大学物理实验讲义汇总..doc

大
学
物
理
实
验
讲
义
()
目录
实验1 复摆 2
预****报告 5
实验2 弦振动的研究 6
预****报告 9
实验3 速度和加速度的测量 10
预****报告 15
实验4 动量守恒定律的验证 16
预****报告 20
实验5 空气中声速的测量 21
预****报告 23
实验6 RLC电路的稳态特性 24
预****报告 31
实验报告 34
实验7 油滴法测定基元电荷 36
预****报告 41
实验8 用双臂电桥测量低值电阻 42
预****报告 47
实验9 牛顿环 48
预****报告 53
实验10 光电效应及普朗克常数的测定 54
预****报告 58
实验11 单缝衍射 59
预****报告 62
实验12 多缝的夫琅和费衍射 63
预****报告 65
实验报告——速度和加速度的测量 66
实验报告——牛顿环 70
实验1 复摆
伽利略首先证明了,当空气的摩擦阻力可以忽略不计时,所有自由下落物体都将以同一加速度下落,这就是重力加速度。重力加速度是一个重要的基本物理常数,测量重力加速度的实验很多,有自由落体测定和气垫导轨等,还有简单方便的单摆和复摆实验。单摆是根据摆的长度和摆动的周期计算出重力加速度。复摆是一个任意形状的刚体,受重力作用绕着固定转轴在竖直面内往复摆动,利用复摆的共轭性,通过作图法进行测算得到重力加速度。
实验目的
利用复摆装置测出本地重力加速度。
研究复摆振动周期的变化与振动支点到重心距离的关系。
用图解法求出刚体的回转半径。
利用复摆装置测出本地重力加速度。
实验原理
-1所示,复摆的摆杆由一个质量为m的长方形金属棒制成,棒的上面开有摆动用的孔,通过圆孔将金属棒悬挂在三角形刀口上。从摆动杆的重心G到振动支点间的距离为h,当摆动角度比较小时,这种摆动近似于一种谐振动,因此复摆的振动周期为
其中I为刚体的转动惯量。
-1
如果复摆刚体的回转轴通过重心且垂直于振动平面的回转半径为R时,则
代入上式得
(-1)
当我们改变摆动杆的振动支点时,则h值也同时变化,振动周期性也随之改变。当h趋向于0时, T趋向于∞;当h趋向于∞时,T趋向于∞。h在0和∞之间,T存在极小值,其极值条件为
由此可得h = R 时则振动周期的最小值为
(-2)
图 -2 所示T -h曲线为复摆的振动周期T与振动支点到复摆刚体重心间距离h间的关系。




-2
对比单摆简谐振动时的周期计算公式
可知
(-3)
l称为复摆的等效摆长,即在重心G两边总存在两点O1和O2,以O1为振动支点时复摆的振动周期T1 与以O2为振动支点时复摆的振动周期T2相等,O1O2就是复摆的等效摆长l。对应于周期T的h值有h1和h2,且
由此可得
(-4)
当振动周期最小时, 则。
根据测量数据画出曲线,由图中即可找出周期最小值Tmin和相对应的h值,也即摆动杆刚体的回转半径R,因此并可得当地重力加速度
(–5)

实验仪器
复摆装置一套、秒表一只
实验内容
1、将摆动杆上的孔放入三角刀口上,使摆动杆的振幅小于,取刚体振动支点到重心的距离h值分别从8、9、10……26,用秒表测量其连续20个振动周期的总时间,每个h值测3次,。
2、以h为横坐标,T为纵坐标,在直角坐标系中描绘T-h曲线。
在图中标出最小周期T min和相对的h值也即刚体的回转半径R。
计算重力加速度g()。
思考题
摆动杆在什么位置开始计时,测得的振动周期T最准确?为什么?
实验中产生误差的主要原因是什么?如何消除?
计算刚体的回转半径,如不考虑圆孔的影响,与实验值相比,相对误差是多少?
在描图中,常会产生误差,有哪些方法可减少误差?
附注:复摆简介
J—LD23型复摆实验仪,主要由复摆底座和摆动杆(金属棒)构成,将复摆底座放置于实验桌的边沿,将刚体上的每一个孔依次悬挂在三角刀刃上,作小幅度摆动,同时用秒表测量下每一个孔的数个连续振动周期。如果金属棒在摆动过程中发生扭动,可调节三足底座上水平螺丝,使刀刃与圆孔的上沿相互平行,即可消除扭动。
(高榕编)
预****报告
什么叫单摆,什么叫复摆?
复摆测重力加速度的公式是?
3、在测重力加速度的实验中,需要实际测量哪些量?
实验2 弦振动的研究
学****和理解波动理论最佳入门是观察弦线上的一维波动,在弦线上观察波动最为直观,因为弦线上质点振动的方向和波在弦线上传播的方向相互垂直,可以通过简单的实验观察弦线上的行波和驻波。相对而言,建立弦线上的小振幅波动方程最为直观、简