力学实验讲义

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1、力学实验讲义(物理专业用)吕梁高专物理系编2008年8月序言本实验讲义是针对物理系现有实验仪器及条件编写的，力求达到教学要求及教学效果。共有十二个实验。实验一长度测量实验目的：1.练习使用测量长度的几种仪器，掌握游标卡尺及螺旋测微计原理；2.学习米尺、游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的正确使用方法；3.初步了解如何根据不确定度要求正确选择测量仪器；4.掌握不确定度和有效数字的概念，练习正确记录和处理实验数据。原理简介：1.米尺按标准长度的整倍数进行刻度，将待测物与米尺比较，从而获得待测物的长度。2.游标卡尺是利用主尺和游标上每一分格之差

2、，使读数进一步精确，此种读数方法称为差示法。3.螺旋测微计借助于螺旋的转动，将螺旋的角位移转变为直线4.位移，用螺旋测微计可以进行长度的精密测量。5.移测显微镜是将测微螺旋和显微镜组合起来作精密测量长度用的仪器。实验内容：2（1）用螺旋测微计测量滚球的直径；（2）测量圆柱管的体积；（3）用移测显微镜测量半导体集成电路图形的尺寸。仪器及用具：米尺、游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、被测物（滚球、直圆柱管、半导体集成电路图形等）。数据记录：根据老师的要求自己设计表格，把所要记录的数据填入数据记录表的表格内，写明单位。最后老师签字同意后方可离

3、开教室。处理数据：按照老师讲的数据处理的办法，写出必要的步骤，把测量结果正确表示出来。要求写在实验报告单上。实验二单摆实验目的：1.练习使用停表和米尺，测单摆的周期和摆长；2.求出当地重力加速度g的值；3.考察单摆的系统误差对测重力加速度的影响。原理简介：用一不可伸长的摆长为1的轻线悬挂一质量为m的小球，作摆角θ很小的摆动就是一单摆。重力加速度g与摆长1和周期T的关系为22g＝4πl/T实验内容：1.测重力加速度g要求测得的g值的相对不确定度不大于0.5％；2.考察摆线质量对测量g的影响用每米长摆线的质量达到锤的质量的1/30左右的粗摆

4、线组成3单摆去测g并和上述“1”的结果相比较；3.考察空气浮力对测g的影响用细线吊起一钢球作为单摆去测g。并和上述“1”的结果作比较。注意事项：1.停表使用时应检查零点是否准确，并且实验中要校准停表。2.钢球单摆的摆动衰减较慢，适当选择连续摆动周期的次数。仪器及用具：单摆、停表、钢卷尺等.记录数据：根据测量需求在数据记录单上列出表格，测量数据填入表内，注意写明单位。经老师签字同意后方可离开教室。数据处理：根据老师的要求处理数据，写出主要的步骤，表示出测量结果。分析结果及实验感想：实验三密度的测量实验目的：1.了解物理天平的的构造原理，掌

5、握物理天平的使用方法；2.掌握物质密度的测量方法。原理简介：1.用流体静力称衡法测定固体的密度设被测物不溶于水，且能够沉入水底，其质量为m1。用细线将其悬吊在水中的称衡值为m2，又设水在当时温度下的密度为ρv。则固体的密度ρ为4ρ＝m1ρv/（m1－m2）2.用流体静力称衡法测定液体的密度此法要借助于不溶于水并且和被测液体不发生化学反应的物体（一般用玻璃块）。设物体的质量为m1,将其悬吊在被测液体中的称衡值为m2，悬吊在水中的称衡值为m3,则液体的密度ρ＝（m1－m2）ρv/（m1－m3）实验内容：1.测定玻璃块的密度。2.测定酒精的密

6、度。仪器及用具：物理天平、烧杯、玻璃块、酒精、水记录数据：在数据记录表上画出表格，测量数据填入其中，写明单位。经老师签字同意后方可离开教室。处理数据：把记录下来的数据在实验报告单上，按照老师的要求正确处理，写出必要的步骤，表示出测量结果。结果分析及实验感想：实验四牛顿第二运动定律的验证1.学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律；2.用最小二乘法处理实验数据。原理简介：设作用于质量为m的物体上的合外力为F时，物体所获得的加速度为a，按照牛顿第二定律，即得F=ma(4—1)5此实验测量在不同的F作用下，运动系统的a，检验二者之间是否符合上述关系。

7、将导轨调平后测出粘性阻尼常量b。将细线的一端结在滑块上，另一端绕过滑轮挂上砝码m0,运动系统由滑块、滑轮和砝码组成，其所受合外力为F=m0g－bV平－m0(g－a)c（4—2）式中，平均速度V平与粘性阻尼常量b之积为滑块与导轨间的粘性阻力，m0(g－a)c为滑轮的摩擦阻力，c为阻力系数。运动系统的质量m，应是滑块质量m1、全部砝码质量m2以及滑2轮转动惯量的换算质量I/r（I为滑轮转动惯量，r为轮的半径）之和，即2m＝m1＋m2＋I/r在实验中应将未挂在线上的砝码放在滑块上，保持运动系统质量一定。实验内容：1.调节气轨，测粘性阻尼常量b

8、。2.测量加不同砝码m0时的加速度a。3.计算加各种砝码时的加速度a及F值[按式（4—2）]。4.用最小二乘法求直线拟合式F=α＋βa的a、sα、β、sβ的值。5.分析实验结果。注意事项：1.当a、F的测量