大学物理实验指导书汇总.doc

目 录 实验一 牛顿第二定律的验证 2 实验二弦线振动的研究 4 实验三碰撞打靶实验 6 实验四 利用直流电桥测量电阻 9 实验 牛顿第二定律的验证 实验目的 1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。 ．学会用光电计时系统测量物体的速度和加速度。 ．验证牛顿第二定律。 实验仪器 气垫导轨，气源，通用电脑计数器，游标卡尺，物理天平等。 实验原理 牛顿第二定律的表达式为 F＝ma 验证此定律可分两步 （1）验证m一定时，a与F成正比。 （2）验证F一定时，a与m成反比。 把滑块放在水平导轨上。滑块和砝码相连挂在滑轮上，由砝码盘、滑块、砝码和滑轮组成的这一系统，其系统所受到的合外力大小等于砝码（包括砝码盘）的重力W减去阻力，在本实验中阻力可忽略，因此砝码的重力W就等于作用在系统上合外力的大小。系统的质量m就等于砝码的质量、滑块的质量和滑轮的折合质量的总和在导轨上相距S的两处放置两光电门k1和k2，测出此系统在砝码重力作用下滑块通过两光电门和速度v1和v2，则系统的加速度a等于 在滑块上放置双挡光片，同时利用计时器测出经两光电门的时间间隔，则系统的加速度为 其中为遮光片两个挡光沿的宽度如图1所示。在此测量中实际上测定的是滑块上遮光片（宽）经过某一段时间的平均速度，但由于较窄，所以在范围内，滑块的速度变化比较小，故可把平均速度看成是滑块上遮光片经过两光电门的瞬时速度。同样，如果越小（相应的遮光片宽度也越窄），则平均速度越能准确地反映滑块在该时刻运动的瞬时速度。 实验内容 1．观察匀速直线运动 （1）首先检查计时装置是否正常。将计时装置与光电门连接好，要注意套管插头和插孔要正确插入。将两光电门按在导轨上，双挡光片第一次挡光开始计时，第二次挡光停止计时就说明光电计时装置能正常工作； （2）给导轨通气，并检查气流是否均匀； （3）选择合适的挡光片放在滑块上，再把滑块置于导轨上； （4）调节导轨底座调平螺丝，使其水平。只要导轨水平，滑块在导轨上的运动就是匀速运动，只要是匀速运动，对于同一个挡光片而言，滑块经过两光电门的时间就相等，即。 2．验证牛顿第二定律 （1）保证系统的总质量不变时，验证加速度与外力的关系。 1）调整气垫导轨，让质量为m2滑块能在气垫导轨上作匀速运动。将两个光电门置于相距L的位置上； 2）把系有砝码盘的轻质细线通过滑轮和滑块相连，在滑块上放入质量为m1的砝码，用天平测得系统的总质量m，测量滑块经过两光电门的加速度a1 ； 3）从滑块上取下质量为的砝码加至砝码盘中，测出加速度a2 ； 4）从滑块上次取下质量为砝码，放入砝码盘中，求出a3，a4 … 。 5）用作图法处理数据，验证加速度与外力之间的线性关系。（2）保持外力不变（即砝码盘与砝码的总质量不变），改变滑块质量，研究系统质量与加速度的关系。 1）调节两光电门之间的距离合适； 2）令砝码的质量m1不变，改变滑块的质量m2 ，在滑块上每次增加砝码，测出a 。 3）多次改变滑块的质量，分别测量对应a ，用作图法处理数据，验证加速度与质量之间的反比关系 数据处理 1．保持系统总质量不变的条件下，测出加速度与外力之间的相关数据。并用作图法处理数据，验证加速度与外力之间的线性关系。 M= g 作图F---a 2．外力不变的条件下，测出系统质量与加速度 的相关数据。并用作图法处理数据，验证加速度与质量之间的反比关系。 1/M a 作图F-----1/M 实验 弦线振动的研究 实验目的 1．观察横波在弦线上所形成的驻波波形。 2．验证弦线上的横波波长与弦线张力、密度的关系。 实验仪器 电动音叉，滑轮，弦线，砝码，钢卷尺，天平。 实验原理 由波动理论可以证明，横波沿着一条拉紧的弦线传播时，波速v与弦线的张力T、线密度μ(单位长度的质量)间的关系为 （2－1） 设f为弦线的波动频率；λ为弦线上传播的横波波长，则根据v ＝fλ和（2—1）式得 （2－2） 对上式两边取对数，则有 （2－3） 可见，在μ、T一定时，lgλ～lgf图为一直线，其斜率为，截矩；在f、T一定时， lgλ～lgμ图也为一