东南大学物理实验申优论文.doc

2012大学生物理实验研究论文 作者：信息 实验中微小量的处理 姓名 学号 做物理实验的过程中经常遇到微小量的测量情况。实验总是建立在精确的基础上，一旦数据没有一定的精确度，操作本身毫无意义。这学期物理实验有很多微小量的处理。基于认识问题的局限性，也只能从两个方面作一点不算深入的思考。 微小量，物理思想，数据处理。 The Measure Of Tiny Amount In Experiments name We often have to measure tiny amounts when we have a experiment.An experiment should be accurately,and in this term we did many experiments with the measure of tiny amount .Because of my limitations of understanding problems ,I will analysis this question in two sides. Tiny amount , physics thought , data processing.  实验中物理量的测量处理，是一项重要实验内容。而对于一些不宜测量的物理量，我们就会采用特殊方法处理。对于处理方法本文主要给出两种思路，就两个实际实验作为例子，讨论微小量的处理方法，为以后实验中再次遇到相似情况时提供一点思考的思路。 1.静态法测弹性模量 弹性模量是反映材料形变与内应力关系的物理量，本实验用拉伸法测弹性模量，研究拉伸正应力与线应变之间的关系。在弹性限度内，应力和相关应变成正比。 对于长度为L的细长物体，其均截面积为S，沿长度方向寿拉力F时伸长为△L，根据胡克定律有F/A=E*△L/L F/A为作用在单位面积上的力，称为应力；△L/L为单位长度上的形变为应变；比例系数E称为裁量的弹性模量 光杠杆法测量拉伸量 光杠杆镜如图1-1所示，图1-2是光杠杆测微小长度变化量的原理图。左测曲尺状物为光杠镜，M边是反射镜，b边即所谓光杠杆的短臂的杆长，O端为b边的固定端，b边的另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升，从而改变了M镜法线的方向，使得钢丝原长为L时，位于图右侧的望远镜从M镜中看到的读数为n1；而钢丝受力伸长后光杠镜的位置变为虚线所示，此时望远镜上的读数则为n2。这样，钢丝的微小伸长量，对应有光杠镜的角度变化量，而对应的读数变化则为。从图1-2中可见： 　　　　 （1-2） （1-3） 将(1-2)式和(1-3)式联立后得： （1-4） 式中，相当于光杠杆的长臂端B的位移。由于B b，所以，从而获得对微小量的线性放大，提高了的测量精度，这被称为放大法。 鉴于金属受外力时存在着弹性滞后效应，即钢丝受到拉伸力作用时，并不能立即伸长到应有的长度Li(Li=L+ΔLi)，而只能伸长到。同样,当钢丝受到的拉伸力一旦减小时，也不能马上缩短到应有的长度Li，仅缩短到Li+δLi。因此，为了消除弹性滞后效应引起的系统误差，测量中应包括增加拉伸力以及对应地减少拉伸力这一对称测量过程。因为只要将相应的增、减测量值取平均，就可以消除滞后量的影响。 1.2 放大的物理思想 在物理实验中放大的思想是一种重要的物理思想。放大就是通过一定方法增大某一量值以便于观察、测量。放大思想方法是物理实验中的一种基本思想方法。在物理实验中有些物理量及其变化因太小而不能直接测量时，就要借助声、光、机械和中介物将待测量及其变化放大后再去观测。 1.2.1 电阻分压分流法 一般电流表表头的电流范围在几十微安到几十毫安，如何扩大量程。磁电式电流表采用分流的方法来实现扩大量程的。图（1）中的Rs即为在表头两端并联一个分流电阻，分流电阻越小，电流表的量程越大。直流电压表由小量程直流电流表串联一电阻构成，如图（2）所示，串联不同的电阻构成不同量程的电压表，实现扩大量程。 1.2.2 光杠杆法 在一平板P下面固定三个足尖a,b,c,在平板上面，在后面两个足尖方向安置一平面镜M，这样就组成一光杠杆，如图（3）所示。当有一光线SO射到反射镜M上