物理实验报告15篇[集合]
在日常生活和工作中,我们使用报告的情况越来越多,报告中涉及到专业性术语要解释清楚。那么,报告到底怎么写才合适呢?以下是小编为大家收集的物理实验报告,希望能够帮助到大家。
物理实验报告1
一、实验目的:
掌握用流体静力称衡法测密度的原理。
了解比重瓶法测密度的特点。
掌握比重瓶的用法。
掌握物理天平的使用方法。
二、实验原理:
物体的密度,为物体质量,为物体体积。通常情况下,测量物体密度有以下三种方法:
1、对于形状规则物体
根据,可通过物理天平直接测量出来,可用长度测量仪器测量相关长度,然后计算出体积。再将、带入密度公式,求得密度。
2、对于形状不规则的物体用流体静力称衡法测定密度。
测固体(铜环)密度
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体要受到液体向上的浮力,浮力大小为。如果将固体(铜环)分别放在空气中和浸没在水中称衡,得到的质量分别为、,则
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② 测液体(盐水)的密度
将物体(铜环)分别放在空气、水和待测液体(盐水)中,测出其质量分别为、和,同理可得
③ 测石蜡的密度
石蜡密度
---------石蜡在空气中的质量
--------石蜡和铜环都放在水中时称得的二者质量
--------石蜡在空气中,铜环放在水中时称得二者质量
3、用比重瓶法测定液体和不溶于液体的固体小颗粒的密度
①测液体的密度
。
--------空比重瓶的质量
---------盛满待测液体时比重瓶的质量
---------盛满与待测液体同温度的纯水的比重瓶的质量
.固体颗粒的.密度为。
----------待测细小固体的质量
---------盛满水后比重瓶及水的质量
---------比重瓶、水及待测固体的总质量
三、实验用具:TW—05型物理天平、纯水、吸水纸、细绳、塑料杯、比重瓶
待测物体:铜环和盐水、石蜡
四、实验步骤:
调整天平
⑴调水平 旋转底脚螺丝,使水平仪的气泡位于中心。
⑵调空载平衡 空载时,调节横梁两端的调节螺母,启动制动旋钮,使天平横梁抬起后,天平指针指中间或摆动格数相等。
用流体静力称衡法测量铜环和盐水的密度
⑴先把物体用细线挂在天平左边的秤钩上,用天平称出铜环在空气中质量。
⑵然后在左边的托盘上放上盛有纯水的塑料杯。将铜环放入纯水中,称得铜环在水中的质量。
⑶将塑料杯中的水倒掉,换上盐水重复上一步,称出铜环在盐水中的质量。
⑷将测得数据代入公式计算。
测石蜡的密度
测量石蜡单独在空气中的质量,石蜡和铜环全部浸入水中对应的质量,石蜡吊入空中,铜环浸入水中时的质量。代入公式计算。
4、用比重瓶法测定盐水和不溶于液体的细小铅条的密度
⑴测空比重瓶的质量。
⑵测盛满与待测盐水同温度的纯水的比重瓶的质量。
⑶测盛满盐水时比重瓶的质量。
⑷测待测细小铅条的质量。
⑸测比重瓶、水及待测固体的总质量。
5、记录水温、湿度及大气压强。
五、数据及数据处理:
(一)用流体静力称衡法测定铜环、盐水和石蜡的密度
水温 水的密度 湿度
大气压强
136.32 120.55 119.76 49.24 118.74 170.25
铜块密度
盐水密度
石蜡密度
(二)用比重瓶法测密度
测定盐水的密度
水温 水的密度 湿度
大气压强
26.55 74.57 76.27 0.05
待测盐水的密度
测定细小铅条的密度
水温 水的密度 湿度
大气压强
32.36 74.57 104.20 0.05
待测铅条的密度
六、总结:
通过实验掌握了用流体静力称衡法测定固体、液体密度的方法。
掌握了物理天平的使用方法和操作过程中应注意的事项。
掌握了采用比重瓶测密度的方法。但让液流沿着瓶壁慢慢地流进瓶中,避免在瓶壁产生气泡较难。
通过处理数据,进一步熟悉了有效数字、不确定度等基本物理概念,并掌握了其计算方法。
物理实验报告2
一:目的要求
绘制在p下环已烷-乙醇双液系的气----液平衡图,了解相图和相率的基本概念 掌握测定双组分液系的沸点的方法 掌握用折光率确定二元液体组成的方法
二:仪器 试剂
实验讨论。
在测定沸点时,溶液过热或出现分馏现象,将使绘出的相图图形发生变化?
答:当溶液出现过热或出现分馏现象,会使测沸点偏高,所以绘出的相图图形向上偏移。
讨论本实验的主要误差来源。
答:本实验的主要来源是在于,给双液体系加热而产生的'液相的组成并不固定,而是视加热的时间长短而定 因此而使测定的折光率产生误差。
三:被测体系的选择
本实验所选体系,沸点范围较为合适。由相图可知,该体系与乌拉尔定律比较存在严重偏差。作为有最小值得相图,该体系有一定的典型义意。但相图的液相较为平坦,再有限的学时内不可能将整个相图精确绘出。
四:沸点测定仪
仪器的设计必须方便与沸点和气液两相组成的测定。蒸汽冷凝部分的设计是关键之一。若收集冷凝液的凹形半球容积过大,在客观上即造成溶液得分馏;而过小则回因取太少而给测定带来一定困难。连接冷凝和圆底烧瓶之间的连接管过短或位置过低,沸腾的液体就有可能溅入小球内;相反,则易导致沸点较高的组分先被冷凝下来,这样一来,气相样品组成将有偏差。在华工实验中,可用罗斯平衡釜测的平衡、测得温度及气液相组成数据,效果较好。
五:组成测定
可用相对密度或其他方法测定,但折光率的测定快速简单,特别是需要样品少,但为了减少误差,通常重复测定三次。当样品的折光率随组分变化率较小,此法测量误差较大。
六:为什么工业上常生产95%酒精?只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精?
答:因为种种原因在此条件下,蒸馏所得产物只能得95%的酒精。不可能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精,95%酒精还含有5%的水,它是一个沸点为的共沸物,在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分,所以利用分馏法不能除去5%的水。工业上无水乙醇的制法是先在此基础上加入一定量的苯,再进行蒸馏。
物理实验报告3
一、 比较不同物质吸热的情况 时间:年月日
探究预备:
1. 不一样, 质量大的水时间长
2. 不相同, 物质种类不同
探究目的:探究不同物质吸热能力的不同. 培养实验能力.
提出问题:质量相同的不同物质升高相同温度吸收的热量相同吗
猜想与假设:不同
探究方案与实验设计:
1. 相同质量的水和食用油, 使它们升高相同的'温度, 比较它们吸收热量的多少.
2. 设计表格, 多次实验, 记录数据.
3. 整理器材, 进行数据分析.
实验器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计、水、食用油
资料或数据的收集
分析和论证:质量相同的不同物质, 升高相同的温度, 吸收的热量不同. 评估与交流:
1. 水的比热容较大, 降低相同的温度, 放出较多的热量, 白天把水放出去, 土地吸收相同热量, 比热容小升高温度较快.
2. 新疆地区沙石比较多, 比热容小, 吸收(放出)相同热量, 升高(降低)的温度较多, 温差比较大.
二、 连接串联电路和并联电路
时间:年月日
探究预备:
1. 串联:用电器顺次连接在电路中的电路
并联:用电器并列连接在电路中的电路
2. 串联:用电器顺次连接
并联:用电器并列连接
探究目的:学生正确连接串、并联电路, 明确开关作用.
提出问题:在串、并联电路中, 开关的作用相同吗
猜想与假设:开关的作用不同
探究方案与实验设计:
1. 设计串、并联电路图, 按照电路图连接实物图
2. 观察开关控制两灯泡亮暗程度
3. 改变开关位置, 观察控制情况.
实验器材:小灯泡、电源、开关、导线
资料或数据收集:
1. 串联电路中, 开关无论放在哪一个位置, 都能控制小灯泡
2. 并联电路中, 干路开关控制整个电路, 支路开关只能控制所在支路的灯泡.
分析和论证:串联电路开关控制整个电路. 并联电路干路开关控制整个电路,支路开关控制所在支路.
评估与交流:
1. 拆除法:观察用电器是否相互影响;判断电流路径
2.图1:串联 图2:并联
四、练习使用电流表
时间:年月日
探究预备:
1. 测量流过用电器的电流大小, 符号:
2. 不允许把电流表直接接在电源两端, 电流表串联在电路中, 电流从正接线柱流入、负接线柱流出.
探究目的:会正确使用电流表,会使用电流表测量电流
提出问题:使用电流表应注意哪些问题
猜想与假设: 不允许把电流表直接接在电源两端, 电流表串联在电路中, 电流从正接线柱流入、负接线柱流出.
探究方案与实验设计:
1. 画出电路图, 标出电流表正、负接线柱
2. 按图连接实物
3. 更换不同规格小灯泡多次测量
4. 整理器材.
实验器材:电源、开关、小灯泡、电流表、导线
资料或数据的收集:
分析和论证:
1. 连接方法:①串联在电路中②电流从正接线柱流入负接线柱流出
2. 电流表读数:认清量程、分度值.
评估与交流
:
1. 明确量程,分度值
2. 测量通过L2的电流
3. 选择0-3A量程, 读数为1.6A
五、探究串联电路中各处电流的关系
时间:年月日
探究预备:
1. 用电流表测量
2. 分别把电流表串联在电路中
探究目的:探究串联电路中各处电流的关系
提出问题:串联电路中各处电流有什么关系呢
猜想与假设:处处相等
探究方案与实验设计:
1. 设计电路图, 连接实物
2. 设计表格, 记录数据
3. 换用不同规格小灯泡,重复以上操作
实验器材:电源、小灯泡、开关、导线
资料或数据的收集
分析和论证:在串联电路中电流处处相等
评估与交流:
1. 处处相等
2. 注意电流表量程选择, 正确连接, 多次实验, 得到普遍规律.
六、探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系 时间:年月日
探究预备:
1. 用电流表测量
2. 电流表分别串联在干路、支路上
探究目的:探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系
提出问题:并联电路中干路电流与各支路电流有何关系
猜想与假设:干路电流等于各支路电流之和
探究方案与实验设计
1. 设计实验电路图, 连接实物
2. 闭合开关, 进行测量
3. 设计表格, 记录数据
4. 换用不同规格小灯泡,多次实验
5. 整理器材, 分析数据
实验器材:电源、小灯泡、导线、开关、电流表
资料或数据的收集:
分析和论证:在并联电路中干路电流等于各支路电流之和
评估与交流:
1. A1测干路电流,A2测通过L2、L3的总电流,A3测通过L3电流
物理实验报告4
注重实验过程,提高实验操作效率
大学物理实验大多是验证实验,要求学生通过实验数据验证物理定理的正确性。在这个过程中,教师往往更注重实验数据的准确性,而忽略了实验操作过程。然而,在验证定理的基础上,实验过程可以培养学生的实践能力。因此,有必要在注重实验过程的基础上提高实验操作效率。
(1)要深刻理解仪器原理,教师要下功夫
大学物理实验教师不仅要掌握需要验证的物理定理和定律,还要深入了解所用仪器的结构和测量原理,了解整个实验,解决实验过程中可能遇到的问题或障碍。这个过程要求教师花精力学习仪器的使用说明和原理图纸,熟悉仪器的安装和调试,并能简单地维护和维护仪器。以迈克尔逊干涉仪为例,设备调节螺钉较多,操作不当容易造成螺钉损坏。教师不仅要教学生实验知识,还要维护仪器设备的正常运行。
(二)讲解多做设问,不照本宣科
大多数高校都有实验岗位,大学物理实验教师一般负责几个固定的实验教学工作。由于多年从事同一实验教学,在积累教学经验的同时,也容易产生保守的教学理念,不适合现代大学生的认知特点。就像理论教学不能按照本科宣传一样,实验教学也要抓住学生的兴趣点,采用启发式教学,在讲解实验的过程中一步步提问,吸引人,摒弃直接向学生展示实验过程,然后由学生记录数据的机械教学,更不用说把学生培养成数据记录者了。例如,在迈克尔逊干涉仪测量激光波长的实验中,在光路调整、仪器零调整、干涉图形形成等过程中,问学生为什么比教学生如何做更重要。
(3)结合多种手段,充分利用多媒体
在大学课程的教学中,理论课程往往更注重教学手段。事实上,实验课程也存在同样的问题。利用多媒体等教学手段,可以增加学生的学习兴趣,节省教师板书时间。实验教学不仅是实验仪器的操作,还包括实验原理和实验过程的`解释。一门精彩的实验课应该是理论与实验的有机结合。但由于实验场所的限制,高校实验室很少设置多媒体等教学设备。近年来,随着高校对实验教学的重视,许多实验室也配备了多媒体,多媒体不再是课堂教学的专有设备。教师使用多媒体教学设备,实验原理、仪器使课程和教学、课件注意事项,视觉和听觉效果,可以大大激发学生的学习兴趣,在不增加实验时间的基础上,节省更多的时间供学生实验,在保证质量的前提下,大大提高实验效率。特别是对于迈克尔逊干涉仪等光学实验,可以在学生面前生动地展示光传输、干涉仪器原理等抽象的物理图景,使学生在仪器操作中更有针对性。
物理实验报告5
探究课题;探究平面镜成像的特点
1.提出问题;平面镜成的是实像还是虚像?是放大的还是缩小的像?所成的像的位置是在什么地方?
2.猜想与假设;平面镜成的是虚像。像的大小与物的大小相等.像与物分别是在平面镜的两侧。
3.制定计划与设计方案;实验原理是光的反射规律。
所需器材;蜡烛(两只),平面镜(能透光的),刻度尺,白纸,火柴。
实验步骤:
一.在桌面上平铺一张16开的白纸,在白纸的中线上用铅笔画上一条直线,把平面镜垂直立在这条直线上。
二.在平面镜的一侧点燃蜡烛,从这一侧可以看到平面镜中所成的点燃蜡烛的像,用不透光的纸遮挡平面镜的背面,发现像仍然存在,说明光线并没有透过平面镜,因而证明平面镜背后所成的像并不是实际光线的会聚,是虚像。
三.拿下遮光纸,在平面镜的背后放上一只未点燃的蜡烛,当所放蜡烛大小高度与点燃蜡烛的高度相等时,可以看到背后未点燃蜡烛也好像被点燃了.说明背后所成像的大小与物体的大小相等。
四.用铅笔分别记下点燃蜡烛与未点燃蜡烛的位置,移开平面镜和蜡烛,用刻度尺分别量出白纸上所作的`记号,量出点燃蜡烛到平面镜的距离和未点燃蜡烛(即像)到平面镜的距离.比较两个距离的大小。发现是相等的.
五.自我评估.该实验过程是合理的,所得结论也是正确无误。做该实验时最好是在暗室进行,现象更加明显。误差方面应该是没有什么误差,关键在于实验者要认真仔细的操作,使用刻度尺时要认真测量。
六.交流与应用.通过该实验我们已经得到的结论是,物体在平面镜中所成的像是虚像,像的大小与物体的大小相等,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。像与物体的连线被平面镜垂直且平分。例如,我们站在穿衣镜前时,我们看穿衣镜中自己的像是虚像,像到镜面的距离与人到镜面的距离是相等的,当我们人向平面镜走近时,会看到镜中的像也在向我们走近.我们还可以解释为什么看到水中的物像是倒影。平静的水面其实也是平面镜.等等。
XXX
20xx年X月XX日
物理实验报告6
一、拉伸实验报告标准答案
实验目的:见教材。实验仪器见教材。
实验结果及数据处理:例:(一)低碳钢试件
强度指标:
Ps=xx22.1xxxKN屈服应力ζs= Ps/A xx273.8xxxMPa P b =xx33.2xxxKN强度极限ζb= Pb /A xx411.3xxxMPa
塑性指标:伸长率L1—LL100%AA1A33.24 %
面积收缩率100%
68.40 %
低碳钢拉伸图:
(二)铸铁试件
强度指标:
最大载荷Pb =xx14.4xxx KN
强度极限ζb= Pb / A = x177.7xx M Pa
问题讨论:
1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?
答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的.标距长度有关。试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同。因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性。
材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外)。
2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征。
答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无。低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。
教师签字:x xxxxxxx
日期:xxx xxxxx
二、压缩实验报告标准答案
实验目的:见教材。实验原理:见教材。
实验数据记录及处理:例:(一)试验记录及计算结果
问题讨论:
分析铸铁试件压缩破坏的原因。
答:铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成45°~50°夹角,在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪切破坏。
物理实验报告7
一、实验目的
1.了解数码照相的基本原理、基本结构及一些重要概念;
2.学习数码相机的基本操作;
3.学习数码相机在科学技术照相中常用的一些高级功能。
二、实验原理
数码相机的原理结构:主要是利用CCD/CMOS传感器的感光功能,将来自被拍摄物体的光线通过
光学镜头成像于光电转换器CCD(或CMOS)的感光面上。经由CCD直接输出的是模拟信号,由A/D转换
器转换成数字信号,经数字信号处理器DSP的处理,将图像保存到存储器中。
原理光路(在图上标出:光阑直径、进光面积、成象面积各量)
光圈(光圈指数):光圈是限制光束通过的结构。光圈能改变能光口径,控制通光量。光圈指数是衡
量光圈大小的参数,数值越小表示光圈的孔径越大,所对应成像面的亮度就越大;反之,数值越大,表
示光圈的孔径越小,所对应成像面的亮度就越小。
H=Et
快门速度(时间):决定曝光时间,速度越快则曝光时间越短。
景深:拍摄有前后纵深的'景物时,远景不同的景物在CCD上能够清晰成像的范围。
3.成像曝光量H与光圈指数F及快门开启时间t间的关系:光圈指数越大,快门开启时间越久,则
2曝光量越大;反之,光圈指数越小,快门开启时间越短,则曝光量越小。即H∝(1/F)t
三、照片及分析评价
项目一
拍照模式:自动 ISO:500(自动产生) 快门:1/30(自动) 光圈:4.5(自动) 白平衡:Auto,0 曝光补偿:±0.0
评议:画面较暗,曝光量不足、颜色偏黄,白平衡调节不当、画面不够清晰,聚焦不准,可能是操作不当。在此场景下全自动拍摄结果不尽人意。
项目二
拍照模式:P ISO:HI-1 快门:1/125(自动) 光圈:5.6白平衡:Auto,0 曝光补偿:±0.0
拍照模式:P ISO:HI-1 快门:1/125(自动) 光圈:5.6白平衡:白炽灯 曝光补偿:±0.0 评议:白平衡为白炽灯时效果更自然,白平衡自动时背景失真。
项目三
拍照模式:A ISO:200 快门:1/3(自动) 光圈:9 白平衡:阳光 曝光补偿:±0.0
拍照模式:A ISO:200 快门:1/3(自动) 光圈:9 白平衡:阳光 曝光补偿:±0.0
评议:经过多次光圈调整,对比所拍摄照片可以发现:当光圈较小(光圈指数较大)时,景深较长。
项目四
拍照模式:自动 ISO:320(自动产生) 快门:1/125(自动) 光圈:5.6(自动) 白平衡:Auto,0 曝光补偿:±0.0
拍照模式:P ISO:200(自动产生) 快门:1/20(自动) 光圈:4.5(自动) 白平衡:阳光 曝光补偿:+2.7
评议:无曝光补偿时,拍摄背景较亮的景物,物体显得十分昏暗。
物理实验报告8
探究课题;探究平面镜成像的特点。
1、提出问题;平面镜成的是实像还是虚像?是放大的还是缩小的像?所成的像的位置是在什么地方?
2、猜想与假设;平面镜成的是虚像。像的大小与物的大小相等。像与物分别是在平面镜的两侧。
3、制定计划与设计方案;实验原理是光的反射规律。
所需器材;蜡烛(两只),平面镜(能透光的),刻度尺,白纸,火柴。
实验步骤:
一、在桌面上平铺一张16开的白纸,在白纸的中线上用铅笔画上一条直线,把平面镜垂直立在这条直线上。
二、在平面镜的一侧点燃蜡烛,从这一侧可以看到平面镜中所成的点燃蜡烛的像,用不透光的纸遮挡平面镜的背面,发现像仍然存在,说明光线并没有透过平面镜,因而证明平面镜背后所成的像并不是实际光线的会聚,是虚像。
三、拿下遮光纸,在平面镜的背后放上一只未点燃的蜡烛,当所放蜡烛大小高度与点燃蜡烛的高度相等时,可以看到背后未点燃蜡烛也好像被点燃了。说明背后所成像的大小与物体的大小相等。
四、用铅笔分别记下点燃蜡烛与未点燃蜡烛的位置,移开平面镜和蜡烛,用刻度尺分别量出白纸上所作的记号,量出点燃蜡烛到平面镜的距离和未点燃蜡烛(即像)到平面镜的距离。比较两个距离的大小。发现是相等的。
五、自我评估。该实验过程是合理的,所得结论也是正确无误。做该实验时最好是在暗室进行,现象更加明显。误差方面应该是没有什么误差,关键在于实验者要认真仔细的操作,使用刻度尺时要认真测量。
六、交流与应用。通过该实验我们已经得到的.结论是,物体在平面镜中所成的像是虚像,像的大小与物体的大小相等,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。像与物体的连线被平面镜垂直且平分。例如,我们站在穿衣镜前时,我们看穿衣镜中自己的像是虚像,像到镜面的距离与人到镜面的距离是相等的,当我们人向平面镜走近时,会看到镜中的像也在向我们走近。我们还可以解释为什么看到水中的物像是倒影。平静的水面其实也是平面镜等等。
物理实验报告9
1、为何在拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,材料相同而长短不同的试件延伸率是否相同?
答:拉伸实验中延伸率的大小与材料有关,同时与试件的标距长度有关。试件局部变形较大的断口部分,在不同长度的标距中所占比例也不同。因此拉伸试验中必须采用标准试件或比例试件,这样其有关性质才具可比性。材料相同而长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的(横截面面积与长度存在某种特殊比例关系除外)。
2、分析比较两种材料在拉伸时的力学性能及断口特征。
答:试件在拉伸时铸铁延伸率小表现为脆性,低碳钢延伸率大表现为塑性;低碳钢具有屈服现象,铸铁无。低碳钢断口为直径缩小的杯锥状,且有450的剪切唇,断口组织为暗灰色纤维状组织。铸铁断口为横断面,为闪光的结晶状组织。
3、分析铸铁试件压缩破坏的原因。
答:铸铁试件压缩破坏,其断口与轴线成45°~50°夹角,在断口位置剪应力已达到其抵抗的最大极限值,抗剪先于抗压达到极限,因而发生斜面剪切破坏。
4、低碳钢与铸铁在压缩时力学性质有何不同结构工程中怎样合理使用这两类不同性质的材料?
答:低碳钢为塑性材料,抗压屈服极限与抗拉屈服极限相近,此时试件不会发生断裂,随荷载增加发生塑性形变;铸铁为脆性材料,抗压强度远大于抗拉强度,无屈服现象。压缩试验时,铸铁因达到剪切极限而被剪切破坏。通过试验可以发现低碳钢材料塑性好,其抗剪能力弱于抗拉;抗拉与抗压相近。铸铁材料塑性差,其抗拉远小于抗压强度,抗剪优于抗拉低于抗压。故在工程结构中塑性材料应用范围广,脆性材料最好处于受压状态,比如车床机座。
5、试件的尺寸和形状对测定弹性模量有无影响为什么?
答:弹性模量是材料的固有性质,与试件的尺寸和形状无关。
6、逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同为什么必须用逐级加载的方法测弹性模量?
答:逐级加载方法所求出的弹性模量与一次加载到最终值所求出的弹性模量不相同,采用逐级加载方法所求出的弹性模量可降低误差,同时可以验证材料此时是否处于弹性状态,以保证实验结果的`可靠性。
7、试验过程中,有时候在加砝码时,百分表指针不动,这是为什么应采取什么措施?
答:检查百分表是否接触测臂或超出百分表测量上限,应调整百分表位置。
8、测G时为什么必须要限定外加扭矩大小?
答:所测材料的G必须是材料处于弹性状态下所测取得,故必须控制外加扭矩大小。
9、碳钢与铸铁试件扭转破坏情况有什么不同分析其原因。
答:碳钢扭转形变大,有屈服阶段,断口为横断面,为剪切破坏。铸铁扭转形变小,没有屈服阶段,断口为和轴线成约45°的螺旋形曲面,为拉应力破坏。
10、铸铁扭转破坏断口的倾斜方向与外加扭转的方向有无直接关系为什么?
答:有关系。扭转方向改变后,最大拉应力方向随之改变,而铸铁破坏是拉应力破坏,所以铸铁断口和扭转方向有关
11、实验时未考虑梁的自重,是否会引起测量结果误差为什么?
答:施加的荷载和测试应变成线性关系。实验时,在加外载荷前,首先进行了测量电路的平衡(或记录初读数),然后加载进行测量,所测的数(或差值)是外载荷引起的,与梁自重无关。
12、画出指定A、B点的应力状态图。A点B点σx σx τ τ
13、DB DB测取弯曲正应力测取扭转剪应力
14、压杆稳定实验和压缩实验有什么不同答:不同点有:
1、目的不同:压杆稳定实验测临界力,压缩实验测破坏过程中的机械性能。
2、试件尺寸不同:压杆试件为大柔度杆,压缩试件为短粗件。
3、约束不同:压杆试件约束可变,压缩试件两端有摩擦力。
4、实验现象不同:压杆稳定实验试件出现侧向弯曲,压缩实验没有。
5、承载力不同:材料和截面尺寸相同的试件,压缩实验测得的承载力远大于压杆稳实实验测得的。
6、实验后试件的结果不同:压杆稳定试件受力在弹性段,卸载后试件可以反复使用,而压缩件已经破坏掉了,不能重复使用。
物理实验报告10
时间过得真快啊!我以为自己还有很多时间,只是当一个睁眼闭眼的瞬间,一个学期都快结束了,现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了,本学期从第二周开设了近代物理实验课程,在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程,回顾这一学期的学习,感觉十分的充实,通过亲自动手,使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法,为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验,以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶,激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。
我们本来每个人要做共八个实验,后来由于时间关系做了七个实验,我做的七个实验分别是:光纤通讯,光学多道与氢氘,法拉第效应,液晶物性,非线性电路与混沌,高温超导,塞满效应,下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍:
一、光纤通讯:
本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究(包括对光纤耦合效率的测量,光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算),了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况,模拟语电话光通信,
了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚,本试验在操作上并不是很困难,很易于实现,易于成功。
二、光学多道与氢氘:
本实验利用光学多道分析仪,从巴尔末公式出发研究氢氘光谱,了解其谱线特点, 并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长,并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量,得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图,计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化,建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的`桥梁。
三、法拉第效应:
本实验中,我们首先对磁场进行了均匀性测定,进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系,利用磁场和励磁电流之间的线性关系,用电流表征磁场的大小;再利用磁光调制器和示波器,采用倍频法找出ZF6、MR3-2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系,并计算费尔德常数;最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光,验证磁致旋光的非互易性。
四﹑液晶物性:
本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角,电光响应曲线和响应时间的测量,以及对液晶光栅的观察分析,了解液晶在外电场的作用下的变化,以及引起的液晶盒光学性质的变化,并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响,在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值,得到液晶盒扭曲角的大小为125度;测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象,在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线,求得了阈值电压、饱和电压和阈值锐度。并且比较了升压降压过程中阈值锐度的差别。我们一开始做的很慢,不过老师讲得很清楚,后来我们很快就做出来了,
五、非线性电路与混沌:
本实验通过测量非线性电阻的I-U特性曲线,了解非线性电阻特性,从而搭建出典型的非线性电路—蔡氏振荡电路,通过改变其状态参数,观察到混沌的产生,周期运动,倍周期与分岔,点吸引子,双吸引子,环吸引子,周期窗口的物理图像,并研究其费根鲍姆常数。最后,实验将两个蔡氏电路通过一个单相耦合系统连接并最终研究其混东同步现象。实验过程还可以,数据处理有点难,后来慢慢思考,最终还是处理好了,
六、高温超导:
本实验利用液氮创造低温环境,测量了高温超导材料样品的超导转变临界温度为90.。88K,并在实验同时对温差电偶温度计以及硅半导体温度计进行了温度定标,测得在实验的温度范围内,在磁悬浮实验上,我们分别测量了无磁场条件下相变(零场冷)的高温超导体样品的以及有磁场条件下相变(场冷)的高温超导体样品的磁悬浮力与距离的关系,认为此超导体在强磁场下进入了混合态,而在场冷条件下的实验证实了我们的假设。这次实验我们所作实验中最早结束的一个实验,不过在示波器中调波形时花了点时间,最终还是很快就做完了。
七、塞满效应:
这个实验是我最后一次做的实验,也是最晚结束的一个实验,因为我们去做实验的时候实验室没电了,于是我们等把电路修好后开始做实验了,于是做到晚上11点才结束了,本实验运用光栅摄谱仪和阿贝比长仪,采用摄谱法观测Hg谱线的分裂情况,并以此对外加磁感应强度进行估测。本次实验运用光栅摄谱法观察到了在外磁场下Hg谱线的分裂情况,直接验证了塞曼效应;还以Fe谱线作为标准谱,用内插法测得了各谱线的波长,并以此故测了外加磁感应强度B,基本实现了定量验证和分析,本实验数据处理比较容易,老师讲得也很清楚。
我们大家都知道实践是检验真理的唯一标准,近代物理实验属于学科基础课程,通过这次近代物理实验课程的学习,使我们认识到了一整套科学缜密的实验方法,对于我开发我们的智力,培养我们分析解决实际问题的能力,有着十分重要的意义,对于我们科学的逻辑思维的形成有着积极的现实意义,除此之外,使我从思想上牢记做任何事之前就像做实验一样只有好好预习才能做好实验;实验中如果出现问题应该耐心、细致的进行分析,并且要考虑实验仪器本身的因素,有时也应该咨询老师;实验通过做实验的艰辛和处理数据的繁琐让我体会到前辈们是怎么一步一艰辛的在科学之路上进行探索,他们的严谨、求实之精神必然激励着我们在今后的人生之路上向他们那样,孜孜不倦、勇于进取。
最后感谢每位实验老师,您们辛苦啦!每次都跟我们一起在实验室里待到很晚,谢谢您们!
物理实验报告11
一、演示目的
气体放电存在多种形式,如电晕放电、电弧放电和火花放电等,通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。
二、原理
首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电,而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处),两极之间的电场越强,空气层被击穿。反之越少(球型电极处),两极之间的电场越弱,空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时,其间的电场较弱,不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近,放电只能在此处发生。
三、装置
一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。
四、现象演示
让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电,而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离,放电在球型电极与平板电极之间发生
五、讨论与思考
雷电暴风雨时,最好不要在空旷平坦的田野上行走。为什么?大学物理实验报告篇一、实验目的:
1、用热分析法(步冷曲线法)测绘Zn-Sn二组分金属相图;
2、掌握热电偶测量温度的基本原理。
二、实验原理:概述、及关键点
1、简单的二组分金属相图主要有几种?
2、什么是热分析法?步冷曲线的线、点、平台各代表什么含义?
3、采用热分析法绘制相图的关键是什么?
4、热电偶测量温度的.基本原理?
三、实验装置
四、实验关键步骤:
不用整段抄写,列出关键操作要点,推荐用流程图表示。
五、实验原始数据记录表格(根据具体实验内容,合理设计)
组成为w(Zn)=0.7的样品的温度-时间记录表
时间τ/min温度t/oC
开始测量0 380
第一转折点
第二平台点
结束测量
六、数据处理(要求写出最少一组数据的详细处理过程)
七、思考题
八、对本实验的体会、意见或建议(若没有,可以不写)(完)
1.学生姓名、学号、实验组号及组内编号;
2.实验题目:
3.目的要求:(一句话简单概括)
4.仪器用具:仪器名称及主要规格(包括量程、分度值、精度等)、用具名称。
5.实验原理:简单但要抓住要点,要写出试验原理所对应的公式表达式、公式中各物理参量的名称和物理意义、公式成立的条件等。画出简单原理图等。
6.实验内容;
7.数据表格:画出数据表格(写明物理量和单位);
8.数据处理及结果(结论):按实验要求处理数据。
9.作业题:认真完成实验教师要求的思考题。
10.讨论:对实验中存在的问题、数据结果、误差分析等进行总结,对进一步的想法和建议等进行讨论。
实验报告要求
1.认真完成实验报告,报告要用中国科学技术大学实验报告纸,作图要用坐标纸。
2.报告中的线路图、光路图、表格必须用直尺画。
物理实验报告12
1.在易拉罐中分别装入不同体积的水,依次用金属棒敲击听声,可用来研究音调的高低与空气柱长短有没有关系。
2.将两个易拉罐用棉线相连做成一个“土电话”,用来说明固体可以传声。
3.将三个易拉罐装入质量不同的沙,用天平分别测出其质量,用弹簧测力计测出罐和沙所受的重力,用来研究物体的质量与所受重力的关系。
4.将易拉罐放在倾斜的木板表面,使其从同一位置由静止分别滑下和滚下,观察两种情况下运动的快慢。比较相同情况下滑动摩擦和滚动摩擦的大小。
5.用铁钉在易拉罐不同的高度上扎眼,装水后比较其喷射的距离。研究液体内部压强与深度的关系。
6.将空易拉罐口向下在酒精灯火焰上方烤一烤,罐冷却后能听到声音且看到罐变瘪了。用来说明大气压强的存在。
7.将空易拉罐放在盛有水的盆中浮在水面,而将其卷成一团下沉。说明将密度大于水的材料做成空心物体可以浮在水面上。
8.用白纸和黑纸包住两个装满水的易拉罐,在太阳下晒相同时间,看谁的温度升高得多。研究相同条件下的白色物体和黑色物体的吸热能力是否相同。
9.用导线及导线夹将电源、开关、灯泡和易拉罐组成串联电路,闭合开关,看灯泡是否发光。研究易拉罐的材料是导体还是绝缘体。
气球在物理演示实验中的妙用
(1)声音在液体中传播
材料:手机、气球、细线、水槽、水。
方法:先将手机装入气球内,用一根长线密封好。然后把它慢慢浸没于水槽中,并让手机的屏幕正对着学生。用另外一个手机对其进行拨号,手机开始振铃。这样,学生既可以看到手机屏幕的亮光,又可以听到从手机发出的声音。如图1所示。这就证明了声音可以在液体中传播。
(2)水凸透镜
材料:气球、细线、水。
方法:用一个透明的气球,在里面充入一部分水,用细线扎紧,让太阳光照射气球,可以观察到在气球后面出现了一个很亮的光斑。如果在气球后面较近的位置放一个物体,气球就变成了一个放大镜,通过气球观察,就可以看到物体正立、放大的.虚像。
(3)气体的性质实验
材料:气球、广口瓶、双孔橡胶塞、两根玻璃管(一弯管,一直管)、两用气筒。
①验证玻意耳定律,证明大气压的存在。装置如图2所示,在直玻璃管的下端拴一个气球,把气球放入瓶中,并用塞子塞住广口瓶口。先在气球内充入一定质量的气体,封闭直管,通过弯管向瓶外抽气,发现气球变大;向里打气时,气球又会变小。表明一定质量的气体在等温过程中,体积增大,压强减小,体积减小,压强增大。即定性地验证了玻意耳定律。
②验证盖·吕萨克定律,证明气体的热膨胀。
在气球内稍充气,并把直管封闭,然后把广口瓶放入热水中,使瓶内受热,就会发现气球变大,从热水中取出后稍冷却,就发现气球又逐渐地变小。说明一定质量的气体,在压强不变的情况下,温度升高,体积增大,温度降低,体积减小。
说明:玻璃管的封闭可外接一橡皮管,用止水夹封闭橡皮管就可以了。
(4)物体的沉浮条件
材料:薄气球、水、酒精、盐水。
方法:用一个薄气球,装入水,密封好,缓缓放入水中,就可以看到物体在水中的悬浮现象。然后在气球中装入酒精,则可以看到物体在水中的漂浮现象。最后在气球中装入盐水,则会看到物体在水中的下沉现象。这有效证明了液体中物体的沉浮与密度的关系。
(5)动量定理
材料:大气球、砖块、锤子。
方法:将充好气的气球放置在水平桌面上,气球上面放置一砖块,这时用铁锤迅速打击砖块,会发现砖块被击碎,而气球完好无损。本实验省去了海绵这一系统,使学生能够更加深刻理解动量定理,也减去不少因海绵引起的疑惑。
注意事项:气球充气要适量,要保持气球具有一定的弹性,同时演示时要注意让学生远离,防止碎砖块击伤学生。
(6)反冲现象
材料:气球、吸管、气筒、细线。
方法:如图3,将吸管插入气球口,用细线把其扎紧,用气筒给气球打足气,用手堵住吸管,让吸管口朝下,然后放手,会发现气球沿直线竖直上升。实验能够很好地说明反冲运动。在这里要注意选用吸管要稍长一些,有利于气球沿直线上升。
(7)电荷的相互作用
材料:铁架台、丝线、气球。
方法:如图4所示,气球充好气后,用干燥的丝线将气球悬挂起来。用干燥的手擦气球的表面,使球带电(手最好先在火上烘干)。用摩擦过气球的手去靠近气球,手会吸引气球,让用手摩擦过的另一个气球靠近它,两球会相互推斥。这个实验说明了电荷的相互作用。
其实对于气球的应用远不止这些,比如在瓶吞鸡蛋这个证明大气压的实验中,如果把鸡蛋换成气球,将既经济,又可以循环使用,学生也能够亲身实践,增加学习的兴趣。所以我们说只有不断地去思考,去摸索,才能挖掘出更好的实验,提高物理实验课堂的效率。
物理实验报告13
拉伸实验是测定材料在常温静载下机械性能的最基本和重要的实验之一。这不仅因为拉伸实验简便易行,便于分析,且测试技术较为成熟。更重要的是,工程设计中所选用的材料的强度、塑形和弹性模量等机械指标,大多数是以拉伸实验为主要依据。
实验目的(二级标题左起空两格,四号黑体,题后为句号)
1、验证胡可定律,测定低碳钢的E。
2、测定低碳钢拉伸时的强度性能指标:屈服应力Rel和抗拉强度Rm。
3、测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标:伸长率A和断面收缩率Z
4、测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标:抗拉强度Rm
5、绘制低碳钢和灰铸铁拉伸图,比较低碳钢与灰铸铁在拉伸树的力学性能和破坏形式。
实验设备和仪器
万能试验机、游标卡尺,引伸仪
实验试样
实验原理
按我国目前执行的国家GB/T 228—20xx标准——《金属材料室温拉伸试验方法》的规定,在室温10℃~35℃的范围内进行试验。
将试样安装在试验机的夹头中,固定引伸仪,然后开动试验机,使试样受到缓慢增加的拉力(应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度),直到拉断为止,并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图(图2-2所示)。
应当指出,试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形ΔL主要是整个试样(不只是标距部分)的伸长,还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时,头部在夹头内的滑动较大,故绘出的拉伸图最初一段是曲线。
1.低碳钢(典型的塑性材料)
当拉力较小时,试样伸长量与力成正比增加,保持直线关系,拉力超过FP
后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值FP。
在FP的上方附近有一点是Fc,若拉力小于Fc而卸载时,卸载后试样立刻恢复原状,若拉力大于Fc后再卸载,则试件只能部分恢复,保留的残余变形即为塑性变形,因而Fc是代表材料弹性极限的力值。
当拉力增加到一定程度时,试验机的示力指针(主动针)开始摆动或停止不动,拉伸图上出现锯齿状或平台,这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续,这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状,其上屈服点B′受变形速度及试样形式等因素的影响较大,而下屈服点B则比较稳定(因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值FeL作为材料屈服时的力值)。确定屈服力值时,必须注意观察读数表盘上测力指针的转动情况,读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力FeH(上屈服荷载)和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小力FeL(下屈服荷载)或首次停止转动指示的恒定力FeL(下屈服荷载),将其分别除以试样的原始横截面积(S0)便可得到上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。
即ReH=FeH/S0 ReL=FeL/S0屈服阶段过后,虽然变形仍继续增大,但力值也随之增加,拉伸曲线又继续上升,这说明材料又恢复了抵抗变形的能力,这种现象称为材料的强化。在强化阶段内,试样的变形主要是塑性变形,比弹性阶段内试样的`变形大得多,在达到最大力Fm之前,试样标距范围内的变形是均匀的,拉伸曲线是一段平缓上升的曲线,这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力Fm为材料的抗拉强度力值,由公式Rm=Fm/S0即可得到材料的抗拉强度Rm。
如果在材料的强化阶段内卸载后再加载,直到试样拉断,则所得到的曲线如图2-3所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回,而是沿近乎平行于弹性阶段的直线卸回,这说明卸载前试样中除了有塑性变形外,还有一部分弹性变形;卸载后再继续加载,曲线几乎沿卸载路径变化,然后继续强化变形,就像没有卸载一样,这种现象称为材料的冷作硬化。显然,冷作硬化提高了材料的比例极限和屈服极限,但材料的塑性却相应降低。
当荷载达到最大力Fm后,示力指针由最大力Fm缓慢回转时,试样上某一部位开始产生局部伸长和颈缩,在颈缩发生部位,横截面面积急剧缩小,继续拉伸所需的力也迅速减小,拉伸曲线开始下降,直至试样断裂。此时通过测量试样断裂后的标距长度Lu和断口处最小直径du,计算断后最小截面积(Su),由计算公式ALuL0SSu100%Z0100%L0S0、即可得到试样的断后伸长率A和断面收缩率Z。
2 铸铁(典型的脆性材料)
脆性材料是指断后伸长率A<5%的材料,其从开始承受拉力直至试样被拉断,变形都很小。而且,大多数脆性材料在拉伸时的应力-应变曲线上都没有明显的直线段,几乎没有塑性变形,也不会出现屈服和颈缩等现象(如图2-2b所示),只有断裂时的应力值——强度极限。
铸铁试样在承受拉力、变形极小时,就达到最大力Fm而突然发生断裂,其抗拉强度也远小于低碳钢的抗拉强度。同样,由公式Rm=Fm/S0即可得到其抗拉强度Rm,而由公式ALuL0 L0100%则可求得其断后伸长率A。
实验结果与截图
物理实验报告14
器材:木头
步骤:
第一种:
将木头放入水中,测量水面上升的幅度,或者放入满满的量筒中,测量溢出的水的体积,可以间接得到木头浸入水中的部分的体积。
然后将木头沿水平面切割,取下,用天平测量水下部分的质量。
通过公式计算其密度。
然后总体测量整块物体的质量
通过v=m/p
计算得出全部体积。
第二种:
取一量杯,水面与杯面平齐,想办法将木头全部浸入水中(如用细针将其按入水中),称量溢出水的体积即可。
第三种:
如果容器是个圆柱形,把里面放满水,然后把物体放入水中,在把物体取出。容器中空的.部分就是这个物体的体积。
圆柱的面积=底面积×高
如果物体不下沉,就把物体上系一个铁块放入水中,测出铁块和物体的体积,然后再测出铁块的体积,接着用它们的总体积减去铁块的体积就得出物体的体积.
现象:包括在步骤里面了。
结论:得出木头的体积。
XXX
20xx年X月XX日
物理实验报告15
重力加速度的测定
一、实验任务
精确测定银川地区的重力加速度
二、实验要求
测量结果的相对不确定度不超过5%
三、物理模型的建立及比较
初步确定有以下六种模型方案:
方法一、用打点计时器测量
所用仪器为:打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.
利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带,找出起始点0,数出时间为t的p点,用米尺测出op的距离为h,其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2,将所测代入即可求得g.
方法二、用滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半径为r的玻璃杯,内装适当的液体,固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转,这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面
重力加速度的计算公式推导如下:
取液面上任一液元a,它距转轴为x,质量为m,受重力mg、弹力n.由动力学知:
ncosα-mg=0 (1)
nsinα=mω2x (2)
两式相比得tgα=ω2x/g,又 tgα=dy/dx,∴dy=ω2xdx/g,
∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.
.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出,将转台转速ω代入即可求得g.
方法四、光电控制计时法
调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圆锥摆测量
所用仪器为:米尺、秒表、单摆.
使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动,用直尺测量出h(见图1),用秒表测出摆锥n转所用的时间t,则摆锥角速度ω=2πn/t
摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ,而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得:
g=4π2n2h/t2.
将所测的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、单摆法测量重力加速度
在摆角很小时,摆动周期为:
则
通过对以上六种方法的比较,本想尝试利用光电控制计时法来测量,但因为实验室器材不全,故该方法无法进行;对其他几种方法反复比较,用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉,仪器在实验室也很齐全,故利用该方法来测最为顺利,从而可以得到更为精确的`值。
四、采用模型六利用单摆法测量重力加速度
摘要:
重力加速度是物理学中一个重要参量。地球上各个地区重力加速度的数值,随该地区的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。一般说,在赤道附近重力加速度值最小,越靠近南北两极,重力加速度的值越大,最大值与最小值之差约为1/300。研究重力加速度的分布情况,在地球物理学中具有重要意义。利用专门仪器,仔细测绘各地区重力加速度的分布情况,还可以对地下资源进行探测。
伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动,用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间,他发现连续摆动的圣灯,其每次摆动的时间间隔是相等的,与圣灯摆动的幅度无关,并进一步用实验证实了观察的结果,为单摆作为计时装置奠定了基础。这就是单摆的等时性原理。
应用单摆来测量重力加速度简单方便,因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质,即决定于重力加速度g和摆长l,只需要量出摆长,并测定摆动的周期,就可以算出g值。
实验器材:
单摆装置(自由落体测定仪),钢卷尺,游标卡尺、电脑通用计数器、光电门、单摆线
实验原理:
单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。在摆长远大于球的直径,摆锥质量远大于线的质量的条件下,将悬挂的小球自平衡位置拉至一边(很小距离,摆角小于5°),然后释放,摆锥即在平衡位置左右作周期性的往返摆动,如图2-1所示。
f =p sinθ
f
θ
t=p cosθ
p = mg
l
图2-1 单摆原理图
摆锥所受的力f是重力和绳子张力的合力,f指向平衡位置。当摆角很小时(θ<5°),圆弧可近似地看成直线,f也可近似地看作沿着这一直线。设摆长为l,小球位移为x,质量为m,则
sinθ=
f=psinθ=-mg =-m x (2-1)
由f=ma,可知a=- x
式中负号表示f与位移x方向相反。
单摆在摆角很小时的运动,可近似为简谐振动,比较谐振动公式:a= =-ω2x
可得ω=
于是得单摆运动周期为:
t=2π/ω=2π (2-2)
t2= l (2-3)
或 g=4π2 (2-4)
利用单摆实验测重力加速度时,一般采用某一个固定摆长l,在多次精密地测量出单摆的周期t后,代入(2-4)式,即可求得当地的重力加速度g。
由式(2-3)可知,t2和l之间具有线性关系, 为其斜率,如对于各种不同的摆长测出各自对应的周期,则可利用t2—l图线的斜率求出重力加速度g。
试验条件及误差分析:
上述单摆测量g的方法依据的公式是(2-2)式,这个公式的成立是有条件的,否则将使测量产生如下系统误差:
1. 单摆的摆动周期与摆角的关系,可通过测量θ<5°时两次不同摆角θ1、θ2的周期值进行比较。在本实验的测量精度范围内,验证出单摆的t与θ无关。
实际上,单摆的周期t随摆角θ增加而增加。根据振动理论,周期不仅与摆长l有关,而且与摆动的角振幅有关,其公式为:
t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0为θ接近于0o时的周期,即t0=2π
2.悬线质量m0应远小于摆锥的质量m,摆锥的半径r应远小于摆长l,实际上任何一个单摆都不是理想的,由理论可以证明,此时考虑上述因素的影响,其摆动周期为:
3.如果考虑空气的浮力,则周期应为:
式中t0是同一单摆在真空中的摆动周期,ρ空气是空气的密度,ρ摆锥 是摆锥的密度,由上式可知单摆周期并非与摆锥材料无关,当摆锥密度很小时影响较大。
4.忽略了空气的粘滞阻力及其他因素引起的摩擦力。实际上单摆摆动时,由于存在这些摩擦阻力,使单摆不是作简谐振动而是作阻尼振动,使周期增大。
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