第一篇：大學物理實驗 報告實驗21 教案

物理實驗教案

實驗名稱：用拉伸法測楊氏模量

指導老師：林一仙

時間：2007/2008學年第一學期 1 目的

1）掌握拉伸法測定金屬楊氏模量的方法；

2）學習用光杠桿放大測量微小長度變化量的方法； 3）學習用作圖法處理數據。儀器

楊氏模量儀、光杠桿、尺讀望遠鏡、卷尺、卡尺、千分尺、砝碼。實驗原理

3.1楊氏模量

任何固體在外力使用下都要發(fā)生形變，最簡單的形變就是物體受外力拉伸（或壓縮）時發(fā)生的伸長（或縮短）形變。本實驗研究的是棒狀物體彈性形變中的伸長形變。

設金屬絲的長度為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，如圖 21-1，比值：

?L是物體的相對伸長，叫應變。LF是物體單位面積上的作用力，叫應力。

S根據胡克定律，在物體的彈性限度內，物體的應力與應變成正比，即

F?L ?YSL則有

Y?FL

（1）S?L

（1）式中的比例系數Y稱為楊氏彈性模量（簡稱楊氏模量）。

實驗證明：楊氏模量Y與外力F、物體長度L以及截面積的大小均無關，而只取決定于物體的材料本身的性質。它是表征固體性質的一個物理量。

根據（1）式，測出等號右邊各量，楊氏模量便可求得。（1）式中的F、S、L三個量都可用一般方法測得。唯有?L是一個微小的變化量，用一般量具難以測準。本實驗采用光杠桿法進行間接測量(具體方法如右圖所示)。3.2光杠桿的放大原理

如右圖所示,當鋼絲的長度發(fā)生變化時，光杠桿鏡面的豎直度必然要發(fā)生改變。那么改變后的鏡面和改變前的鏡面必然成有一個角度差，用θ來表示這個角度差。從右圖我們可以看出：

tg???L（2）h這時望遠鏡中看到的刻度為?1，而且??1??0?2?，所以就有：

N?N0tg2??1（3）

D采用近似法原理不難得出：

?N?N1?N0?2D?L

h

（4）

這就是光杠桿的放大原理了。將（4）式代入（1）式，并且S=πd,即可得下式

Y?這就是本實驗所依據的公式。

8LD?F

?d2h?N4 教學內容

1）2）3）調節(jié)儀器底部三腳螺絲，使G平臺水平。

將光杠桿的兩前足置于平臺的槽內，后足置于C上，調整鏡面與平臺垂直。

調整望遠鏡使其與光杠桿鏡面在同一高度，并調節(jié)望遠鏡大致水平。再調整標尺與望遠鏡的支架（左右移動）于合適位置使標尺與望遠鏡以光杠桿鏡面中心為對稱，并使鏡面與標尺距離D約為1.5米左右。在望遠鏡外面附近找到光杠桿鏡面中標尺的象（如找不到，應上下移動標尺的位置或微調光杠桿鏡面的垂直度）。再把望遠鏡轉動到眼睛所在處，調節(jié)在望遠鏡的物鏡調焦旋鈕，便可看到光杠桿鏡面和鏡框（不一定很清晰）。稍稍調節(jié)望遠鏡的高度和角度，使望遠鏡中能看到整個鏡面。

調節(jié)目鏡，看清十字叉絲，調節(jié)調焦旋鈕，看清標尺的反射象，而且無視差。若有視差，應繼續(xù)細心調節(jié)目鏡，直到無視差為止。檢查視差的辦法是使眼睛上下移動，看叉絲與標尺的象是否相對移動；若有相對移動，說明有視差，就應再調目鏡直到叉絲與標尺象無相對運動（即無視差）為止。記下水平叉絲（或叉絲交點）所對準的標尺的初讀數N0，N02 4）

5）

6）7）8）一般應調在標尺0刻線附近，若差得很遠，應上下移動標尺或檢查光杠桿反射鏡面是否豎直。

每次將1.000kg砝碼輕輕地加于砝碼鉤上，并分別記下讀數N?

1、N?

2、…、N?i，共做6次。

每次減少1.000kg砝碼，并依次記下記讀數N??i?1，N??i?2，…、N??0。當以上步驟完成之后，把砝碼加到1.000kg，測出金屬絲上、中、下的直徑d’，再把砝碼加到6.000kg測出金屬絲上、中、下的直徑d’’,并求平均值，作為金屬絲的直徑d值。

用卡尺測出光杠桿后足尖與前兩足尖的距離h，用尺讀望遠鏡的測距功能測出D（長短叉絲的刻度差乘100倍）。如下圖所示： 9）

10）用圖解法處理實驗數據確定測量結果及測量不確定度。實驗教學組織及教學要求

講解原理，測量要求，測量的注意事項； 讓學生自行操作；

檢查數據，并要求整理。實驗教學的重點與難點

重點：掌握用光杠桿法測量微小變化量的方法； 難點：微小測量量的裝置調整。實驗中容易出現的問題

1）光杠桿及鏡尺系統(tǒng)一經調好，中途不得再任意變動，否則所測數據無效。

2）加、減砝碼要細心，須用手輕輕托住砝碼托盤，不得碰動儀器；而且需待鋼絲伸縮穩(wěn)定后方可讀數。夾鋼絲的圓體有時會與平臺接觸過緊，導致無法被拉動，讀數不會變化，此時需要轉動圓體，使它處于能自由伸縮的位置。

3）在測量鋼絲伸長量過程中，不可中途停頓而改測其他物理量（如d、L、D等），否則若中途受到另外干擾，則鋼絲的伸長（或縮短）值將發(fā)生變化，導致誤差增大。實驗參考數據

次F(*9.8N)Ni(加，cm)序 2 3 4 5 6 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 0 1.38 2.90 4.30 5.72 7.12

Ni(減，cm)

-0.05 1.65 2.95 4.45 5.90 ——

N

-0.02 1.52 2.92 4.38 5.81 7.12

d(1kg)d(6kg)L(cm)D(cm)H(cm)

0.442 0.465 0.438 —— —— ——

0.440 0.460 0.455 —— —— ——

98.00 —— ——

—— ——

7.842 —— ——

距離D統(tǒng)一用望遠鏡來測量；測d之前要先檢查儀器的零點誤差。

9實驗結果檢查方法

N是等量變化的；

卡尺最后一位是偶數 ；

如果沒有修正千分尺的誤差有可能造成數據錯誤； 測D的方法決定它的有效數字的個數。

10課堂實驗預習檢查題目

實驗目的，實驗儀器，實驗涉及的物理量和主要的計算公式，實驗內容、主要步驟，及注意事項，記錄數據表格（三線格）。

11思考題

1）本實驗為什么用不同儀器來測定各個長度量？

2）光杠桿法能否用來測量一塊薄金屬片的厚度？如何測量？

3）調節(jié)光杠桿鏡尺系統(tǒng)時，若遇到下列現象時你將如何處理（即如何調節(jié)）？（1）用望遠鏡找標尺的像時，看到了光杠桿的鏡面，而看不到標尺的像。（2）某一同學已調好的光杠桿系統(tǒng)（他確實已調好了），但你去看時感到標尺的像很模糊。

第二篇：大學物理仿真實驗實驗報告

大學物理仿真實驗實驗報告

實驗名稱：空氣比熱容測定

學院：機械工程學院

專業(yè)班號：車輛11

姓名：劉娟娟

學號：2110105001

第三篇：大學物理實驗課程設計實驗報告

北方民族大學

大學物理實驗（設計性實驗）

實驗報告

指導老師：王建明

姓名：張國生

學號：XX0233

學院：信息與計算科學學院

班級：05信計2班

重力加速度的測定

一、實驗任務

精確測定銀川地區(qū)的重力加速度

二、實驗要求

測量結果的相對不確定度不超過5%

三、物理模型的建立及比較

初步確定有以下六種模型方案：

方法

一、用打點計時器測量

所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學生電源等.利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點間隔數.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.方法

二、用滴水法測重力加速度

調節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法

三、取半徑為r的玻璃杯，內裝適當的液體，固定在旋轉臺上.旋轉臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉拋物面

重力加速度的計算公式推導如下：

取液面上任一液元a，它距轉軸為x，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知：

ncosα-mg=0（1）

nsinα＝mω2x（2）

兩式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，∴y/x=ω2x/2g.∴g=ω2x2/2y..將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標x、y測出，將轉臺轉速ω代入即可求得g.方法

四、光電控制計時法

調節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法

五、用圓錐擺測量

所用儀器為：米尺、秒表、單擺.使單擺的擺錘在水平面內作勻速圓周運動，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉所用的時間t，則擺錐角速度ω=2πn/t

擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：

g=4π2n2h/t2.將所測的n、t、h代入即可求得g值.方法

六、單擺法測量重力加速度

在擺角很小時，擺動周期為：

則

通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行；對其他幾種方法反復比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。

四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度

摘要：

重力加速度是物理學中一個重要參量。地球上各個地區(qū)重力加速度的數值，隨該地區(qū)的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區(qū)重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。

伽利略在比薩大教堂內觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發(fā)現連續(xù)擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關，并進一步用實驗證實了觀察的結果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎。這就是單擺的等時性原理。

應用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統(tǒng)本身的性質，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。

實驗器材：

單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數器、光電門、單擺線

實驗原理：

單擺是由一根不能伸長的輕質細線和懸在此線下端體積很小的重球所構成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質量遠大于線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5°），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。

f=psinθ

f

θ

t=pcosθ

p=mg

l

圖2-1單擺原理圖

擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當擺角很小時（θ<5°），圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設擺長為l，小球位移為x，質量為m，則

sinθ=

f=psinθ=-mg=-mx（2-1）

由f=ma，可知a=-x

式中負號表示f與位移x方向相反。

單擺在擺角很小時的運動，可近似為簡諧振動，比較諧振動公式：a==-ω2x

可得ω=

于是得單擺運動周期為：

t=2π/ω=2π（2-2）

t2=l（2-3）

或g=4π2（2-4）

利用單擺實驗測重力加速度時，一般采用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入（2-4）式，即可求得當地的重力加速度g。

由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關系，為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。

試驗條件及誤差分析：

上述單擺測量g的方法依據的公式是(2-2)式,這個公式的成立是有條件的，否則將使測量產生如下系統(tǒng)誤差:

1.單擺的擺動周期與擺角的關系，可通過測量θ<5°時兩次不同擺角θ

1、θ2的周期值進行比較。在本實驗的測量精度范圍內，驗證出單擺的t與θ無關。

實際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據振動理論，周期不僅與擺長l有關，而且與擺動的角振幅有關，其公式為：

t=t0[1+()2sin2+()2sin2+……]

式中t0為θ接近于0o時的周期，即t0=2π

2．懸線質量m0應遠小于擺錐的質量m，擺錐的半徑r應遠小于擺長l，實際上任何一個單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時考慮上述因素的影響，其擺動周期為：

3．如果考慮空氣的浮力，則周期應為：

式中t0是同一單擺在真空中的擺動周期，ρ空氣是空氣的密度，ρ擺錐是擺錐的密度，由上式可知單擺周期并非與擺錐材料無關，當擺錐密度很小時影響較大。

4．忽略了空氣的粘滯阻力及其他因素引起的摩擦力。實際上單擺擺動時，由于存在這些摩擦阻力，使單擺不是作簡諧振動而是作阻尼振動，使周期增大。

上述四種因素帶來的誤差都是系統(tǒng)誤差，均來自理論公式所要求的條件在實驗中未能很好地滿足，因此屬于理論方法誤差。此外，使用的儀器如千

第四篇：山西大學大學物理實驗演示實驗實驗報告

實驗目的：

1.在拓展知識面的同時訓練學生的動手操作能力；

2.通過此類實驗建立理論聯系實踐的能力與思維；

記憶合金水車：形狀記憶合金是一種特殊的功能材料，它可以記住加工好的形狀，當外力或溫度改變使其形狀發(fā)生改變的時候，只要適當的加熱就可以恢復原來的形狀。該裝置讓所選記憶合金周期性地與高溫熱源和低溫熱源接觸，形狀隨之周期性地變化，從而驅動水車輪的轉動，形象地展示了熱變?yōu)楣Φ倪^程和形狀記憶合金的特性和用途。

該種形狀記憶合金為鎳鈦合金，有雙程記憶功能（即能記憶溫度高低兩種情況下的形狀）可以有上百萬次的變形和恢復。鎳鈦合金還有相當好的生物相容性，相變溫度較低，約在40-50℃，醫(yī)學上用于脊柱側歪、骨骼畸形等的矯正。低溫差熱機：可以利用比環(huán)境溫度高4℃的任何熱源，使一組活塞運動并推動轉輪運轉，是一種很好的利用低溫熱源的熱機，可以利用不高的溫度差實行熱工轉化。主要應用在于能利用傳

統(tǒng)熱機無法利用的能量來源。

經典置換式熱氣機：利用酒精燈的熱量驅動一組活塞、連桿和轉輪往復運動，工作物質為封閉在透明活塞筒中的空氣?；钊凸ぷ魑镔|在往復過程中完成吸放熱和能量轉化，工作過程形象直觀，是對熱力學定律和熱機原理極好的闡釋。其透明活塞材料為石英玻璃，主要特點是熱脹冷縮系數小，透光性好。耐腐蝕性強。

投影式伽耳頓板：可以用來驗證大量隨機物理事件共同遵循的統(tǒng)計物理規(guī)律。統(tǒng)計物理規(guī)律因等概率假設則其結果可靠，在應用方面很廣泛，比如相對論基本假設的提出等等。

輝光盤：利用低壓氣體分子在在高頻強電場中激發(fā)、碰撞、電離、復合的過程，外界聲音影響電場分布從而影響電子運動，在盤上顯示出形狀變化的熒光。

昆特管（聲駐波演示）：利用管中泡沫小球在聲駐波場中形成的“泡沫墻”將看不見的聲波顯示出來，實現了抽象概念的具象化。該裝置的缺點是無法消除靜電的影響：泡沫小球帖在管內壁上。

氣柱共鳴聲速測量裝置：通過氣柱共鳴測量

聲速。

熱聲效應演示儀：所謂熱聲效應是指在可壓縮流體的聲震蕩與固體介質之間由于熱相互作用而產生的均能量。相當巧妙地利用諧振管中聲駐波的能量，將熱聲堆下面的能量“泵”到上面來，使熱聲堆上下產生將近10℃的溫差，是一種聲制冷的方法。

其工作過程為：諧振管上部為一個熱聲堆，下部為一個揚聲器。揚聲器發(fā)出的聲波在諧振管內形成縱向駐波。熱聲器下部聲壓增大時，推動氣團向上運動，并因壓縮而升溫，將熱量傳給聲堆。聲壓下降時，氣團向下運動，但熱聲堆溫度下降較少，于是向熱聲堆上部輸熱。熱聲堆中無數氣團每次振動都吸收一定熱量向上傳輸，熱量不斷地被從低溫區(qū)泵到高溫區(qū)，從而實現了聲制冷。

伯努利懸浮盤：該裝置形象地顯示了伯努利方程中流速與壓強的關系。因流速大壓強小，懸浮盤克服了自身的重力懸在空中。

傅科擺：它使我們不依賴于相對天體的運動就能感受到地球的自轉。單擺由于不受垂直于擺平面的力，擺平面應該保持不變。但傅科擺讓我們看到了在北半球按順時針方向轉動（在太原的轉動周期為39.1小時），赤道上是不轉的，南北兩極轉動周期為24小時。這是因為地球自轉是帶動這固定在地球上的一切（包括傅科擺的角度盤），而擺錘、空氣、水流由于慣性還是保持原來的運動狀態(tài)不改變，這就構成了相對運動。

看得見的聲波：利用生理上的視覺暫留效應，將聲波可視化，助于理解。該裝置的不足之處是將縱波顯示為橫波。

椎體上滾：實驗中的椎體由高處滾向低處，與我們傳統(tǒng)觀念不符。但實際上椎體在上滾的過程中，重心是下降的，與物理規(guī)律統(tǒng)一。本實驗告訴我們表象與本質有時候是完全相反的。

角速度矢量合成演示儀：讓一個轉輪繞俯仰角可改變的水平軸轉動，再讓它同時參與繞豎直軸的轉動。水平軸轉的俯仰角會隨著繞豎直軸轉動的方向和轉速而變化。該裝置能形象地反應角速度合成的矢量性。

轉動慣量演示儀：

離心加速器：原理是角動量守恒，施加的力在轉軸上（沒有力矩）

進動儀：可直觀地演示剛體的進動和陀螺儀的工作原理。

回轉儀：在改裝置中轉輪不會因重力作用而落地，而是產生了進動（即輪軸繞立柱的轉動），顯示了轉動系統(tǒng)的進動規(guī)律。

利用剛體定軸轉動軸的指向性，制成慣性指導陀螺儀，精準指向。

范式起電機：上下兩個圓輥用環(huán)形橡膠帶連接，電機帶著高速轉動。摩察產生的靜電在上輥，下輥的靜電導入大地。這樣使得電極球上的電荷越來越多，產生很高的電位。用于演示靜電作用、尖端放電、電荷間的相互作用等。

安培力演示儀：原理是通電導線在磁場中產生力的作用，可以直觀地觀察安培力的方向、大小隨線圈、磁場的變化規(guī)律。

高壓靜電電壓表：利用靜電力推動光點移動，可在標尺上獨處數據。

帕爾貼效應儀：不同的導電材料的電子能量不同。將兩種導電材料接觸后連入電路，向具有低能態(tài)電子材料流入的電子有將多余的能量傳給晶格是材料升溫，直接將電能轉化為熱能；向高能態(tài)電子材料流入的電子將從晶格獲取能量使之降溫，將熱能直接轉化為電能。本裝置直接

通過手型處直接感受這種制冷制熱的過程。選用帕爾貼效應明顯的材料如三碲化二鉍（帕爾貼效應溫差可達67℃）可制冷制熱。最廣泛的應用為車載冰箱。

法拉第楞次定律：金屬殼相當于密繞線圈，鏤空金屬殼相當于疏繞線圈。通過鐵塊下落的速度自身的對比和與鋁塊降落速度的對比，將楞次定律直觀表示出來。

楞次定律的本質是能量守恒。

磁阻擺：很好地闡釋了楞次定律的內涵：感應電流產生的磁場作用總是阻礙感應電流。大量應用于儀表指針，使之便于快速度數。

第五篇：大學物理實驗報告范本

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大學物理實驗報告范本

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大學物理實驗報告范本

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大學物理實驗報告范本