《大學(xué)物理實驗》實驗預(yù)習(xí)報告-力學(xué).doc

孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗1 用米尺、游標尺、螺旋測徑器、讀數(shù)顯微鏡測量長度【實驗?zāi)康摹?掌握_、_、_、_的測量原理和使用方法。2掌握一般儀器的_。3掌握多次等精度測量誤差的_與有效數(shù)字的基本運算?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1 米尺（本實驗使用的米尺）最小分度值_儀器誤差=_。（讀數(shù)練習(xí)）：=_=_=_2 游標卡尺（本實驗使用的游標卡尺）最小分度值_儀器誤差=_。3如何記錄游標卡尺的零點讀數(shù)? （讀數(shù)練習(xí)）：_ 若副尺零線在主尺零線左邊，且副尺上第p個刻度和主尺上某個刻度對準時，零點讀數(shù)取_(正號、負號)，若副尺零線在主尺零線右邊時，零點讀數(shù)取_(正號、負號)。若測量物體長度的讀數(shù)為L，則物體的長度結(jié)果修正為_。4試述螺旋測微計的分度原理及使用方法。 一般實驗室用的螺旋測徑器量程為_， 分度值是_，儀器誤差=_。5螺旋測微計的零點讀數(shù)螺旋測微計的微分筒的零線應(yīng)對準固定套筒上的微測基準線。如未對準，就要讀出零點讀數(shù)。順刻度方向讀出的零點讀數(shù)取_(正號、負號)，逆刻度方向讀出的零點讀數(shù)取_(正號、負號)。每次測量之后，要從測量值的平均值中減去零點讀數(shù)。 （練習(xí)：螺旋測徑器零點讀數(shù)）6螺旋測微器讀數(shù)練習(xí)_ _7如何利用讀數(shù)顯微鏡測量物體的長度？轉(zhuǎn)動鼓輪，使叉絲交叉點分別與被測物體的左右兩個位置相切，記下兩次讀數(shù)，則待測物的長度。【實驗思考題】1欲測量半經(jīng)為2cm左右的鋼球體積，要求單次測量的相對不確定度不大于0.5%，應(yīng)使用什么儀器測量才能滿足精度要求？為什么？2利用讀數(shù)顯微鏡測量物體的長度時如何避免回程誤差？孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗2 隨機（偶然）誤差的統(tǒng)計分布【實驗?zāi)康摹?1通過對單擺周期的多次測量，認識_，以及_的意義。 2掌握隨機誤差的估算方法?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1大量次數(shù)等精度測量的觀測的結(jié)果服從隨機誤差的_分布的統(tǒng)計規(guī)律，即：_2正態(tài)分布統(tǒng)計規(guī)律： 正態(tài)分布概率密度函數(shù)：_測量值落在區(qū)間之間的置信概率為_，測量值落在區(qū)間之間的置信概率為_，測量值落在區(qū)間之間的置信概率為_。其中?！緦嶒炈伎碱}】1.闡明在分區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，做幾率統(tǒng)計表格時劃分區(qū)間的原則和方法2.若存在系統(tǒng)誤差，它對統(tǒng)計直方圖的形狀、大小有何影響，為什么？【實驗數(shù)據(jù)分析訓(xùn)練】（選做）1下面的數(shù)表是某同學(xué)測量單擺周期的150次的測量數(shù)據(jù)，請計算單擺周期的平均值標準偏差構(gòu)建以（）為 參量的正態(tài)分布函數(shù)分區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，做幾率統(tǒng)計表格標準偏差測量結(jié)果觀測值出現(xiàn)的次數(shù)幾率的統(tǒng)計值（%）2周期區(qū)間區(qū)間中心頻數(shù)百分比用測量值的科學(xué)表達式報導(dǎo)測量結(jié)果孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗3 重力加速度的測定（落球法）【實驗?zāi)康摹?1熟悉_和_的調(diào)整和使用。2掌握用_的方法?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1根據(jù)自由落體公式測出、，就可以算出重力加速度。將小球放在_的位置，在小球開始下落的同時開始計時，則是小球下落的時間，是時間內(nèi)小球下落的距離。2為了解決確定的困難，我們采取如下方法。將光控門放在的位置，記下小球從靜止開始下落到的時間，；再將放在的位置，記下小球從靜止下落到的時間，；則 重力加速度。 這樣可以不測和而測_，可以由支柱上的刻度較準確地讀出。3為了避免測不準的困難，同時消除電磁鐵剩磁的影響。是自由落體下落的軌跡。將放在靠近支柱頂部位置，放在中間位置，如圖所示。記下之間的距離和小球相應(yīng)得下落時間；然后，把放在接近底部的位置，記下間的距離和小球相應(yīng)得下落時間，于是有 其中是小球經(jīng)過點的速度。重力加速度。如果將每隔一定的距離下移，記下相應(yīng)的、，則有【實驗思考題】1實驗中，為什么只改變光電門2的位置，而不改變光電門1的位置？2以誤差分析說明，用（3-12）測時，A要靠近頂部，即要小。C要靠近底部，即要大。B的位置有一個最佳值。根據(jù)你所用儀器的實際數(shù)據(jù)，估算B應(yīng)在什么位置為好。孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗4 固體密度的測量【實驗?zāi)康摹?熟練掌握物理天平的_和_。2掌握測定固體密度的方法流體靜力稱衡法?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1物體的密度定義為2間接測量體積-流體靜力稱衡法測定銅圓柱體的密度測出物體在空氣中和浸沒在液體中和的質(zhì)量，為液體的密度，所測固體密度： 測定白蠟（1）的密度如果待測物體的密度小于液體的密度，則可以采用重物助沉法測量：將物體拴上一個重物，加上這個重物后物體連同重物可以全部浸沒在液體中，這時進行稱衡，如圖(要求繪制測量的原理圖) 圖（a） 圖（b）測量蠟塊的質(zhì)量、蠟塊重物都在水中的質(zhì)量、蠟塊在空中重物在水中的質(zhì)量。待測固體的密度為 【實驗思考題】1設(shè)計一個實驗，用靜力學(xué)稱衡法測量白砂糖的密度2設(shè)計一個實驗，用靜力學(xué)稱衡法測量酒精的密度3. 估計一個成年人的體積（體重約60千克）孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗5 速度和加速度的測量【實驗?zāi)康摹?學(xué)習(xí)氣_、_、_的使用方法。2學(xué)會在氣墊導(dǎo)軌上測量_和_。【實驗儀器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1速度當(dāng)滑塊從左向右通過光電門時，擋光片邊緣_(填44、22)遮光時起動計時，擋光片邊緣_(填44、22)遮光時停止計時。若測出擋光片不相鄰兩條邊的距離，計時計數(shù)測速儀顯示的時間為，則滑塊通過光電門的速度2加速度設(shè)滑塊經(jīng)某點時的速度為，經(jīng)某點處的速度為，經(jīng)過、間的時間為，加速度 如果能測出滑塊經(jīng)過到的距離，根據(jù)勻變速直線運動公式，則有 3理論加速度用墊塊把已調(diào)好的水平導(dǎo)軌上的單腳端墊高，則加速度 【實驗分析與討論】1具體分析本實驗產(chǎn)生誤差的各種原因2本實驗可用 和兩種方法測量加速度，試從測量的不確定度的角度分析哪種方法測量的較好？孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗6 聲速的測定【實驗?zāi)康摹?學(xué)會用_、_測定空氣中的聲速。2了解利用電聲換能器進行_和_的原理與方法。3初步熟悉_和_的功能和使用方法?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】頻率和波長的聲波在空氣中的傳播速度可從_測得，則用_或_來測定。1共振干涉法（駐波法）超聲聲速測定儀上二端面間距為時，入射波與反射波相干形成駐波。聲駐波中，波腹的聲壓(即氣體因聲波傳播產(chǎn)生的附加壓強）最_（媒質(zhì)最疏），波節(jié)處聲壓最_（媒質(zhì)最密），換能器將其轉(zhuǎn)換為電壓信號的_變化，由_顯示，從而判斷是否出現(xiàn)穩(wěn)定的駐波，進一步依據(jù)電壓的_依次找出一個個波節(jié)的位置。由 求出2相位比較法（行波法）從聲源不斷發(fā)出的頻率為的聲波在傳播過程中形成一個聲場，該場中任一點和聲源的振動位相之差若將_和_的信號分別接入示波器的、軸輸入端，改變接收器的位置，可觀察到兩個正弦量合成的一系列_，如圖所示。當(dāng)相位差改變時，相應(yīng)的的改變量即為_，由波長和頻率值可求出聲速。圖形：_ _ _ 3理想氣體中的聲速值聲波在理想氣體中的傳播速度為： = _式中，時的聲速，為攝氏溫度?！緦嶒炈伎碱}】1下圖是試驗中從示波器上觀察到的電壓信號幅值隨接收器S2位置變化的關(guān)系曲線，從曲線分析為什么測L時不測波腹間的距離而要測波節(jié)間的距離？2若不從第一個波節(jié)而從任一個波節(jié)開始測量，是否同樣能得出實驗結(jié)論？但會引起什么問題？ 3 如何尋找諧振頻率？依據(jù)是什么？孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗7 弦的振動實驗【實驗?zāi)康摹?. 觀察弦振動形成的_。2. 學(xué)會測量弦線上橫波_的方法。3. 用_法驗證弦振動_與_的關(guān)系?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1. 簡述駐波及其特點在電動音叉策動下，弦線與音叉臂的聯(lián)接點P的振動沿弦線向滑輪一端的方向傳播而形成_，再由P端反射沿弦線朝音叉端傳播，形成_。當(dāng)入射波與反射波符合相干條件時，兩列相向傳播的波在弦線上就可合成為橫波的_。在駐波中，相鄰兩波節(jié)（或波腹）間的距離，等于_。在本實驗中，由于弦的兩端_的，故兩端點為_。所以，只有當(dāng)均勻弦線的兩個固定端之間的距離（弦長）等于_，才能形成駐波。由此可得沿弦線傳播的橫波波長_2. 弦振動規(guī)律弦振動的頻率為f，駐波波長，則弦線上橫波傳播的速度為V =_。由力學(xué)理論可知：在線密度為、張力為T的弦線上，橫波傳播的速度為。3. 當(dāng)弦線在頻率為的音叉策動下振動時，適當(dāng)改變、和，則可能和強迫力發(fā)生共振的不一定是基頻，而可能是諧頻。取對數(shù)，得上式表明在和、之間存在線性關(guān)系，本實驗將分別驗證這一關(guān)系?！舅伎碱}與習(xí)題】1. 根據(jù)什么現(xiàn)象判斷駐波已經(jīng)穩(wěn)定？2. 弦線的粗細和彈性對于實驗有什么影響？應(yīng)如何選擇？2.如果要研究波長與弦線密度的關(guān)系，實驗如何安排？孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗8 碰撞實驗【實驗?zāi)康摹?.驗證_。2.深入了解_與_的特點?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1檢驗動量守恒定律本實驗是檢驗兩物體沿一直線碰撞時，如果保持在碰撞方向上合外力為零，則碰撞前后的動量維持不變，即 在實驗中，利用_使兩個滑塊在近似水平的平面內(nèi)作直線碰撞，若忽略滑塊與導(dǎo)軌間的摩擦力，則滿足碰撞時合外力為零的條件。如取，則上式簡化為 不論碰撞是_的或是_的，動量守恒定律都成立。2碰撞前后動能的變化若碰撞物體由彈性材料組成、碰撞物體沒有發(fā)生形變，則物體的總動能_，這就是_碰撞。若物體具有一定塑性，碰撞結(jié)束后有部分形變，則物體系的總動能有_，這就是非彈性碰撞。3驗證全彈性碰撞與完全非彈性碰撞的特點的計算方案用所測得的數(shù)據(jù)代入公式 _、_的具體動量和動能，然后算出百分比。（請具體闡明）1）完全非彈性碰撞_2）完全彈性碰撞_【思考題與習(xí)題】（1）碰撞過程中滑塊速度太快和太慢會給實驗和實驗儀器帶來什么影響？（2）動量的百分比的值為什么有正、有負？孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗9 楊氏彈性模量的測定（拉伸法）【實驗?zāi)康摹?掌握用_的原理和方法，測金屬絲的_。2訓(xùn)練正確地調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)的能力和用_處理數(shù)據(jù)的方法。【實驗儀器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1 楊氏模量設(shè)金屬絲的長度為l，截面積為S，一端固定，一端在延長度方向上受力為F，并伸長l 。根據(jù)胡克定律，楊氏彈性模量若鋼絲的直徑為，則。是長度的_改變量，難于用普通測長儀器測出，本實驗中借助_。2.光杠桿原理:由圖，平面鏡轉(zhuǎn)過角，反射線旋轉(zhuǎn)了角：由以上兩式即得鋼絲的伸長量 由此可見，光杠桿的作用在于_。3. 測量公式【思考題與習(xí)題】1.估算：實際上是一個微小的長度變化量，以鋼絲為例：設(shè)鋼絲=100.00cm，直徑=0.0480cm，由有關(guān)手冊查得=2.00，當(dāng)金屬絲所懸掛的鉤碼為1.00kg時的長度變化2.本實驗中各種長度是用不同精度的儀器來測量的，這些儀器是如何選取的？為什么？3.請估算本實驗所用的光杠桿和望遠鏡的放大倍率，它能夠分辨最小長度的變化為多少？怎樣提高它？4.導(dǎo)出本實驗楊氏模量相對誤差公式，并分析哪些量的誤差對于測量效果影響最大，如何克服其誤差。孝感學(xué)院大學(xué)物理實驗實驗預(yù)習(xí)報告日期： 2011 年 月 日 天氣：_ 實 驗 室：_姓名：_學(xué)號：_ 院系專業(yè)：_指導(dǎo)教師：_【實驗題目】實驗11 剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定【實驗?zāi)康摹?了解_，驗證_。2.研究剛體的轉(zhuǎn)動慣量與其_、_及_的關(guān)系。3.熟練掌握_的方法?！緦嶒瀮x器及型號】 _【實驗原理及預(yù)習(xí)】1轉(zhuǎn)動定理剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定理為_。為驗證轉(zhuǎn)動定理，采用原理圖裝置，若以加速度從靜止開始運動，經(jīng)過時間t后下落的距離為，則，即，故可由、的測量值來計算。當(dāng)下落，塔輪轉(zhuǎn)動，忽略定滑輪和細線的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動時的空氣阻力，將轉(zhuǎn)軸與軸承之間的摩擦力矩視為一常數(shù)，則由轉(zhuǎn)動定理，可得或 _若摩擦力的影響可以略去，即有_1).實驗時可改變 ，測量，值，然后以為縱坐標，為橫坐標作圖。如果它們的關(guān)系確為_，即轉(zhuǎn)動定理得到驗證。同時，由曲線的斜率可求得塔輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量：2).若保持、不變，對稱地