密立根油滴实验中若干问题的讨论
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选择油滴时可首先从显微镜中观察油滴选择那些大小中等亮度中等的油滴但并不是这样的油滴就一定是合格的需要进一步对油滴的运动速度和平衡电压作初步判断有资料显示1当平衡电压u油滴匀速下落一段距离所用时间值t趋中时同时油滴上所带电量或者油滴上带的电荷数n趋小的方向使实验结果的数据更趋于真实的方向
２ ０ １ ４ 年 第 ６ ５ 期考 试 周 刊
一
密 立 根 油 滴 实 验 所 使用 的 油 多 为 钟 表 油 ，但 不 同 钟 表 油 的 品 质不 完 全 相 同 。 通过 多年 的实 验 发 现 。 有 些 钟 表 油 在 实 验 中并不适用 。 实 验 时会 出 现 油 滴 总是 向 下 运 动 、 不带 电 、 无 法 控制、 显微镜中看不到油滴等现象 ， 建 议 选 择 仪 器 厂 家 配 备 的 经 过 测试 的专 用 油 。 一 般 来说 ， 专 用 油会 比较 纯 净 ， 稳 定性 好 ， 挥发性小 ， 黏滞系数适 中， 油的密度 、 黏 滞 系数 随湿 度 、 温 度 的 变化 小 。
密 立 根 油 滴 实 验 中 若 干 问 题 的 讨 论
穆松 梅 刘 扬 王 洋 洋
０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
（ 东 北 大 学 秦 皇 岛分 校 ， 河 北 秦皇岛
摘 要 ：影 响 密 立 根 油 滴 实验 结 果 的 因 素 很 多 ． 实验 中 要 注 意 容 易产 生误 差 及 影 响 实 验 效 果 的 环 节 ．针 对 这 些 重 要 的环节采取合理有效的方法， 以 确保 实验 成 功 。 关键词 ： 物理 教 学 密立 根 油 滴 实验 若 干 问题
一
在静态（ 平衡 ） 法测量中 ， 油 滴 是 由静 止 状 态 开 始 下 落 的 ， 初 始 时 油 滴 所 受 重 力 大 于 空气 阻力 。 油滴 加速 下 落 。 随着 下 落 速 度 的加 大 ， 油 滴 所 受 到 的空 气 阻力 也 逐 渐 加 大 ． 当空 气 阻力 与重力大小相等时 ， 油 滴 将 匀 速下 落 。 在匀 速 下 落 过 程 中 ， 测 量油滴下落一段距离（ 一般取２ ｍ ｍ） 所用的时间。 在实验 中， 学 生 往 往 对 油 滴 进 入 匀 速 运 动 状 态 的确 定 感 到迷 茫 ， 不 能 确定 自己 所设 定 的 计 时 起 始 点 处 油 滴 是 否 已处 于 匀 速 下 落 状 态 ， 其 实 这 个 问题 大 可 不 必 有 太 多顾 虑 。有 资 料 显 示 ［ ２ ］ ， 在 实 验 过 程中． 只要 油 滴 在 要 测 量 的 位 置 下 降 ｌ ０ 至４ 个 横格 ， 或 者 从 计 时开 始 后 的１ ． ７ ５ １ ０ 至４ ｓ ． 油 滴 就 可 以 达 到 比较 理 想 的 匀 速 运 动 状态 。 所以实验中 ， 我 们 一 般 是 让油 滴 下 落 一 个 横 格 再 开 始 计 时， 这是完 全没有问题 的， 但一定 要提醒学 生 ， 不 要 在 刚 开 始
一
３ ． 对 于 匀速 下 落 状 态 的确 认
、
引言 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
密 立 根 油滴 实 验 是 物 理 学 上 的经 典 实 验 之 一 。 其 缜 密 的 设 计 思 想 一 直 为 后人 所称 颂 ， 给 代 代 学 子 带 来 思 维 上 的启 迪 ， 影 响 他 们 科 学 观 的形 成 。 虽 然历 经 了 近一 百 年 ， 但 至今 这 个 实 验 仍 被 众 多 高校 列 为 大学 物 理 实 验 的 必 做 项 目。 密 立 根 油滴 实 验 最 终 是 对 于 基 本 电 荷 电 量 的 确 定 。对 于 微观量的测量 ， 其 精 确 性 一 直 是 一 个 比较 难 于解 决 的 问 题 ． 某 个 环 节 稍 有不 慎 ， 就 会 导 致 实 现 的失 败 。 容 易 造 成 失 之 毫 厘 谬 以千 里 的 局 面 。 笔 者 结 合 教学 实践 ， 就 密 立 根 油 滴 实验 中容 易 出现 问题 的 一 些 环 节提 出 自己 的见 解 。 二、 对 实 验 中某 些 环 节 的 讨 论
５ ． 注 意 环 境 对 实 验 的 影 响
密 立 根 油 滴 实 验 对 环 境 的 要 求 比较 高 。主 要 是 周 围环 境 的温度、 湿 度对 实 验 效 果 的 影 响 比较 大 。 温度的变化， 直 接影 响 到 原 理公 式 里 面 涉 及 的一 些 物 理 量 ， 比如 油 的密 度 、 黏滞系数 、 大 气 压强 等 ， 所 以应 及 时 根 据 温度 的变 化 修 正公 式 中的 一些 常 量。 空 气 湿 度是 影 响实 验 的 一个 重要 的因 素 ， 湿度越大， 喷 油 时 油 滴 越不 容 易 带 电 。 所 以南 方 地 区学 校 尽 量不 要 选 择 在 多雨 的 潮 湿 季 节 做这 个 实 验 。 如 果 确 实 是 由于 空 气 的 湿度 大 而 影 响 油 滴的带电， 则 可 采取 一 些 措 施 补 救 ， 如在 实 验 室 内用 除湿 空 调 ， 在油雾仓内放置干燥剂 ． 并将 实 验 用 油 放 在 冰 箱 内冷 藏 ， 以 免 因湿 度 过 大 引 起 黏 滞 系 数 的 降低 ， 影 响 油滴 带 电 。
下 落 时就 按 “ 计 时” 键。
４ ． 注 意 选 择 合 格 的 实 验 用 油
１ ． 初 步 选择 油 滴 的 方 法和 原 则 这个实 验的成败 。 油 滴 的 选 择 是 一 个 很 重 要 的 因 素 。 实
验 中要注 意选择那 些大小 合适 、 带 电量合 适 的油滴 ， 太 大 的 油滴 下落 速度很快 。 无法准 确测量 油滴下 落 的时 间 ， 因 此 而 造 成误差 ， 同时大 的油滴带 电量也 会 比较多 ， 无 法 用 相 应 的 方 法处 理 数 据 。太 小 的 油 滴 布 朗运 动 会 比较 明 显 ， 油 滴 易 受 外界环 境的影响 。 也容易引起较 大的误差 。 选择油滴 时 ， 可 首 先 从 显 微 镜 中观 察 油 滴 ， 选 择那些 大小 中等 、 亮 度 中 等 的 油 滴， 但 并不是 这样 的油滴就 一定是 合格 的 ， 需 要 进 一 步 对 油 滴 的运 动速度 和平 衡 电压作初 步判 断 。 有 资料 显示 ［ １ ］ 。 当 平 衡 电 压 Ｕ、 油滴匀速 下落一 段距 离所用 时 间值ｔ 趋 中时 ， 同 时 油 滴上所带电ｌｑ 或 者 油 滴 上 带 的 电荷 数 ｎ 趋小的方 向 。 使 实 验 结果的数据更趋 于真实的方 向。 所以。 初 选 油滴 时 ， 可 粗 调 下 油 滴 的 平 衡 电压 ． 电压 介 于 ２ ０ ０ Ｖ ～ ４ ０ ０ Ｖ 之 间 比较 合 适 。 同 时 初 步 预 测 一 下 油滴 匀 速 下 落 一 段 距 离 所 用 的 时 间 。 如 油 滴 在 电场 中 匀 速 下 降 ２ ａｍ所 用 的 时 间 在 １ ｒ ０ ｓ ～ ３ ０ ｓ 之 间 比 较 合 适。 一般来说 ． 这 样 的油 滴 带 电 量 比较 合 适 ， 产 生 的误 差 相 对 较 小。
２ ０ １ ４ 年 第 ６ ５ 期考 试 周 刊
一
密 立 根 油 滴 实 验 所 使用 的 油 多 为 钟 表 油 ，但 不 同 钟 表 油 的 品 质不 完 全 相 同 。 通过 多年 的实 验 发 现 。 有 些 钟 表 油 在 实 验 中并不适用 。 实 验 时会 出 现 油 滴 总是 向 下 运 动 、 不带 电 、 无 法 控制、 显微镜中看不到油滴等现象 ， 建 议 选 择 仪 器 厂 家 配 备 的 经 过 测试 的专 用 油 。 一 般 来说 ， 专 用 油会 比较 纯 净 ， 稳 定性 好 ， 挥发性小 ， 黏滞系数适 中， 油的密度 、 黏 滞 系数 随湿 度 、 温 度 的 变化 小 。
密 立 根 油 滴 实 验 中 若 干 问 题 的 讨 论
穆松 梅 刘 扬 王 洋 洋
０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
（ 东 北 大 学 秦 皇 岛分 校 ， 河 北 秦皇岛
摘 要 ：影 响 密 立 根 油 滴 实验 结 果 的 因 素 很 多 ． 实验 中 要 注 意 容 易产 生误 差 及 影 响 实 验 效 果 的 环 节 ．针 对 这 些 重 要 的环节采取合理有效的方法， 以 确保 实验 成 功 。 关键词 ： 物理 教 学 密立 根 油 滴 实验 若 干 问题
一
在静态（ 平衡 ） 法测量中 ， 油 滴 是 由静 止 状 态 开 始 下 落 的 ， 初 始 时 油 滴 所 受 重 力 大 于 空气 阻力 。 油滴 加速 下 落 。 随着 下 落 速 度 的加 大 ， 油 滴 所 受 到 的空 气 阻力 也 逐 渐 加 大 ． 当空 气 阻力 与重力大小相等时 ， 油 滴 将 匀 速下 落 。 在匀 速 下 落 过 程 中 ， 测 量油滴下落一段距离（ 一般取２ ｍ ｍ） 所用的时间。 在实验 中， 学 生 往 往 对 油 滴 进 入 匀 速 运 动 状 态 的确 定 感 到迷 茫 ， 不 能 确定 自己 所设 定 的 计 时 起 始 点 处 油 滴 是 否 已处 于 匀 速 下 落 状 态 ， 其 实 这 个 问题 大 可 不 必 有 太 多顾 虑 。有 资 料 显 示 ［ ２ ］ ， 在 实 验 过 程中． 只要 油 滴 在 要 测 量 的 位 置 下 降 ｌ ０ 至４ 个 横格 ， 或 者 从 计 时开 始 后 的１ ． ７ ５ １ ０ 至４ ｓ ． 油 滴 就 可 以 达 到 比较 理 想 的 匀 速 运 动 状态 。 所以实验中 ， 我 们 一 般 是 让油 滴 下 落 一 个 横 格 再 开 始 计 时， 这是完 全没有问题 的， 但一定 要提醒学 生 ， 不 要 在 刚 开 始
一
３ ． 对 于 匀速 下 落 状 态 的确 认
、
引言 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
密 立 根 油滴 实 验 是 物 理 学 上 的经 典 实 验 之 一 。 其 缜 密 的 设 计 思 想 一 直 为 后人 所称 颂 ， 给 代 代 学 子 带 来 思 维 上 的启 迪 ， 影 响 他 们 科 学 观 的形 成 。 虽 然历 经 了 近一 百 年 ， 但 至今 这 个 实 验 仍 被 众 多 高校 列 为 大学 物 理 实 验 的 必 做 项 目。 密 立 根 油滴 实 验 最 终 是 对 于 基 本 电 荷 电 量 的 确 定 。对 于 微观量的测量 ， 其 精 确 性 一 直 是 一 个 比较 难 于解 决 的 问 题 ． 某 个 环 节 稍 有不 慎 ， 就 会 导 致 实 现 的失 败 。 容 易 造 成 失 之 毫 厘 谬 以千 里 的 局 面 。 笔 者 结 合 教学 实践 ， 就 密 立 根 油 滴 实验 中容 易 出现 问题 的 一 些 环 节提 出 自己 的见 解 。 二、 对 实 验 中某 些 环 节 的 讨 论
５ ． 注 意 环 境 对 实 验 的 影 响
密 立 根 油 滴 实 验 对 环 境 的 要 求 比较 高 。主 要 是 周 围环 境 的温度、 湿 度对 实 验 效 果 的 影 响 比较 大 。 温度的变化， 直 接影 响 到 原 理公 式 里 面 涉 及 的一 些 物 理 量 ， 比如 油 的密 度 、 黏滞系数 、 大 气 压强 等 ， 所 以应 及 时 根 据 温度 的变 化 修 正公 式 中的 一些 常 量。 空 气 湿 度是 影 响实 验 的 一个 重要 的因 素 ， 湿度越大， 喷 油 时 油 滴 越不 容 易 带 电 。 所 以南 方 地 区学 校 尽 量不 要 选 择 在 多雨 的 潮 湿 季 节 做这 个 实 验 。 如 果 确 实 是 由于 空 气 的 湿度 大 而 影 响 油 滴的带电， 则 可 采取 一 些 措 施 补 救 ， 如在 实 验 室 内用 除湿 空 调 ， 在油雾仓内放置干燥剂 ． 并将 实 验 用 油 放 在 冰 箱 内冷 藏 ， 以 免 因湿 度 过 大 引 起 黏 滞 系 数 的 降低 ， 影 响 油滴 带 电 。
下 落 时就 按 “ 计 时” 键。
４ ． 注 意 选 择 合 格 的 实 验 用 油
１ ． 初 步 选择 油 滴 的 方 法和 原 则 这个实 验的成败 。 油 滴 的 选 择 是 一 个 很 重 要 的 因 素 。 实
验 中要注 意选择那 些大小 合适 、 带 电量合 适 的油滴 ， 太 大 的 油滴 下落 速度很快 。 无法准 确测量 油滴下 落 的时 间 ， 因 此 而 造 成误差 ， 同时大 的油滴带 电量也 会 比较多 ， 无 法 用 相 应 的 方 法处 理 数 据 。太 小 的 油 滴 布 朗运 动 会 比较 明 显 ， 油 滴 易 受 外界环 境的影响 。 也容易引起较 大的误差 。 选择油滴 时 ， 可 首 先 从 显 微 镜 中观 察 油 滴 ， 选 择那些 大小 中等 、 亮 度 中 等 的 油 滴， 但 并不是 这样 的油滴就 一定是 合格 的 ， 需 要 进 一 步 对 油 滴 的运 动速度 和平 衡 电压作初 步判 断 。 有 资料 显示 ［ １ ］ 。 当 平 衡 电 压 Ｕ、 油滴匀速 下落一 段距 离所用 时 间值ｔ 趋 中时 ， 同 时 油 滴上所带电ｌｑ 或 者 油 滴 上 带 的 电荷 数 ｎ 趋小的方 向 。 使 实 验 结果的数据更趋 于真实的方 向。 所以。 初 选 油滴 时 ， 可 粗 调 下 油 滴 的 平 衡 电压 ． 电压 介 于 ２ ０ ０ Ｖ ～ ４ ０ ０ Ｖ 之 间 比较 合 适 。 同 时 初 步 预 测 一 下 油滴 匀 速 下 落 一 段 距 离 所 用 的 时 间 。 如 油 滴 在 电场 中 匀 速 下 降 ２ ａｍ所 用 的 时 间 在 １ ｒ ０ ｓ ～ ３ ０ ｓ 之 间 比 较 合 适。 一般来说 ． 这 样 的油 滴 带 电 量 比较 合 适 ， 产 生 的误 差 相 对 较 小。