大学物理试验思考题附答案

“大学物理实验”思考题 1.1. 什么是测量误差，什么是测量误差， 从形成原因上分哪几类？从形成原因上分哪几类？A A 类和类和 B B 类不确定度指什么？试类不确定度指什么？试 举例（比如导线直径的测量）计算分析说明。举例（比如导线直径的测量）计算分析说明。 测量结果和实际值并不完全一致，既存在误差。 误差分为系统误差，随机误差，粗大误差。 A 类不确定度：在同一条件下多次重复测量时，由一系列观察结果用统计分析评 定的不确定度。 B 类不确定度：用其他方法（非统计分析）评定的不确定度。 2.2. 就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。 3.3. 螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都是测量长度的工具，试具体各举一个螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都是测量长度的工具，试具体各举一个 例子详细说明这些仪器是如何读数的？另外，在螺旋测微器实验中，为什么要例子详细说明这些仪器是如何读数的？另外，在螺旋测微器实验中，为什么要 关注零点的问题？如何来进行零点修正呢？关注零点的问题？如何来进行零点修正呢？ 螺旋测微器:螺旋测微器的精密螺纹的螺距是 0.5mm,可动刻度有50 个等分刻度, 可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退 0.5mm,因此旋转每个小分度,相当于 测微螺杆前进或推后 0.5/50=0.01mm. 游标卡尺：以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数．看游标上哪条刻线 与主尺上的某一刻线（不用管是第几条刻线）对齐，由游标上读出毫米以下的小 数．总的读数为毫米整数加上毫米小数. 读数显微镜与螺旋测微器类似 4.4. 图线法、图线法、 逐差法、逐差法、 最小二乘法都是处理数据的常用方法，最小二乘法都是处理数据的常用方法， 它们各有什么好处？它们各有什么好处？ 如何进行？试各举一个例子加以详细说明。如何进行？试各举一个例子加以详细说明。 图线法简便，形象，直观。 逐差法提高了实验数据的利用率 ,减小了随机误差的影响,另外也可减小中仪器 误差分量。 最小二乘法理论上比较严格， 在函数形式确定后， 结果是唯一的， 不会因人而异。 5.5. 测量微小的形变量，常用到光杠杆，请叙述光杠杆的测量原理，并导出基本测量微小的形变量，常用到光杠杆，请叙述光杠杆的测量原理，并导出基本 测量公式。测量公式。 6.6. 迅速调出光杠杆是一个技术性很强的实验步骤，请具体说明操作的基本步骤。迅速调出光杠杆是一个技术性很强的实验步骤，请具体说明操作的基本步骤。 （1）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直 （2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同 （3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、平面镜在同一直线上，左、右移 动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度,直到找到为止。 （4）旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。 7.7. 测量一个物体的杨氏模量，可以有很多方法。请说出拉伸法的基本原理，并测量一个物体的杨氏模量，可以有很多方法。请说出拉伸法的基本原理，并 给出相应的测量公式。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法，请具给出相应的测量公式。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法，请具 体写出该测量方法的实验原理和测量要点。体写出该测量方法的实验原理和测量要点。 逐差法 8.8. 什么是刚体的转动惯量？请给出三线摆测量的基本原理，并给出相应的测量什么是刚体的转动惯量？请给出三线摆测量的基本原理，并给出相应的测量 公式，请详细说明三线摆实验的操作要点和注意点。作为设计性实验，你能不公式，请详细说明三线摆实验的操作要点和注意点。作为设计性实验，你能不 能再设计一种测量方法，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。能再设计一种测量方法，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。 转动惯量是刚体绕轴转动时惯性 (回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性 ) 的量度,用字母 I 或 J 表示 9.9. 什么是刚体的平行轴定理和正交轴定理？如何验证平行轴定理？试举例进什么是刚体的平行轴定理和正交轴定理？如何验证平行轴定理？试举例进 行详细说明。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法来验证正交轴定行详细说明。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法来验证正交轴定 理，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。理，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。 若有任一轴与过质心的轴平行，且该轴与过质心的轴相距为d，刚体对其转动惯 量为 J ，则有：J =J+md^2 其中 J 表示相对通过质心的轴的转动惯量,这个定理称为平行轴定理 当刚体为厚度可以忽略，并且刚体的形状在平面内时，此刚体绕与平面垂直的轴 线的转动惯量， 等于绕以下两条轴线的转动惯量之和：此两条轴线在刚体所在的 平面内；两条轴线过垂直轴和平面的交点；两条轴线互相垂直 1.用天平称量薄板的质量 m2， 2．将薄板置于大圆盘上，质心轴与大圆盘的转轴重合，摆动 50 个周期，计算 Iz。再将薄板改变方向放置，使其分别绕 x 方向转轴和 y 方向转轴转动，计算 Ix 和 Iy，并求其和与 Iz 比较。 10.10. 测量固体或液体的密度，有很多种方法。你能不能找到测量固体或液体的密度，有很多种方法。你能不能找到 3 3 种方法，来测量种方法，来测量 固体的密度？能不能至少找到一种方法，来测量液体的密度？请具体写出该测固体的密度？能不能至少找到一种方法，来测量液体的密度？请具体写出该测 量方法的实验原理和测量要点。量方法的实验原理和测量要点。 固体：直接称衡法，液体静力称衡法，天平测质量排水法测体积 液体：质量体积法，液体静力称衡法 11.11. 在物理实验中，速度与加速度的测量也经常会遇到。你能不能找到一种方在物理实验中，速度与加速度的测量也经常会遇到。你能不能找到一种方 法，可以测量物体运动的速度？你能不能再找到两种方法，可以测量物体运动法，可以测量物体运动的速度？你能不能再找到两种方法，可以测量物体运动 的加速度？请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。的加速度？请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。 打点计时器 12.12. 在物理实验中，在物理实验中，测量一个微小的长度，测量一个微小的长度，或一个微小的位移，或一个微小的位移，有很多种方法。有很多种方法。 你能不能至少找到你能不能至少找到 3 3 种不同的方法，来完成这个测量？请具体写出该测量方法种不同的方法，来完成这个测量？请具体写出该测量方法 的实验原理和测量要点。的实验原理和测量要点。 放大法：光杠杆，扭秤，干涉法 13. 描绘静电场的等势线，我们用的是电流场。你能不能说明，这样的模拟是描绘静电场的等势线，我们用的是电流场。你能不能说明，这样的模拟是 有效的？在实际实验测量中，与理论计算的结果对比，我们发现有时会存在非有效的？在实际实验测量中，与理论计算的结果对比，我们发现有时会存在非 常大的偏差，你认为原因在哪里？你认为如何改进数据处理方法，可以较大程常大的偏差，你认为原因在哪里？你认为如何改进数据处理方法，可以较大程 度地改善这个问题？度地改善这个问题？ 相似性 用电脑软件处理 14.14.