《大学物理实验》实验预习报告-力学.doc

孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验1 用米尺、游标尺、螺旋测径器、读数显微镜测量长度【实验目的】1掌握_、_、_、_的测量原理和使用方法。2掌握一般仪器的_。3掌握多次等精度测量误差的_与有效数字的基本运算。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1 米尺（本实验使用的米尺）最小分度值_仪器误差=_。（读数练习）：=_=_=_2 游标卡尺（本实验使用的游标卡尺）最小分度值_仪器误差=_。3如何记录游标卡尺的零点读数? （读数练习）：_ 若副尺零线在主尺零线左边，且副尺上第p个刻度和主尺上某个刻度对准时，零点读数取_(正号、负号)，若副尺零线在主尺零线右边时，零点读数取_(正号、负号)。若测量物体长度的读数为L，则物体的长度结果修正为_。4试述螺旋测微计的分度原理及使用方法。 一般实验室用的螺旋测径器量程为_， 分度值是_，仪器误差=_。5螺旋测微计的零点读数螺旋测微计的微分筒的零线应对准固定套筒上的微测基准线。如未对准，就要读出零点读数。顺刻度方向读出的零点读数取_(正号、负号)，逆刻度方向读出的零点读数取_(正号、负号)。每次测量之后，要从测量值的平均值中减去零点读数。 （练习：螺旋测径器零点读数）6螺旋测微器读数练习_ _7如何利用读数显微镜测量物体的长度？转动鼓轮，使叉丝交叉点分别与被测物体的左右两个位置相切，记下两次读数，则待测物的长度。【实验思考题】1欲测量半经为2cm左右的钢球体积，要求单次测量的相对不确定度不大于0.5%，应使用什么仪器测量才能满足精度要求？为什么？2利用读数显微镜测量物体的长度时如何避免回程误差？孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验2 随机（偶然）误差的统计分布【实验目的】 1通过对单摆周期的多次测量，认识_，以及_的意义。 2掌握随机误差的估算方法。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1大量次数等精度测量的观测的结果服从随机误差的_分布的统计规律，即：_2正态分布统计规律： 正态分布概率密度函数：_测量值落在区间之间的置信概率为_，测量值落在区间之间的置信概率为_，测量值落在区间之间的置信概率为_。其中。【实验思考题】1.阐明在分区统计数据，做几率统计表格时划分区间的原则和方法2.若存在系统误差，它对统计直方图的形状、大小有何影响，为什么？【实验数据分析训练】（选做）1下面的数表是某同学测量单摆周期的150次的测量数据，请计算单摆周期的平均值标准偏差构建以（）为 参量的正态分布函数分区统计数据，做几率统计表格标准偏差测量结果观测值出现的次数几率的统计值（%）2周期区间区间中心频数百分比用测量值的科学表达式报导测量结果孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验3 重力加速度的测定（落球法）【实验目的】 1熟悉_和_的调整和使用。2掌握用_的方法。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1根据自由落体公式测出、，就可以算出重力加速度。将小球放在_的位置，在小球开始下落的同时开始计时，则是小球下落的时间，是时间内小球下落的距离。2为了解决确定的困难，我们采取如下方法。将光控门放在的位置，记下小球从静止开始下落到的时间，；再将放在的位置，记下小球从静止下落到的时间，；则 重力加速度。 这样可以不测和而测_，可以由支柱上的刻度较准确地读出。3为了避免测不准的困难，同时消除电磁铁剩磁的影响。是自由落体下落的轨迹。将放在靠近支柱顶部位置，放在中间位置，如图所示。记下之间的距离和小球相应得下落时间；然后，把放在接近底部的位置，记下间的距离和小球相应得下落时间，于是有 其中是小球经过点的速度。重力加速度。如果将每隔一定的距离下移，记下相应的、，则有【实验思考题】1实验中，为什么只改变光电门2的位置，而不改变光电门1的位置？2以误差分析说明，用（3-12）测时，A要靠近顶部，即要小。C要靠近底部，即要大。B的位置有一个最佳值。根据你所用仪器的实际数据，估算B应在什么位置为好。孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验4 固体密度的测量【实验目的】1熟练掌握物理天平的_和_。2掌握测定固体密度的方法流体静力称衡法。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1物体的密度定义为2间接测量体积-流体静力称衡法测定铜圆柱体的密度测出物体在空气中和浸没在液体中和的质量，为液体的密度，所测固体密度： 测定白蜡（1）的密度如果待测物体的密度小于液体的密度，则可以采用重物助沉法测量：将物体拴上一个重物，加上这个重物后物体连同重物可以全部浸没在液体中，这时进行称衡，如图(要求绘制测量的原理图) 图（a） 图（b）测量蜡块的质量、蜡块重物都在水中的质量、蜡块在空中重物在水中的质量。待测固体的密度为 【实验思考题】1设计一个实验，用静力学称衡法测量白砂糖的密度2设计一个实验，用静力学称衡法测量酒精的密度3. 估计一个成年人的体积（体重约60千克）孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验5 速度和加速度的测量【实验目的】1学习气_、_、_的使用方法。2学会在气垫导轨上测量_和_。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1速度当滑块从左向右通过光电门时，挡光片边缘_(填44、22)遮光时起动计时，挡光片边缘_(填44、22)遮光时停止计时。若测出挡光片不相邻两条边的距离，计时计数测速仪显示的时间为，则滑块通过光电门的速度2加速度设滑块经某点时的速度为，经某点处的速度为，经过、间的时间为，加速度 如果能测出滑块经过到的距离，根据匀变速直线运动公式，则有 3理论加速度用垫块把已调好的水平导轨上的单脚端垫高，则加速度 【实验分析与讨论】1具体分析本实验产生误差的各种原因2本实验可用 和两种方法测量加速度，试从测量的不确定度的角度分析哪种方法测量的较好？孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验6 声速的测定【实验目的】1学会用_、_测定空气中的声速。2了解利用电声换能器进行_和_的原理与方法。3初步熟悉_和_的功能和使用方法。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】频率和波长的声波在空气中的传播速度可从_测得，则用_或_来测定。1共振干涉法（驻波法）超声声速测定仪上二端面间距为时，入射波与反射波相干形成驻波。声驻波中，波腹的声压(即气体因声波传播产生的附加压强）最_（媒质最疏），波节处声压最_（媒质最密），换能器将其转换为电压信号的_变化，由_显示，从而判断是否出现稳定的驻波，进一步依据电压的_依次找出一个个波节的位置。由 求出2相位比较法（行波法）从声源不断发出的频率为的声波在传播过程中形成一个声场，该场中任一点和声源的振动位相之差若将_和_的信号分别接入示波器的、轴输入端，改变接收器的位置，可观察到两个正弦量合成的一系列_，如图所示。当相位差改变时，相应的的改变量即为_，由波长和频率值可求出声速。图形：_ _ _ 3理想气体中的声速值声波在理想气体中的传播速度为： = _式中，时的声速，为摄氏温度。【实验思考题】1下图是试验中从示波器上观察到的电压信号幅值随接收器S2位置变化的关系曲线，从曲线分析为什么测L时不测波腹间的距离而要测波节间的距离？2若不从第一个波节而从任一个波节开始测量，是否同样能得出实验结论？但会引起什么问题？ 3 如何寻找谐振频率？依据是什么？孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验7 弦的振动实验【实验目的】1. 观察弦振动形成的_。2. 学会测量弦线上横波_的方法。3. 用_法验证弦振动_与_的关系。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1. 简述驻波及其特点在电动音叉策动下，弦线与音叉臂的联接点P的振动沿弦线向滑轮一端的方向传播而形成_，再由P端反射沿弦线朝音叉端传播，形成_。当入射波与反射波符合相干条件时，两列相向传播的波在弦线上就可合成为横波的_。在驻波中，相邻两波节（或波腹）间的距离，等于_。在本实验中，由于弦的两端_的，故两端点为_。所以，只有当均匀弦线的两个固定端之间的距离（弦长）等于_，才能形成驻波。由此可得沿弦线传播的横波波长_2. 弦振动规律弦振动的频率为f，驻波波长，则弦线上横波传播的速度为V =_。由力学理论可知：在线密度为、张力为T的弦线上，横波传播的速度为。3. 当弦线在频率为的音叉策动下振动时，适当改变、和，则可能和强迫力发生共振的不一定是基频，而可能是谐频。取对数，得上式表明在和、之间存在线性关系，本实验将分别验证这一关系。【思考题与习题】1. 根据什么现象判断驻波已经稳定？2. 弦线的粗细和弹性对于实验有什么影响？应如何选择？2.如果要研究波长与弦线密度的关系，实验如何安排？孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验8 碰撞实验【实验目的】1.验证_。2.深入了解_与_的特点。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1检验动量守恒定律本实验是检验两物体沿一直线碰撞时，如果保持在碰撞方向上合外力为零，则碰撞前后的动量维持不变，即 在实验中，利用_使两个滑块在近似水平的平面内作直线碰撞，若忽略滑块与导轨间的摩擦力，则满足碰撞时合外力为零的条件。如取，则上式简化为 不论碰撞是_的或是_的，动量守恒定律都成立。2碰撞前后动能的变化若碰撞物体由弹性材料组成、碰撞物体没有发生形变，则物体的总动能_，这就是_碰撞。若物体具有一定塑性，碰撞结束后有部分形变，则物体系的总动能有_，这就是非弹性碰撞。3验证全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点的计算方案用所测得的数据代入公式 _、_的具体动量和动能，然后算出百分比。（请具体阐明）1）完全非弹性碰撞_2）完全弹性碰撞_【思考题与习题】（1）碰撞过程中滑块速度太快和太慢会给实验和实验仪器带来什么影响？（2）动量的百分比的值为什么有正、有负？孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验9 杨氏弹性模量的测定（拉伸法）【实验目的】1掌握用_的原理和方法，测金属丝的_。2训练正确地调节测量系统的能力和用_处理数据的方法。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1 杨氏模量设金属丝的长度为l，截面积为S，一端固定，一端在延长度方向上受力为F，并伸长l 。根据胡克定律，杨氏弹性模量若钢丝的直径为，则。是长度的_改变量，难于用普通测长仪器测出，本实验中借助_。2.光杠杆原理:由图，平面镜转过角，反射线旋转了角：由以上两式即得钢丝的伸长量 由此可见，光杠杆的作用在于_。3. 测量公式【思考题与习题】1.估算：实际上是一个微小的长度变化量，以钢丝为例：设钢丝=100.00cm，直径=0.0480cm，由有关手册查得=2.00，当金属丝所悬挂的钩码为1.00kg时的长度变化2.本实验中各种长度是用不同精度的仪器来测量的，这些仪器是如何选取的？为什么？3.请估算本实验所用的光杠杆和望远镜的放大倍率，它能够分辨最小长度的变化为多少？怎样提高它？4.导出本实验杨氏模量相对误差公式，并分析哪些量的误差对于测量效果影响最大，如何克服其误差。孝感学院大学物理实验实验预习报告日期： 2011 年 月 日 天气：_ 实 验 室：_姓名：_学号：_ 院系专业：_指导教师：_【实验题目】实验11 刚体转动惯量的测定【实验目的】1了解_，验证_。2.研究刚体的转动惯量与其_、_及_的关系。3.熟练掌握_的方法。【实验仪器及型号】 _【实验原理及预习】1转动定理刚体绕定轴转动的转动定理为_。为验证转动定理，采用原理图装置，若以加速度从静止开始运动，经过时间t后下落的距离为，则，即，故可由、的测量值来计算。当下落，塔轮转动，忽略定滑轮和细线的质量及转动时的空气阻力，将转轴与轴承之间的摩擦力矩视为一常数，则由转动定理，可得或 _若摩擦力的影响可以略去，即有_1).实验时可改变 ，测量，值，然后以为纵坐标，为横坐标作图。如果它们的关系确为_，即转动定理得到验证。同时，由曲线的斜率可求得塔轮系统的转动惯量：2).若保持、不变，对称地