工科物理實驗物理實驗總結(jié)申優(yōu)論文

1、工科物理實驗（上）總結(jié)論文摘要：回顧本學期所做的實驗，總結(jié)一些實驗中出現(xiàn)的誤差，分析其原因，并提出改進的建議。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 實驗回顧（1） 三線扭擺法測轉(zhuǎn)動慣量：基本關(guān)系：（忽略摩擦力影響）轉(zhuǎn)動過程機械能守恒。通過對機械能守恒等式兩邊對時間求導數(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)動慣量的原理。實驗儀器也如下圖：（2）電磁聚焦：電磁聚焦基本原理：如下圖所示：電子在磁場中運動，在垂直于磁場方

3、向平面中受洛倫茲力的作用做圓周運動，在平行于磁場平面內(nèi)，不受力，做勻速直線運動。所以電子在磁場中的運動軌跡為螺線型。在磁場中運動的電子，如果初始點相同，且在沿磁場方向平面中速度分量一樣，則會在螺線距整數(shù)倍處交會。這就是電磁聚焦的原理。電磁聚焦法測電子比荷的實驗儀器如下：（3）密立根油滴法測電子電荷：密立根巧妙的運用簡單的測量方法，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)果準確。其設(shè)計極具啟發(fā)性。實驗原理：再通過公式的演變：如下：2 實驗誤差觀察，分析及其總結(jié)：（1）三線扭擺法測轉(zhuǎn)動慣量：經(jīng)過實驗求得的結(jié)果與理論公式所求結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)實驗誤差的偏差一會偏大一會偏小。通過觀察

4、實驗儀器和所用原理，總結(jié)如下：我們實驗所用的擺線伸縮性比較大。在擺動過程中會不同程度的出現(xiàn)松動。另一方面，對于實驗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：三線擺在空氣中會有阻尼振動，而發(fā)生阻尼振動會使其擺動的頻率發(fā)生變化，而頻率的變化相應的導致周期的變化，因而導致所測轉(zhuǎn)動慣量的誤差。如下圖中公式所示：其實上述三線扭擺法測量轉(zhuǎn)動慣量的公式又是在轉(zhuǎn)動角度足夠小的前提下。所以有時動作過大，也是導致誤差變化的一個原因。因此對改進該實驗提出一些建議：在測量過程中，應該保證轉(zhuǎn)盤的水平，擺動角度應該足夠小，并適當增加測量周期次數(shù)求取平均值，還有轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量應當適當輕。此外，經(jīng)過查詢資料，和實驗

5、操作表明，轉(zhuǎn)盤擺動的頻率越大，實驗誤差越小，不過當然要保證計數(shù)的方便。另外計數(shù)器應當采用光敏計時，這樣也能減少因人反應時間而造成的誤差。（2）電子聚焦測電子比荷：對于本人在實驗中出現(xiàn)的誤差，我認為是聚焦不夠完全的結(jié)果。因為測得的結(jié)果普遍偏大，誤差范圍超過10%左右，另外該實驗裝置，存在一個缺點，就是看的稍久一點就會讓人看得眼花。且聚焦程度沒有可比標準。提出的改進建議：應當在每臺儀器上設(shè)置一個聚焦程度的標準，以便于控制聚焦時的旋鈕調(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：在此實驗中，油滴大小的選取，我認為是比較重要的，因為，有時油滴過大，阻力會變大，

6、導致測量時，油滴下落的時間變長，最終導致測量得到的電量q的值偏小。此外應當控制油滴盒內(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。還有就是應當保持油滴盒系統(tǒng)的水平，否則，油滴將不垂直地面運動，導致運動測量時間的延長，也會導致電量的測量值q變小。另外，對于，油滴盒系統(tǒng)和計時器的分離，導致計時的不便，恐怕也是導致測量誤差的原因。因為一只手要控制電壓，防止油滴粘壁，另一只手又要摁停計時器。所以對于以上幾個方面提出一些建議：選取油滴體積要適當小，當然還是要便于觀察，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)法進行測量過程中，否則會帶來空氣擾動引起的誤差。此外對于實驗儀器，應當考慮將計時器與電壓開關(guān)連接起來，達到切換電壓開關(guān)的同時也改變計時器的狀態(tài)的目的。參考文獻-大學生物理實驗（上）主編：錢鋒，潘人培第5