？为什么？答：电源电压增加一倍，等势线和电场线的形状不变，但原先电势为L 的等势线变为电势为2U 勺等势线。

根据（10-9）、（ 10-10） 可知，电场强度和电势分布变化： 当r 不变时，Ur -2Ur , Er -2Er 。

【思考题】1. 出现下列情况之一时，用我们实验中所用装置画出的等位面 和电力线形状有无变化？（1）电源电压提高一倍;= 1.11 1042r 4专(2)导电纸上的导电材料的导电率相同但厚度不同;(3)电压表读数有比实际值大10%勺系统性误差;(4)电极边缘和导电纸接触不良;(5)测量时电源电压不稳定，在缓慢增加。

答：等势面和电场线形状变化情况为：(1)形状不变，但根据(10-9)可知，原先电势为U啲等势线变为电势为2Ur的等势线。

(2)形状不变，根据(10-9 )、(10-10)可知，Ur、Er 与厚度t无关。

(3)形状不变，但根据(10-9)可知，所测电势为U啲等势线实为电势为的等势线。

11(4)形状有变化，接触不好导致电极的有效形状不再是圆形或圆环形。

(5)形状有变化，对于同一电势来说，后测量的点所测出的等势线电势半径将逐渐减小。

2.怎样由测得的等位线描绘电力线？电力线的疏密和方向如何确定？将极间电压的正负交换一下，实验得到的等位线会有变化吗？答：见图所示。

电场线的疏密由等势线的疏密确定，等势线密的地方电场线也密。

电场线的方向由正电位指向负电位。

如果将极间电压正负极交换一下，得到的等势线将会发生变化。

原来电势高的等势线将变成电势低的等势线，相反原来电势低的等势线将变成电势高的等势线。

【预习题】1如何装配及使用焦利氏秤？答：（1）安装好弹簧，小镜及玻璃管并初步调好他们之间的 相互位置后，调正三足底座上的底脚螺丝，使立管处于铅直状态。

此时，小镜在玻璃管内与玻璃管内壁应不触碰。

（2）调节旋钮时要平稳，视线平视，做到“三线对齐”。

【思考题】1为什么在拉液膜的过程中始终保持“三线合一” ？答：普通弹簧秤是上端固定，加负载后向下伸长，而焦利氏 秤是控制弹簧的下端的位置不变，加负载后，弹簧伸长，调节旋 钮，使“三线合一”保证了下端位置不变，相当于弹簧向上拉伸, 由标尺和游标确定弹簧伸长量。

2. 测金属丝框的宽度L 时应测它的内宽还是外宽？为什么？设弹簧在受垂直力 mg 时伸长量为 科，受水的表面张力时的 也12伸长量为詔2（2 ） 中空立柱不垂直时（与垂直方向有夹角0 ）:0 「讪弹簧在受垂直力mg 寸伸长量仍为耳，但中空立柱的伸长量 则为也=」cos 廿受水的表面张力时的伸长量仍为 崩 2 ，但相应的中空立柱的l o 0 10伸长量则为J 2 =—cosB垂直时实验十 液体表面张力系数的测定 答 ： 女口 图 所 示（1） 中 空 立 柱 垂 直 时答：应测外宽，因为表面张力与液膜周界成正比，而金属丝 框形成的液膜其周界为外侧宽度。

3.若空立管不垂直，对测量有什么影响？试做定性分析。

_ K . ：l 2 — mg . ：l 2 :-= = =2L 2L A l i 所以〉=:「。

故对测量结果无影响。

实验十三 拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量【预习题】1. 如何根据几何光学的原理来调节望远镜、 光杠杆和标尺之间的 位置关系？如何调节望远镜？答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标 尺之间的位置关系。

第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠 杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。

具体做法如下：①用 目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。

②用目测法调节望远镜下 的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使 光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望 远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。

第二步： 调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角） 和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面 法线间的夹角）大致相等。

具体做法如下：沿望远镜筒方向观察 光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射 角与反射角大致相等。

如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可 微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆 镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。

（2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对 标尺的像（光杠杆面镜后面2D 处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。

mg .J2 2L不垂直时 mgr■ ：l 1 COST“=3=[ |_A l 1 COS 日 mg 2L l 2COST J 2L =mg 2L■=li 从三角形的几何关系可知: -12= -I 2 ・ ■:l 1 l 12.在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。

【思考题】1光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？答：（1）直观、简便、精度高。

（2）因为丄亠，即上，所以要提高光杠杆测量微 b 2D A L b 小长度变化的灵敏度—，应尽可能减小光杠杆长度b （光杠杆后A L支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D （光杠杆小镜子到标尺的距离为D）。

2.如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？答：可能是因为金属丝有弯曲。

避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。

3.如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？答：开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。

这样就避免了测量过程中标尺读数超出望远镜范围。

实验十四冰的熔解热的测定【思考题】1设计一实验，通过实验的方法测定量热器的水当量。

答：用混合法，将质量分别为mb、m2，温度分别为鮎、t2的两份水放入量热器里混合，热平衡方程式c（m i W • w）（t i -T）二cm2（T七），式中W =为量热器的水当量c（m o、c o分别为量热器的质量和材料的比热容），w为温度计的水当量，比热容，测出各温度和质量即可求出W。

2.为了减小实验误差，操作时应注意哪些问题？答：（1）在测量量热器质量时注意使量热器干燥。