力学和热学基本量的测量

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1、大学物理实验教案第2次课2学时实验项目力学(Mechanics)和热学(thermology)基本量的测量实验性质基础性实验1．铜圆柱密度(fluid)的测量2．比较法测酒精的粘滞系数(viscositycoefficient)实验内容3．毛细管法测表面张力系数(coefficientofsurfacetension)（备注：实验内容任选做其中之一）要求掌握长度、质量、时间、温度的测量方法，并运用这些方法测量密度、教学目的粘滞系数、表面张力系数等，掌握实验数据的正确记录、运算及测量结果的正和要求确表达。重点：正确

2、记录有效数字和使用相关仪器设备，掌握比较法教学重点难点：游标卡尺(verniercaliper)、螺旋测微计(spiralmicrocallipers)、读数显微镜与难点(microscopes)等仪器的正确使用，间接误差的计算。一．检查学生的预习情况检查学生的预习报告二．讲解实验任务1．铜圆柱密度的测量；2．比较法测酒精的粘滞系数；3．毛细管法测表面张力。（备注：以上实验内容任选做其中之一）三．实验原理1．铜圆柱体密度的测量◆推导：设体积(volume)为V的铜圆柱体的质量(mass)为m，则该物体的密度ρ等于

3、mm4m教ρ===22学Vdπdhπh进4程质量m用天平测量、直径d用螺旋测微计测量、高度h用游标卡尺测量。◆提问：游标卡尺、螺旋测微计的仪器误差是多少？2．比较法测酒精粘滞系数◆提问：什么叫比较法？举一些比较法在生活中应用的实例。◆原理：比较法测量液体粘滞系数的实验是用奥氏粘滞计（奥斯特瓦尔德粘滞计），根据泊肃叶公式，如果测得液面自m降至n的时间t，那么在t时间4π⋅r(p−p)12内流经毛细管的液体体积V=t。式中r和L分别为毛细管的8ηL半径和长度。◆提问：如果用同一体积的两种液体，且已知一种液体的粘滞系数

4、，则另外一种液体的粘滞系数的公式是什么？◆公式：比较法测量液体粘滞系数的公式是(M−b)t22η2=η1，其中M1（M2）为装满第一（二）(M−b)t11种液体的容量瓶的质量，b为空瓶容量瓶的质量。3．毛细管法测表面张力◆推导：本实验研究玻璃毛细管插入水和酒精中的情况。根据高度为h的液柱受到的表面张力和重力相平衡，得：2132πrαcosϕ=πrρgh+πrρg3213式中2πrαcosϕ为表面张力，πrρgh是高度为h的液柱重量，πrρg为高3度是h液柱上面的部分液体的重量。1d◆公式：α=dρg(h+)46教

5、d为毛细管内径，因此，本实验的关键是如何精确地测量毛细管内径d和学上升液柱高度h。进◆提问：上升液柱高度h如何测量，下液面以何处开始读数？程四．强调实验注意事项1．玻璃器皿要轻拿轻放；2．螺旋测微计和游标卡尺均需零点修正；3．螺旋测微计要在旋转测力装置听见第一声“咔哒”声时就开始读数；4．读数显微镜存在回程误差；5．测酒精的粘滞系数时，水和酒精的体积要相等。五．指导学生做实验观察学生做实验并及时纠正学生错误的或不当的实验操作，运用启发式引导学生解决实验所遇到的疑问。◆学生在实验过程中容易出现的问题：1．在调节物理

6、天平时，没有将物理天平处于止动位置。2．在记录数据时，忘了“零点”修正。3．在使用电子天平时，没有将电子天平调水平就进行称量。4．将酒精和水弄混了且用吸管不规范。5．奥氏粘滞计没有处于竖直向下的状态。6．测酒精的粘滞系数时，体积应为10ml，结果有些学生装入了30多ml。7．测时间应先让液体在粘滞计内上下流动几次后再读数。8．学生为观察液柱方便，特意向纯净水中滴一滴墨汁。9．在测量毛细管内径时，读数显微镜未调焦。六．实验结果检查检查实验数据，特别要注意检查各种仪器测量数据有效数字的保留及其单位。教学进程1．本次实

7、验报告作业2．预习电学基本量测量实验1．学生在使用螺旋测微计时，在何时开始读数以及零点修正两方面容易出现课后总结错误，今后还要加强这两方面的启发式提问。分析2．读数显微镜的回程误差要再一次强调。3．用夹子夹粘滞计时，注意要多加些海绵，以免夹破。