大学物理实验讲义汇总.doc

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1、大学物理实验讲义（2005.03）目录实验1复摆2预习报告5实验2弦振动的研究6预习报告9实验3速度和加速度的测量10预习报告15实验4动量守恒定律的验证16预习报告20实验5空气中声速的测量21预习报告23实验6RLC电路的稳态特性24预习报告31实验报告34实验7油滴法测定基元电荷36预习报告41实验8用双臂电桥测量低值电阻42预习报告47实验9牛顿环48预习报告53实验10光电效应及普朗克常数的测定54预习报告58实验11单缝衍射59预习报告62实验12多缝的夫琅和费衍射63预习报告65实验报告——速度和加速度的测量66实验报告——牛顿环7076实验1复摆伽利略首先证明了，

2、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1、利用复摆装置测出本地重力加速度。2、研究复摆振动周期的变化与振动支点到重心距离的关系。3、用图解法求出刚体的回转半径。4、利用复摆装置测出本地重力加速度。实验原理如图2.9-1所示，复摆的摆杆由一个

3、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。图2.9-1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76代入上式得（2.9-1）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(2.9-2)图2.9-2所示T-h曲线为复摆的振动周期T与

4、振动支点到复摆刚体重心间距离h间的关系。图2.9-2对比单摆简谐振动时的周期计算公式可知(2.9-3)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76由此可得(2.9-4)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(2.9–5)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

5、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，3个数据相差不得超过0.2s。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。1、在图中标出最小周期Tmin和相对的h值也即刚体的回转半径R。2、计算重力加速度g（南京地区979.44cm/s2）。思考题1、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？2、实验中产生误差的主要原因是什么？如何消除？3、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？4、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

6、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)76预习报告1、什么叫单摆，什么叫复摆？2、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？76实验2弦振动的研究学习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

7、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、简单、方便，有利于从理论上理解掌握其它类型的波动过程。在一维弦线上可以模拟光波的线偏振和椭圆偏振现象，因为两者都是横波。弦线上横波传播的速度和弦线张力的平方根成正比。弦线上也可以产生纵波，但纵波的传播速度和弦线杨氏模量的平方根成正比，同时弦线上需要有一定的张力才能维持纵波的传播。实验目的1.观察弦线振动形成的驻波。2.验证弦线的波长和张力的关系。3.间接测量弦线的线密度。实验原理弦线上小振幅横波的波动方程、行波解、驻波解