居家創(chuàng)新物理實驗項目指導(dǎo)書

居家創(chuàng)物理試驗工程指導(dǎo)書1——振動、聲音與音樂振動、聲音和音樂三者是親熱相關(guān)的，這個居家試驗，我們就從物理的角度〔但不限于以下兩個試驗內(nèi)容：爭論和分析一種或多種樂器發(fā)出的各個音階的頻率成分及幅值；爭論一個玻璃杯盛有不同水量與敲擊聲音頻率的關(guān)系，并據(jù)此制作一個簡潔的樂器；WindowsAdobeAudition，AdobeAuditionCC2023〔或audition。軟件的的樂器，如鋼琴、吉他等，也可以不用這個軟件而直接使用實際的樂器。Audition8個泛音〔5〕的頻率和幅值。Audition15ExcelOrigin8水杯裝上不同的、適量的水，制作一個88個音階，則能做幾個做幾個。以上是試驗的根本內(nèi)容，選了這個試驗的都必需完成。驗證與比照。發(fā)出的？還是與它們都相關(guān)？你在敲擊聲的音頻信號和頻譜里還能看出什么？8奏一小段樂曲，那就完善了！留意：analysis〕窗口；頻譜顯示；FFTSizeFFTSize頻率分析窗口中，點擊“掃描〔scanFFT2——單擺與蛇形擺一、試驗內(nèi)容利用單擺測量本地的重力加速度；利用多個〔≥10〕不同擺長的單擺，設(shè)計制作一組蛇形擺。10差。擺長可以取幾組不同的值，看看哪種狀況效果更好?！怖?0〕以一樣的初相位開頭搖擺后，每經(jīng)過一段固定時間，全部單擺又同時=+010=1????20=2??，0??????0=????2??。通常，??1、??2...????是連續(xù)的正整數(shù)，t0

可以稱為全部單擺的最小倍周期。1試驗設(shè)計時，要先自己選定適宜的t〔30~60秒較好〕和??，進而確定出各10全部單擺的擺長后，就要實際動手制作。擺錘要用外形規(guī)章物體，最好是球體。V釋放。試驗報告的要求，試驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果確定要用合理的表格進展表述，必要的圖片附在報告中，蛇形擺要有視頻一起提交。以上是這個試驗的根本要求，選了這個試驗的都必需完成。假設(shè)想?yún)⑴c居家試驗競賽或還想深入爭論，需要將試驗效果完成的很好，或二、參考問題爭論一下單擺的擺角較大時擺的運動狀況；耦合問題；用一根輕質(zhì)彈簧代替單擺的擺線，試著爭論一下這個彈簧擺的運動；3——劃棍螺旋槳這是一道IYPT“Gee-HawWhammyDiddle”，端再用細(xì)釘〔或大頭針〕固定一個小的薄木片〔或硬紙片、塑料片，木片要能旋槳一樣飛速的轉(zhuǎn)動起來。這是一個格外好玩的試驗，也可以說是一個玩具。我們要做的是自己查找材〔不限于這些〕影響轉(zhuǎn)動的因素，如：如何把握螺旋槳的轉(zhuǎn)動方向？滑動速度對螺旋槳轉(zhuǎn)速的影響？滑動方向?qū)β菪龢D(zhuǎn)動的影響？刻槽木棍的固定方式對螺旋槳轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)速的影響？刻槽間距對螺旋槳轉(zhuǎn)速的影響？刻槽方向?qū)β菪龢D(zhuǎn)動的影響？螺旋槳的轉(zhuǎn)動慣量對轉(zhuǎn)動的影響？螺旋槳上的小孔大小與釘子直徑對轉(zhuǎn)速的影響？釘子外表的粗糙程度對螺旋槳轉(zhuǎn)動的影響？木棍前端放置的螺旋槳片的數(shù)量和方式能否做些變化？假設(shè)不用木棍滑動刻槽，還能怎么鼓舞讓螺旋槳轉(zhuǎn)動起來？都相關(guān)？也要自己感覺速度的快慢，進展定性的爭論。5都必需完成。假設(shè)要參與競賽，應(yīng)當(dāng)有螺旋槳轉(zhuǎn)動的相關(guān)理論和盡量多的影響因素爭論。何自己的想法和見解，都可以自己嘗試著去做一做。頻一起提交。留意：在木棍上刻槽的時候，確定要留意用刀的安全，千萬別傷著手！1——利用手機傳感器測量自行車騎行速度一、引言電式車速傳感器原理如圖1所示，傳感器固定于自動變速器輸出軸四周的殼體〔感應(yīng)轉(zhuǎn)子〕轉(zhuǎn)動時，齒輪的凸齒不斷靠近或遠(yuǎn)離單元依據(jù)感應(yīng)電壓脈沖頻率的大小計算出汽車行駛的速度。1磁電式車速傳感器原理車輪四周的車架上〔例如車筐內(nèi)，利用手機內(nèi)置的磁場傳感器感應(yīng)自行車行駛過程中的磁場變化，進而計算出自行車的行駛速度。二、試驗?zāi)康陌盐绽么艑W(xué)方法測量轉(zhuǎn)速的原理，測量騎行自行車的瞬時速度；三、試驗儀器/雙面膠等四、試驗原理Phyphox成一些頗好玩味性的物理試驗。本試驗中利用Phyphox軟件讀取手機磁力計的Phyphox中文版本。五、試驗內(nèi)容Phyphox〔比方幾十米內(nèi)的磁場變化，導(dǎo)出數(shù)據(jù)并利用作圖軟件繪制磁感應(yīng)強度隨時間變化的曲線。報告要求：Phyphox測量結(jié)果截屏；分別繪制x、y、z方向及合磁場〔確定值〕隨時間的變化曲線，留意作圖標(biāo)準(zhǔn)。報告要求：給出計算過程〔使用的公式算法、編寫的程序等，計算方法MATLAB、Origin計算自行車的平均行駛速度。器用上述步驟測量得到的結(jié)果進展比較，并爭論。六、選做內(nèi)容〕上打兩個孔，將細(xì)線從孔身體中心放松線，圓盤就可以轉(zhuǎn)起來。2旋轉(zhuǎn)圓盤原理圖速度與圓盤半徑的關(guān)系。七、留意事項請在空曠的地方進展試驗，騎行過程中留意安全；假設(shè)使用強磁性磁鐵，請遠(yuǎn)離銀行卡、手表等易受磁場影響的物品。旋轉(zhuǎn)圓盤時確定留意安全，防止部件甩出傷人。1——漫反射測玻璃折射率一、必做內(nèi)容在玻璃外表貼上蘸水的面巾紙，用激光筆照耀紙巾產(chǎn)生光環(huán)，觀看并記錄其特征，用直尺測量產(chǎn)生的暗環(huán)直徑和玻璃厚度〔在不同位置測量5〕；將玻璃另一面浸入水中觀看光環(huán)消逝的現(xiàn)象。試驗現(xiàn)象觀看提示：可以選用不同厚度的玻璃觀看哪個效果更好試驗原理分析推導(dǎo)玻璃折射率與暗環(huán)直徑間的關(guān)系。提示：用幾何光學(xué)中的全反射原理分析解釋定量測量折射率的折射率。二、選做內(nèi)容折射率。果的正確性。三、留意事項不建議使用綠色激光筆，因其現(xiàn)象不穩(wěn)定，對眼睛損害大；建議在較暗的環(huán)境下進展試驗,這樣測量的效果較好。2——居家光柵衍射一、觀看現(xiàn)象秀麗的彩色條紋。觀看白光照耀下光盤的衍射現(xiàn)象及手電筒照耀下手機屏幕的衍射現(xiàn)象。二、液晶光柵衍射墻，將激光筆發(fā)出的光照耀在手機屏幕上，觀看反射在白墻上的衍射圖樣并完成如下任務(wù)：拍攝衍射現(xiàn)象相片；依據(jù)測量值計算光柵常數(shù)；寬度，計算光柵常數(shù)并與測量值進展比照。三、選做內(nèi)容四、留意事項不建議使用綠色激光筆，因其現(xiàn)象不穩(wěn)定，對眼睛損害大；現(xiàn)象；建議使用舊款手機。建議在較暗的環(huán)境下進展試驗，這樣測量的效果較好。3——一維平面反射光柵衍射測量激光波長一、試驗原理1cm有幾千條乃至上萬條刻痕。光柵?？煞譃橥干涔鈻藕头瓷涔鈻拧Ｍ干涔鈻牛豪猛干涔庋苌涞墓鈻?。柵”?！踩缂抑泄饣烂妗硶r，反射光在觀看屏〔如墻面〕上形成一個光斑。當(dāng)激光筆輸出光以大角度斜入射到平面反射光柵外表(如直尺)，在觀看屏(墻面)上會看到一排規(guī)章排列的衍射光斑。ABC(cos???cos??)由光柵衍射原理可知，當(dāng)光程差為零或者為入射光波長的整數(shù)倍時，即k(K=0,±1,±2,±3,k，只需要測量一系列相鄰級次hλ。由kd0.5mm1mm)，1

是激光筆出光口到直尺外表光斑中心的水平距離，hk

2

是觀看屏到直尺外表光斑中心的水平距離。上述物理量在試驗上都是簡潔測量的。二、試驗器材低功率激光筆〔最好是發(fā)紅光〕0.5mm(1mm)的鋼尺(或塑料尺)作為“一維平面反射光柵”書笠或者墻面作為觀看屏hh1 kLL1 2三、試驗內(nèi)容搭建并調(diào)整試驗光路：初始時，激光筆輸出光平行于桌面長邊，且垂直于1左右，依據(jù)觀看到的衍射斑調(diào)整光路，保證衍射斑沿豎直方向分布。分別觀測并拍攝直尺外表分度值為0.5mm或1mm〔二選一即可〕的刻度線〔相當(dāng)于平面反射光柵常數(shù)d分別為0.5mm或1mm〕反射光形成的衍射斑陣列，5〔直尺外表的垂直距

，h，h

h和

〔各物理量均單次測量即可。k k+1

k+2

k+3

k+4

1 1 2四、思考題五、數(shù)據(jù)處理要求〔計算機軟件作圖或者手動作圖拍照均可，計算測量結(jié)果的相對不確定度〔650nm，綠532nm。留意：數(shù)據(jù)處理過程中，中間值要取到小數(shù)點后六位。L=,L=,h=,d=121hhkhk+1hk+2hk+3hk+4kk+1k+2k+3k+41234 =六、需提交電子版爭論報告〔要完整、標(biāo)準(zhǔn)，手寫拍照也可；〔元器件〕和試驗現(xiàn)象〔衍射斑〕照片，圖中標(biāo)注各局部的名稱。七、參考裝置圖八、留意事項禁用大功率激光筆！試驗中制止將激光聚焦。做好激光防護，既要保護自己，也要避開誤傷他人！嚴(yán)禁用眼睛直視激光束，以免造成