《目测法测透射光栅常数》实验提要

第一篇：《目测法测透射光栅常数》实验提要

实验15《目测法测透射光栅常数》实验提要

实验课题及任务

《目测法测透射光栅常数》实验课题任务是，给定一个光栅和光源(如汞灯、钠灯或激光器等)，根据光源的已知光谱，在没有分光计和其它测量仪器的情况下，仅利用米尺和自制实验器材，结合直接目视法，测量透射光栅的光栅常数。该实验还可以已知光栅常数测量未知谱线的波长。

学生根据自己所学知识，设计出《目测法测透射光栅常数》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

设计要求

⑴ 通过在实验室用目测的方式观察光栅的衍射现象，绘制出光路图，通过对光路图的分析，找出光栅方程与光路图中的那些物理量(即待测量的物理量)有关，根据光栅方程和待测物理量的关系推导出计算公式，写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室观察实验现象，通过实验现象的观察，绘制出光路图，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。)

⑵ 选择实验测量仪器，仅限于光栅、米尺(10m/0.005m或3m/0.001m)、光源(汞灯、钠灯或激光器)的选择，可以自制辅助器件。

⑶ 设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑷ 测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。⑸ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。实验仪器的选择及提示

⑴ 光栅：实验室给定，光栅参数为：300/mm

⑵ 米尺：3m/0.001m或10m/0.005m任选，⑶ 光源：钠灯、激光器.⑷ 可以自制实验器材，如带刻度的条型光屏，也可以借助现有实验室的条件。实验所用公式及物理量符号提示

⑴ 光栅方程:dsink(k=0、

1、

2、

3、……)

式中dab(其中a为光栅缝宽，b为相邻缝间不透明部分的宽度)为相邻狹缝之间的距离，称为光栅常数，为光波波长，k为衍射光谱线的级次。

⑵ 用x表示谱线到0级谱线的距离，用y表示光栅到0级谱线的垂直距离。提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。

思考题

⑴ 光栅与光源之间的距离多远比较合适？

⑵ 眼睛与光栅的距离对测量有没有影响？

⑶ 光屏和光源是否一定要在一个平面内？

⑷ 光栅与光屏的距离测量，该实验应采用单次测量还是多次测量？单次测量能否满足测量精度的要求？

参考文献

参阅各实验书籍中的夫琅和菲衍射原理及光栅衍射原理。几何光学，人眼睛的光学原理。

第二篇：物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》

【实验目的】

观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。

【实验仪器】

分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。

【实验原理】

光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。

光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d

表示。

由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件

实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。

【实验内容与步骤】

1．分光计的调整

分光计的调整方法见实验1。

2．用光栅衍射测光的波长

物理实验报告

·化学实验报告

·生物实验报告

·实验报告格式

·实验报告模板

图12

光栅支架的位置

图13

分划板

（3）测钠黄光的波长

①

转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/，并记入表4

中。

②

右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/，并记入表4中。

③

左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/，并记入表4中。

3．观察光栅的衍射光谱。

将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。

【注意事项】

1．分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而影响实验的进行。

2．实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。

3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，不能用手持着望远镜转动。

【数据记录及处理】

表4

一级谱线的衍射角

零级像位置

左传一级像

位置

偏转角

右转一级像

位置

偏转角

偏转角平均值

光栅常数

钠光的波长λ0

=

589·3

nm

根据式（10）

k=1，λ=

d

sin

1=

相对误差

【思考题】

1．什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？

2．分光计的主要部件有哪四个？分别起什么作用？

3．调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？

4．为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直？

5．用复合光源做实验时观察到了什么现象，怎样解释这个现象？

第三篇：实验37 磺基水杨酸法测铁的含量

实验37磺基水杨酸法测铁的含量

实验目的（1）巩固吸光光度法的基本理论，掌握吸收曲线及标准曲线的绘制及应用。

（2）了解721型分光光度计的工作原理及使用方法。

一、提问

（1）溶液酸度对磺基水杨酸铁配合物的吸光度有何影响？

（2）本实验中哪些试剂应准确加入？哪些不必严格准确加入？为什么？

（3）使用蒸馏水和试剂空白作参比溶液有何区别？工作曲线是否都通过原点？

二、讲解

1、原理：Fe3+离子与磺基水杨酸能形成有色配合物，在pH＝8～11的氨性溶液中该配合物呈黄色，且其浓度服从朗伯－比尔定律。可以固定溶液浓度和比色皿厚度，通过调节入射光的波长测定不同波长时的吸光度并绘制吸收曲线，找出最大吸收波长；固定波长为最大吸收波长，测定一系列标准溶液的吸光度，作出工作曲线。根据相同条件下未知液的吸光度，可以在工作曲线上求出未知液的浓度。

（1）Fe3+离子与磺基水杨酸能形成逐级配合物，在不同酸度条件下，可能生成1：

1、1：2和1：3三种颜色不同的配合物，故测定时应控制溶液酸度。

（2）配制标准溶液时铁离子必须准确加入，过量的磺基水杨酸和氨水对溶液的吸光度影响不是很大，不必严格准确加入。

（3）试剂空白作参比溶液可以消除溶液中其它有色物质的影响，所得工作曲线通过原点。蒸馏水不能消除溶液中其它有色物质的影响，所得工作曲线不一定通过原点。

2、操作注意

（1）为避免引起光电池疲劳现象，不测定时应打开暗室盖，特别应避免强光照射。

（2）比色皿盛取溶液时只需装至比色皿的2/3处，过满易溅出腐蚀仪器。

（3）比色皿的光学表面一定要注意保护。

（4）操作仪器要小心，不要用劲拧动，以免损坏机件。

（5）读数时眼睛应垂直于表盘，使平面镜里外的指针重合，此时读数最准确。

（6）每改变一个波长，就得重新调0和100％。

三、实验要求

（1）熟悉分光光度计的构造，并掌握其使用方法。

（2）绘制吸收曲线，找出最大吸收波长。

（3）绘制工作曲线，并利用工作曲线求出未知液的浓度。

第四篇：中学物理实验中用电压补偿法提高伏安法测电阻的精确度研究

中学物理实验中用电压补偿法提高伏安法测电阻的精确度研究

摘要：伏安法测电阻实验是中学物理实验中一个重要的基础实验。由于物理思路清晰，方法简单，所以在课堂教学演示中广泛运用。但是，其演示实验也存在着系统误差的产生。本文对于实验误差的产生进行分析，利用电压补偿法对伏安法测电阻的内接法和外接法进行修正，结果得以减小误差。对于课堂演示来讲，本文实验能够做到一定的科学性，并且能够得到精确的结果，分析最理想的实验方法。

关键词：伏安法测电阻；电压补偿法；系统误差；相对误差

引言：伏安法测电阻是重要的实验之一。在初中、高中和大学都有伏安法测电阻的实验，并且在初中到高中再到大学对伏安法测电阻的精确度要求不断提高，理论分析不断加深。伏安法测电阻的接线有外接法和内接法，不同的接法对测量电阻的误差也不同。为了探索中学课堂教学中，以伏安法测量电阻为基础的实验方法，讨论其间的测量精确度，本论文用电压补偿法等不同方法对伏安法测电阻进行改装，比较中学演示实验，课堂教学提高实验的精确度的可选方案。

本文利用比较相对误差的方法，比较确定哪一种实验方法结果的精确度更高。实验测得的数值与真实数值之间的差数称为“绝对误差”，而“绝对误差”与“真实数据”的比值称为“相对误差”。由于真实的数值往往不知道，因而只能用多次测定结果的平均值代替“真值”，这样计算的结果称为“偏差”。偏差也分“绝对偏差”和“相对偏差”。绝对偏差是一次测量值与平均值的差异，相对偏差是指一次测量的绝对偏差占平均值的百分率。1 伏安法测电阻 1.1 原理

如图1所示，测出通过电阻R的电流I及电阻R两端的电压U，则根据欧U姆定律，可知R

I

图1 伏安法测电阻电路图

[1]

Fig.1 The voltammetry resistance circuit diagram 以下讨论伏安法测电阻的系统误差问题[1]。1.2 测量仪表的选择

在电学实验中，仪表的误差是重要的误差来源，所以要减小实验误差，选择合适的仪表是关键环节。而仪表的量程和等级是反映仪表准确度的两个参数，所以选择合适的仪表就是选择合适量程和等级的仪表。下面介绍选择仪表量程和等级的方法[2]。

1.2.1 参照电阻器R的额定功率确定仪表的量限

设电阻R的额定功率P，则最大电流为 IPR

22处（指针指在刻度盘的处测量值最准33为使电流表的指针指向刻度盘的确），于是电流计的量限

I233P3。I,即

22R3电阻两端的电压为UIR，而电压表的量程应限为U[1][2]。

21.2.2 参照对电阻测量准确度的要求确定仪表的等级

假设要求测量R的相对误差不大于某一ER错误！未指定书签。，则在一定近

U2I2似下按合成不确定度公式，可有ER。如果

UIUIUIER2，对于准确度等级为a，特征值为X错误！未指定书签。n的电

a，可知电100表，其最大绝对误差为max错误！未找到引用源。，则maxXn流表等级aI应满足aIERU[1][2]

。100U2nERI100；电压表的等级aU应满足2InaU1.3 滑动变阻器分压电路与限流电路的选择 1.3.1 限流电路

如图2所示电路中变阻器起限流作用，变阻器电阻调到最大时，电路中仍有电流，电路中电流变化范围为

EE～，负载Rx的电压调节范围为

RRXRX 1 ERX～ E(电源内阻不计)。如果RX >>R，电流变化范围很小，变阻器起不到RXR变阻作用，此时采用该接法就不能满足多次测量的要求。一般来说，以下三种情况不能采用限流接法而采用分压接法：①电路中最小电流仍超过电流表量程或超过被测元件的额定电流；②要求被测电阻的电压、电流从零开始连续变化；③ 被测电阻值远大于变阻器的全部电阻值[3]。

图2 限流电路[3] Fig.2 Limiting circuit 1.3.2 分压电路

变阻器采用分压接法如图3所示，负载RX上电压变化范围是0一E(不计电源内电阻)，电压调节范围比限流接法大。但是当通过负载RX的电流一定时，图3中干路电流大于图2中干路电流，图3中电路消耗的功率较大。而且图3的接法没有图2简单。通常变阻器以采用限流接法为主。

图3 分压电路[3]

Fig.3 Voltage dividing circuit 关于变阻器的选择，应针对不同的连接方式和电路中其他电阻的大小选择不同的变阻器。在分压接法中，变阻器应选择电阻较小而额定电流较大的；在限流接法中，变阻器的阻值应与电路中其他电阻比较接近[3]。1.4 伏安法测电阻的两种连线方法以及引入的误差

伏安法有两种连线方法。如图4所示为外接法---电流表在电压表的外侧；如图5所示为内接法---电流表在电压表的内侧。

图4 外接法

图5 内接法 Fig.4 External method

Fig.5 Internal law

1.4.1内接法引入的误差

设电流表的内阻为RA,回路电流为I，则电压表测出的电压值UIRIRAI(RRA)

即电阻的测量值Rx是 RxRRA

可见测量值大于实际值，测量的绝对误差为RA，相对误差为

RA，当RA<

1.4.2 外接法引入的误差

设电阻R中的电流为IR，又设电压表中流过电流为IV，电压表内阻为RV，则电流表中电流IIRIVU(11)RRVRVU RIRRV因此电阻R的测量值Rx是 Rx由于RV(RRV),所以测量值Rx小于实际值R，测量的相对误差为RXRR。式中负号是由于绝对误差是负值，只有当RV>>R时才可以RRRV用外接法[2]。伏安法测电阻的电压补偿法 2.1 电压补偿法原理 2.1.1 补偿法的定义

采用一个可以变化的附加能量装置，用以补偿实验中某部分能量损失或能量交换，使得实验条件满足或接近理想条件，称为补偿法。简而言之，补偿法就是将因种种原因使测量状态受到的影响尽量加以弥补[4]。2.1.2 电压补偿法

用电压表测电池的电动势Ex，如图6所示，因电池电阻r的存在，当有电流通过时，电池内部不可避免地产生电位降Ir。因此，电压表指示的只是电池的端电压U，即UExIr。显然，只有当I=0时，电池的端电压才等于电动势Ex。

图6 用电压表测量电池电动势

Fig.6 Electromotive force measured with a voltmeter 如果有一个电动势大小可以调节的电源E0，使E0与待测电源Ex通过检流计反串起来。如图3-2所示，调节电动势E0的大小，使检流计指示为0，即E0产生一个与I方向相反而大小相等的电流I’，以弥补Ir的损失，于是两个电源的电动势大小相等，互相补偿，可得Ex= E0，这时电路达到补偿，知道了补偿状态下E0的大小，就可得出待测电动势Ex[4][5]。

图7 电压补偿法原理图

Fig.7 Voltage principle of compensation law Figure 2.2内接法的电压补偿法

由图5可知，内接法测电阻电压表示数UURXURA，而IIRX，引入的电流表内阻分压导致电压表的示数比实际值大。为了解决这个问题，采用了如图8所示的电压补偿法。此补偿法是对电流表进行补偿，目的是消除电流表内阻引入的测量误差。如图8所示，引入辅助电源E2，这样AB段电路之间就存在两个方向相反、分别由E1，E2提供的电流。只要两电源的电动势满足一定的要求，调节滑线变阻器R2，即可使经过AB段电路的合电流为零，此时，A、B两点电势相等，电压表○V当于直接并联在待测电阻的两端，其测量值就是待测电阻两端的真实电压值。为了测量方便，在AC电路接入灵敏电流计。

虚线框内构成补偿后的“电流表”。当原电流表○A上的电位差为辅助电源E2和滑线变阻器尺R2上的电势差所补偿，这时电路处于平衡状态，灵敏电流计指示为零，即A、B两点间的电势差为零，相当于电流表无内阻。这样就解决了电流表内阻分压的问题，提高了测量的精确度。

图8 内接法的电压补偿法电路图

Fig.8 The voltage compensation law circuit diagram of the internal law 在实际测量电阻的过程中，为了保护灵敏电流计，应与灵敏电流计串联一个滑线变阻器R3。测量时，R3开始阻值要大一些，当AC段电流逐渐减小到零时，R3再逐渐减小直到零，这样可以提高测量电路的灵敏度。电路达到平衡的标志是灵敏电流计接通或断开时，指针不显示任何微小的颤动。测量方法是：如图8连接电路，S断开，R1，R2，R3都放在安全端，调E1，E2为适当值。将开关S闭合，调滑线变阻器R2，使检流计读数为零，记下此时的U和I。为了减小测量的不确定度，要测多组数据[6]。2.3 外接法的电压补偿法

由图4可知，外接法测电阻电压表示数UURX，而IIRXIRA，引入的电压表内阻分流导致电流表的示数比实际值大。为了解决这个问题，采用了如图9所示的电压补偿法。

图9 外接法的电压补偿法

Fig.9 External voltage compensation method circuit diagram of the method 此补偿法是对电压表进行补偿，目的是消除电压表内阻引入的测量误差。如图9所示，右侧由辅助电源E2与滑线变阻器R2组成一个分压电路，所分得的电压由电压表○V测出。左侧由E1、待测电阻Rx电流表○A组成一个闭合回路。当Rx两端电压与分压器分得的电压相等时，A，B两点的电势相等，电压表示数等于 5 Rx两端的电压，却不从左侧闭合回路中分得电流。在AB段电路接人灵敏电流计，用来检验电路平衡。虚线框内是补偿后的“电压表”。当检流计指零时，电压表达到补偿，虚线框内的电路相当于一个内阻无限大的电压表。

此电路的测量要点与内接法的电压补偿法测量要点相同，具体测量方法为：如图4连接电路，S1，S2都断开，R1，R2，R3都放在安全端，调E1，E2为适当值。闭合开关S1，S2，调节滑线变阻器R2，R3使检流计示数为零。记录此时的U和I，要测多组数据。

补偿法是测量实验中的一种重要方法，针对内接法和外接法存在的缺陷，设计不同的电压补偿法电路来测量电阻，实验测得的电流和电压都是真实值，减小了系统误差[6]。3实验结果与数据处理

由于测量的电阻阻值不同。且不同的实验方法对电阻的影响也不同，所以测得的数据通过技术相对误差来比较哪一种方法更为准确。

相对误差：.实验测得的数值与真实数值之间的差数称为“绝对误差”，而“绝对误 差”与“真实数据”的比值称为“相对误差”。由于真实的数值往往不 知道，因而只能用多次测定结果的平均值代替“真值”，这样计算的结果称为“偏差”。偏差也分“绝对偏差”和“相对偏差”。绝对偏差是一次测量值与平均值的差异，相对偏差是指一次测量的绝对偏差占平均值的百分率[7][8][9]。3.1 内接法与内接法的电压补偿法的实验结果比较

表1 内接法与内接法电压补偿法测量未知电阻Rx1的结果比较

Table 1 The results of comparison of internal law and internal law voltage compensation method unknown resistance is measured Rx1 序号 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

内接法 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内接法/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

内接法的电压补偿法 U/V I/mA Rx1补偿法/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 内接法与内接法的电压补偿法的相对误差的计算

由表1，得 RX1内接法=1504.5Ω；RX1补偿法=1443.1Ω。所以相对误差的计算公式：

1.39 1.52 1.64 1.79 1.94 2.02 1438.8 1447.4 1463.4 1452.5 1443.7 1435.6 内接法Rx1n内接法Rx1内接法RX1内接法100%；补偿法Rx1n补偿法Rx1补偿法RX1补偿法100%。

表2 内接法与内接法的电压补偿法的相对误差的计算

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

compensation law

内接法

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Rx1内接法/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

内接法的电压补偿法

内接法

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补偿法/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

补偿法

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 内接法1.35%，得 补偿法0.60%；经对内接法与内接法的电压补偿法的相对误差计算得内接法1.35%>补偿法0.60%。所以伏安法的内接法 的电压补偿法比内接法更为精确。

3.2 外接法与外接法的电压补偿法的实验结果比较

表3 外接法与外接法的电压补偿法测量未知电阻Rx2的结果比较

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

resistance Rx2 Comparison 序号 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

外接法的电压补偿法 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 外接法与外接法的电压补偿法相对误差的计算

由表3，得RX2外接法=54.4Ω；RX2补偿法=68.69Ω。所以相对误差的计算公式：

外接法Rx2外接法Rx2外接法RX2外接法100%；补偿法Rx2n补偿法Rx2补偿法RX2补偿法100%

表4 外接法与外接法的电压补偿法相对误差的计算

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

外接法

序号 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

外接法的电压补偿法

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补偿法/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

补偿法

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%；补偿法0.65%。经对外接法与外接法的电压补偿法的相对误差计算得外接法1.47%>补偿法0.65%。所以伏安法的外接法的电压补偿法比外接法更为精确。4 结论

在中学物理中，伏安法测电阻是基础实验之一，实验原理简单，操作简便。但精确度不是很高，利用电压补偿法来提高测量电阻的精确度，不过电压补偿法实验原理相对复杂。伏安法测量电阻时，误差主要是电流表和电压表的内阻带来的系统误差。另外其被测电阻所流过的电流是由电源电压所决定的，在测量中，电压表的最小量程为3V,一般情况电表读数在量程的2 /3至满量程的范围内，读数误差最小，但考虑在2V-3V时，流过电阻的电流过大，流过电阻的电流过大使电阻发热，阻值会增加，所以实验中电压最大只取1V.而应用补偿法测量电阻，被测电阻所流过的电流是可以控制的，被测电阻虽仍有微量电流流过，但0.5mA或更微小的电流流过被测电阻所造成的影响是完全可以忽略的.由此可见，利用补偿法测电阻，既能够避免伏安法测电阻时由于电表内阻引入的误差，又可以避免电桥法测电阻时由于比率臂电阻不精确引入的误差，不失为一种精确测量电阻的方法。但是对于中学生来说，电压补偿法难度很高。所以中学适用伏安法测电阻的内接法和外接法对电阻进行测量。参考文献：

[1] 杨述武，赵立竹等.普通物理实验2电磁学部分[M](第四版).北京：高等教育出版社，2007，40～42.[2] 陶淑芬，李锐等.普通物理实验[M].北京：北京师范大学出版社，2010，99～101.[3] 简华.伏安法测电阻的电路设计及实物图[J].物理教学探讨，2006，24（10）:54-55.[4] 沙振舜，周进等.当代物理实验手册[M].南京：南京大学出版社，2012,44～47.[5] 崔玉广，隋成玉.大学物理实验教程[M].大连：大连理工大学出版社，2012,55～56.[6] 蔡燃，陈清梅.伏安法测电阻的电压补偿法研究[D].北京：首都师范大学，2009.[7] 陈曙.物理学实验与指导[M](第二版).北京：中国医药科技出版社，2009,107～109.[8] 吴建忠，舒象喜等.大学物理实验[M].成都：西南交通大学出版社，2010,10～13.[9] 李耀清.实验的数据处理[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2003，37～42.[10] C.H.Bernard, Laboratory experiments in college physics.John Wiley & Sons, Inc.New York,(1972)P.224.10 Testing resistance school physics experiments using voltage compensation

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：差热分析法测sn和kno3系统的相图开放实验小结 理学院应化系 袁连山

“差热分析法测Sn和KNO3系统的相图”开放实验小结

理学院应化系袁连山

物质在加热或冷却过程中，当达到特定温度时，会产生物理变化或化学变化，伴随着有吸热和放热现象，反映着系统的焓发生了变化，差热分析就是利用这一特点，通过测定样品与参比物的温度差对时间的函数关系，来鉴别物质或确定组成结构以及转化温度、热效应等物理化学性质。

在升温或降温时发生的相变过程，是一种物理变化，一般来说由固相转变成液相或气相的过程是吸热过程，而其相反的相变过程则为放热过程。本实验就是利用在升温过程中测Sn和KNO3的相变过程。根据分析差热图谱可以看出差热峰的数目、位置、方向、高度、宽度，进而得出这两种物质在0~400℃范围内发生相变的次数（即是否有晶型的转变），峰的方向判断过程是吸热和放热；峰的位置测出物质发生相变的温度（熔点）；利用峰的高度、宽度，求出其峰面积；对应着两者的质量，用Sn相变焓的数值，进而求出KNO3的相变焓。

学生在实验操作方面得到了动手的机会，本次实验它不是经典的物理化学实验，而是一种探索型的综合实验，通过调节升温速率，物质的质量，走纸速度来优化本实验。学生通过完成对比实验，自己总结出最佳条件，从而增强了学生的动手操作能力，调动学生的学习兴趣，激发了学生学习的主动性、积极性，进而培养了学生思维能力，提高了学生的综合素质。在学生的实验报告方面，学生的实验报告也反映了一些问题，首先本次开放实验的实验目的，学生不是十分理解。本次实验的实验最终目标是通过Sn的相变焓大致算出KNO3相变时的相变焓，学生在此实验报告上却没有反映出来。其次，是在实验报告中，关于差热分析峰面积的测量、计算，学生并没有在实验数据处理过程中反映出来，而是直接得出的。差热峰面积的测量方法，有多种，首先是三角形法，处理现象是对称性好差热峰，此类峰可以看作等腰三角形处理即(y1/2是半峰宽，h是峰高)，根据此公式计算出的结果会偏低，根据经验总结加以修正，则有差热峰的修正公式或等以求得近似的峰面积。此外，还有面积仪法，剪纸称量法，图解积分法等。这些表明了学生在处理实验数据方面还有所不足，还有待进一步提高。

通过本实验对全校学生的开放，让学生进一步加深了对课本知识的综合理解，增强了学生的动手操作能力，激发了学生学习的思维能力，提高了学生学习的兴趣，同时也培养了学生的思维能力；对学生世界观、价值观、人生观的形成有着直接的影响，从而培养出符合社会各方面所需的高质量的人才。综合来看，通过本开放实验，使学生能够懂得怎样去发现问题、思考分析问题，去收集资料来解决问题，培养学生的能力，提高学生的综合素质是有帮助的。因此，本实验作为综合型的开放实验继续对全校学生开放是有必要的。