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1、第 1 页大学物理实践报告大学物理实验报告姓名：*学号：日期：实验设计思想和实现方法（1）基本原理转动惯量的测量，基本实验方法是转换测量，使物体以一定的形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系T2（2）间接比较法测量，确定扭转常数K已知标准物体的转动惯量I1，被测物体的转动惯量I0；被测物体的摆动周期T0，标准物体的摆动周期T1。通过间接比较法可测得I来测量转动惯量。kT02I0I12T1T02也可以确定出扭转常数Kk42I1T12T02定出仪器的扭转常数
2、k值，测出物体的摆动周期T，就可计算出转动惯量I。（3）“对称法”验证平行轴定理平行轴定理：若质量为m的物体（小金属滑块）绕通过质心轴的转动惯量为I0时，当转轴平行移动距离x时，则此物体的转动惯量变为I0+mx2。为了避免相对转轴出现非对称情况，由于重力矩的作用使摆轴不垂直而增大测量误差。实验中采用两个金属滑块辅助金属杆的对称测量法，验证金属滑块的平行轴定理。这样，I0为两个金属滑块绕通过质心轴的转动惯量，m为两个金属滑块的质量，杆绕摆轴的转动惯量I杆，当转轴平行移动距离x时（实际上移动的是通过质心的轴），测得的转动惯量II杆+I0+mx2两个金属滑块的转动惯量IxII杆I0+mx2（4）光电
3、转换测量周期光电门和电脑计数器组成光电计时系统，测量摆动周期。光电门（光电传感器）由红外发射管和红外接受管构成，将光信号转换为脉冲电信号，第 2 页送入电脑计数器测量周期（计数测量时间）。一实验目的1.学习用扭矩摆法测定物体转动惯量的基本原理。2.熟悉掌握TH-I型智能转动惯量实验仪的原理、使用方法。二实验仪器扭摆、转动惯量测试仪、金属载物盘、塑料圆柱体、金属细杆、天平、砝码、游标卡尺、钢尺。1扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体实心塑料圆柱体、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆，杆上有两块可以自由移动的金属滑块。2转动惯量测试仪由主机和光电传感器两部分组成。主机采用新型的单片机作控制系统，用
4、于测量物体转动和摆动的周期，以及旋转体的转速，能自动记录、存贮多组实验数据并能够精确地计算多组实验数据的平均值。光电传感器主要由红外发射管和红外接收管组成，将光信号转换为脉冲电信号，送入主机工作。因人眼无法直接观察仪器工作是否正常，但可用遮光物体往返遮挡光电探头发射光束通路，检查计时器是否开始计时和到预定周期数时，是否停止计时。为防止过强光线对光探头的影响，光电探头不能置放在强光下，实验时采用窗帘遮光，确保计时的准确。TH-I型智能转动惯量实验仪的使用方法：（1）调节光电传感器在固定支架上的高度，使被测物体上的挡光杆能自由地通过光电门，再将光电传感器的信号传输线插入主机输入端（位于测试仪背面）
5、。（2）开启主机电源，“摆动”指示灯亮，参量指示“P1”、数据显示为“一”。第 3 页（3）本机默认设定扭摆的周期数为10，如要更改，按“置数”键，显示“n10”，按“上调”键，周期数依次加1，按“下调”键，周期数依次减1，周期数只能在120范围内任意设定，再按“置数”键确认，显示“F1end”，周期数一旦予置完毕，除复位和再次置数外，其它操作均不改变予置的周期数，但更改后的周期数不具有记忆功能，一旦切断电源或按“复位”键，便恢复原来的默认周期数。（4）按“执行”键，数据显示为“000.0”，表示仪器己处在等待测量状态，此时，当被测的往复摆动物体上的挡光杆第一次通过光电门时，仪器即开始连续计时
6、，直至仪器所设定的周期数时，便自动停止计时，由“数据显示”给出累计的时间，同时仪器自行计算周期C1予以存贮，以供查询和作多次测量求平均值，至此，P1（第一次测量）测量完毕。（5）按“执行”键，“P1”变为“P2”，数据显示又回至“000.0”，仪器处在第二次待测状态，本机设定重复测量的最多次数为5次，即（P1，P2P5）。通过“查询”键可知多次测量的周期值Ci，（i=1，25）以及它的平均值“CA”。3.数字式电子台秤数字式电子台秤是利用数字电路和压力传感器组成的一种台秤。本实验所用的台秤，称量为1.999kg，分度值为1g，仪器误差为1g。使用前应检查零读数是否为“0”。若显示值在空载时不是
7、“0”值，可以调节台秤右侧方的手轮，使显示值为“0”。物体放在称盘上即可从显示窗直接读出该物体的重量（近似看作质量m）,最后一位出现1的跳动属正常现象。4游标卡尺三实验原理扭摆的构造如图（1）所示，在垂直轴1上装有一根薄片状的螺旋弹簧2，用以产生恢复力矩。在轴的上方可以第 4 页装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，以降低磨擦力矩。3为水平仪，用来调整系统平衡。将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度成正比，即MK（1）式中，K为弹簧的扭转常数，根据转动定律MI式中，I为物体绕转轴的转动惯
8、量，为角加速度，由上式得（2）图（1）MI忽略轴承的磨擦阻力矩，由式（1）令、（2）得2KId2K22dtI上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为：Acos(t)式中，A为谐振动的角振幅，为初相位角，为角速度，此谐振动的周期为2T2K（3）由式（3）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I和K中任何一个量已知时即可计算出另一个量。本实验用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，再算出本仪器弹簧的扭转常数K值。若要测定其它形状物体的转动惯量，只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆动
9、周期，由公式（3）即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。理论分析证明，若质量为m的物体绕通过质心轴的转动惯量为IO时，当转轴平行移动距离x时，则此物体对新轴线的转动惯量变为IOmx。这称为转动惯量的平行轴定理。四实验内容1熟悉扭摆的构造及使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法。2测定扭摆的扭转常数（弹簧的扭转常数）K。3测定塑料圆柱体与金属细杆的转动惯量。并与理论值比较，求百分误差。第 5 页4改变滑块在金属细杆上的位置，验证转动惯量平行轴定理。2四实验步骤1用游标卡尺测出实心塑料圆柱体的外径D1、金属细杆长度L；用数字式电子台秤测出各物体质量m。2调整扭摆基座底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心。3
10、在转轴上装上对此轴的转动惯量为IO的金属载物圆盘，并调整光电探头的位置使载物圆盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔，并能自由往返的通过光电门。测量10个摆动周期所需要的时间10T0。4将转动惯量为I1的塑料圆柱体放在金属载物圆盘上，则总的转动惯量为IO+I1。测量10个摆动周期所需要的时间10T1。T0I0由式（3）可得出或T1I0I1T12T02篇二：大学物理实验报告格式。北京师范大学珠海分校大学物理实验报告实验名称：杨氏弹性模量的测定院专业学号姓名同组实验者20*年月日实验名称一、实验目的。二、实验原理。三、实验内容与步骤。四、数据处理与结果。五、附件：原始数据*说明
11、：第五部分请另起一页，将实验时的原始记录装订上，原始记录上须有教师的签名。篇三：大学物理实验报告1。学生实验报告学院：软件与通信工程学院课程名称：大学物理实验专业班级：通信工程111班姓名：陈益迪学号：0113489学生实验报第 6 页告一、实验综述1、实验目的及要求1了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。2学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。3学会物理天平的使用。4掌握测定固体密度的方法。2、实验仪器、设备或软件150分度游标卡尺准确度=0.02mm最大误差限仪=0.02mm2螺旋测微器准确度=0.01mm最大误差仪=0.005mm修正值=0.01
12、8mm3物理天平TW-0.5t天平感度0.02g最大称量500g仪=0.02g估读到0.01g二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）1、实验内容与步骤1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次；2、用螺旋测微器测钢线的直径7次；3、用液体静力称衡法测石蜡的密度；2、实验数据记录表（1）测圆环体体积（2）测钢丝直径仪器名称：螺旋测微器(千分尺)准确度=0.01mm估读到0.001mm测石蜡的密度仪器名称：物理天平TW0.5天平感量：0.02g最大称量500g3、数据处理、分析（1）、计算圆环体的体积1直接量外径D的A类不确定度SD,SD=SD=0.0161mm=0.02mm2直接量外径D
13、的B类不确定度ud.ud,=Ud=0.0155mm=0.02mm3直接量外径D的合成不确定度D=0.0223mm=0.2mm4直接量外径D科学测量结果D=(21.190.02)mmD=5直接量内径d的A类不确定度SSd=0.0045mm=0.005mmd。dS=6直接量内径d的B类不确定度udud=ud=0.0155mm=0.02mm7直接量内径d的合成不确定度id=0.0160mm=0.02mm8直接量内径d的科学测量结果d=(16.090.02)mm9直接量高h的A类不确定度SSh=0.0086mm=0.009mmd=hhS=10直接量高h的B类不确定度uhd第 7 页uh=0.0155m
14、m=0.02mm11直接量高h的合成不确定度h=0.0177mm=0.02mm12直接量高h的科学测量结果h=(7.270.02)mmhh=13间接量体积V的平均值：V=h(D-d)/422V=1277.8mm14间接量体积V的全微分：3(D2-d2)4dDhdhdDdd22再用“方和根”的形式推导间接量V的不确定度传递公式(参考公式116)222v(0.25(D2d2)h)(0.5DhD)(0.5dhd)计算间接量体积V的不确定度3V=0.7mmV15写出圆环体体积V的科学测量结果V=(1277.80.7)mm2、计算钢丝直径(1)7次测量钢丝直径d的A类不确定度Sd，Sd=SdSd=0.0
15、079mm=0.008mm3(2)钢丝直径d的B类不确定度ud，ud=udud=0.0029mm=0.003mm(3)钢丝直径d的合成不确定度。d=dd=0.0084mm=0.008mm(4)写出钢丝直径d的科学测量结果d=(2.1690.008)mm3、计算石蜡的密度(1)以天平的感量为仪，计算直接测量M1、M2、M3的B类不确定度uMuM=0.0115g=0.01g(2)写出直接测量M1、M2、M3的科学测量结果M1=(2.440.01)gM2=(11.040.01)gM3=(8.500.01)g(3)t以22.5C为标准查表取值，计算石蜡密度平均值：M1tM2M3=0.9584(kg/m3)=0.958(kg/m3)(4)间接量石蜡密度的全微分：tm1tm1tdm1dm2dm3m2-m3(m2-m3)2(m2-m3)2再用“方和根”的形式推导密度的不确定度传递公式(参考公式116)2(tm1/(m2m3)(m1tm2/(m2m3)2)(m1tm3/(m2m3)2)22计算间接量密度的不确定度33=0.0076kg/m=0.008kg/m(5)写出石蜡密度的科学测量结果=(0.9580.008)kg/m3
