油滴法测电子电荷实验报告.doc

油滴法测电子电荷实验报告.doc

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1、《基础物理》实验报告学院:国际软件学院专业:软件工程2011年5月14日实验名称油滴法测电子电荷实验姓名孙超男年级/班级(大一)四班学号2010302580300一、实验目的四、实验内容及原始数据二、实验原理五、实验数据处理及结果(数据表格、现象等)三、实验设备及工具六、实验结果分析(实验现象分析、实验中存在问题的讨论)一、实验目的1.领会密立根油滴实验的设计思想;2.运用密立根油滴仪测定油滴的电量,通过实验认识电子的存在,认识电荷的不连续性;3.训练实验时应有的严谨态度和坚忍不拔的精神。二、实验原理按油滴作匀速

2、直线运动或静止两种运动方式分类,油滴法测电子分为动态和平衡测量法。1.动态测量法考虑重力场中一个足够小油滴的运动,设此油滴半径为r,质量m1,空气是粘滞流体,故此运动油滴除重力和浮力外还有粘滞力的作用。由斯托克斯定律,粘滞力于速度成正比,设油滴以匀速下落,则有此处m2为与油滴同体积空气的质量,K为比例常数,g为重力加速度,油滴的受力分析图为:若此油滴带电荷为q,并处在场强为E的均匀电场中,设电场力qE方向与重力方以匀速Vr上升,则有向相反,如果油滴以匀速vr上升,则有由(1),(2)得出:由三式,要测量油滴上的电

3、荷q,需要分别测出m1,m2,E,Vr,Vf等物理量。设油与空气的密度分别为于是半径为r的油滴视重为:由斯托克斯定律,粘滞流体对球形运动物体的阻力与物理运动速度成正比,其比例系数K为,此处为粘度,r为物体半径,于是可将公式化为:因此,将此带人(3)并整理得到因此,如果测出Vf和Vr,等宏观变量即可得到q值。考虑油滴直径与空气分子的间隙相当,空气不能看成是连续介质,其粘度为:(b为修正常数,为0.00823N/m),当精度不太高时,采用近似计算方法,故先将Vf带入(6),再结合带入(7),得:三、实验设备及工具气垫

4、导轨装置、滑块和挡光片、光电门、电脑计时器气源四、实验内容及原始数据内容:研究三种碰撞状态下的守恒定律(1)取两滑块m1、m2,且m1>m2,用物理天平称m1、m2的质量(包括挡光片)。将两滑块分别装上弹簧钢圈,滑块m2置于两光电门之间(两光电门距离不可太远),使其静止,用m1碰m2,分别记下m1通过第一个光电门的时间Δt10和经过第二个光电门的时间Δt1,以及m2通过第二个光电门的时间Δt2,重复五次,记录所测数据,数据表格自拟,计算(2)分别在两滑块上换上尼龙搭扣,重复上述测量和计算。(3)分别在两滑块上换上

5、金属碰撞器,重复上述测量和计算。(2)      时,(即将导轨一端垫起一固定高度h,),重复以上测量。条件以及其式中有些量和实验仪器有关,如d,s等,将这些与常数C代替,则(10)简化成:由此可知,度量油滴上的电荷只体现U,tf,tr的不同。对同一油滴,tf相同,U,Tr不同,标志电荷不同。2.平衡测量法平衡测量法出发点是,使油滴在均匀电场中静止在某一位置,或在重力场中做匀速运动,当油滴在重力场中做匀速运动时,情形同动态测量法,由(4)和(9),带入(11),得:3.元电荷的测量方法测量油滴上带的电荷的目的是找

6、出最小单位e.为此可以对不同油滴,分别测出其电量,即应近似为某一最小单位的整数倍,即为元电荷。实验中采用紫外线,X射线等改变同一油滴上所带电荷,测量改变值,其应为元电荷的整数倍。即=ne(14)也可以用作图法,e为直线方程的斜率,通过拟合直线,即可求得e的值。三.实验设备及工具密立根油滴仪,喷雾器,气压计等。四.实验内容及原始数据及数据处理【实验内容】1.仪器连接;2.调整油滴实验装置;3.选择适当的油滴并测量所带电荷4.观察油滴运动;5.测量平衡电压及油滴运动时间;读取实验给定的其他有用数据。数据记录表格实验中

7、存在的问题讨论:恢复系数e的大小取决于哪些因素?(1)与发生碰撞的材料有关(2)与发生碰撞的类型有关序组电压(v)时间(t)电量(q/e-19)倍数(n)元电荷(e/e-19)128514.58.0151.6029113.630013.030313.330613.9221525.04.7631.5922024.022523.823023.223522.0328017.06.3041.5828217.128417.228617.228817.4即本次实验最终结果:e=1.59e-19六、实验结果分析(实验现象分析、

8、实验中存在问题的讨论)【实验中存在的问题有】:1.实中对于油滴的选取十分重要,关系着实验数据的精确度;2.在调整实验时,需将仪器调整水平,使水准泡指示水平;3.在通过显示屏观察不到油滴时,要不停地向油雾室喷油,或调节显示屏的亮度左右等,仔细调节焦距;4.在将油喷入油雾室时,一次即可且不能喷得过多,堵塞油滴盒。【总结】实验中有很多细节需要注意,也需要耐心来调节仪器,测量油滴

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