第一篇：《目測法測透射光柵常數(shù)》實驗提要

實驗15《目測法測透射光柵常數(shù)》實驗提要

實驗課題及任務

《目測法測透射光柵常數(shù)》實驗課題任務是，給定一個光柵和光源(如汞燈、鈉燈或激光器等)，根據(jù)光源的已知光譜，在沒有分光計和其它測量儀器的情況下，僅利用米尺和自制實驗器材，結合直接目視法，測量透射光柵的光柵常數(shù)。該實驗還可以已知光柵常數(shù)測量未知譜線的波長。

學生根據(jù)自己所學知識，設計出《目測法測透射光柵常數(shù)》的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實驗原理和理論計算公式；選擇測量儀器；研究測量方法；寫出實驗內(nèi)容和步驟。)然后根據(jù)自己設計的方案，進行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實驗結果，寫出完整的實驗報告，也可按書寫科學論文的格式書寫實驗報告。

設計要求

⑴ 通過在實驗室用目測的方式觀察光柵的衍射現(xiàn)象，繪制出光路圖，通過對光路圖的分析，找出光柵方程與光路圖中的那些物理量(即待測量的物理量)有關，根據(jù)光柵方程和待測物理量的關系推導出計算公式，寫出該實驗的實驗原理。(注：這一步是本實驗的關鍵所在，得先到實驗室觀察實驗現(xiàn)象，通過實驗現(xiàn)象的觀察，繪制出光路圖，分析論證，找出規(guī)律，才能寫出實驗原理。)

⑵ 選擇實驗測量儀器，僅限于光柵、米尺(10m/0.005m或3m/0.001m)、光源(汞燈、鈉燈或激光器)的選擇，可以自制輔助器件。

⑶ 設計出實驗方法和實驗步驟，要具有可操作性。

⑷ 測量時那些物理量可以測量一次，那些物理量必須得多次測量，說明原理。⑸ 實驗結果用標準形式表達，即用不確定度來表征測量結果的可信賴程度。實驗儀器的選擇及提示

⑴ 光柵：實驗室給定，光柵參數(shù)為：300/mm

⑵ 米尺：3m/0.001m或10m/0.005m任選，⑶ 光源：鈉燈、激光器.⑷ 可以自制實驗器材，如帶刻度的條型光屏，也可以借助現(xiàn)有實驗室的條件。實驗所用公式及物理量符號提示

⑴ 光柵方程:d?sin??k?(k=0、?

1、?

2、?

3、……)

式中d?a?b(其中a為光柵縫寬，b為相鄰縫間不透明部分的寬度)為相鄰狹縫之間的距離，稱為光柵常數(shù)，?為光波波長，k為衍射光譜線的級次。

⑵ 用x表示譜線到0級譜線的距離，用y表示光柵到0級譜線的垂直距離。提交整體設計方案時間

學生自選題后2~3周內(nèi)完成實驗整體設計方案并提交。提交整體設計方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。

思考題

⑴ 光柵與光源之間的距離多遠比較合適？

⑵ 眼睛與光柵的距離對測量有沒有影響？

⑶ 光屏和光源是否一定要在一個平面內(nèi)？

⑷ 光柵與光屏的距離測量，該實驗應采用單次測量還是多次測量？單次測量能否滿足測量精度的要求？

參考文獻

參閱各實驗書籍中的夫瑯和菲衍射原理及光柵衍射原理。幾何光學，人眼睛的光學原理。

第二篇：物理實驗報告《用分光計和透射光柵測光波波長》

【實驗目的】

觀察光柵的衍射光譜，掌握用分光計和透射光柵測光波波長的方法。

【實驗儀器】

分光計，透射光柵，鈉光燈，白熾燈。

【實驗原理】

光柵是一種非常好的分光元件，它可以把不同波長的光分開并形成明亮細窄的譜線。

光柵分透射光柵和反射光柵兩類，本實驗采用透射光柵，它是在一塊透明的屏板上刻上大量相互平行等寬而又等間距刻痕的元件，刻痕處不透光，未刻處透光，于是在屏板上就形成了大量等寬而又等間距的狹縫?？毯酆酮M縫的寬度之和稱為光柵常數(shù)，用d

表示。

由光柵衍射的理論可知，當一束平行光垂直地投射到光柵平面上時，透過每一狹縫的光都會發(fā)生單縫衍射，同時透過所有狹縫的光又會彼此產(chǎn)生干涉，光柵衍射光譜的強度由單縫衍射和縫間干涉兩因素共同決定。用會聚透鏡可將光柵的衍射光譜會聚于透鏡的焦平面上。凡衍射角滿足以下條件

實驗中若測出第k級明紋的衍射角θ，光柵常數(shù)d已知，就可用光柵方程計算出待測光波波長λ。

【實驗內(nèi)容與步驟】

1．分光計的調(diào)整

分光計的調(diào)整方法見實驗1。

2．用光柵衍射測光的波長

物理實驗報告

·化學實驗報告

·生物實驗報告

·實驗報告格式

·實驗報告模板

圖12

光柵支架的位置

圖13

分劃板

（3）測鈉黃光的波長

①

轉(zhuǎn)動望遠鏡，找到零級像并使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ0和θ0/，并記入表4

中。

②

右轉(zhuǎn)望遠鏡，找到一級像，并使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ右和θ右/，并記入表4中。

③

左轉(zhuǎn)望遠鏡，找到另一側(cè)的一級像，并使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ左和θ左/，并記入表4中。

3．觀察光柵的衍射光譜。

將光源換成復合光光源（白熾燈）通過望遠鏡觀察光柵的衍射光譜。

【注意事項】

1．分光計的調(diào)節(jié)十分費時，調(diào)節(jié)好后，實驗時不要隨意變動，以免重新調(diào)節(jié)而影響實驗的進行。

2．實驗用的光柵是由明膠制成的復制光柵，衍射光柵玻璃片上的明膠部位，不得用手觸摸或紙擦，以免損壞其表面刻痕。

3．轉(zhuǎn)動望遠鏡前，要松開固定它的螺絲；轉(zhuǎn)動望遠鏡時，手應持著其支架轉(zhuǎn)動，不能用手持著望遠鏡轉(zhuǎn)動。

【數(shù)據(jù)記錄及處理】

表4

一級譜線的衍射角

零級像位置

左傳一級像

位置

偏轉(zhuǎn)角

右轉(zhuǎn)一級像

位置

偏轉(zhuǎn)角

偏轉(zhuǎn)角平均值

光柵常數(shù)

鈉光的波長λ0

=

589·3

nm

根據(jù)式（10）

k=1，λ=

d

sin

1=

相對誤差

【思考題】

1．什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？

2．分光計的主要部件有哪四個？分別起什么作用？

3．調(diào)節(jié)望遠鏡光軸垂直于分光計中心軸時很重要的一項工作是什么？如何才能確保在望遠鏡中能看到由雙面反射鏡反射回來的綠十字叉絲像？

4．為什么利用光柵測光波波長時要使平行光管和望遠鏡的光軸與光柵平面垂直？

5．用復合光源做實驗時觀察到了什么現(xiàn)象，怎樣解釋這個現(xiàn)象？

第三篇：實驗37 磺基水楊酸法測鐵的含量

實驗37磺基水楊酸法測鐵的含量

實驗目的（1）鞏固吸光光度法的基本理論，掌握吸收曲線及標準曲線的繪制及應用。

（2）了解721型分光光度計的工作原理及使用方法。

一、提問

（1）溶液酸度對磺基水楊酸鐵配合物的吸光度有何影響？

（2）本實驗中哪些試劑應準確加入？哪些不必嚴格準確加入？為什么？

（3）使用蒸餾水和試劑空白作參比溶液有何區(qū)別？工作曲線是否都通過原點？

二、講解

1、原理：Fe3+離子與磺基水楊酸能形成有色配合物，在pH＝8～11的氨性溶液中該配合物呈黃色，且其濃度服從朗伯－比爾定律。可以固定溶液濃度和比色皿厚度，通過調(diào)節(jié)入射光的波長測定不同波長時的吸光度并繪制吸收曲線，找出最大吸收波長；固定波長為最大吸收波長，測定一系列標準溶液的吸光度，作出工作曲線。根據(jù)相同條件下未知液的吸光度，可以在工作曲線上求出未知液的濃度。

（1）Fe3+離子與磺基水楊酸能形成逐級配合物，在不同酸度條件下，可能生成1：

1、1：2和1：3三種顏色不同的配合物，故測定時應控制溶液酸度。

（2）配制標準溶液時鐵離子必須準確加入，過量的磺基水楊酸和氨水對溶液的吸光度影響不是很大，不必嚴格準確加入。

（3）試劑空白作參比溶液可以消除溶液中其它有色物質(zhì)的影響，所得工作曲線通過原點。蒸餾水不能消除溶液中其它有色物質(zhì)的影響，所得工作曲線不一定通過原點。

2、操作注意

（1）為避免引起光電池疲勞現(xiàn)象，不測定時應打開暗室蓋，特別應避免強光照射。

（2）比色皿盛取溶液時只需裝至比色皿的2/3處，過滿易濺出腐蝕儀器。

（3）比色皿的光學表面一定要注意保護。

（4）操作儀器要小心，不要用勁擰動，以免損壞機件。

（5）讀數(shù)時眼睛應垂直于表盤，使平面鏡里外的指針重合，此時讀數(shù)最準確。

（6）每改變一個波長，就得重新調(diào)0和100％。

三、實驗要求

（1）熟悉分光光度計的構造，并掌握其使用方法。

（2）繪制吸收曲線，找出最大吸收波長。

（3）繪制工作曲線，并利用工作曲線求出未知液的濃度。

第四篇：中學物理實驗中用電壓補償法提高伏安法測電阻的精確度研究

中學物理實驗中用電壓補償法提高伏安法測電阻的精確度研究

摘要：伏安法測電阻實驗是中學物理實驗中一個重要的基礎實驗。由于物理思路清晰，方法簡單，所以在課堂教學演示中廣泛運用。但是，其演示實驗也存在著系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生。本文對于實驗誤差的產(chǎn)生進行分析，利用電壓補償法對伏安法測電阻的內(nèi)接法和外接法進行修正，結果得以減小誤差。對于課堂演示來講，本文實驗能夠做到一定的科學性，并且能夠得到精確的結果，分析最理想的實驗方法。

關鍵詞：伏安法測電阻；電壓補償法；系統(tǒng)誤差；相對誤差

引言：伏安法測電阻是重要的實驗之一。在初中、高中和大學都有伏安法測電阻的實驗，并且在初中到高中再到大學對伏安法測電阻的精確度要求不斷提高，理論分析不斷加深。伏安法測電阻的接線有外接法和內(nèi)接法，不同的接法對測量電阻的誤差也不同。為了探索中學課堂教學中，以伏安法測量電阻為基礎的實驗方法，討論其間的測量精確度，本論文用電壓補償法等不同方法對伏安法測電阻進行改裝，比較中學演示實驗，課堂教學提高實驗的精確度的可選方案。

本文利用比較相對誤差的方法，比較確定哪一種實驗方法結果的精確度更高。實驗測得的數(shù)值與真實數(shù)值之間的差數(shù)稱為“絕對誤差”，而“絕對誤差”與“真實數(shù)據(jù)”的比值稱為“相對誤差”。由于真實的數(shù)值往往不知道，因而只能用多次測定結果的平均值代替“真值”，這樣計算的結果稱為“偏差”。偏差也分“絕對偏差”和“相對偏差”。絕對偏差是一次測量值與平均值的差異，相對偏差是指一次測量的絕對偏差占平均值的百分率。1 伏安法測電阻 1.1 原理

如圖1所示，測出通過電阻R的電流I及電阻R兩端的電壓U，則根據(jù)歐U姆定律，可知R?

I

圖1 伏安法測電阻電路圖

[1]

Fig.1 The voltammetry resistance circuit diagram 以下討論伏安法測電阻的系統(tǒng)誤差問題[1]。1.2 測量儀表的選擇

在電學實驗中，儀表的誤差是重要的誤差來源，所以要減小實驗誤差，選擇合適的儀表是關鍵環(huán)節(jié)。而儀表的量程和等級是反映儀表準確度的兩個參數(shù)，所以選擇合適的儀表就是選擇合適量程和等級的儀表。下面介紹選擇儀表量程和等級的方法[2]。

1.2.1 參照電阻器R的額定功率確定儀表的量限

設電阻R的額定功率P，則最大電流為 I?PR

22處（指針指在刻度盤的處測量值最準33為使電流表的指針指向刻度盤的確），于是電流計的量限

I23?3P3。I,即

22R3電阻兩端的電壓為U?IR，而電壓表的量程應限為U[1][2]。

21.2.2 參照對電阻測量準確度的要求確定儀表的等級

假設要求測量R的相對誤差不大于某一ER錯誤！未指定書簽。，則在一定近

???U?2??I?2?似下按合成不確定度公式，可有ER????????。如果

???U??I????U?I??UIER2，對于準確度等級為a，特征值為X錯誤！未指定書簽。n的電

a，可知電100表，其最大絕對誤差為?max錯誤！未找到引用源。，則?max?Xn?流表等級aI應滿足aI?ERU[1][2]

。??100U2nERI??100；電壓表的等級aU應滿足2InaU?1.3 滑動變阻器分壓電路與限流電路的選擇 1.3.1 限流電路

如圖2所示電路中變阻器起限流作用，變阻器電阻調(diào)到最大時，電路中仍有電流，電路中電流變化范圍為

EE～，負載Rx的電壓調(diào)節(jié)范圍為

R?RXRX 1 ERX～ E(電源內(nèi)阻不計)。如果RX >>R，電流變化范圍很小，變阻器起不到RX?R變阻作用，此時采用該接法就不能滿足多次測量的要求。一般來說，以下三種情況不能采用限流接法而采用分壓接法：①電路中最小電流仍超過電流表量程或超過被測元件的額定電流；②要求被測電阻的電壓、電流從零開始連續(xù)變化；③ 被測電阻值遠大于變阻器的全部電阻值[3]。

圖2 限流電路[3] Fig.2 Limiting circuit 1.3.2 分壓電路

變阻器采用分壓接法如圖3所示，負載RX上電壓變化范圍是0一E(不計電源內(nèi)電阻)，電壓調(diào)節(jié)范圍比限流接法大。但是當通過負載RX的電流一定時，圖3中干路電流大于圖2中干路電流，圖3中電路消耗的功率較大。而且圖3的接法沒有圖2簡單。通常變阻器以采用限流接法為主。

圖3 分壓電路[3]

Fig.3 Voltage dividing circuit 關于變阻器的選擇，應針對不同的連接方式和電路中其他電阻的大小選擇不同的變阻器。在分壓接法中，變阻器應選擇電阻較小而額定電流較大的；在限流接法中，變阻器的阻值應與電路中其他電阻比較接近[3]。1.4 伏安法測電阻的兩種連線方法以及引入的誤差

伏安法有兩種連線方法。如圖4所示為外接法---電流表在電壓表的外側(cè)；如圖5所示為內(nèi)接法---電流表在電壓表的內(nèi)側(cè)。

圖4 外接法

圖5 內(nèi)接法 Fig.4 External method

Fig.5 Internal law

1.4.1內(nèi)接法引入的誤差

設電流表的內(nèi)阻為RA,回路電流為I，則電壓表測出的電壓值U?IR?IRA?I(R?RA)

即電阻的測量值Rx是 Rx?R?RA

可見測量值大于實際值，測量的絕對誤差為RA，相對誤差為

RA，當RA<

1.4.2 外接法引入的誤差

設電阻R中的電流為IR，又設電壓表中流過電流為IV，電壓表內(nèi)阻為RV，則電流表中電流I?IR?IV?U(11?)RRVRVU ?RIR?RV因此電阻R的測量值Rx是 Rx?由于RV?(R?RV),所以測量值Rx小于實際值R，測量的相對誤差為RX?RR。式中負號是由于絕對誤差是負值，只有當RV>>R時才可以??RR?RV用外接法[2]。伏安法測電阻的電壓補償法 2.1 電壓補償法原理 2.1.1 補償法的定義

采用一個可以變化的附加能量裝置，用以補償實驗中某部分能量損失或能量交換，使得實驗條件滿足或接近理想條件，稱為補償法。簡而言之，補償法就是將因種種原因使測量狀態(tài)受到的影響盡量加以彌補[4]。2.1.2 電壓補償法

用電壓表測電池的電動勢Ex，如圖6所示，因電池電阻r的存在，當有電流通過時，電池內(nèi)部不可避免地產(chǎn)生電位降Ir。因此，電壓表指示的只是電池的端電壓U，即U?Ex?Ir。顯然，只有當I=0時，電池的端電壓才等于電動勢Ex。

圖6 用電壓表測量電池電動勢

Fig.6 Electromotive force measured with a voltmeter 如果有一個電動勢大小可以調(diào)節(jié)的電源E0，使E0與待測電源Ex通過檢流計反串起來。如圖3-2所示，調(diào)節(jié)電動勢E0的大小，使檢流計指示為0，即E0產(chǎn)生一個與I方向相反而大小相等的電流I’，以彌補Ir的損失，于是兩個電源的電動勢大小相等，互相補償，可得Ex= E0，這時電路達到補償，知道了補償狀態(tài)下E0的大小，就可得出待測電動勢Ex[4][5]。

圖7 電壓補償法原理圖

Fig.7 Voltage principle of compensation law Figure 2.2內(nèi)接法的電壓補償法

由圖5可知，內(nèi)接法測電阻電壓表示數(shù)U?URX?URA，而I?IRX，引入的電流表內(nèi)阻分壓導致電壓表的示數(shù)比實際值大。為了解決這個問題，采用了如圖8所示的電壓補償法。此補償法是對電流表進行補償，目的是消除電流表內(nèi)阻引入的測量誤差。如圖8所示，引入輔助電源E2，這樣AB段電路之間就存在兩個方向相反、分別由E1，E2提供的電流。只要兩電源的電動勢滿足一定的要求，調(diào)節(jié)滑線變阻器R2，即可使經(jīng)過AB段電路的合電流為零，此時，A、B兩點電勢相等，電壓表○V當于直接并聯(lián)在待測電阻的兩端，其測量值就是待測電阻兩端的真實電壓值。為了測量方便，在AC電路接入靈敏電流計。

虛線框內(nèi)構成補償后的“電流表”。當原電流表○A上的電位差為輔助電源E2和滑線變阻器尺R2上的電勢差所補償，這時電路處于平衡狀態(tài)，靈敏電流計指示為零，即A、B兩點間的電勢差為零，相當于電流表無內(nèi)阻。這樣就解決了電流表內(nèi)阻分壓的問題，提高了測量的精確度。

圖8 內(nèi)接法的電壓補償法電路圖

Fig.8 The voltage compensation law circuit diagram of the internal law 在實際測量電阻的過程中，為了保護靈敏電流計，應與靈敏電流計串聯(lián)一個滑線變阻器R3。測量時，R3開始阻值要大一些，當AC段電流逐漸減小到零時，R3再逐漸減小直到零，這樣可以提高測量電路的靈敏度。電路達到平衡的標志是靈敏電流計接通或斷開時，指針不顯示任何微小的顫動。測量方法是：如圖8連接電路，S斷開，R1，R2，R3都放在安全端，調(diào)E1，E2為適當值。將開關S閉合，調(diào)滑線變阻器R2，使檢流計讀數(shù)為零，記下此時的U和I。為了減小測量的不確定度，要測多組數(shù)據(jù)[6]。2.3 外接法的電壓補償法

由圖4可知，外接法測電阻電壓表示數(shù)U?URX，而I?IRX?IRA，引入的電壓表內(nèi)阻分流導致電流表的示數(shù)比實際值大。為了解決這個問題，采用了如圖9所示的電壓補償法。

圖9 外接法的電壓補償法

Fig.9 External voltage compensation method circuit diagram of the method 此補償法是對電壓表進行補償，目的是消除電壓表內(nèi)阻引入的測量誤差。如圖9所示，右側(cè)由輔助電源E2與滑線變阻器R2組成一個分壓電路，所分得的電壓由電壓表○V測出。左側(cè)由E1、待測電阻Rx電流表○A組成一個閉合回路。當Rx兩端電壓與分壓器分得的電壓相等時，A，B兩點的電勢相等，電壓表示數(shù)等于 5 Rx兩端的電壓，卻不從左側(cè)閉合回路中分得電流。在AB段電路接人靈敏電流計，用來檢驗電路平衡。虛線框內(nèi)是補償后的“電壓表”。當檢流計指零時，電壓表達到補償，虛線框內(nèi)的電路相當于一個內(nèi)阻無限大的電壓表。

此電路的測量要點與內(nèi)接法的電壓補償法測量要點相同，具體測量方法為：如圖4連接電路，S1，S2都斷開，R1，R2，R3都放在安全端，調(diào)E1，E2為適當值。閉合開關S1，S2，調(diào)節(jié)滑線變阻器R2，R3使檢流計示數(shù)為零。記錄此時的U和I，要測多組數(shù)據(jù)。

補償法是測量實驗中的一種重要方法，針對內(nèi)接法和外接法存在的缺陷，設計不同的電壓補償法電路來測量電阻，實驗測得的電流和電壓都是真實值，減小了系統(tǒng)誤差[6]。3實驗結果與數(shù)據(jù)處理

由于測量的電阻阻值不同。且不同的實驗方法對電阻的影響也不同，所以測得的數(shù)據(jù)通過技術相對誤差來比較哪一種方法更為準確。

相對誤差：.實驗測得的數(shù)值與真實數(shù)值之間的差數(shù)稱為“絕對誤差”，而“絕對誤 差”與“真實數(shù)據(jù)”的比值稱為“相對誤差”。由于真實的數(shù)值往往不 知道，因而只能用多次測定結果的平均值代替“真值”，這樣計算的結果稱為“偏差”。偏差也分“絕對偏差”和“相對偏差”。絕對偏差是一次測量值與平均值的差異，相對偏差是指一次測量的絕對偏差占平均值的百分率[7][8][9]。3.1 內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補償法的實驗結果比較

表1 內(nèi)接法與內(nèi)接法電壓補償法測量未知電阻Rx1的結果比較

Table 1 The results of comparison of internal law and internal law voltage compensation method unknown resistance is measured Rx1 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 U/V 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800

內(nèi)接法 I/mA 0.32 0.39 0.45 0.52 0.60 0.67 0.72 0.80 0.88 0.94 1.02 1.08 1.15 1.20

Rx1內(nèi)接法/Ω 1562.5 1538.5 1555.6 1538.5 1500.0 1492.5 1527.8 1500.0 1477.3 1489.4 1470.6 1481.5 1478.3 1500.0

內(nèi)接法的電壓補償法 U/V I/mA Rx1補償法/Ω 0.500 0.35 1428.6 0.600 0.42 1428.6 0.700 0.49 1428.6 0.800 0.56 1428.6 0.900 0.62 1451.6 1.000 0.70 1428.6 1.100 0.76 1447.4 1.200 0.83 1445.8 1.300 0.90 1444.4 1.400 0.98 1428.6 1.500 1.04 1442.3 1.600 1.10 1454.5 1.700 1.18 1440.6 1.800 1.24 1451.6 6 15 2.000 1.34 1492.5 2.000 16 2.200 1.46 1506.8 2.200 17 2.400 1.60 1500.0 2.400 18 2.600 1.74 1494.2 2.600 19 2.800 1.88 1489.4 2.800 20 2.900 1.94 1494.8 2.900 3.1.1 內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補償法的相對誤差的計算

由表1，得 RX1內(nèi)接法=1504.5Ω；RX1補償法=1443.1Ω。所以相對誤差的計算公式：

1.39 1.52 1.64 1.79 1.94 2.02 1438.8 1447.4 1463.4 1452.5 1443.7 1435.6 ?內(nèi)接法?Rx1n內(nèi)接法?Rx1內(nèi)接法RX1內(nèi)接法?100%；?補償法?Rx1n補償法?Rx1補償法RX1補償法?100%。

表2 內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補償法的相對誤差的計算

Table 2 The calculation of the relative error of the internal law and internal law voltage

compensation law

內(nèi)接法

序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Rx1內(nèi)接法/Ω 1562.5 1538.5 1555.6 1538.5 1500.0 1492.5 1527.8 1500.0 1477.3 1489.4 1470.6 1481.5 1478.3 1500.0 1492.5 1506.8 1500.0 1494.2 1489.4 1494.8

內(nèi)接法的電壓補償法

?內(nèi)接法

3.86% 2.26% 3.39% 2.26% 0.29% 0.79% 1.55% 0.30% 1.81% 1.01% 2.25% 1.53% 1.74% 0.30% 0.80% 0.16% 0.30% 0.68% 1.01% 0.64%

Rx1補償法/Ω 1428.6 1428.6 1428.6 1428.6 1451.6 1428.6 1447.4 1445.8 1444.4 1428.6 1442.3 1454.5 1440.6 1451.6 1438.8 1447.4 1463.4 1452.5 1443.7 1435.6

?補償法

1.01% 1.01% 1.01% 1.01% 0.59% 1.01% 0.30% 0.19% 0.09% 1.01% 0.06% 0.79% 0.17% 0.59% 0.30% 0.30% 1.41% 0.65% 0.01% 0.52% 由表2，得 ?內(nèi)接法?1.35%，得 ?補償法?0.60%；經(jīng)對內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補償法的相對誤差計算得?內(nèi)接法?1.35%>?補償法?0.60%。所以伏安法的內(nèi)接法 的電壓補償法比內(nèi)接法更為精確。

3.2 外接法與外接法的電壓補償法的實驗結果比較

表3 外接法與外接法的電壓補償法測量未知電阻Rx2的結果比較

Table 3 External method, external voltage compensation law Measurement of unknown

resistance Rx2 Comparison 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 U/V 0.104 0.134 0.164 0.172 0.182 0.192 0.202 0.214 0.224 0.232 0.247 0.260 0.272 0.282 0.294 0.306 0.320 0.332 0.342 0.352 0.362 0.372 0.384 0.400 0.410 0.420 0.432 0.444 0.472 0.500

外接法 I/mA 2.00 2.50 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00 5.20 5.40 5.60 5.80 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 7.20 7.40 7.60 7.80 8.00 8.50 9.00

Rx2/Ω 52.0 53.6 54.7 53.8 53.5 53.3 53.2 53.5 53.3 52.7 53.7 54.2 54.4 54.2 54.4 54.6 55.2 55.3 55.2 55.0 54.8 54.7 54.9 55.6 55.4 55.3 55.4 55.5 55.5 55.6

外接法的電壓補償法 U/V I/mA Rx2/Ω 0.135 2.00 67.5 0.170 2.50 68.0 0.202 3.00 67.3 0.220 3.20 68.8 0.234 3.40 68.8 0.248 3.60 68.9 0.258 3.80 67.8 0.272 4.00 68.0 0.286 4.20 68.1 0.301 4.40 68.4 0.316 4.60 68.7 0.330 4.80 68.8 0.342 5.00 68.4 0.355 5.20 68.3 0.370 5.40 68.5 0.384 5.60 68.6 0.400 5.80 68.9 0.413 6.00 68.8 0.427 6.20 68.9 0.440 6.40 68.8 0.453 6.60 68.6 0.468 6.80 68.8 0.482 7.00 68.9 0.500 7.20 69.4 0.512 7.40 69.2 0.528 7.60 69.4 0.542 7.80 69.5 0.556 8.00 69.5 0.592 8.50 69.6 0.624 9.00 69.3 3.2.1 外接法與外接法的電壓補償法相對誤差的計算

由表3，得RX2外接法=54.4Ω；RX2補償法=68.69Ω。所以相對誤差的計算公式：

?外接法?Rx2外接法?Rx2外接法RX2外接法?100%；?補償法?Rx2n補償法?Rx2補償法RX2補償法?100%

表4 外接法與外接法的電壓補償法相對誤差的計算

Table 4 External method, external voltage compensation law relative error of calculation

外接法

序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Rx2外接法/Ω 52.0 53.6 54.7 53.8 53.5 53.3 53.2 53.5 53.3 52.7 53.7 54.2 54.4 54.2 54.4 54.6 55.2 55.3 55.2 55.0 54.8 54.7 54.9 55.6 55.4 55.3 55.4 55.5 55.5 55.6

外接法的電壓補償法

?外接法

4.41% 1.47% 0.49% 1.20% 1.60% 1.96% 2.28% 1.65% 1.96% 3.08% 1.30% 0.43% 0 0.31% 0.08% 0.45% 1.42% 1.72% 1.40% 1.10% 0.82% 0.56% 0.84% 2.12% 1.85% 1.59% 1.81% 2.02% 2.08% 2.12%

Rx2補償法/Ω 67.5 68.0 67.3 68.8 68.8 68.9 67.8 68.0 68.1 68.4 68.7 68.8 68.4 68.3 68.5 68.6 68.9 68.8 68.9 68.8 68.6 68.8 68.9 69.4 69.2 69.4 69.5 69.5 69.6 69.3

?補償法

1.72% 0.99% 1.96% 0.10% 0.21% 0.30% 1.14% 0.99% 0.85% 0.39% 0.02% 0.10% 0.41% 0.60% 0.24% 0.16% 0.42% 0.22% 0.28% 0.10% 0.06% 0.21% 0.26% 1.11% 0.74% 1.16% 1.18% 1.19% 1.41% 0.95% 由表4，得?外接法?1.47%；?補償法?0.65%。經(jīng)對外接法與外接法的電壓補償法的相對誤差計算得?外接法?1.47%>?補償法?0.65%。所以伏安法的外接法的電壓補償法比外接法更為精確。4 結論

在中學物理中，伏安法測電阻是基礎實驗之一，實驗原理簡單，操作簡便。但精確度不是很高，利用電壓補償法來提高測量電阻的精確度，不過電壓補償法實驗原理相對復雜。伏安法測量電阻時，誤差主要是電流表和電壓表的內(nèi)阻帶來的系統(tǒng)誤差。另外其被測電阻所流過的電流是由電源電壓所決定的，在測量中，電壓表的最小量程為3V,一般情況電表讀數(shù)在量程的2 /3至滿量程的范圍內(nèi)，讀數(shù)誤差最小，但考慮在2V-3V時，流過電阻的電流過大，流過電阻的電流過大使電阻發(fā)熱，阻值會增加，所以實驗中電壓最大只取1V.而應用補償法測量電阻，被測電阻所流過的電流是可以控制的，被測電阻雖仍有微量電流流過，但0.5mA或更微小的電流流過被測電阻所造成的影響是完全可以忽略的.由此可見，利用補償法測電阻，既能夠避免伏安法測電阻時由于電表內(nèi)阻引入的誤差，又可以避免電橋法測電阻時由于比率臂電阻不精確引入的誤差，不失為一種精確測量電阻的方法。但是對于中學生來說，電壓補償法難度很高。所以中學適用伏安法測電阻的內(nèi)接法和外接法對電阻進行測量。參考文獻：

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method to improve accuracy Abstract: The Measured Resistance with Voltammetery in middle school physics is an important basis experiments.With the physical thoughts clear, the physics method simple, it is widely used in the classroom demonstration.However, the demonstration experiment in there is also the generation of systematic errors.For the generation of experimental error analysis, voltage compensation testing resistance inner connection and an external law be amended, the result can be reduced error.For classroom presentations in terms of this experiment be able to do certain scientific, and be able to get accurate results and analysis of the best experimental methods.Key words: testing resistance;the Voltage Compensation Act;systematic errors;relative error 11

第五篇：差熱分析法測sn和kno3系統(tǒng)的相圖開放實驗小結 理學院應化系 袁連山

“差熱分析法測Sn和KNO3系統(tǒng)的相圖”開放實驗小結

理學院應化系袁連山

物質(zhì)在加熱或冷卻過程中，當達到特定溫度時，會產(chǎn)生物理變化或化學變化，伴隨著有吸熱和放熱現(xiàn)象，反映著系統(tǒng)的焓發(fā)生了變化，差熱分析就是利用這一特點，通過測定樣品與參比物的溫度差對時間的函數(shù)關系，來鑒別物質(zhì)或確定組成結構以及轉(zhuǎn)化溫度、熱效應等物理化學性質(zhì)。

在升溫或降溫時發(fā)生的相變過程，是一種物理變化，一般來說由固相轉(zhuǎn)變成液相或氣相的過程是吸熱過程，而其相反的相變過程則為放熱過程。本實驗就是利用在升溫過程中測Sn和KNO3的相變過程。根據(jù)分析差熱圖譜可以看出差熱峰的數(shù)目、位置、方向、高度、寬度，進而得出這兩種物質(zhì)在0~400℃范圍內(nèi)發(fā)生相變的次數(shù)（即是否有晶型的轉(zhuǎn)變），峰的方向判斷過程是吸熱和放熱；峰的位置測出物質(zhì)發(fā)生相變的溫度（熔點）；利用峰的高度、寬度，求出其峰面積；對應著兩者的質(zhì)量，用Sn相變焓的數(shù)值，進而求出KNO3的相變焓。

學生在實驗操作方面得到了動手的機會，本次實驗它不是經(jīng)典的物理化學實驗，而是一種探索型的綜合實驗，通過調(diào)節(jié)升溫速率，物質(zhì)的質(zhì)量，走紙速度來優(yōu)化本實驗。學生通過完成對比實驗，自己總結出最佳條件，從而增強了學生的動手操作能力，調(diào)動學生的學習興趣，激發(fā)了學生學習的主動性、積極性，進而培養(yǎng)了學生思維能力，提高了學生的綜合素質(zhì)。在學生的實驗報告方面，學生的實驗報告也反映了一些問題，首先本次開放實驗的實驗目的，學生不是十分理解。本次實驗的實驗最終目標是通過Sn的相變焓大致算出KNO3相變時的相變焓，學生在此實驗報告上卻沒有反映出來。其次，是在實驗報告中，關于差熱分析峰面積的測量、計算，學生并沒有在實驗數(shù)據(jù)處理過程中反映出來，而是直接得出的。差熱峰面積的測量方法，有多種，首先是三角形法，處理現(xiàn)象是對稱性好差熱峰，此類峰可以看作等腰三角形處理即(y1/2是半峰寬，h是峰高)，根據(jù)此公式計算出的結果會偏低，根據(jù)經(jīng)驗總結加以修正，則有差熱峰的修正公式或等以求得近似的峰面積。此外，還有面積儀法，剪紙稱量法，圖解積分法等。這些表明了學生在處理實驗數(shù)據(jù)方面還有所不足，還有待進一步提高。

通過本實驗對全校學生的開放，讓學生進一步加深了對課本知識的綜合理解，增強了學生的動手操作能力，激發(fā)了學生學習的思維能力，提高了學生學習的興趣，同時也培養(yǎng)了學生的思維能力；對學生世界觀、價值觀、人生觀的形成有著直接的影響，從而培養(yǎng)出符合社會各方面所需的高質(zhì)量的人才。綜合來看，通過本開放實驗，使學生能夠懂得怎樣去發(fā)現(xiàn)問題、思考分析問題，去收集資料來解決問題，培養(yǎng)學生的能力，提高學生的綜合素質(zhì)是有幫助的。因此，本實驗作為綜合型的開放實驗繼續(xù)對全校學生開放是有必要的。