《线涨系数和耦合摆实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《线涨系数和耦合摆实验（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、线涨系数和耦合摆实验 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望实验课要求：实验课要求：实验课要求：实验课要求： 课前预习课前预习; ; 认真听讲认真听讲; ; 仔细操作仔细操作仔细操作仔细操作; ; 搞好善后搞好善后; ; 写出完整实验报告写出完整实验报告实验报告要点：实验报告要点：实验报告要点：实验报告要点： 实验原理：实验原理：实验原理：实验原理：理论依据、重要公式和原理图理论依据、重要公式和原理图理论依据、重要公式和原理图理论依据、重要公式和原理图/
2、 / / /电路图电路图电路图电路图 数据记录：忠实记录列表数据记录：忠实记录列表数据记录：忠实记录列表数据记录：忠实记录列表( ( ( (测量仪器精度测量仪器精度测量仪器精度测量仪器精度, , , ,注意估读注意估读注意估读注意估读) ) ) ) 数据处理：数据处理：数据处理：数据处理：处理方法处理方法处理方法处理方法、结果误差分析、实验结论结果误差分析、实验结论结果误差分析、实验结论结果误差分析、实验结论 思考题讨论：回答分析、改进建议、心得体会思考题讨论：回答分析、改进建议、心得体会思考题讨论：回答分析、改进建议、心得体会思考题讨论：回答分析、改进建议、心得体会物理实验物理实验学校动态学
3、校动态关于举办我校关于举办我校20142014年年“创青春创青春”大学生大学生创业大赛的通知创业大赛的通知山东大学（威海）山东大学（威海）2013-20142013-2014学年秋季学期大学年秋季学期大学生科技创新学分获得者公示学生科技创新学分获得者公示20142014年天文台公众开放科普活动计划年天文台公众开放科普活动计划山东大学（威海）山东大学（威海）20142014年海外经历访学项年海外经历访学项目公告目公告近期热点新闻近期热点新闻1 1、默克尔向习近平赠德、默克尔向习近平赠德17351735年绘制的中年绘制的中国地图国地图2 2、台湾超、台湾超2121万反服贸民众在万反服贸民众在“总统
4、府总统府”前示威前示威 3 3、CBACBA总决赛北京总决赛北京4-24-2新疆夺队史第新疆夺队史第2 2冠冠4 4、“周一见周一见”！普通物理实验普通物理实验固体线涨系数的测定固体线涨系数的测定山东大学（威海）山东大学（威海）邢赞扬 王爱芳 刘芬等Email: Tel.: 15065169114Add.: 空间科学与物理学院412室 实验目的实验目的 了解固体的热膨胀现象；热膨胀现象； 掌握用光杠杆测量长度微小变化量光杠杆测量长度微小变化量的原理和方法； 学习逐差法逐差法处理数据。 仪器和用具仪器和用具 线膨胀系数测定仪、温度计、望远镜尺组、米尺、游标卡尺 实验原理实验原理 热膨冷缩热膨冷缩
5、。物质在一定温度范围内，固体材料的线度随温度固体材料的线度随温度的变化：的变化： 式中L0为t=0时的固体长度， Lt为温度升高至t时的固体的长度，为固体的线膨胀系数。 的物理意义是温度每升高的物理意义是温度每升高11时，固体单位长度的相对伸长量时，固体单位长度的相对伸长量。在实际测量时，可将固体材料做成杆状或条状。设固体在室温t1时的长度为L1，受热后，温度变为t2时的长度为L2，则有: 整理后得: 测量线胀系数：测量线胀系数：测准由温度测准由温度变化引起长度的微小变化变化引起长度的微小变化。本实验是利用光放大原理设计的本实验是利用光放大原理设计的光光杠杆杠杆及望远镜尺组测量及望远镜尺组测量
6、微小长度的微小长度的变化变化。实验装置图光杠杆原理图在在t t1 1 tt2 2之间固体材料的平均线膨胀系数之间固体材料的平均线膨胀系数 实验内容实验内容 1. 首先测量首先测量被测金属棒长度被测金属棒长度L1(米尺米尺) 2. 放置温度计；放置温度计； 3. 放置光杆干（两前足在沟槽，弯足金属杆的上端）；放置光杆干（两前足在沟槽，弯足金属杆的上端）； 4. 望远镜和标尺（望远镜和标尺（1-1.5米）；米）； 5. 调节仪器系统（按照要求），调好后切勿碰动整个系统；调节仪器系统（按照要求），调好后切勿碰动整个系统； 6. 实验记录（温度，标尺刻度）；实验记录（温度，标尺刻度）； 7. 打开仪器
7、电源，加热，并记录打开仪器电源，加热，并记录10组数据；（组数据；（t和和y） 8. 关闭电源，停止加热。测量小镜面到标尺的距离关闭电源，停止加热。测量小镜面到标尺的距离D(米尺米尺)。取取下下光光杠杠杆杆，在在实实验验报报告告纸纸上上轻轻压压得得到到三三足足点点，记记录录三三边边长长度度，通过计算能得到通过计算能得到k (游标卡尺游标卡尺)。注意不同测量仪器的精度，正确估读数据注意不同测量仪器的精度，正确估读数据 数据记录及处理数据记录及处理 表表1 1 温度及标尺读数温度及标尺读数T（）升 温（cm）1. 1. 按照要求按照要求调整系统（调望远镜位置，调整系统（调望远镜位置，需耐心需耐心）
8、；）；2 2调好后切勿碰动整个系统调好后切勿碰动整个系统；读数时，双手不要靠在读数时，双手不要靠在桌面上，以免碰动系统的位置；桌面上，以免碰动系统的位置；实验实验要点及要点及难点难点 实验要点及难点实验要点及难点 3 3由于温度上升较快，为了尽量减少误差，需要迅速读由于温度上升较快，为了尽量减少误差，需要迅速读出标尺和温度计刻度（出标尺和温度计刻度（两人协作两人协作）；）；4. 4. 如实记录实验数据（如实记录实验数据（注意估读数据注意估读数据）。）。思思 考考 题题 P74 1-3 普通物理实验普通物理实验耦合摆的研究耦合摆的研究山东大学（威海）山东大学（威海）邢赞扬 王爱芳 刘芬等Emai
9、l: Tel.: 15065169114Add.: 空间科学与物理学院412室实验目的实验目的了解耦合摆的拍振现象；耦合摆的拍振现象；观察不同耦合长度对振动系统的影响和规律，验证拍频与耦合长度关系拍频与耦合长度关系；学习作图法作图法处理数据。耦合振动：深刻含义且极其普遍耦合振动：深刻含义且极其普遍。在电学中电。在电学中电容和电感耦合的振荡回路、固体晶格中相邻原容和电感耦合的振荡回路、固体晶格中相邻原子以及光子和声子耦合的电磁耦合场等。子以及光子和声子耦合的电磁耦合场等。实验仪器实验仪器耦合摆：耦合摆：多功能毫秒仪：多功能毫秒仪：激光光电门：激光光电门：实验原理实验原理单摆：单摆：为弹簧的倔强系
10、数， 为摆球有效质量。为有效摆长固有圆频率：固有圆频率：耦合摆：耦合摆：两个完全相同的单摆通过劲度系数为两个完全相同的单摆通过劲度系数为K K的弹簧连接起来。的弹簧连接起来。支频率：一个摆固定，另一个摆振动支频率：一个摆固定，另一个摆振动耦合摆两种特有的振动方式耦合摆两种特有的振动方式 同相振动：同相振动：两摆往同方向从平衡位置移开两摆往同方向从平衡位置移开相等的距离引起的振动。其简正频率为相等的距离引起的振动。其简正频率为 反相振动：反相振动：两摆从平衡位置往相反方向移开相两摆从平衡位置往相反方向移开相等距离引起的振动。其简正频率为等距离引起的振动。其简正频率为 实验原理实验原理xt耦合摆的
11、拍振耦合摆的拍振一般情况下耦合系统的振动一般情况下耦合系统的振动是两个简正振动的组合：是两个简正振动的组合：实验原理实验原理实验步骤及内容实验步骤及内容1. 选选定定五五个个摆摆杆杆位位置置： 20,25,30,35,40cm , 测测定定单单个摆的固有振动频率、调整使两摆的振动频率相同。个摆的固有振动频率、调整使两摆的振动频率相同。 2. 分别分别在不同摆杆位置在不同摆杆位置处处用弹簧耦合连接，用弹簧耦合连接，依次依次测定测定： 耦合系统的支频率耦合系统的支频率， 耦合摆的耦合摆的同相振动同相振动频率频率， 耦合摆的反相振动频率，耦合摆的反相振动频率， 观察耦合摆的拍现象并测量耦合摆的拍频率
12、，观察耦合摆的拍现象并测量耦合摆的拍频率，验证验证耦合长度的平方与其反相振动频率的平方成线耦合长度的平方与其反相振动频率的平方成线性关系性关系;验证验证耦合长度的平方与拍频成线性关系耦合长度的平方与拍频成线性关系.实验要点及难点实验要点及难点 1. 1.首先要对首先要对仪器调水平仪器调水平。2. 2.摆动幅度不要过大摆动幅度不要过大，以免两摆相撞，可以通过向，以免两摆相撞，可以通过向内拨动摆锤启动以避免相撞。摆动的幅度也不要内拨动摆锤启动以避免相撞。摆动的幅度也不要太小。太小。3. 3.每设定一次耦合长度都应测量一下两摆的每设定一次耦合长度都应测量一下两摆的支频率支频率，以保证耦合长度一致。调整好后，依次测量支频以保证耦合长度一致。调整好后，依次测量支频率、同相简正频率、反相简正频率和拍频率。率、同相简正频率、反相简正频率和拍频率。4. 4.在测量同相和反相简正频率时，应在测量同相和反相简正频率时，应尽量使两摆的尽量使两摆的初始振幅相同初始振幅相同，否则会出现，否则会出现“拍拍”的现象，影响的现象，影响测量结果。测量结果。 铜棒的质量：铜棒的质量：37.0g37.0g 钢棒的质量：钢棒的质量：35.0g35.0g
