傅科摆实验报告.doc

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1、班级：电气112学号：1108140728姓名：杨雪飞大物演示实验报告项目名称：傅科摆演示实验实验目的：通过傅科摆演示，观察和理解地球的自转规律。加深对科氏奥利力的理解。简单操作：1、将单摆拉开一定角度（不要超过底盘限定的范围），使其在竖直平面内摆动。2、调节底盘上的定标尺，使其方向与单摆的摆动方向一致。实验现象：经过一段时间（大约1-2小时），单摆的摆动面与定标尺方向的夹角发生变化（大约10——20度）。原理分析：地球自西向东旋转，其角速度ω的方向沿地轴指向北极（ζ轴）。处于北半球某点的运动物体速度为υ，那么该物体所受的科氏奥利力的表达式为：f=2

2、mv×ω.科氏奥利力f的方向垂直于一个平面，这个平面是由υ和?的方向所组成的平面，所以f垂直于υ，使υ发生偏转。傅科摆的演示直接证明了地球自西向东的自转。在地球的两级，傅科摆的摆动平面24小时转一圈，而在赤道上，傅科摆没有方向旋转的现象；在两极与赤道之间的区域，傅科摆方向的旋转速度介于两者之间。傅科摆在地球的不同地点旋转的速度不同，说明了地球表面不同地点的线速度不同，因此，傅科摆可以用来确定摆所处的纬度。实验拓展：1851年,法国著名物理学家傅科(foucaultjeanbernarleon)为验证地球自转进行了一系列壮观的实验,所用的实验装置被后人

3、称为傅科摆.这也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置.该装置可以显示由于地球自转而产生科氏奥利(coriolis)力的作用效应,也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象,即傅科效应。实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。傅科摆的摆锤直径0.30m,摆锤质量28kg,摆线长达67m,对于这样的庞然大物,一般的大学实验室根本无法容纳得下,更不用说在课堂上当堂演示。因地球自转角速度极小(ω≈10-5/s),故傅科摆振动平面偏转周期t≥105s.为了达到既能模拟傅科摆在地球自转影响下产生的傅科效应,同时又可大大缩短演示时间的双重目的,可以设计一匀角

4、速转动的转盘来模拟地球的自转，然后考虑用置于该非惯性系中单摆的微小振动来近似傅科摆在地球的南、北两极点的运动。由于转盘的转动角速度可任意选定,从而可人为控制摆振动平面的偏转周期。但角速度太大时不便观察,太小时则周期过大使演示时间过长。所以应合适的选择转盘角速度。篇二：大学物理演示实验报告实验一锥体上滚【实验目的】：1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。【实验仪器】：锥体上滚演示仪图1，锥体上

5、滚演示仪【实验原理】：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。【实验步骤】：2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。【注意事项】：1．移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉落在地上。2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。实验二陀螺进动【实验目的】：演示旋转刚体（车轮）在外力矩作用下的进动。【实验仪器】：陀螺进动仪

6、图2陀螺进动仪【实验原理】：陀螺转动起来具有角动量l,当其倾斜时受到一个垂直纸面向里的重力矩(r×mg)作用,根据角动量原理,其方向也垂直纸面向里。下一时刻的角动量l+△l向斜后方,陀螺将不会倒下,而是作进动。【实验步骤】：用力使陀螺快速转动，将其倾斜放在支架上，放手后陀螺不仅绕其自转轴转动，而且自转轴还会绕支架旋转。这就是进动现象。【注意事项】：注意保护陀螺，快要停止转动时用手接住,以免掉到地上摔坏。实验三弹性碰撞仪【实验目的】：1.演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。2.演示弹性碰撞时能量的最大传递。3.使学生对弹性碰撞过程中的动量

7、、能量变化过程有更清晰的理解。【实验仪器】：弹性碰撞仪图3，弹性碰撞仪【实验原理】：由动量守恒和能量守恒原理可知：在理想情况下，完全弹性碰撞的物理过程满足动量守恒和能量守恒。当两个等质量刚性球弹性正碰时，它们将交换速度。多个小球碰撞时可以进行类似的分析。事实上，由于小球间的碰撞并非理想的弹性碰撞，还是有能量损失的，故最后小球还是要静止下来。【实验步骤】：1．调整固定摆球的螺丝，尽量使摆球的中心处于同一直线上；2．拉起最左边的一个摆球，释放，让其撞击其它的摆球，可以观察到最右侧的一个球立即摆起，其振幅几乎等于左边小球的摆幅；3．同时拉起左侧的两个、三个

8、或四个摆球，释放，让其撞击剩余的摆球，可观察到另一侧相同数目的摆球立即摆起，其摆幅几乎等于被拉起摆球的摆幅。