大学物理实验教案2-单摆
大学物理实验报告-单摆测重力加速度 (2)
大学物理仿真实验实验报告拉伸法钢丝测杨氏模量实验名称：拉伸法测金属丝的杨氏模量一、实验目的1、学会测量杨氏模量的一种方法；2、掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理；3、学会用逐差法处理数据；二、实验原理任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。
当形变不超过某一限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹性形变，这一极限称为弹性极限。
超过弹性极限，就会产生永久形变（亦称塑性形变），即撤去外力后形变仍然存在，为不可逆过程。
当外力进一步增大到某一点时，会突然发生很大的形变，该点称为屈服点，在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。
人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。
于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。
在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即/)/(=//(（1）∆)FL=SLLLE∆FSE被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。
某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。
杨氏模量的大小标志了材料的刚性。
通过式（1），在样品截面积S 上的作用应力为F ，测量引起的相对伸长量ΔL/L ，即可计算出材料的杨氏模量E 。
因一般伸长量ΔL 很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL 。
光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。
当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL 时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。
当θ很小时， l L /tan ∆=≈θθ（2）式中l 为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。
根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角，由图可Db=≈θθ22tan （3）式中D 为镜面到标尺的距离，b 为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。
大学物理(9.2.2)--单摆复摆简谐运动的能量
大学物理 第九单元 振动
第二讲 单摆和复摆 简谐运动的能量
动能
Ek
1 2
mv 2
1 2
m
2
A2
sin
2
(t
)
( 2
k m
)
1 2
kA2
sin 2 (t
)
Ek
1 2
kA2
sin
2
(t
)
Ek max
1 kA2 2
,
Ek min 0
Ek
1 T
t T t
Ek dt
0
O
l
*C
P
（ C 点为质 心）
东北大学 理学院 物理系
大学物理 第九单元 振动
d 2
dt 2
2
0
第二讲 单摆和复摆 简谐运动的能量
m cos(t )
简谐振动
mgl J
T 2π 2π
J mgl
O
l
*C
P
（ C 点为质心）
东北大学 理学院 物理系
解（ 3 ）Esum E k,max 2.0 103 J
（ 4 ）Ek Ep 时 Ep 1.0 103 J
由 Ep
1 kx2 2
1 2
m 2 x 2
x2
2Ep
m 2
0.5 104 m 2
x 0.707 cm
东北大学 理学院 物理系
大学物理 第九单元 振动
大学物理 第九单元 振动
第 九 单 元 振 动 第二讲 单摆和复摆 简谐运动的能量
【免费下载】大学物理设计性实验报告单摆测重力加速度
求出重力加速度的不确定度。
tA
6 1
6
(ti t)2
i 1
6 1
tB 仪 数字毫秒仪 0.001s
g g
l 2 2 t 2 l t
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
大学单摆物理实验报告
大学单摆物理实验报告大学单摆物理实验报告引言：单摆是物理学中常见的实验装置，它由一个质点和一根不可伸长、质量可忽略不计的细线组成。
单摆实验是研究摆动现象和振动规律的重要手段之一。
本文将对大学单摆物理实验进行详细描述和分析。
一、实验目的本实验的主要目的是通过观察和测量单摆的运动规律，探究摆长、质量和摆动幅度对单摆周期的影响，并验证单摆周期与摆长的关系。
二、实验器材和原理实验器材：单摆装置、计时器、测量尺、天平等。
实验原理：单摆在重力作用下，沿着垂直方向进行简谐运动。
根据牛顿第二定律和单摆的几何关系，可以推导出单摆周期与摆长的关系公式：T=2π√(l/g)，其中T为周期，l为摆长，g为重力加速度。
三、实验步骤1. 准备工作：将单摆装置固定在实验台上，调整摆线长度，使其在无外力作用下能够保持平衡。
2. 测量摆线长度：使用测量尺准确测量摆线的长度，并记录下来。
3. 测量质量：使用天平准确测量单摆质点的质量，并记录下来。
4. 进行实验测量：将单摆摆动，使用计时器记录下多组摆动的时间，并求取平均值。
5. 数据处理：根据实验数据，计算单摆周期，并进行数据分析。
四、实验数据和结果在实验中，我们选择了不同的摆长和摆动幅度进行测量，并记录下了相应的周期数据。
通过计算和分析，得到如下结果：1. 摆长对周期的影响：通过保持质量和摆动幅度不变，改变摆长，我们发现周期与摆长的平方根成正比。
这与理论公式T=2π√(l/g)相符合。
实验数据表明，摆长越大，周期越长，摆长越小，周期越短。
2. 质量对周期的影响：通过保持摆长和摆动幅度不变，改变质量，我们发现质量对周期没有明显的影响。
这与理论公式无关，说明单摆的运动规律与质量无关。
3. 摆动幅度对周期的影响：通过保持摆长和质量不变，改变摆动幅度，我们发现摆动幅度对周期没有明显的影响。
这与理论公式无关，说明单摆的运动规律与摆动幅度无关。
五、实验误差和改进在实验过程中，由于测量仪器的精度限制、人为操作误差等因素，可能会引入一定的误差。
单摆完整版课件
单摆完整版课件一、教学内容本节课我们将探讨物理中的单摆运动。
教学内容主要依据教材《物理学》第十二章第三节“单摆”部分。
详细内容包括：单摆的定义、单摆的周期公式、单摆的物理原理以及在实践中的应用。
二、教学目标1. 理解单摆的定义，掌握单摆的周期公式。
2. 能够运用单摆的物理原理解决实际问题，如测定重力加速度等。
3. 培养学生的实验操作能力、观察能力及数据分析能力。
三、教学难点与重点难点：单摆周期公式的推导及运用。
重点：单摆的定义、单摆的物理原理及实验操作。
四、教具与学具准备教具：单摆实验装置、演示用摆球、计时器、尺子。
学具：每组一套单摆实验装置、计时器、尺子。
五、教学过程1. 实践情景引入（1）向学生展示单摆实验装置，引导学生观察摆球在运动过程中的特点。
（2）提问：摆球在运动过程中，哪些物理量保持不变？哪些物理量会发生变化？2. 教学内容讲解（1）讲解单摆的定义，引导学生了解单摆的构成。
（2）推导单摆的周期公式，解释公式中各个参数的含义。
（3）讲解单摆的物理原理，引导学生理解摆动过程中能量转换的原理。
3. 例题讲解（1）例题1：一个摆长为1米的单摆，其周期是多少？（2）例题2：测定当地的重力加速度。
4. 随堂练习（1）练习1：计算摆长为0.8米的单摆的周期。
（2）练习2：根据实验数据，计算当地的重力加速度。
5. 实验操作（1）分组进行单摆实验，要求学生准确测量摆长、周期等数据。
（2）指导学生进行数据处理，得出实验结果。
六、板书设计1. 单摆的定义2. 单摆的周期公式3. 单摆的物理原理4. 例题及解答5. 实验数据处理方法七、作业设计1. 作业题目：（1）计算摆长为1.2米的单摆的周期。
（2）根据实验数据，计算当地的重力加速度。
2. 答案：（1）T = 2π√(L/g) = 2π√(1.2/9.8) ≈ 2.0秒（2）g = 4π²L/T² = 4π²×1.2/(2.0)² ≈ 9.6 m/s²八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生掌握了单摆的基本概念和实验操作，但在数据处理方面仍存在一定困难，需要加强练习。
物理单摆教案模板范文
课时：2课时年级：高二教材：《普通高中物理课程标准》选修3-5教学目标：1. 知识与技能：（1）了解单摆的构成和特点；（2）掌握单摆振动的周期公式及其影响因素；（3）通过实验探究，学会使用单摆测定重力加速度。
2. 过程与方法：（1）通过观察、实验和数据分析，培养学生的观察能力、实验操作能力和数据分析能力；（2）通过小组合作，培养学生的团队协作能力和沟通能力；（3）通过实际问题解决，培养学生的创新能力和实践能力。
3. 情感、态度与价值观：（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的科学精神；（2）培养学生严谨求实的科学态度；（3）培养学生勇于探索、善于合作的精神。
教学重点：1. 单摆的周期公式及其影响因素；2. 单摆的实验操作和数据分析。
教学难点：1. 单摆周期公式的推导；2. 单摆实验数据的处理和分析。
教学用具：1. 单摆装置；2. 秒表；3. 米尺；4. 计算器；5. 多媒体设备。
教学过程：第一课时一、导入新课1. 展示生活中常见的单摆现象，如钟摆、秋千等，引导学生思考单摆的运动规律。
2. 提出问题：单摆的周期与哪些因素有关？如何测定重力加速度？二、新课讲授1. 讲解单摆的构成和特点，包括摆长、摆球质量、摆角等。
2. 推导单摆的周期公式，分析周期与摆长、摆球质量、摆角等因素的关系。
3. 讲解单摆实验的原理和操作步骤，包括测量摆长、摆球质量、周期等。
三、实验探究1. 学生分组进行单摆实验，测量摆长、摆球质量、周期等数据。
2. 学生分组讨论实验结果，分析周期与摆长、摆球质量、摆角等因素的关系。
四、课堂小结1. 总结单摆的周期公式及其影响因素；2. 强调实验操作和数据分析的重要性。
第二课时一、复习导入1. 回顾上一节课的内容，提问学生单摆的周期公式及其影响因素；2. 引导学生思考单摆实验数据的处理和分析。
二、新课讲授1. 讲解单摆实验数据的处理方法，包括计算周期平均值、误差分析等；2. 讲解单摆实验结果的应用，如测定重力加速度等。
关于单摆的实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除关于单摆的实验报告篇一：单摆(实验报告样板)（实验报告样板）华南师范大学物理与电信工程学院普通物理实验报告专业实验日期姓名张三教师评定实验题目单摆一、实验目的（1）学会用单摆测定当地的重力加速度。
（2）研究单摆振动的周期和摆长的关系。
（3）观察周期与摆角的关系。
二、实验原理当单摆摆动的角度小于5度时，可证明其振动周期T满足下式T?2?L（1）gg?4?2L2（2）T若测出周期T、单摆长度L，利用上式可计算出当地的重力加速度g。
2从上面公式知T2和L具有线性关系，即T2?4?L。
对不同的单摆长度L测量得出相对应的周期，g可由T2～L图线的斜率求出g值。
当摆动角度θ较大（θ>5°）时，单摆的振动周期T和摆动的角度θ之间存在下列关系222T?2?L?1??1?sin21??3?sin4?g???2?2?2??4?2??三、实验仪器单摆，秒表，米尺，游标卡尺。
四、实验内容1、用给定摆长测定重力加速度①选取适当的摆长，测出摆长；②测出连续摆动50次的总时间t；共测5次。
③求出重力加速度及其不确定度；④写出结果表示。
2、绘制单摆周期与摆长的关系曲线①分别选取5个不同的摆长，测出与其对应的周期。
②作出T2-L图线，由图的斜率求出重力加速度g。
3、观测周期与摆角的关系定性观测:对一定的摆长，测出3个不同摆角对应的周期，并进行分析。
五、数据处理1、用给定单摆测定重力加速度摆长：??/2?915.6?5.43?921.03mm=0.92103m=96.60/50=1.932s重力加速度:?4?220.921034?==9.742m/s2221.932?d?t??d15i?d?2n(n?1)?2.78?10.85?10.862?10.84?10.862?(10.86?10.86)2?(10.87?10.86)2?(10.88?10.86)2（55?1）＝0.02mm取游标卡尺的仪器不确定度为σb＝0.02mm，则?d??d2??b2?0.022?0.022?0.03mm?l?t??l15i?l?2n(n?1)?2.78?915.6?915.62?915.4?915.62?(915.8?915.6)2?(915.5?915 .6)2?(915.7?915.6)2＝0.2mm（55?1）取米尺的仪器不确定度为σb＝0.5mm，则因线长的不确定度远大于直径的0.03mm，所以?l??l2??b2?0.22?0.52?0.6mm?L??l?0.6mm?50T?t?2.78???50T?50T?i152n(n?1)?96.50?96.60?2??96.43?96.60?2??96.56?96.60?2??9 6.71?96.60?2??96.80?96.60?255?1＝0.2s?T??50T/50?0.004s??eg2??2222?0.004??0.62?0.42%?915.61.932??=9.742×0.42%＝0.05m/s2重力加速度：g=??=(9.74±0.05)m/s2广州的重力加速度：g=9.788m/s2百分误差：e0?9.788?9.?100%＝4.7％34.00L(m)在曲线中取A、b两点，得：k?3.95?2.00?3.99（s2/m）(0.900?0.500)2g?4?2/k?4?2/3.99?9.89（m/s）9.7884．周期与摆角关系的定性研究小球半径r=0.00543mL=l+r＝0.9058m百分误差：e0?9.788?9.89?100%＝1.1％结论：由表中数据可知，周期随着角度的增加而略为变大。
大学物理实验单摆运动特性的研究
3. 测量单摆的摆动周期
重复测量6组数据
测量单摆周期时，将光电计时数毫秒仪调到“周期”功能，并预置周期数 为10，使单摆作小角度摆动，待摆动稳定后，按“执行”键，测量摆动10次 所需要的时间10T，并重复测量多次（在10度摆角内适当改变摆角测量）。
13
ln f F ln f ln f 2 2 2 y x z F x z y
9
5. 小球在测量时先固定到旁边的挡板，然后 松开手让小球自由地摆动
挡板
10
固定摆长测定重力加速度
1. 使用米尺测量摆绳的长度
读数精确到 最小分度值下一位
L1
①用米尺测量悬点O到摆球最高点A的距离。 ②用游标卡尺测量小球沿摆长方向的直径。
11
2. 使用游标卡尺测量小球直径
d
读数精确到毫米后两位
6
2. 先松开摆长固定螺钉，然后旋转调节旋钮， 调节摆线的长度
调节旋钮
固定螺钉
7
3. 计时器的调节
8
4. 设置合适的摆长
光电门 小球
以静止的单摆线为铅垂线，将光电门固定在摆球的正下方位置，将光电计时 数毫秒仪调到“计时”功能并“执行”，使摆球小幅摆动，逐渐增加摆长，当摆 球正好启动光电门，计时器开始计时的时候，固定摆长。
2
2
2
14
改变摆长测定重力加速度
1. 选取5个不同的摆长（45-60cm之间取5组）
l1, l2, l3, l4, l5
15
2. 重复上一个实验内容的操作，以10个周期 为测量单位，测量不同摆长所对应的读数10T
重复测量5个不同摆长
16
3. 利用作图法，在直角坐标纸上作出L-T2直 线，求解重力加速度g
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大学物理实验教案
实验名称：单摆的研究 实验目的：
1．掌握用单摆测定重力加速度的方法。
2．研究单摆振动的周期和摆长的关系。
3．掌握米尺、游标卡尺、秒表的正确使用方法。
4．掌握根据测量精度要求选择合适的测量仪器和测量方法。
实验仪器：
单摆 秒表 米尺 游标卡尺
实验原理：
用一根不能伸长的轻线悬挂一小球，作幅角θ很小的摆动就是一个单摆。
设小球的质量为m ，其质心到摆的支点O 的距离为l （摆长）。
作用在小球上的切向力的大小为
θsin mg ，它总指向平衡点'O 。
当幅角θ0很小时，
则θθ≈sin ，切向力的大小为θmg ，按牛顿第二定律，质点的运动方程为
θmg ma -=切
θθ
mg dt d ml -=22 θθl g
dt
d -=2
2 这是一简谐运动方程，该简谐振动角频率ω的平方等于g ，由此得出
l
g T
==
πω2 g
l T π
2= 2
24l g T
π= 单摆的振动周期T 和摆动的角度θ之间存在下列关系
222
2411321sin sin 22242T θθπ
⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
L 对于幅角θ不超过50时，周期的实测值和小振动近似的结果的偏差就不会大于千分之一。
若按这误差要求用式g
l
T π
2=测量重力加速度，必须把单摆的幅角控制在50之内。
mg
θ
sin
实验时，测量一个周期的相对误差较大，一般是测量连续摆动n 个周期的时间t ，则n t T /=，因此
222
4t
l
n g π=
式中π和n 不考虑误差，因此g 的不确定度传递公式)(g u 为
()()2
2
2)(⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=t t u l l u g g u
从上式可以看出，在()l u 、()t u 大体一定的情况下，增大l 和t 对测量g 有利。
实验内容:
（一）、测定重力加速度 1、 单摆调整
（1）实验时，将仪器放置桌边；
（2）调节摆角板高度（距上端50cm ），并使摆角板平面、镜面、单摆底座的前表面及桌子侧面平行；
（3）调整立柱铅直。
2、测量摆长
选取摆长1m 左右，用米尺测量摆线长l 6次，用游标卡尺测摆球直径d 6次，计算摆长L=l+d/2. 3、测量周期
测出连续摆动50次的总时间t ；共测6次。
4、计算重力加速度g 及其不确定度。
提示：（1）摆长应是摆线加上小球的半径。
（2）球的振幅小于摆长的十二分之一角度小于十五度
（3）握秒表的手和小球同步运动，测量不确定度可能小一些。
（4）当摆锤过平衡位置时，按表计时，测量的不确定度可能小一些。
（5）为了防止数错n 值，应在计时表开始按表时数零，以后每过一个周期，数1，2，……n 。
（二）、研究摆长与周期的关系
1、均匀地改变6次摆长L ，每次增加约10㎝，测出相应的连续摆动50次的总时间t ；
2、计算出摆长L 、周期T 和2
T ；
3、在直角坐标纸上绘制L T i -2
图线，验证简谐振动的周期与摆长的关系。
实验数据处理
1.摆长cm
)
073
.0
58967
.
87
(
)(±
=
±
=l
u
L
L
(1)摆长的平均值
2
d
L l=+=104.14167+2.402333/2=105.3428365cm
（2）摆长的不确定度
()
u l===0.06020 cm
()
u d===0.001341cm ()0.06020
u L===cm （3）摆长
()
L L u L
=±=（105.343±0.060）cm
2.50个周期时间t
()
222222
(0.01)(0.2)0.0401
()0.13162() ().50.13
t
s
u t s
t t u t s
∆=∆+∆=+=
===
=±=±
1030
人
表
3.重力加速度
222
2
2
22)
50.44(3.1416)(.)9.789683457(/n L g t m s π⨯==⨯⨯=105342836510305500
2()9.7896834570.02562458(/)
u g m s === ()g g u g =±=(9.790±0.026)m/s ²。