改变摆长重做几次实验,计算每次实验得到的重力加速度,再求这些重力加速度的平均值。
8用描迹法画出电场中平面上等势线
实验所用的电流表是零刻度在中央的电流表,在实验前应先测定电流方向与指针偏转方向的关系:将电流表、电池、电阻、导线按图1或图2 连接,其中R是阻值大的电阻,r是阻值小的电阻,用导线的a端试触电流表另一端,就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。
该实验是用恒定电流的电流场模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷,与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面,导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上),复写纸则放在中间。
9.测定玻璃折射率
实验原理:如图所示,入射光线AO由空气射入玻璃砖,经OO1后由O1B方向射出。作出法线NN1,则折射率
n=Sinα/Sinγ
注意事项:手拿玻璃砖时,不准触摸光洁的光学面,只能接触毛面或棱,严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面;实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变;大头针应垂直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些,以减小确定光路方向造成的误差;入射角应适当大一些,以减少测量角度的误差。
10.伏安法测电阻
1伏安法测电阻有a、b两种接法,a叫(安培计)外接法,b叫(安培计)内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的,测量值总小于真实值,小电阻应采用外接法;内接法的系统误差是由电流表的分压引起的,测量值总大于真实值,大电阻应采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小,可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表的变化,若电流表读数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI/I和ΔU/U)。
(1)滑动变阻器的连接
滑动变阻器在电路中也有a、b两种常用的接法:a叫限流接法,b叫分压接法。分压接法被测电阻上电压的调节范围大。当要求电压从零开始调节,或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。用分压接法时,滑动变阻器应该选用阻值小的;用限流接法时,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。
(2)实物图连线技术
无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好;对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)。
对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动触头两点的电势高低,根据伏安法部分电表正负接线柱的情况,将伏安法部分接入该两点间。
(3)描绘小电珠的伏安特性曲线
因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小(10Ω左右)所以应该选用安培表外接法。
小灯泡的电阻会随着电压的升高,灯丝温度的升高而增大,所以U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程,灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应该选用右面的那个图,开始时滑动触头应该位于左端(使小灯泡两端的电压为零)。
由实验数据作出的I-U曲线如右,说明灯丝的电阻随温度升高而增大,也就说明金属电阻率随温度升高而增大。(若用U-I曲线,则曲线的弯曲方向相反。)
若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡,电流表应选用0-0.6A量程;电压表开始时应选用0-3V量程,当电压调到接近3V时,再改用0-15V量程。
11.把电流表改装为电压表
⑴、用图(a)测定电流表内阻rg,方法是:先断开S2,闭合S1,调节R,使电流表满偏;然后闭合S2,调节R/,使电流表达到半满偏。当R比R/大很多时,可以认为rg=R/。(当R比R/大很多时,调节R/基本上不改变电路的总电阻,可认为总电流不变,因此当电流表半满偏时,通过R/的电流也是满偏电流的一半,两个分路的电阻相等)。实际上,S2闭合后,总电阻略有减小,总电流略有增大,当电流表半满偏时,通过R/的电流比通过电流表的电流稍大,即R/比rg稍小,因此此步测量的系统误差,总是使rg的测量值偏小。其中R不必读数,可以用电位器,R/需要读数,所以必须用电阻箱。
根据rg、Ig和扩大后的量程,计算出需要给电流表串联的电阻R1的值。
⑵、用(b)图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每0.5V校对一次,所以电压要从零开始逐渐增大,因此必须选用分压电路。
百分误差的计算:
如果当改装电压表示数为U时,标准电压表示数为U / ,则这时的百分误差为|U-U / | / U /。
如果校对时发现改装电压表的示数总是偏大,则应该适当增大R1的阻值(使表头的分压减小一些),然后再次重新进行校对。
12.测定金属的电阻率
被测电阻丝的电阻较小,所以选用电流表外接法;本实验不要求电压调节范围,可选用限流电路。因此选用上面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。本实验通过的电流不宜太大,通电时间不能太长,以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。
13用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻
根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir,本实验电路中电压表的示数是准确的,电流表的示数比通过电源的实际电流小,所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差, 电阻R的取值应该小一些,所选用的电压表的内阻应该大一些。
为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据:将点描好后,用直尺画一条直线,使尽量多的点在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的误差是很小的。它在U轴上的截距就是电动势E(对应的I=0),它的斜率的绝对值就是内阻r。(特别要注意:有时纵坐标的起始点不是0,求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI |)。
为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些。(选用使用过一段时间的1号电池)
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