温差电动势的测量实验报告
一、实验名称： 温差电动势的测量
二、实验目的：
测量热电偶的温差电动势。
三、实验器材：
UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式验流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、带温度显示的水浴锅、保温杯。
四、实验原理：
1、热电偶
两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A 、B 处于不同温度0t 和t ，则在两接点A 、B 间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差0()t t -。电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为 0()C t t ε=-
式中C 为热电偶常数(或称温差系数），等于温差1℃的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
热电偶可制成温度计。为此，先将0t 固定用实验方法确定热电偶的t ε-关系，称为定标。定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量范围大（-200～2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A/D 变换等一系列优点。
2、电位差计
电位差计时准确测量电势差的仪器，其精度很高。用
伏特表测量电动势x E 时，伏特表读数为x U E IR =-，其中
R 为伏特表内阻。由于U 动势。只有当0I =时，端电压U 才等于电动势x E 。 如图，如果两个电动势相等，则电路中没有电流通过，0I =，N x E E =。如果N E 是标准电池，则利用这种互相抵消的方法就能准确地测量被测的电动势x E ，这种方法称为补偿法，电位差计就是基于这种补偿原理而设计的。 在实际的电位差中，N E 必须大小可调，且电压很稳定。电位差计的工作原理如图所示，其中外接电源E 、制流电阻p R 和 精密电阻AB R 串联成一闭合电路，称为辅助回 路。当有一恒定的标准电流0I 流过电阻AB R 时， 改变AB R 上两滑动头C 、D 的位置就能改变C 、D 间的电位差CD V 的大小。由于测量时应保证0I 恒 定不变，所以在实际的电位差计中都把滑动头 C 、 D 两端的电压CD V 引出与未知电动势x E 进行 比较。 (1) 校准： 为了使AB R 中流过的电流是标准电流0I ，根据标准电池电动势N E 的大小，选定C 、D 间的电阻为N E ，使0N N E I R =，调节p R 改变辅助回路中的电流，当验流计指零时，AB R 上的电压恰与补偿回路中标准电池的电动势N E 相等。由于N E 和N R 都准确地已知，这时辅助回路中的电流就被精确地校准到所需要的0I 值。 (2) 测量： 把开关倒向x E 一边，只要0x N E I R ≤,总可以滑动C 、D 到'C 、'D 使检流计再度指零。这时'C 、'D 间的电压恰和待测的电动势x E 相等。设'C 、'D 之间的电阻为x R ，可得0x x E I R =。因0I 已被校准，也就知道了。 由于电位差计的实质是通过电阻的比较把待测电压与标准电池的电动势作比较，此时有 x x N N R E E R = 因而只要精密电阻AB R 做得很均匀准确、标准电池的电动势N E 准确稳定、检流计足够灵敏、电源很稳定，其测量准确度就很高，且测量范围可做的很广。但是， 在电位差计的测量过程中，工作条件常易发生变化（如辅助回路电源E不稳定，制流电阻p R不稳定等），为保证工作电流标准化，每次测量都必须经过校准和测量两个步骤，且每次要达到补偿都要进行细致的调节，所以炒作较为繁琐、费时。 由于数字式电压表的精度和准确度都很好，温差电动势的测量也可以采用数字电压表。测量前，需要把数字电压表的两个接线端连接起来，对数字电压表进行调零。把数字电压表的两个接线端接在温差电偶的两个信号输出端，选择合适的电压量程，就可以开始测量。 五、实验步骤： 1、将万用表与热电偶上的红黑接线柱相连。 2、万用表测试前不需调零，万用表置于直流电压200mV档。读数时读出单位与此档一致，数值不要乘以200。200mV仅仅表示此档的最大量程。 3、将热电偶一端置于水浴锅中，另一端置于冷水瓶中，开始测量。 注意：热电偶触点必须置于水下，且不能与锅壁与锅底相接触。 4、用温度计测量冷水瓶中水温，即热电偶冷端温度。 5、测量升温过程中不同温度差下的电动势。从67℃开始，每隔4℃测量一次，至95℃为止。将水浴锅掷于“设定”，旋转温度旋钮至所需温度（高于95℃），水浴锅开始加热。然后将水浴锅掷于“测温”，显示温度为当前水温。水温到达设定温度时，水浴锅状态转为“保温”。 六、数据记录： 热电偶冷端温度 022 t C =。 七、数据处理： 110672245 t t t C ?=-=-=? 220712249 t t t C ?=-=-=? 330752253 t t t C ?=-=-=? 440792257 t t t C ?=-=-=? 550832261 t t t C ?=-=-=? 660872265 t t t C ?=-=-=? 770912269t t t C ?=-=-=? 880952273t t C ?=-=-=? 0.0464/C mV C ∴=? 八、预习思考题： 1、电位差计是利用什么原理进行测量的？ 答：电位差计是利用补偿原理进行测量的。 2、为什么当两种金属的两个接触点温度不同时会产生温差电动势？它与哪 些因素有关？ 答：因为两个接触点的自由电子密度不同。它与热电偶材料的性质和两个接触点的温度差0()t t -有关。 九、操作后思考题： 1、使用电位差计测量位置电压前要进行哪些操作？ 答：检查电位差计量计量检定合格证是否真实有效；大致判断要测量的电压范围，确认是在电位差计的测量范围之内，否则不能进行测量；接线；标准化，使检流计指零；将读数置于先前估计的范围内；测量。 2、如何确定热电偶的正负极性？ 答：可在工作端加热，然后用仪表测量热电势，若读数增加，则接仪表正端的即为正极，另一端为负极。 3、为什么电势差计必须经过工作电流标准化后方可进行正确测量？ 答：一般便携式电位差计使用电池，电池电压会慢慢降低的，为使测量准确，每次测量前都要用内部标准电池校对。 新教科版四年级上册科学实验报告单1．实验名称：室内外温度的测量与比较 实验目的：测量室内外温度实验器材：温度计、线、笔 实验步骤： （1）取一支温度计用线拴好。 （2）将温度计悬挂。 （3）读数。 （4）比较。 实验结果：室内外温度存在差距，通过对大气温度的测量，可以了解当地的气温。 2.实验名称：气温的测量 实验目的：测量温度的变化实验器材：温度计 实验步骤： （1）阳光下和背阴处测量温度. （2）测量一天中，清晨、商务、中午、下午、傍晚的气温。 实验结果： （1）阳光下的温度高，背阴处的温度低。 （2）一天中，中午的时候气温最高，清晨的时候气温最低。 3．实验名称：食盐在水中溶解了吗 实验目的：食盐能否在水中溶解 实验器材：烧杯2个、搅拌棒2根、沙、食盐、水。 实验步骤： （1）取一小匙食盐，放入盛水的烧杯内，用搅拌棒轻轻搅拌。 （2）观察实验结果：食盐在水中溶解了。 4.实验名称：面粉在水中溶解了吗 实验目的：面粉能否在水中溶解 实验器材：烧杯1个、搅拌棒1根、面粉、水。 实验步骤： （1）取一小匙面粉，放入盛水的烧杯内，用搅拌棒搅拌。 （2）你发现了什么？实验结果：面粉在水中没有溶解 5. 实验名称：过滤食盐、沙和面粉与水的混合物 实验器材：铁架台1个、漏斗一个、烧杯6个、玻璃棒3根、滤纸三个、（面粉、沙、食盐）溶液三份。 实验步骤： （1）折叠过滤纸放入漏斗中。 （2）将漏斗放在铁架台上，漏斗下放好接盛滤液的烧杯。 （3）分别倾倒食盐溶液、沙和水的混合物、面粉和水的混合物过滤。 （4）观察比较滤纸。 实验结果：过滤后，食盐没有出现颗粒，沙留在滤纸上，面粉留在滤纸上。 6.实验名称：高锰酸钾的溶解实验目的：高锰酸钾在水中溶解吗 实验器材：烧杯、高锰酸钾、钥匙、搅拌棒、水。 实验步骤： （1）水里放入几粒高锰酸钾，观察并描述高锰酸钾和水的变化。 （2）用搅拌棒搅拌，再观察、描述高锰酸钾和水的变化。 实验结果：高锰酸钾在水中溶解了 7.实验名称：观察胶水和洗发液是怎样溶解的 实验目的：观察胶水和洗发液是怎样溶解的 实验器材：烧杯2个、钥匙、搅拌棒2根、水。 第 3 节、测量电源的电动势和内阻 一、选择题： 1、在《测定电源电动势和内阻》的实验中，为使实验效果明显且不易损坏仪器，应选择下列哪种电源为好（） A、内阻较大的普通干电池 B、内阻较小的普通蓄电池 C、小型交流发电机 D、小型直流发电机 2、图所示为《测定电源电动势和内阻》的电路图，下列说法中正确的是（） A、该电路图有错误，缺少一只与电流表相串联的保护电阻 B、用一节干电池做电源，稍旧电池比全新电池效果好 C、几节相串联的干电池比单独一节干电池做电源效果好 D、实验中滑动变阻器不能短路 3、为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导体以外，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的：（） A、一个电流表和一个电阻箱 B、一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器 C、一个电压表和一个电阻箱 D、一个电流表和一个滑动变阻器 4、在《测定电源电动势和内阻》的实验中，进行数据处理时的作图，正确做法是（） A、横坐标I 的起点一定要是零 B、纵坐标U 的起点一定要是零 C、使表示实验数据的点尽可能地集中在一边 D使表示实验数据的点尽可能地布满整个图纸 5、用电压表、电流表测定a、b 两节干电池的电动势E a、E b和内电阻 r a、 r b时，画出的图线 如图所示，则由此图线可知（） A、 E a＞ E b、 r a＞ r b B、E a＞ E b、 r a＜ r b C、 E a＜ E b、 r a＞ r b D、E a＜ E b、 r a＜ r b 6、如图所示为两个电池的路端电压U 随电流 I 变化的图线，已知图线a∥ b，则两个电池的电 动势 E a、 E b和内电阻r a、 r b的关系是（） A、 E a=E b、 r a=r b B、 E a＞ E b、r a=r b C、 E a＞ E b、 r a＞r b D、 E a=E b、 r a＞r b 7、如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U— I 图线，关于此图线，下列的说法中正确的是：（） A、纵轴的截距表示电源的电动势，即E＝ 3.0V 大学物理重力加速度的测定实验报告范 文 一、实验任务 精确测定银川地区的重力加速度 二、实验要求 测量结果的相对不确定度不超过5% 三、物理模型的建立及比较 初步确定有以下六种模型方案： 方法一、用打点计时器测量 所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g. 方法二、用滴水法测重力加速度 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个(n 取50—100)水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃 杯的形状为旋转抛物面 重力加速度的计算公式推导如下： 取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知： ncosα-mg=0 (1) nsinα=mω2x (2) 两式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g， ∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y. .将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g. 方法四、光电控制计时法 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个(n 取50—100)水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法五、用圆锥摆测量 所用仪器为：米尺、秒表、单摆. 使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h(见图1)，用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t 摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得： g=4π2n2h/t2. 将所测的n、t、h代入即可求得g值. 大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律) 怀化学院 1 、 速度测量 挡光片宽度Δs 已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs 很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬时速度，即： 瞬时速度：t s dt ds t s v t ??≈=??=→?lim MUJ-5B 计时仪能直接计算并显示速度。 2、 加速度测量 （1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。 2、由数据记录表4，可得a 与M 的关系如下： 测量电源的电动势和内电阻 电源电动势和内阻测量的基本方法有三种 实验数据处理方法有两种（至少测六组数据计算取平均值，和绘制图像） 方法一、如图1所示： （1）原理：E=U+Ir （2）数据处理： （一）计算 （1）任取两组数据，由E 测=U 1+I 1r 测 E 测=U 2+I 2r 测 解得：E 测= 1 22 112I I U I U I -- r 测= 1 22 1I I U U -- 最后取三组计算结果的平均值为测量结果。 （2）误差分析：E=U 1+（I 1+ V R U 1 ）r E=U 2+（I 2+ V R U 2 ）r 式中E 、r 为电源电动势和内阻的真实值。 解得：E= V R U U I I U I U I 2 1122 112)(-- -->E 测 r= V R U U I I U U 2 1122 1)(-- -->r 测 即：电动势和内阻的测量值均偏小。 （二）做图像：描点法做图： （1）由U=E-Ir 可知，测出几组U 、I 值，作出如图2所示的U —I 图象，图线在U 轴上的截距为E 。图线的斜率的绝对值为电阻r= 2 12 1I I U U --。 （2）误差分析：如图3所示 如图1，闭合电路的欧姆定律U=E-Ir 中的I 是通过电源的电流，而图1电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。设通过电源电流为I 真，电流表读数为I 测，电压表 内阻为R v ，电压表读数为U ，电压表分流为I v ，由电路结构，I I I I U R v v v 真测，而=+=，U 越大，I v 越大，U 趋于零时，I v 也趋于零。 它们的关系可用图3表示，由测量数据画出的U-I 图角为图象AB 。根据修正值，图线上每点电压对应电流的真实值大于测量值，作出修正之后的U-I 图线CB 。 1图2 图3 测电源的电动势及内阻 一、伏安法（U -I 法） 这是课本上提供的常规方法，基本原理是利用全电路欧姆定律，即U =E -Ir ，测出路端电压及电路中的总电流，用解方程组的办法求出电动势和内阻．原理图如图1所示，实验基本器材为电压表和电流表．改变不同的R 值，即可测出两组不同的U 和I 的数据，有 E =U 1+I 1r ①，E =U 2+I 2r ② 由①②式得： E = 2 11 221I I U I U I --，r =211 2I I U U --． 多测几组U 、I 数据，分别求出每组测量数据对应的E ，r 值，最后求出平均值．还可以用图象确定电池的电动势和内电阻．由U =E -Ir 知，对于确定的电池，E ，r 为定值，U 是I 的一次函数，U 与I 的对应关系图象是一条直线．其图象持点有： ①当I =0时，U =E ，这就是说，当外电路断路时，路端电压等于电源电动势．所以反映在U -I 图线上是图线在纵轴U 上的截距(等于电源的电动势E )．如图2． ②当R =0时，U =0，这时I =I 短=r E ．即是，当电源短路时，路端电压为零．这时电路中的电流并不是无穷大，而是等于短路电 路I 短 ．反映在U -I 图线上是图线在横轴I 上的截距(等于I 短 )，如图2所示．根据I 短 =r E ，可知r =短I E ．这 样，从图中求出E 和I 短，就能计算出r ． 对于r =短I E ，对比图线可以看出，短I E 实际上就是U -I 图线斜率的大小(斜率取绝对值)．所以求电源内阻r 变成了求图线斜率的大小． 由于实际实验中数据采集范围的限制以及作图的规范，使得这个实验的U -I 图线的纵轴起点一般并不是零，因为若不这样取法 将会使全图的下半部变为空白，图线只集中在图的上面的31 部分，它既不符合作图要求，又难找出图线与横轴的关系．一般说 来纵轴的起点要视电压的实验值(最小值)而定，但图线与横轴的交点不再是短路电流了．常在这里设考点，值得引起注意． 这样一来就不能从图线上得到短路电流I 短．在这种情况下一般是从图线上任取两点A 、B ，利用A 、B 两点的数值求得图线的斜率以获得电源电阻r 的值．如图3所示．r 的数值应是 r = A B B A I I U U -- 当然，也可以是 r =0 0I U E - 其中U 0是纵轴的起点值，I 0是此时横轴的截距．注意，这里的I 0并不是短路电流I 短． 如图8所示，这是由于电压表的分流I V ，使电流表示值I 小于电池的输出电流I 真，I 真=I +I V ，而I V =V R U ，显见U 越大I V 越大， 只有短路时U =0才有I 真=I =I 短，即B 点，它们的关系可用图9表示，实测的图线为AB ，经过I V 修正后的图线为A ′B ，即实测的r 和E 都小于真实值．实验室中J0408型电压表0~3V 挡内阻为3k ，实验中变阻器R 的取值一般不超过30，所以电压表的 分流影响不大，利用欧姆定律可导出r =V 1R r r 真 真+，=V 1R r E 真 真+，可知r 大学物理仿真实验 实验报告 拉伸法钢丝测杨氏模量 实验名称：拉伸法测金属丝的杨氏模量 一、实验目的 1、学会测量杨氏模量的一种方法； 2、掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理； 3、学会用逐差法处理数据； 二、实验原理 任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。当形变不超过某一限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹性形变，这一极限称为弹性极限。超过弹性极限，就会产生永久形变（亦称塑性形变），即撤去外力后形变仍然存在，为不可逆过程。当外力进一步增大到某一点时，会突然发生很大的形变，该点称为屈服点，在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即 / ) /( =/ / (（1） ? ) FL = S L L L E? F S E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。 通过式（1），在样品截面积S 上的作用应力为F ，测量引起的相对伸长量ΔL/L ，即可计算出材料的杨氏模量E 。因一般伸长量ΔL 很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL 。光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL 时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。当θ很小时， l L /tan ?=≈θθ （2） 式中l 为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角，由图可 D b =≈θθ22tan （3） 式中D 为镜面到标尺的距离，b 为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。 从（2）和（3）两式得到 D b l L 2=? （4） 由此得 D bl L 2=? （5） 本科生课程论文报告 课程名称：中学物理实验研究 课程论文题目：加速度的测量 姓名：黄珊 学号： 2014000135 所在学院：教师教育学院 专业：物理行知班 任课教师：王凤兰 实验五加速度的测量 实验目的通过测量轨道小车的加速度，加深对加速度的理解。 实验器材朗威DISLab数据采集器、计算机、郎威DISLab力学轨道及配套小车、挡光片等附件。 实验原理由定义：加速度a=(Vt-V0)/t。 实验步骤 1、使用DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传 感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的 第一、二通道； 2、将轨道的一端调高，在小车上安装宽度为0.020m的“I”型 挡光板，调整光电门的位置，使小车及当光板能够顺利通过 并挡光； 3、打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光 电门的时间”功能，软件默认变量为t12，定义挡光片的宽 度为“d”,输入固定值0.030； 4、点击“开始”，令小车从轨道高端下滑，使挡光片依次通过 两光电门，则挡光片通过两光电门传感器的时间t1、t2和经 过两光电门的时间t12会记录在表格中； 5、使小车自轨道高端下滑，并注意每次起点均不相同，重复测 量多次（注意操作中不要发生误挡光）； 实验图像 实验装置图 加速度测量结果 实验分析在实验的六次过程中，加速度的值几乎相等。 误差分析存在一定的人为因素和偶然因素对实验的影响 实验总结小车经过光电门1和光电门2的六次实验过程中，加速度的值相等。 加速度是速度变化量与发生这一段变化所用时间的比值。只要速度 变化量与时间的比值相等，那么加速度就相等。 测定电源的电动势和内阻 【考纲知识梳理】 一、实验目的 1.测定电池的电动势和内电阻。 二、实验原理 1、如图所示电路，只要改变外电路R 的阻值，测出两组I 、U 的数值，代人方程组： ? ?? ?? ?+=+=222111U r I E U r I E 就可以求出电动势E 和内阻r ．或多测几组I 、U 数据，求出 几组E 、r 值，最后分别算出它们的平均值． 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出E 、r 的值．在标坐纸上，I 为横坐标，U 为纵坐标，测出几组U 、I 值，画出U —I 图像，根据闭合电路的欧姆定律U=E —Ir ，可知U 是I 的一次函数，这个图像应该是一条直 线．如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动势，这条直线的斜率的绝对值，即为内阻r 的值。 2、电源的电动势和内阻的实验的技巧 （1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6组I 、U 数据，且变化范围大些，用方程组求解时，1与4、2与5、3与6为一组，分别求出E 、r 的值再求平均值． （2）电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）． （3）I 图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑，以减少偶然误差．本实验由于干电池内阻较小，路端电 压U 的变化也较小，这时画U —I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流． （4）在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，内阻r 会明显增大．故长时间放电不宜超过0．3A ．因此，实验中不要将电流I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定． 3、电源的电动势和内阻的误差分析：] （1）读完电表示数没有立即断电，造成E 、r 变化； （2）路存在系统误差，I 真=I 测十I V 未考虑电压表的分流； （3）象法求E 、r 时作图不准确造成的偶然误差． 三、实验器材 待测电池，电压表( 0-3V ),电流表（），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。 【要点名师精解】 一、实验步骤 1．电流表用量程，电压表用3V 量程，按电路图连接好电路。 2. 把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I 1、U 1），用同样方法测量几组I 、U 的值。 4. 打开电键，整理好器材。 5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。 6、注意事项 （1）电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的 ——利用单摆测重力加速度 班级： 姓名： 学号： 西安交通大学模拟仿真实验实验报告 实验日期：2014年6月1日 老师签字：＿＿＿＿＿ 同组者：无 审批日期：＿＿＿＿＿ 实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验 一、实验简介 单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。 二、实验原理 用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。单摆在摆角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。而在实际情况下，一根不可伸长的细线，下端悬挂一个小球。当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置近似为单摆。单摆带动是满足下列公式： 进而可以推出： 式中L 为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；g 为重力加速度。如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。 西安交通大学物理仿真实验报告 三、实验内容 1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g. 设计要求: (1)根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法. (2)写出详细的推导过程,试验步骤. (3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%. 可提供的器材及参数: 游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用). 假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s; 米尺精度△ 米≈0.05cm;卡尺精度△ 卡 ≈0.002cm;千分尺精度△ 千 ≈0.001cm; 秒表精度△ 秒 ≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s 左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△ 人 ≈0.2s. 2. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否 达到设计要求. 3. 研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关 系,试分析各项误差的大小. 四、实验仪器 单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4） 用单摆测重力加速度 一、教学任务分析 高一学生已经学习了自由落体运动，了解了重力加速度的概念；本章前几节又学习了简谐运动，研究了单摆的振动周期，知道周期公式以及成立的条件。知识背景充足。我认为这一节课一是让学生加深对单摆简谐运动的理解和认识，二是培养学生实验技能，加强学生的科学素养，这才是这一节课最重要的目的。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）、使学生学会用单摆测定当地的重力加速度； （2）、使学生学会处理数据的方法； （3）、让学生能正确熟练地使用秒表。 2、过程与方法 学生发散思维、探究重力加速度的测量方法──明确本实验的测量原理──组织实验器材、探究实验步骤──进行实验──分析数据，得出实验结论。这一条探究之路。 3、情感态度与价值观 （1）、通过课堂活动、讨论与交流培养学生的团队合作精神。 （2）、通过对振动次数的计数等培养学生仔细观察、严谨治学的科学素养。 三、教学重点与难点 重点： 1.了解单摆的构成。 2. 单摆的周期公式。 3. 处理数据的方法。 难点： 1. 计时的准确性。 2. 计数的准确性。 四、教学资源： 长约一米的细丝线、通过球心开有小孔的金属球、带有铁夹的铁架台、毫米刻度尺、秒表。多媒体。 五、教学设计思路 本设计的基本思路是： 第一，通过计时时刻的确定（以最低点速度最快时为计时起点）、推导用单摆测重力 加速度的公式（g= 2 2 4L T π? ? ）、摆球的要求（重且小）、摆长的确定（从球重心到悬点的长 度）及单摆做简谐运动的条件（在一个平面内运动且摆角小于50）。 第二，通过探讨测量加速度的方法，编写实验步骤时要指明器材、方法和公式；根据实验原理确定器材、通过测定摆球直径了解有效数字和精确度的匹配；通过测量30-50次全振动的时间确定周期以减小偶然误差；数据处理的两种方法平均法和图像法；试着分析实验误差。 第三，用分组探究、分析讨论的方法使学生深刻体会、经历实验的过程，让学生明白做什么，为什么这样做，这样做的误差在哪里，做一个实验的设计者和操作者，而不是旁观者和执行者。切实提高学生的实验技能，培养他们对物理实验的热情和素养。最后让学生利用课堂学到的实验技能写出用打点计时器测重力加速度的实验报告，加以巩固和提高。 重力加速度的测定 一，实验目的 1，学习秒表、米尺的正确使用 2，理解单摆法和落球法测量重力加速度的原理。 3，研究单摆振动的周期与摆长、摆角的关系。 4，学习系统误差的修正及在实验中减小不确定度的方法。 二，实验器材 单摆装置，停表（精度为0.01s），钢卷尺（精度为1mm），游标卡尺（精度为0.02mm) 三，实验原理 单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。在摆长远大于球的直径，摆球质量远大于线的质量的条件下，将悬挂的小球自平衡位置拉至一边（很小距离，摆角小于5°），然后释放，摆球即在平衡位置左右作周期性的往返摆动，如图2-1所示。 f =F sinθf θ T=F cosθ F= mg L 单摆原理图 摆球所受的力f 是重力和绳子张力的合力，f 指向平衡位置。当摆角很小时（θ<5°），圆弧可近似地看成直线，f 也可近似地看作沿着这一直线。设摆长为L ，小球位移为x ，质量为m ，则 L x = θsin f=θsin F =-L x mg - =-m L g x 由f=ma ，可知a=- L g x 式中负号表示f 与位移x 方向相反。 单摆在摆角很小时的运动，可近似为简谐振动，比较谐振动公式：a = m f =-ω2 x 可得ω=l g ，即02 22=+x dt x d ω，解得)cos(0?ω+=t A x ，0A 为振幅，?为初相。 应有[])2cos())((cos )cos(000?πω?ω?ω++=++=+=t A T t A t A x 于是得单摆运动周期为：T =ωπ 2=2πg L 即 T 2=g 2 4πL 或 g=4π22 T L 又由于细线不是完全没有质量，他在外力作用下也不可能完成伸长，所以，单摆的重力加速度公式修正为 22 21 4T d L g +=π 四，实验步骤 1，数据采集 （1）测量摆长L 用米尺测量摆球支点和摆球顶点或最低点的间距l ，用游标卡尺测量小球的直径d,则摆长 d l L 2 1+= （2）测量摆动周期 用手把摆球拉至偏离平衡位置约? 5放开，让其在一个铅直面内自由摆动，当小球通过平衡位置的瞬间，开始计时，连续默数100次全振动时间为t ，再除以100，得到周期T 。 （3）将所测数据列于下表中，并计算出摆长、周期及重力加速度。 测量电源电动势和内阻2 一、实验目的 会用安阻法或伏阻法测量电源的电动势和内阻，会利用图像求解电动势和内阻 二、实验原理 1、安阻法：用电流表、电阻箱测量。如图1 所示：测出两组或多组I、R值，就能算出 电动势和内阻。原理公式： E= 。 2、伏阻法：用电压表、电阻箱测量。如图2 所示：测出两组或多组U、R值，就能算出 电动势和内阻。原理公式：E= 。 三、实验器材和电路的选择 待测电源、开关、导线、变阻箱、电压表、电流表 四、实验步骤: 1、恰当选择实验器材，按图1或2连好实验仪器。 2、闭合开关S，接通电路，记下此时电流表和电阻箱的示数或电压表与电阻箱的示数。 3、改变电阻箱的阻值，记下各电阻对应的电流表和电压表的示数。 4、断开开关S，拆除电路。 5、分析处理数据，并求出E和r。 五、数据处理 例1、某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω）、一只电流 表（量程I g＝0.6 A，内阻r g＝0.1 Ω）和若干导线 （1）请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图中器件的连接 方式，画线把它们连接起来。 （2）实验中该同学得到两组数据R1=5.6Ω，I1=0.25A； R2=3.2Ω，I2=0.42A。利用这两组数据你能否得到电源的电动势和 内阻？ （3）该同学继续实验得到了多组（R，I），并且该同学想用画图像的方式处理数据，为使处 理数据变得简单，该同学想取合适的物理量作为坐标，从而使画出的图像为直线，为了达到 这一目标，则该位同学应分别以什么量作为坐标？请你定性的画出图像。 （4）接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电 阻箱的阻值R＝2.6 Ω时，其对应的电流表的示数如左下图所示．处理实验数据时，首先计 算出每个电流值I的倒数 1 I；再制作R－ 1 I坐标图，如右下图所示，图中已标注出了（R， 1 I） 的几个与测量对应的坐标点，请你将与左下图实验数据对应的坐标点也标注在右下图上。 （5）在图上把描绘出的坐标点连成图线。 （6）)根据图描绘出的图线可得出这个电池的电动势 E＝________V，内电阻r＝________Ω。 例2、某研究性学习小组采用如图所示的电路测量某干电池的电 动势E和内阻r，R为电阻箱，V为理想电压表，其量程略大 于电池的电动势。实验中通过多次改变电阻箱的阻值R，从电 压表上读出相应的示数U，该小组同学发现U与R不成线性关 系，于是求出了相应的电阻与电压的倒数如下表所示。 回答下列问题： （1）根据表中的数据和实验原理，你认为第______（填序号）组数据是错误的，原因是 _______________________________________________________ （2）为了得到线性关系，你觉得该小组该以什么量作为坐标轴，请定性画出图像。并说出图 像的什么表示电源的电动势和内阻。 测定匀变速直线运动的加速度－实验报告 班级________ 姓名________时间_________ 一、实验目的 1、掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法 2、测定匀变速直线运动的加速度和计算打下某点时的瞬时速度。 二、实验原理 1、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：若x1、x 2、x 3、x4……为相邻计数点间的距离，若△x＝x2－x1＝x3 －x2＝……＝c(常数)，即连续相等的时间间隔内的位移差是恒量，则与纸带相连的物体的运动是匀变速直线运动。 2、利用某段时间里的平均速度等于该段时间中点的瞬时速度来计算打下某点时的瞬时速度. 3、由纸带求物体加速度的方法： （1）根据Xm－Xn＝(m-n)aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔），选取不同的m和n,求出几个a,再计算出其平均值即为物体运动的加速度。 （2）用V-t图像求物体的加速度：先根据时间中点的瞬时速度等于该段时间的平均速度求几个点的瞬时速度，然后做出V-t图像，图线的斜率就是物体运动的加速度。 ***逐差法：物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是X1、X2、X3……则有：△X=X2－X1=X3－X2=X4－X3=……=aT2 . 由上式还可得到 : X4－X1=（X4－X3）+（X3－X2）+（X2－X1）=3aT2同理有 X5－X2=X6－X3=……=3aT2 可见，测出各段位移X1、X2……即可求出a1、a2、a3……,再算出a1、a2、a3……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。 三、实验器材 四、实验步骤 五、分析与处理实验数据 1、.纸带采集 2、实验数据记录 3、计算加速度（用计算和V-T图像两种方法）和某点的瞬时速度 六、实验误差分析 实验报告 学生姓名： 地点：三楼物理实验室 时间： 年 月 日 同组人： 实验名称：用单摆测重力加 速度 一、实验目的 1．学会用单摆测定当地的重力加速度。 2．能正确熟练地使用停表。 二、实验原理 单摆在摆角小于10°时，振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是T ＝2π l g ，由此得g ＝4π2l T 2，因此测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可以求出当地的重力加速度值。 三、实验器材 带孔小钢球一个，细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、停表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。 四、实验步骤 1．做单摆 取约1 m 长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂． 2．测摆长 用米尺量出摆线长l (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ′＝l ＋D 2。 3．测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)，然后释放小球，记下单摆摆动30次～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。 4．改变摆长，重做几次实验。 五、数据处理 方法一：将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g＝4π2l T2中算出重力加速度g的 值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值。 方法二：图象法 由单摆的周期公式T＝2π l g可得l＝ g 4π2T 2，因此，以摆长l为纵轴，以T2为横 轴作出l－T2图象，是一条过原点的直线，如右图所示，求出斜率k，即，可求出g值．g ＝4π2k，k＝ l T2＝ Δl ΔT2。 （隆德地区重力加速度标准值g=9.786m/s2） 六、误差分析 教科版四年级科学上册实验报告单 （1）实验名称：室内外温度的测量与比较 实验器材：温度计、线、笔 实验步骤： 1、取一支温度计，用线拴好。 2、将温度计悬挂，（离地面米左右，不能靠拢，在室外注意通风，阳光不能直射温度计）。 3、读数。 4、记录并比较。 实验结果：室内外温度存在差距，通过对大气温度的测量，可以了解当地的气温。 （2）实验名称：气温的测量 实验器材：温度计 实验步骤： 1、选择两个地点：阳光下和背阴处来测量它们的温度； 2、测量一天中，清晨、商务、中午、下午、傍晚的气温。 实验结果：1、阳光下的温度高，背阴处的温度低，说明测量气温时应该选择背阴的地方。2、一天中，中午的时候气温最高，清晨的时候气温最低；还发现在一天中的气温时从低到高，在从高到低的规律变化的。 （3）实验名称：用简易雨量器测量降水量 实验器材：温度计 实验步骤： 1、用喷水壶模拟降水，记录好时间。 2、把雨量器改在水平桌面，读出刻度 3、换算成24小时，核对雨量等级。 实验结果：根据24小时内测的降水量，对照等级表，确定了下雨的等级。 （4）实验名称：观察食盐、沙在水中的状态 实验器材：烧杯2个、搅拌棒2根、沙、食盐、水。 实验步骤： 1、取一小匙食盐，放入盛水的烧杯内，用搅拌棒轻轻搅拌。你有什么发现 2、取一小匙淘洗干净的沙，放入盛水的烧杯内，用搅拌棒轻轻搅拌。你有什么发现 3、比较食盐和沙在水中的状态。 实验结果：食盐在水中溶解了，沙在水中没有溶解。 （5）实验名称：观察面粉在水中溶解了吗 实验器材：烧杯1个、搅拌棒1根、面粉、水。 实验步骤： 1、取一小匙面粉，放入盛水的烧杯内，用搅拌棒轻轻搅拌。 2、你发现了什么 测定电源的电动势和阻 【考纲知识梳理】 一、实验目的 1.测定电池的电动势和电阻。 二、实验原理 1、如图所示电路，只要改变外电路R 的阻值，测出两组I 、U 的数值，代人方程组： 就可以求出电动势E 和阻r ．或多测几组I 、U 数据，求出几组E 、r 值，最后分别算出它们的平均值． 此外还可以用作图法来处理实验数据，求出E 、r 的值．在标坐 纸上，I 为横坐标，U 为纵坐标，测出几组U 、I 值，画出U —I 图像， 根据闭合电路的欧姆定律U=E —Ir ，可知U 是I 的一次函数，这个图 像应该是一条直线．如图所示，这条直线跟纵轴的交点表示电源电动 势，这条直线的斜率的绝对值，即为阻r 的值。 2、电源的电动势和阻的实验的技巧 （1）前，变阻器滑片应使变阻器连入的阻值最大；要测出不少于6组I 、U 数据，且变化围大些，用方程组求解时，1与4、2与5、3与6为一组，分别求出E 、r 的值再求平均值． （2）电池的路端电压变化明显，电池的阻宜大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）． （3）I 图线时，要使较多的点落在直线上或使各点均匀落在直线的两侧，个别偏离较大的舍去不予考虑，以减少偶然误差．本实验由于干电池阻较小，路端电压U 的变化也较小，这时画U —I 图线时纵轴的刻度可以不从零开始，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流． （4）在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，阻r 会明显增大．故长时间放电不宜超过0．3A ．因此，实验中不要将电流I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 （5）还可以改用一个电阻箱和一个电流表或一个电压表和一个电阻箱来测定． 3、电源的电动势和阻的误差分析：] （1）读完电表示数没有立即断电，造成E 、r 变化； （2）路存在系统误差，I 真=I 测十I V 未考虑电压表的分流； （3）象法求E 、r 时作图不准确造成的偶然误差． ??????+=+=222 111U r I E U r I E 一、复摆法测重力加速度 一．实验目的 1. 了解复摆的物理特性，用复摆测定重力加速度， 2. 学会用作图法研究问题及处理数据。 二．实验原理 复摆实验通常用于研究周期与摆轴位置的关系，并测定重力加速度。复摆是一刚体绕固定水平轴在重力作用下作微小摆动的动力运动体系。如图1,刚体绕固定轴O在竖直平面内作左右摆动，G是该物体的质心，与轴O的距离为h，θ为其摆动角度。若规定右转角为正，此时刚体所受力矩与角位移方向相反，则有 θ =， (1) M- sin mgh 又据转动定律，该复摆又有 θ I M = ， （2） (I 为该物体转动惯量) 由（1）和（2）可得θωθ sin 2-= ， （3） 其中I mgh = 2 ω。若θ很小时（θ在5°以内）近似有 θωθ 2-= ， （4） 此方程说明该复摆在小角度下作简谐振动，该复摆振动周期为 mgh I T π =2 ， （5） 设G I 为转轴过质心且与O 轴平行时的转动惯量，那么根据平行轴定律可知 2mh I I G += ， （6） 代入上式得 mgh mh I T G 2 2+=π ， （7） 设（6）式中的2mk I G =，代入（7）式，得 gh h k mgh mh mk T 2 22222+=+=π π， （11） k 为复摆对G （质心）轴的回转半径,h 为质心到转轴的距离。对（11）式平方则有 2 2222 44h g k g h T ππ+=， （12） 设22,h x h T y ==，则（12）式改写成 x g k g y 2 2244ππ+=， （13） （13）式为直线方程，实验中(实验前摆锤A 和B 已经取下) 测出n 组 (x,y)值，用作图法求直线的截距A 和斜率B ，由于g B k g A 2 224,4ππ==，所以 《实验2 自由落体法测定重力加速度》 实验报告 一、实验目的和要求 1、学会用自由落体法测定重力加速度； 2、用误差分析的方法，学会选择最有利的测量条件减少测量误差。 二、实验描述 重力加速度是很重要的物理参数，本实验通过竖直安放的光电门测量自由落体时间来求重力加速度，如何提高测量精度以及正确使用光电计时器是 实验的重要环节。 三、实验器材 MUJ-5C型计时计数测速仪（精度0.1ms），自由落体装置（刻度精度0.1cm）， 小钢球，接球的小桶，铅垂线。 四、实验原理 实验装置如图1。 在重力实验装作用下，物体的下落运动是匀加速直线运动， 其运动方程为 s=v0t+1/2g t2 该式中，s是物体在t时间内下落的距离；v0是物体运动的初 速度；g是重力加速度；若测得s,v0,t，即求出g值。 若使v0=0，即物体（小球）从静止释放，自由落体，则可 避免测量v0的麻烦，而使测量公式简化。但是，实际测量S 时总是存在一些困难。本实验装置中，光电转换架的通光孔总 有一定的大小，当小铁球挡光到一定程度时，计时-计数-计频 仪才开始工作，因此，不容易确定小铁球经光电转换架时的挡 光位置。为了解决这个问题，采用如下方法： 让小球从O点处开始下落，设它到A处速度为v0，再经过 t1时间到达B处，令AB间距离为s1，则 gt12 s1=v0t1?1 2 同样，经过时间t2后，小球由A处到达B’处，令AB’间 的距离为s2，则有 s2=v0t2+1/2g t22 化简上述两式，得: 图1 实验装置图g=2（s2t1-s1t2)/t1t22-t2t12=2(s2/t2-s1/t1)/t2-t1 --------------------------------------------（1）新教科版四年级上册科学实验报告单
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