工科物理實(shí)驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)總結(jié)申優(yōu)論文

1、工科物理實(shí)驗(yàn)（上）總結(jié)論文摘要：回顧本學(xué)期所做的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)一些實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差，分析其原因，并提出改進(jìn)的建議。關(guān)鍵詞：三線扭擺法；電磁聚焦；密立根油滴法。Conclusions to the Physical experiments(Electrical Engineering school of Southeast University,Nanjing16009222)Abstract: through retrospection to the experiments we did this term, we conclude from some experimental errors, a

2、nalyzed the causes, and put forward some suggestions.Key words:Three-wire torsion pendulum method;Electromagnetic focusing; Millikan oil drop experiment.1 實(shí)驗(yàn)回顧（1） 三線扭擺法測轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：基本關(guān)系：（忽略摩擦力影響）轉(zhuǎn)動(dòng)過程機(jī)械能守恒。通過對機(jī)械能守恒等式兩邊對時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換得如下圖所示的公式。此即為三線扭擺法測轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原理。實(shí)驗(yàn)儀器也如下圖：（2）電磁聚焦：電磁聚焦基本原理：如下圖所示：電子在磁場中運(yùn)動(dòng)，在垂直于磁場方

3、向平面中受洛倫茲力的作用做圓周運(yùn)動(dòng)，在平行于磁場平面內(nèi)，不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。所以電子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺線型。在磁場中運(yùn)動(dòng)的電子，如果初始點(diǎn)相同，且在沿磁場方向平面中速度分量一樣，則會(huì)在螺線距整數(shù)倍處交會(huì)。這就是電磁聚焦的原理。電磁聚焦法測電子比荷的實(shí)驗(yàn)儀器如下：（3）密立根油滴法測電子電荷：密立根巧妙的運(yùn)用簡單的測量方法，將對微觀量的車輛轉(zhuǎn)化為對宏觀量的測量，原理清晰，儀器簡單，結(jié)果準(zhǔn)確。其設(shè)計(jì)極具啟發(fā)性。實(shí)驗(yàn)原理：再通過公式的演變：如下：2 實(shí)驗(yàn)誤差觀察，分析及其總結(jié)：（1）三線扭擺法測轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)求得的結(jié)果與理論公式所求結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差的偏差一會(huì)偏大一會(huì)偏小。通過觀察

4、實(shí)驗(yàn)儀器和所用原理，總結(jié)如下：我們實(shí)驗(yàn)所用的擺線伸縮性比較大。在擺動(dòng)過程中會(huì)不同程度的出現(xiàn)松動(dòng)。另一方面，對于實(shí)驗(yàn)裝置的欠佳水平的調(diào)節(jié)缺乏一種可靠的操作性。此外眾所周知：三線擺在空氣中會(huì)有阻尼振動(dòng)，而發(fā)生阻尼振動(dòng)會(huì)使其擺動(dòng)的頻率發(fā)生變化，而頻率的變化相應(yīng)的導(dǎo)致周期的變化，因而導(dǎo)致所測轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的誤差。如下圖中公式所示：其實(shí)上述三線扭擺法測量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式又是在轉(zhuǎn)動(dòng)角度足夠小的前提下。所以有時(shí)動(dòng)作過大，也是導(dǎo)致誤差變化的一個(gè)原因。因此對改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)提出一些建議：在測量過程中，應(yīng)該保證轉(zhuǎn)盤的水平，擺動(dòng)角度應(yīng)該足夠小，并適當(dāng)增加測量周期次數(shù)求取平均值，還有轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)適當(dāng)輕。此外，經(jīng)過查詢資料，和實(shí)驗(yàn)

5、操作表明，轉(zhuǎn)盤擺動(dòng)的頻率越大，實(shí)驗(yàn)誤差越小，不過當(dāng)然要保證計(jì)數(shù)的方便。另外計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)采用光敏計(jì)時(shí)，這樣也能減少因人反應(yīng)時(shí)間而造成的誤差。（2）電子聚焦測電子比荷：對于本人在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差，我認(rèn)為是聚焦不夠完全的結(jié)果。因?yàn)闇y得的結(jié)果普遍偏大，誤差范圍超過10%左右，另外該實(shí)驗(yàn)裝置，存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是看的稍久一點(diǎn)就會(huì)讓人看得眼花。且聚焦程度沒有可比標(biāo)準(zhǔn)。提出的改進(jìn)建議：應(yīng)當(dāng)在每臺(tái)儀器上設(shè)置一個(gè)聚焦程度的標(biāo)準(zhǔn)，以便于控制聚焦時(shí)的旋鈕調(diào)節(jié)。此外盡可能的改變觀察方式，避免因眼花造成的觀察誤差。（3）密立根油滴法測電子電荷：在此實(shí)驗(yàn)中，油滴大小的選取，我認(rèn)為是比較重要的，因?yàn)?，有時(shí)油滴過大，阻力會(huì)變大，

6、導(dǎo)致測量時(shí)，油滴下落的時(shí)間變長，最終導(dǎo)致測量得到的電量q的值偏小。此外應(yīng)當(dāng)控制油滴盒內(nèi)的油滴數(shù)目，最好是控制在一滴，這樣可以減少因油滴之間庫侖力而引起的誤差。還有就是應(yīng)當(dāng)保持油滴盒系統(tǒng)的水平，否則，油滴將不垂直地面運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)測量時(shí)間的延長，也會(huì)導(dǎo)致電量的測量值q變小。另外，對于，油滴盒系統(tǒng)和計(jì)時(shí)器的分離，導(dǎo)致計(jì)時(shí)的不便，恐怕也是導(dǎo)致測量誤差的原因。因?yàn)橐恢皇忠刂齐妷?，防止油滴粘壁，另一只手又要摁停?jì)時(shí)器。所以對于以上幾個(gè)方面提出一些建議：選取油滴體積要適當(dāng)小，當(dāng)然還是要便于觀察，控制油滴盒系統(tǒng)內(nèi)的油滴數(shù)目，保持油滴盒系統(tǒng)的水平，另外多測幾次，求取平均值，減少測量的誤差。此外數(shù)據(jù)樣本所帶的電量越小越好，也即在用靜態(tài)法進(jìn)行測量過程中，否則會(huì)帶來空氣擾動(dòng)引起的誤差。此外對于實(shí)驗(yàn)儀器，應(yīng)當(dāng)考慮將計(jì)時(shí)器與電壓開關(guān)連接起來，達(dá)到切換電壓開關(guān)的同時(shí)也改變計(jì)時(shí)器的狀態(tài)的目的。參考文獻(xiàn)-大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)（上）主編：錢鋒，潘人培第5