物体名称 金属载物盘 转动惯量理论值(X10kgm) 21?m柱D柱＝8.935 8-42转动惯量实验值(X10kgm) -42百分误差 I盘I柱塑料柱体 I柱KT?＝5.52 4?22KT柱＋盘?－I盘 24?=8.938 20.04% 金属圆筒 221I筒＝m筒(D外＋D内) 8I筒KT筒＋盘?－I盘 24?=16.77 20.3% =16.71 实心球 21I球＝m球D球＝14.830 1021I细杆＝m杆L＝40.82 12I球?KT球＝15.03 24?KT细杆＝40.88 4?2221% 金属细杆 I细杆?0.1% 二滑块的质心绕转轴的转动惯量理论值 I滑块=2[

22112-22

m滑（d?d）+m滑]=0.8138 X10kgm

外内L11612

其中：d外为滑块的外径，d内为滑块的内径，L1为滑块的长度。

2. 验证转动惯量平行轴定理： 滑块质心离转轴距离x（10-5.00 2m） 13.36 5次摆动周期5T（S） 13.36 13.36 摆动周期T（S） 实验值I?2.672 0.5381 0.5369 0.2% 10.00 17.25 17.25 17.26 3.448 0.8971 0.8967 0.04% 15.00 22.27 22.27 22.29 4.454 1.495 1.498 0.02% 20.00 27.84 27.84 27.84 5.568 2.337 2.336 0.04% 25.00 33.64 33.64 33.65 6.728 3.412 3.416 0.01% KT2 24?（10-2 kgm2 ） 理论值I=I细杆＋2 m滑x2＋I滑块 （10-2 kgm2 ） 百分误差 思考题解答：

1. 怎样测量不规则物体的转动惯量？

答：先用已知的转动惯量测出装置的K值，然后设计一个能使该物体能以要测的转动惯量的轴转旋转的装置，按实验介绍测量其转动惯量，最后将该不规则物体固定于装置上，测出两者复合转动惯量，再求出该物体的转动惯量。

2. 若两个滑块不对称放置时，怎样验证平行轴定理？

2答：只将验证公式中的2mx项换成m(x1?x2),其中x1、x2分别为滑块1和滑块2 离转轴的距离。

22实验四 空气比热容比测定实验

一.实验目的

1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比；

2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律；

3．学习气体压力传感器核电流型集成温度传感器的原理及使用方法。

二、实验原理

气体的比热容比??CP，也可称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，经常

CV出现在热力学方程中。如图4-1所示，实验时先关闭放气阀，将原处于环境大气压强P0，室温T0的气体送入储气瓶。这时关闭充气阀，取瓶内一部分气体为研究对象，这部分企图状态为I(P1,V1,T1)。然后突然打开放气阀放气，，放气过程可认为是绝热膨胀过程，放气结束关闭阀门，这时瓶内气体状态为I(P0,V2,T2)，V2为储气瓶容积。在关闭放弃阀后，温度将伸高，当温度达到T1，这时记作状态III(P2,V2,T1)。

rr绝热膨胀过程：I到II状态，有P1V1?P0V2

（4-1）

图4-1 P-V图

I到III为等温线有：P1V1?P2V2 （4-2） 由（1）（2）式得到：r?lg(P1P0)/lg(P1P2) （4-3）

三、实验步骤

1．用ForTon式气压计测定大气压。开启电源并预热20分钟。

2．把放气阀关闭，充气阀打开，用打气球把空气缓缓地打进储气瓶，用压力传感器和温度传感器测量压强均匀稳定时的压力P1和温度T1记录进表格。

3．突然打开放气阀，当储气瓶的压力降低至环境大气压强时迅速关闭放气阀。 4．当储气瓶温度上升到T1记下储气瓶压强P2。 5．用公式（3）计算比热容比数值。 四、参考数据：

''''P1?P0?(P1'/2000)?105Pa

'5 P2?P0?(P2/2000)?10Pa

r?lg(P1P0 1.0121 P0)/lg(P1T1' P2) 'P1'114.5 116．7 117.3 118.0 5（10Pa） （mV） P2 (mV) （mV） 1517.0 1525.8 1506.2 1511.4 28.8 29.8 34.7 28.9 T2' 1516.6 1525.4 1505.8 1511.0 P1 1.0694 1.0704 1.0708 1.0711 P2 1.0265 1.0270 1.0294 1.0266 (mV) （105Pa） （105Pa） ? 1.345 1.353 1.432 1.304 ??1.358 ?理论?1.402 E?1.358?1.402?3% 1.402注意事项：

1．打开放气阀放气时，当听到放气声结束应迅速关闭放气阀，提早或推迟关闭放气阀都会影响实验结果。

2．实验要求环境温度基本不变，如发生环境温度不断下降的情况，可在远离实验仪器处适当加温，以保证实验正常进行。

实验五 线膨胀系数测定

一、实验目的

1．测定铁、铜、铝棒的线膨胀系数； 2．测量其他固体物质的线膨胀系数； 3．分析影响测量精度的诸因素；

4．观察某些合金材料在金相组织发生变化温度附近出现线膨胀的突变现象； 5．掌握使用千分表和温度控制仪的操作方法。 二、实验原理

物质在一定温度内，原长为l的物体受热后伸长量?l与温度的增加量近似成正比，与原长l也成正比，即?l???l??t。一般固体在温度升高时，它的长度将发生变化。固态物质当温度改变1C时，其长度变化与在0C时的比值，成为该物质的线膨胀系数。如果

??一根金属棒在0C时长为L0，那么在温度为tC时的长度为：Lt?L0(1??t)。实际上金

??属的线膨胀系数不是一个常数，只是在某一温度区域内近似与常数。 三、实验步骤

1．接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。

2．旋转千分表固定架螺栓，转动固定架致使被测样品能插入紫铜管内，再插入低导热体，用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线。

3．安装千分表在固定架上，并且扭紧螺栓，不试千分表转动，再向前移动固定架，使千分表读数在0.2-0.4mm，固定架给予固定。然后稍用力压一下千分表滑络端，使它与绝热体有良好的接触，再转动千分表圆盘读数为零。

4．接通温控仪的电源，设定需加热的数值，一般可分别增加温度为25C，30C，

??35?C，40?C，45?C，50?C。按确定键开始加热。

5．每次设定温度测完后，按复位键，重新设定所需温度，当显示值上升到大于设定值，电脑自动控制到设定值，正常情况下在?30C左右波动。当温度达到设定温度附近（与设定温度相差?0.3C），例如温度达到24.9C时，千分表的指针基本不动，学生可记录千分表的读数Li，为了计算方便，达到下一个设定值时，也要记录千分表读数Li 6．换不同金属样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数。 四、电加热箱的结构和使用要求

1．使用要求

（1）被测物体尺寸控制于?8?400mm；

（2）整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；

（3）千分表安装适当固定且与被测物体有良好的接触（读数在0.2?0.3mm处较为适宜，然后在转动表壳校零）；

（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线。 2．结构如图5-1

五、恒温控制仪使用说明

1．面板操作简图如图5-2 2．使用要求

（1）面包电源接通数字显示为FdHc表示该公司产品符号，A**.*表示当时传感器温度，b==.=表示等待设定温度。

（2）按升温键，数字由零逐渐增大至所需的设定值，最高可选80度。

（3）如果数字显示高于设定的温度，可按降温键直至到所需的温度设定值。

（4）当数字设定值达到实验者所需的值时，可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯亮，发光频闪与加热频率成正比。

（5）确定键也可用作选择键，可观察当时的温度值和先前的设定值。 （6）实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。

???实验六 常用电学仪器的使用

一．实验目的

1．了解电路的组成和各部分的作用；

2．掌握常用电学仪表的性能、用法、正确连接电路的方法； 3．用欧姆定律测量未知电阻； 4。学习作图法分析和处理问题。

二．常用电学仪器介绍

一般用电线路中，通常总是由电源、用电设备（负载）、控制设备、测量仪表等部分组成的。这些部分用导线连接通路，称为电路。

一、电源

电源是把其他形式能量转换成电能、提供电路能量的装置。电源分为直流电源和交流电源两种。

交流电源：用符号“AC”或“”表示交流电。常用的交流电有380V和220V两种，频率为50Hz。

直流电源：用符号“DC”或“—”表示直流电。常用的直流电有干电池，蓄电池和晶体管稳压电源等。直流电源使用时，正负极不能接错，要严防短路，以免电流过大损坏电源。

二、电阻

电阻可用来改变电路中电流、电压的大小。电阻分为固定式和可变式两种。下面介绍常用的两种可变电阻。

1．滑线变阻器

滑线变阻器有两种接法

（1）变流器接法：如图6-1所示。 （2）分压器接法：如图6-2所示。

图6-1 变流电路 图6-2 分压电路

2．旋转式电阻箱

实验室常用的ZX21型直流电阻箱的面板如图6-3（a），其内部是若干个采用锰铜合金线绕成的具有高稳定的固定电阻元件，按一定的方式接在特殊的变换开关装置上组成，如图6-3（b）。

图6-3 ZX21型直流电阻箱