普通物理实验力学部分市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

普通物理试验普通物理试验力学部分力学部分退出进入第1页第1页力学试验目录力学试验目录长度测量长度测量长度测量长度测量 重力加速度测定重力加速度测定重力加速度测定重力加速度测定固体和液体密度测定固体和液体密度测定固体和液体密度测定固体和液体密度测定 惯性秤惯性秤惯性秤惯性秤 牛顿第二定律验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律验证 动量守恒定律验证动量守恒定律验证动量守恒定律验证动量守恒定律验证 杨氏弹性模量测定杨氏弹性模量测定杨氏弹性模量测定杨氏弹性模量测定 刚体转动试验刚体转动试验刚体转动试验刚体转动试验 使用下落小球办法测量液体粘滞系数使用下落小球办法测量液体粘滞系数使用下落小球办法测量液体粘滞系数使用下落小球办法测量液体粘滞系数 弦线振动研究弦线振动研究弦线振动研究弦线振动研究谐振动研究谐振动研究谐振动研究谐振动研究返返 回回第2页第2页长度测量长度测量实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第3页第3页实验目 1掌握游标卡尺及螺旋测微器原理，学会正确使用游标卡尺、螺旋测微器及读数显微镜。2掌握等精度测量中不拟定度估算办法和有效数字基本运算。第4页第4页试验仪器试验仪器游标卡尺，螺旋测微器，读数显微镜和待测量小工件。第5页第5页试验原理试验原理1游标卡尺游标刻度尺上一共有m分格，而m分格总长度和主刻度尺上(m1)分格总长度相等。设主刻度尺上每个等分格长度为y，游标刻度尺上每个等分格长度为x，则有mx（m1）y主刻度尺与游标刻度尺每个分格之差yxy/m为游标卡尺最小读数值，即最小刻度分度数值。主刻度尺最小分度是毫米，若m10，即游标刻度尺上10个等分格总长度和主刻度尺上9mm相等，每个游标分度是0.9mm，主刻度尺与游标刻度尺每个分度之差x10.90.1（mm），称作10分度游标卡尺；如m20，则游标卡尺最小分度为1/20mm0.05mm，称为20分度游标卡尺；尚有惯用50分度游标卡尺，其分度数值为1/50 mm0.02mm2螺旋测微器螺旋测微器内部螺旋螺距为0.5mm，因此副刻度尺（微分筒）每旋转一周，螺旋测微器内部测微螺丝杆和副刻度尺同时迈进或后退0.5mm，而螺旋测微器内部测微螺丝杆套筒每旋转一格，测微螺丝杆沿着轴线方向迈进0.01mm,0.01mm即为螺旋测微器最小分度数值。在读数时可预计到最小分度1/10，即0.001mm,故螺旋测微器又称为千分尺。3.读数显微镜测微螺旋螺距为1mm（即标尺分度），在显微镜旋转轮上刻有100个等分格，每格为0.01mm，当旋转轮转动一周时，显微镜沿标尺移动1mm，当旋转轮旋转过一个等分格，显微镜就沿标尺移动0.01mm。0.01mm即为读数显微镜最小分度。第6页第6页试验内容试验内容 1用游标卡尺测圆柱体体积；2用螺旋测微器测量小钢球直径；3用读数显微镜测量钢丝直径。第7页第7页数据处理数据处理1自拟表格统计圆柱体直径D、高度h，并计算圆柱体体积V。利用直接和间接测量不拟定度公式计算不拟定度，并将直径、高度和体积用测量结果原则式表示出来。2自拟表格统计小钢球直径，计算出不拟定度，将测量结果用原则式表示出来。3测量钢丝直径，计算不拟定度，并将结果用原则式表示出来。第8页第8页思考题思考题 1何谓仪器分度数值？米尺、20分度游标卡尺和螺旋测微器分度数值各为多少？假如用它们测量一个物体约7cm长度，问每个待测量能读得几位有效数字？2游标刻度尺上30个分格与主刻度尺上29个分格等长，问这种游标尺分度数值为多少？第9页第9页重力加速度测定重力加速度测定实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第10页第10页实验目1学会应用光电计时装置。2掌握用自由落体测定重力加速度办法。第11页第11页试验仪器试验仪器自由落体装置，光电计时装置等。第12页第12页试验原理试验原理第13页第13页试验内容试验内容 1仪器组装（1）将三角支架三条腿打开到最大位置，将三条腿上两边螺钉紧固，使其不能活动；（2）把立柱端面中心上螺钉卸下，将三角支架上两个定位键插入立柱端面两个T形槽内，用螺钉紧固；（3）将电磁铁吸引小球装置、光电门、接球架固定于立柱上。2使用（1）调整立柱竖直。将重锤悬挂在电磁铁吸引小球装置左面校正板挂钩上，将两组光电门拉开一定距离，调整底座平衡螺丝，使垂线刚好处于X和Y轴两个方向正中间放置光敏管处，确保小球下落过程中，保持遮光位置准确性，确保试验精度；（2）当接通电脑计时器电源时，并打开电源开关，置于“计时”档；（3）保持上光电门位置不变，将下光电门位置下移至距离20厘米处，释放小球，统计通过两光电门之间时间t和距离h，重复测量三次；（4）重复上一环节，依次测量两个光电门距离为40、60、80、100厘米所用时间t，并统计。第14页第14页数据处理数据处理按公式计算加速度g，并计算相对误差。h准确测量对试验结果影响很大。第15页第15页思考题思考题 A和B位置如何比较适当？试改变A、B位置进行试验。并对结果进行讨论。第16页第16页固体和液体密度测定固体和液体密度测定实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第17页第17页实验目 1纯熟掌握物理天平调整和使用办法。2掌握测定固体和液体密度两种办法。第18页第18页试验仪器试验仪器天平，待测物体，线绳，烧杯，水，比重瓶。第19页第19页试验原理试验原理1.用液体静力“称量法”测量固体密度（1）能沉于水中固体密度测定 F(m1m2)g（1）F0Vg （2）（3）（4）（2）浮于液体中固体密度测定（5）2.比重瓶法（1）液体密度测量 V(m2m1)/（6）（7）（2）粒状固体密度测定（8）第20页第20页1调试物理天平：调整水平；调整零点；练习使用办法。2用流体静力“称量法”测物体密度（1）测金属块密度1）用细线拴住金属块，置于天平左面挂钩上测出其在空气中质量m1；2）将金属块浸没在水中，称其质量m2；3）统计试验室内水温度。（2）测塑料块密度1）测量塑料块在空气中质量m；2）用细线在塑料块下面悬挂一个“助沉物”，测量塑料块在空气中而“助沉物”在液体中此时质量m1；3）将塑料块和“助沉物”一起浸入水中，测量质量m2。3采用比重瓶测定物体密度（1）测定物体密度1）采用天平称量比重瓶没有装入东西时质量m1；2）采用吸管将蒸馏水充斥比重瓶，称其质量m2；3）倒出比重瓶中蒸馏水、烘干，然后再将被测液体注入比重瓶，称量比重瓶和液体质量m3。（2）测定粒状固体物质密度1）将纯水注满比重瓶，盖上塞子，擦去溢出水，用天平称出瓶和水总质量m1；2）采用天平称量固体颗粒铅质量m2；3）将颗粒铅投入比重瓶内，擦去溢出水，称出瓶、水和颗粒铅总质量m3。试验内容试验内容第21页第21页数据处理数据处理 1用流体静力“称量法”测物体密度（1）自拟表格统计测量金属块相关数据。并计算其密度和误差，将结果用原则式表示。（2）自拟表格统计测量塑料块相关数据。并计算其密度和误差，将结果用原则式表示。2采用比重瓶测量酒精和颗粒铅密度自拟表格统计测量酒精和颗粒铅相关数据，并计算其密度和误差，将结果用原则式表示。第22页第22页思考题思考题 1使用物理天平应注意哪几点？如何消除天平两臂不等而造成系统误差？2分析造成本试验误差主要原因有哪些？第23页第23页惯性秤惯性秤实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第24页第24页实验目 1掌握用惯性秤测定物体质量原理和办法。2理解仪器定标和使用。第25页第25页试验仪器试验仪器惯性秤，周期测定仪，用于仪器定标采用原则质量块，待测圆柱体。第26页第26页试验原理试验原理TM2TO2Mm0T2当惯性秤悬臂在水平方向作微小振动时，其振动周期T由下式决定（1）式中m0为振动体空载时等效质量，mi为在秤台上插入附加质量块质量，k为悬臂振动体倔强系数。将(1)式两侧平方，改写成（2）上式表明，惯性秤水平振动周期T平方和附加质量成线性关系。当测出各已知附加质量所相应周期值，可作直线图或曲线图，就是该惯性秤定标线（如图所表示），如需测量某物体质量时，可将其置于惯性秤秤台上，测出周期，就可从定标线上查出相应质量，即为被测物体惯性质量。惯性秤称量质量，是基于牛顿第二定律，是通过测量周期求得质量值；而天平称量质量，是基于万有引力定律，是通过比较重力争得质量值。在失重状态下，无法用天平进行称量质量，而惯性秤能够照样使用，这是惯性秤长处。第27页第27页试验内容试验内容1仪器调整（1）将惯性秤水平固定，然后用水准仪调整使秤台水平；（2）接好周期测定仪，并调整挡光片和光电门位置，使秤台运动时，能往返遮光计时。2对惯性秤进行定标，测圆柱体惯性质量（1）将惯性秤前端拨开约1cm，然后松开惯性秤，让其自由振动。将周期测定仪上“周期选择”开关置于10个周期，测得空载时惯性秤振动10次时间。计算出空秤振动周期，重复4次，求其平均值T0；（2）将10个片状砝码依次插入平台内，重复上述测T0办法，分别测出放入m1,m2,m10砝码时振动周期T1,T2,T10，及相应质量m1，m1m2,；（3）测定圆柱体惯性质量。1）将片状砝码取下，再将两个待测圆柱体分别放入平台上圆洞内，用同样办法测周期，用内插法从定标曲线上求两圆柱体惯性质量；2）用天平分别测出两个被测物体引力质量。第28页第28页数据处理数据处理 1统计测量数据；2在直角坐标纸上做出曲线，即定标曲线。用内插办法求出两个待测圆柱体惯性质量，与用天平称量引力质量相比较，分析测量结果。第29页第29页思考题思考题1将惯性秤置于不同高度处进行测量同一物体，所测结果能否相同？2使用惯性秤应该注意哪些问题？第30页第30页牛顿第二定律验证牛顿第二定律验证实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第31页第31页实验目 1熟悉气垫导轨结构，掌握正确使用办法。2熟悉光电计时系统工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间办法。3学会测量物体速度和加速度。4验证牛顿第二定律。第32页第32页试验仪器试验仪器气垫导轨，气源，通用电脑计数器，游标卡尺，物理天平等。第33页第33页试验原理试验原理 Fma （1）（2）（3）（4）第34页第34页试验内容试验内容第35页第35页数据处理数据处理1自拟表格统计在保持系统总质量不变条件下，测出加速度与外力之间相关数据。并用作图法处理数据，验证加速度与外力之间线性关系。2自拟表格统计在外力不变条件下，测出系统质量与加速度相关数据。并用作图法处理数据，验证加速度与质量之间反比关系。第36页第36页思考题思考题1本试验对每个量测定，如何才干使误差更小些？2试验中假如导轨未调平，对验证牛顿第二定律有何影响，得到图将是什么样？第37页第37页动量守恒定律验证动量守恒定律验证实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第38页第38页实验目 1验证动量守恒定律。2进一步熟悉气垫导轨、通用电脑计数器使用办法。3用观测法研究弹性碰撞和非弹性碰撞特点。第39页第39页试验仪器试验仪器气垫导轨，电脑计数器，气源，物理天平等。第40页第40页试验原理试验原理 1完全弹性碰撞2完全非弹性碰撞3恢复系数和动能比第41页第41页试验内容试验内容1.用弹性碰撞验证动量守恒定律 （1）m1m2时弹性碰撞 （2）m1m2时弹性碰撞第42页第42页数据处理数据处理1弹性碰撞 m1m2时弹性碰撞，自拟表格统计相关数据。m1m2时弹性碰撞，自拟表格统计数据。2完全非弹性碰撞，自拟表格统计数据。对上述两种情况下所测数据进行处理，计算出碰撞前和碰撞后总动量，并通过比较得出动量守恒结论。第43页第43页思考题思考题1在弹性碰撞情况下，当m1m2，v200时，两个滑块儿碰撞前后动能是否相等？假如不完全相等，试分析产生误差原因。2为了验证动量守恒定律，应如何确保试验条件减少测量误差？第44页第44页杨氏弹性模量测量杨氏弹性模量测量实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第45页第45页实验目 1掌握用光杠杆测量微小长度原理和办法，测量金属丝杨氏模量。2训练正确调整测量系统能力。3学习一个处理试验数据办法逐差法。第46页第46页试验仪器试验仪器杨氏模量测定仪，螺旋测微器，游标卡尺，钢卷尺，光杠杆及望远镜直横尺。第47页第47页试验原理试验原理L（d2d1）h/2D2dLhD第48页第48页试验内容试验内容1杨氏模量测定仪调整（1）调整杨氏模量测定仪底脚螺丝，使立柱处于垂直状态；（2）将钢丝上端夹住，下端穿过钢丝夹子和砝码相连；（3）将光杠杆放在平台上，调整平台上下位置，尽也许使三足在同一个水平面上。2光杠杆及望远镜直横尺调整（1）在杨氏模量测定仪前方约1米处放置望远镜直横尺，并使望远镜和光杠杆在同一个高度，并使光杠杆镜面和标尺都与钢丝平行；（2）调整望远镜，在望远镜中能看到平面镜中直尺像；（3）仔细调整望远镜目镜，使望远镜内十字线看起来清楚为止，调整平面镜、标尺位置及望远镜焦距，使人们能清楚地看到标尺刻度像。3测量（1）将砝码托盘挂在下端，再放上一个砝码成为本底砝码，拉直钢丝，然后记下此时望远镜中所对应读数；（2）顺次增加砝码1kg，直至将砝码全部加完为止，然后再依次降低1kg直至将砝码全部取完为止，分别统计下读数。注意加减砝码要轻放。由对应同一砝码值两个读数求平均，然后再分组对数据应用逐差法进行处理；（3）用钢卷尺测量钢丝长度L；（4）用钢卷尺测量标尺到平面镜之间距离D；（5）用螺旋测微器测量钢丝直径d,变换位置测五次（注意不能用悬挂砝码钢丝），求平均值；（6）将光杠杆在纸上压出三个足印，用卡尺测量出h。第49页第49页数据处理数据处理自拟表格统计相关测量数据。钢丝直径测量五次求平均，并写出d原则式。光杠杆后脚到两个前脚连线距离为h，钢丝长度，标尺到平面镜距离都取单次测量分别写出原则式。计算钢丝杨氏模量，并用原则式表示。第50页第50页思考题思考题1本试验应注意哪些问题？2如何调整光杠杆及望远镜直横尺构成系统，使在望远镜中能看到清楚像？第51页第51页刚体转动试验刚体转动试验实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第52页第52页实验目 1验证刚体转动定律，测定刚体转动惯量并观测刚体转动惯量随质量及质量分布而改变情况。2验证平行轴定理。3掌握用作图法（曲线改直）处理数据。第53页第53页试验仪器试验仪器刚体转动试验仪，秒表，米尺，游标卡尺，砝码等。第54页第54页试验原理试验原理 Tm(ga)TrI II0I0C2m0 x2第55页第55页试验内容试验内容第56页第56页数据处理数据处理第57页第57页思考题思考题第58页第58页使用下落小球办法测量使用下落小球办法测量液体粘滞系数液体粘滞系数实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第59页第59页实验目使用下落小球办法测定液体粘滞系数。第60页第60页试验仪器试验仪器玻璃圆筒，温度计，密度计，螺旋测微器，游标卡尺，天平，米尺，秒表，镊子，落球，蓖麻油等。第61页第61页试验原理试验原理第62页第62页试验内容试验内容第63页第63页数据处理数据处理1将所测数据填入自拟表格内；2利用公式计算1、2、10，求及其原则误差；3将结果表示为原则式。第64页第64页思考题思考题1斯托克斯公式应用条件是什么？本试验是如何去满足这些条件？又如何进行修正？2如何判断小球已进入匀速运动阶段？第65页第65页弦振动研究弦振动研究实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第66页第66页实验目1观测横波在弦线上所形成驻波波形。2验证弦线上横波波长与弦线张力、密度关系。第67页第67页试验仪器试验仪器电动音叉，滑轮，弦线，砝码，钢卷尺，分析天平，坐标纸。第68页第68页试验原理试验原理第69页第69页试验内容试验内容1观测驻波形成和波形，波长改变。（1）安装调试试验装置。如图所表示，接通电源后，调整螺钉，使音叉振动；（2）改变弦线长（移动音叉）或砝码质量，使之产生振幅最大且稳定驻波，改变数次，观测波形、波长改变情况。2验证与T关系（1）保持弦线长l基本不变，不停改变砝码质量，测出振幅最大且稳定，让半波数n5、4、3、2、1时所对应张力T（T等于砝码和砝码盘总重量）及弦线长；（2）用分析天平称出弦线质量m。3验证与关系改用不同线密度弦线，在相同张力下，测出对应l、n（详细步骤自拟）第70页第70页数据处理数据处理第71页第71页思考题思考题1本试验中，改变音叉频率，会使波长改变还是波速改变？改变弦线长时，频率、波长、波速中那个量随之改变？改变砝码质量情况又如何？2调出稳定驻波后，欲增长半波数个数，应增长砝码还是减少砝码？是增长还是缩短弦线长？第72页第72页谐振动研究谐振动研究实验目实验仪器实验原理实验内容数据处理思考题第73页第73页实验目1验证弹簧振子运动规律，测出弹簧振子倔强系数。2用图解法求弹簧等效质量。第74页第74页试验仪器试验仪器焦利氏秤，砝码，镊子和秒表。第75页第75页试验原理试验原理第76页第76页试验内容试验内容1调整仪器。将仪器按照如图所表示安装，并调整支架让小镜面及其它参于振动物体竖直。2验证弹簧振子周期T与初始条件无关。（1）在砝码盘内放入适量砝码，调整镜尺，拟定平衡位置；轻轻拉动物体使其在弹性程度内离开平衡位置一定距离x0，释放后待振动稳定期，以平衡位置为计时起点，用秒表测出振动50次时间，计算出周期；（2）改变物体离开平衡位置距离x0数值三次，即改变振幅，用同样办法求出周期；（3）改变计时起点三次，仍用上述办法求出所相应周期。3验证k一定期，T2与m成正比。（1）用天平称出砝码盘质量；（2）依次改变盘内砝码质量（如增长砝码应视弹簧而定），共五次，先读出每次改变砝码而使弹簧伸长改变量，然后用上述办法测相应mi周期Ti，(i1,2,5)。第77页第77页数据处理数据处理1统计试验数据。2比较与环节2中所测周期T数值，得出结论。3依据环节3中试验数据作T2m图,如为直线，即阐明T2与m成正比。4用图解法求出k和m0，并与用公式求出k和m0数值进行比较，分析产生误差原因。第78页第78页思考题思考题1.在验证T2与m成正比时，应如何拟定每次所增长砝码数量？2.用天平称出弹簧质量与测得等效质量比较有何差别？为何？附附圆锥形弹簧有效质量能够依据下面公式进行计算：其中，当时，取极限值得。此公式可参看大学物理1991.11.(1820).第79页第79页