氣體普適常數(shù)是熱力學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)，而氣體密度是分子物理學(xué)中一個(gè)重要物理量。本實(shí)驗(yàn)利用抽真空法能夠較方便地把這兩個(gè)待測(cè)量測(cè)出來。本儀器具有體積小、重量合適、調(diào)節(jié)方便、裝置牢靠等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，達(dá)到基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的要求。
本實(shí)驗(yàn)是在《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)》中“實(shí)驗(yàn) 4-19：低真空的獲得和氣體普適常量的測(cè)定"基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，并對(duì)原來的實(shí)驗(yàn)儀器做了以下幾點(diǎn)改進(jìn)：
原體積約0.2L的玻璃瓶改成了1L左右的有機(jī)玻璃比重瓶，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯；其體積可以直接由游標(biāo)卡尺測(cè)量算出，比原來灌水測(cè)體積的方法方便，而且不會(huì)有水蒸汽這一誤差來源。
直接用高精度的真空表讀出真空度，不需要使用昂貴的熱偶真空規(guī)及配套的真空計(jì)。
利用接口處自然的緩慢漏氣特性改變壓強(qiáng)，取代了真空針閥，這樣對(duì)各個(gè)接口氣密性要求也不需要非常嚴(yán)格。
應(yīng)用該儀器可以完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
用抽真空法測(cè)量環(huán)境空氣的密度，并換算成干燥空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的數(shù)值，與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的理論值比較。
由理想氣體狀態(tài)方程出發(fā)，推導(dǎo)出變壓強(qiáng)下氣體普適常數(shù)的表達(dá)式，利用逐次降壓的方法測(cè)出氣體壓強(qiáng)與總質(zhì)量的關(guān)系并作圖，由直線擬合求得氣體普適常數(shù)，與理論值比較。
技術(shù)參數(shù)：
旋片式真空泵：抽氣速率1L/s，*限真空6Pa，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分，功率180W。
真空表：量程-0.1 ~ 0Mpa，*小分度0.002Mpa。
電子物理天平：量程0 ~ 1Kg，*小分度0.01g（用戶自備）。
水銀溫度計(jì)：測(cè)量范圍0 ~ 50℃，*小分度0.1℃（用戶自備） 。
單擺實(shí)驗(yàn)在大學(xué)基礎(chǔ)物理和中學(xué)物理教學(xué)中都是一個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，以往此實(shí)驗(yàn)都限于單擺在小角度內(nèi)做近似等周期擺動(dòng)的情況下，測(cè)量小球振動(dòng)周期，一般不涉及周期與擺角之間的關(guān)系。要研究此二者間關(guān)系就必須在不同擺角，甚至大擺角下進(jìn)行周期測(cè)量。傳統(tǒng)方法的周期測(cè)量用手控秒表計(jì)時(shí)，測(cè)量誤差較大。為了降低誤差，必須采用多周期測(cè)量后取平均值的方法，由于空氣阻尼的存在，擺角隨時(shí)間的延長而衰減，因此無法精確測(cè)得大角下擺動(dòng)周期的準(zhǔn)*值。采用集成開關(guān)型霍耳傳感器和電子計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)之后，能夠在很短幾個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)得單擺在大角下的周期，這樣可以忽略空氣阻尼對(duì)擺角的影響，使研究周期與擺角關(guān)系的實(shí)驗(yàn)得以順利進(jìn)行。在得到周期與擺角的關(guān)系后，可以用外推至擺角為零的方法，精*測(cè)得擺角極小時(shí)的振動(dòng)周期值，從而更精*地測(cè)定重力加速度。
本實(shí)驗(yàn)儀采用伽利略外推法研究物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)思想，通過測(cè)量周期與擺角的關(guān)系，用外推法求得極小擺角時(shí)的振動(dòng)周期，這種設(shè)計(jì)思想在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加以運(yùn)用，取得了良好的效果。
應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)儀可以完成以下實(shí)驗(yàn)：
用集成霍耳開關(guān)測(cè)得周期與擺角的關(guān)系，用外推至擺角為零的方法，精確測(cè)得擺角極小時(shí)的振動(dòng)周期值，從而測(cè)定重力加速度。
通過固定單擺擺長測(cè)量振動(dòng)周期，計(jì)算重力加速度 g ；或逐次改變擺長，測(cè)出相應(yīng)的周期，經(jīng)直線擬合求出重力加速度 g ，驗(yàn)證擺長與振動(dòng)周期平方成正比的關(guān)系。
新型單擺實(shí)驗(yàn)儀技術(shù)參數(shù)：
電子自動(dòng)計(jì)時(shí)器：精度 0.001s ，*大半周期計(jì)數(shù) 66 次
集成霍耳開關(guān)：響應(yīng)距離 1.0cm ；
量角器：量程 -50 °到 +50 °，*小刻度 1 °
標(biāo)尺：量程0到80mm，*小刻度 1mm 。
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