西安交通大学物理仿真实验
碰撞实验实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除碰撞实验实验报告篇一：碰撞实验报告西安交通大学高级物理实验报告课程名称：高级物理实验实验名称：碰撞实验系别：实验日期：20XX年12月2日姓名：班级：学号：第1页共12页实验名称：碰撞实验一、实验目的1．设计不同实验验证一系列的力学定律；2．熟悉实验数据处理软件datastudio的应用。
二、实验原理1.动量守恒定理：若作用在质点系上的所有外力的矢量和为零，则该质点系的动量保持不变。
即：=????????根据该定理，我们将两个相互碰撞的小车看作一个质点系时，由于在忽略各种摩擦阻力的情况下外力矢量和为零，所以两个小车的动量之和应该始终不变。
2.动量定理：物体在某段时间内的动量增量，等于作用在物体上的合力在同一时间内的冲量。
即：2?1=????1??2其中F在??1到??2内的积分，根据积分的几何意义可以用F-t曲线与坐标轴的面积来计算。
3.机械能守恒定理：在仅有保守力做功的情况下，动能和时能可以相互转化，但是动能和势能的总和保持不变。
在质点系中，若没有势能的变化，若无外力作用则质点系动能守恒。
4.弹簧的劲度系数：由胡克定律：F=kx在得到F随x变化关系的情况下就可以根据曲线斜率计算出劲度系数。
5.碰撞：碰撞可以分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和非完全弹性碰撞。
完全弹性碰撞满足机械能守恒定律和动量守恒定律，完全非弹性碰撞和非完全弹性碰撞则只满足动量守恒定律而不满足机械能守恒定律。
三、实验设计1.摩擦力的测量：给小车一初速度使之在调节为水平的轨道上运动，同时记录其运动过程中的速度随时间变化图。
用直线拟合所得到的v-t图像，所得斜率即为加速度a，进而可得小车所受摩擦力为f=ma,并有小车与导轨之间的滚动摩擦因数为μ=a/g。
2.胡克定律测量弹性系数：使小车运动并撞向弹簧（注意速度不应太大以免直接撞到弹簧后边的传感器），记录该过程中弹簧弹力随小车位移的变化图线。
由于相撞过程中小车位移与弹簧保持一致，所以求得相撞阶段F-x图像的斜率△F/△x即为弹簧劲度系数。
用Matlab描述物理中的光学现象
ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 软件 具有强大的运算 和作图功能 ，是科技 人员从事科 学研究和工程计算的重要工具 ，由Ｍａａ主包 、Ｓｍ ｌ ｋ 件以及各 ｔｂ ｌ ｉ ｕｎ￣ ｉ 类功能各异的工具箱组成 ，是一种进行科学和工程计算的交互式程序 语言 。Ｍａａ语言可以实现工程 计算 、算法研究、符号运算 ，本文 通 ｔｂ ｌ 过实例说明如何利用ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 描述物理中的光学现象问题 ” 。 在普通物理教学中 ， 大学生常常接触较多的数学公式 ，由于他们 的知识不完整 ，对其物理意义理解不深，人们通常借助计算机辅助教 学 。因此在普 通物理 教学中 引入软件ＭＡ Ｌ Ｂ， Ｔ Ａ 进行 计算 机辅助教 学 ，运用ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 的可视化技术 ，绘出随时间和空 间变化 的物理 量 或物理现 象的图形和 图象 ，帮助大学生理解物理 光学意义 。特别是 Ｍａａ的Ｓ ｕｎ库 平台能够实现动态 仿真实验 ， 但可以寓理 论教 ｔｂ ｉ ｌｋ ｌ ｍ ｉ 不 学、实验演示于一体 ，同时它也适合学生的自主探究 ， 有助于提高学
出代码如下 ：
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牛顿环测量曲率半径实验
西安交通大学物理仿真实验报告课程大学物理仿真实验实验名称牛顿环法测曲率半径第1页共 5页一、实验目的和简介：光的干涉现象表明了光的波动的性质，干涉现象在科学研究与计量技术中有着广泛的应用。
在干涉现象中，不论何种干涉，相邻干涉条纹的光程差的改变都等于相干光的波长，可见光的波长虽然很小，但干涉条纹间的距离或干涉条纹的数目是可以计量的。
因此，通过对干涉条纹数目或条纹移动数目的计量，可以得到以光的波长为单位的光程差。
利用光的等厚干涉可以测量光的波长，检验表面的平面度，球面度，光洁度，以及精确测量长度，角度和微小形变等。
二、实验仪器：1．读数显微镜——它由一个显微镜的镜筒和一个螺旋测微装置组成。
螺旋测微装置主要包括标尺，读数准线，测微鼓轮。
测微鼓轮的圆周上刻有100格的分度，它旋转一周，读数准线就沿标尺前进或后退1mm，故测微鼓轮的分度值为0.01mm。
2.钠光灯——波长在5893A附近，具有光强，色纯的特点3．入射光调节架——架上嵌有一个可以转动的玻璃片，玻璃片调到大约45°时，可使平行光垂直射到牛顿环玻璃表面。
4．牛顿环仪——由一块待测曲率半径的平凸透镜，以其凸面放在一块光学平板玻璃上构成，外由一金属圆框固定。
三、实验原理：图1如图所示，在平板玻璃面DCF上放一个曲率半径很大的平凸透镜ACB，C点为接触点，这样在ACB和DCF之间，形成一层厚度不均匀的空气薄膜，单色光从上方垂直入射到透镜上，透过透镜，近似垂直地入射于空气膜。
分别从膜的上下表面反射的两条光线来自同一条入射光线，它们满足相干条件并在膜的上表面相遇而产生干涉，干涉后的强度由相遇的两条光线的光程差决定，由图可见，二者的光程差等于膜厚度e的两倍，即此外，当光在空气膜的上表面反射时，是从光密媒质射向光疏媒质，反射光不发生相位突变，而在下表面反射时，则会发生相位突变，即在反射点处，反射光的相位与入射光的相位之间相差π，与之对应的光程差为λ/2 ，所以相干的两条光线还具有λ/2的附加光程差，总的光程差为（1）当∆满足条件（k=1,2,3…）（2）时，发生相长干涉，出现第K级亮纹，而当（k=0，1,2,3…）（3）时，发生相消干涉，出现第k级暗纹。
单摆实验报告,大学
单摆实验报告,大学篇一：单摆实验报告单摆一、实验目的1. 验证单摆的振动周期的平方与摆长成正比，测定本地重力加速度的值2. 从摆动N次的时间和周期的数据关系，体会积累放大法测量周期的优点二、实验仪器单摆秒表（0.01s）游标卡尺(0.02mm) 米尺(0.1cm)三、实验原理如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将小球自平衡位置拉至一边（摆角小于5°），然后释放，小球即在平衡位置左右往返作周期性的摆动，这里的装置就是单摆。
设摆点O为极点，通过O且与地面垂直的直线为极轴，逆时针方向为角位移?的正方向。
由于作用于小球的重力和绳子张力的合力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置，其大小f?mgsin 设摆长为L，根据牛顿第二定律，并注意到加速度d2?的切向方向分量a??l?2 ，即得单摆的动力学方程dtd2?ml2??mgsin?dt结果得d2?g2????? 2ldt由上式可知单摆作简谐振动，其振动周期 T?2??2?2?lg或 g?4?l T利用上式测得重力加速度g ，可采取两种方法：第一，选取某给定的摆长L，利用多次测量对应的振动周期T，算出平均值，然后求出g ；第二，选取若干个摆长li，测出各对应的周期Ti，作出Ti2?li图线，它是一条直线，由该直线的斜率K 可求得重力加速度。
四、实验内容和步骤（1）仪器的调整1．调节立柱，使它沿着铅直方向，衡量标准是单摆悬线、反射镜上的竖直刻线及单摆悬线的像三者重合。
2．为使标尺的角度值能真正表示单摆的摆角，移动标尺，使其中心与单摆悬点间的距离y满足下式y??AB???180????5??AB式中为标尺的角度数，可取，而是标尺上与此5°相对应的弧长，可用米尺量度。
（2）利用给定摆长的单摆测定重力加速度1．适当选择单摆长度，测出摆长。
注意，摆长等于悬线长度和摆球半径之和。
2．用于使摆球离开平衡位置（?﹤5°），然后令它在一个圆弧上摆动，待摆动稳定后，测出连续摆动50次的时间t ，重复4次。
基于扩展有限元的碳纤维复合材料裂纹扩展仿真
基于扩展有限元的碳纤维复合材料裂纹扩展仿真韩少燕 门 静 韩海燕（西安交通大学城市学院，陕西 西安 710018）引言 碳纤维复合材料以其良好的力学性能被广泛的应用于汽车、航空航天等领域[1]。
碳纤维层合板在实际使用过程中容易受到冲击载荷产生大变形弯曲，导致局部产生应力集中与应变从而引起材料损伤，例如基体开裂、纤维断裂后或者层间分层等，材料损伤扩展会进一步导致力学性能降低，从而导致材料失效最终结构失效。
扩展有限元通过引入富集函数来修正传统有限元的近似位移函数，以描述间断界面，使间断的描述独立于有限元网格，避免了计算过程中的网格重构[2]。
本文采用扩展有限元法模拟了碳纤维复合材料层合板在弯曲载荷作用下的开裂过程，以预测材料抵抗外力损伤的性能。
1、扩展有限元 扩展有限元是以美国西北大学Belytschko 教授为首的研究组于1999年提出的一种求解不连续问题的数值方法，该方法可有效的求解强和弱不连续问题[2-3]。
扩展有限元的基本原理是基于单位分解法在传统有限元位移模式中加入特殊函数（加强函数），从而反应不连续性的存在，不同类型的不连续问题，只是加强函数不同而已。
1.1单位分解法单位分解法是Melenk 和Bubska 及Duarte 和Oden 于1996年先后提出的。
对于求解区域Ω，单位分解法用一些相互交叉的子域ΩI 来覆盖，每个子域都与一个函数()I ϕx 相联系。
函数()I ϕx 仅在ΩI 内非零，且满足单位分解条件()1I Iϕ=∑x (1)Duarte 和Oden 用K 阶移动最小二乘近似函数来构造单位分解，即1()()[()]mh k I iI i Ii b q ϕ==+∑∑ u x x u x (2) 其中：()i q x 可以是单项式基。
系数是未知量，可以通过Galerkin 法或配点法求解。
为了提高逼近精度，或满足对待定问题的特殊逼近要求，也可以包含其他一些形式的函数（称之为加强基函数）。
大学物理仿真实验报告牛顿环(word文档良心出品).docx
西安交通大学大学物理仿真实验报告实验名称：牛顿环法测曲率半径实验日期：专业班级：姓名：学号：教师签字： ________________一、实验目的1.学会用牛定透曲率半径。
2.正确使用微，学用逐差法理数据。
二、实验仪器牛，数微，光灯，入射光架。
三、实验原理如所示，在平板玻璃面 DCF上放一个曲率半径很大的平凸透ACB，C 点接触点，在 ACB和 DCF之，形成一厚度不均匀的空气薄膜，色光从上方垂直入射到透上，透透，近似垂直地入射于空气膜。
分从膜的上下表面反射的两条光来自同一条入射光，它足相干条件并在膜的上表面相遇而生干涉，干涉后的度由相遇的两条光的光程差决定，由可，二者的光程差等于膜厚度 e 的两倍，即此外，当光在空气膜的上表面反射，是从光密媒射向光疏媒，反射光不生相位突，而在下表面反射，会生相位突，即在反射点，反射光的相位与入射光的相位之相差，与之的光程差/2，所以相干的两条光具有/2 的附加光程差，的光程差（1）当足条件（2），生相干涉，出第K 亮，而当（k = 0,1,2⋯）（3），生相消干涉，出第k 暗。
因1同一级条纹对应着相同的膜厚，所以干涉条纹是一组等厚度线。
可以想见，干涉条纹是一组以 C 点为中心的同心圆，这就是所谓的牛顿环。
如图所示，设第k 级条纹的半径为，对应的膜厚度为，则（4）在实验中， R 的大小为几米到十几米，而的数量级为毫米，所以 R >> e，e2相对于k k2Re k是一个小量，可以忽略，所以上式可以简化为（ 5）如果 r k是第k级暗条纹的半径，由式（1）和（ 3）可得（ 6）代入式（ 5）得透镜曲率半径的计算公式（7）对给定的装置，R 为常数，暗纹半径（ 8）和级数 k 的平方根成正比，即随着k 的增大，条纹越来越细。
同理，如果r k是第k级明纹，则由式（1）和（ 2）得（9）代入式（ 5），可以算出（ 10）2由式（ 8）和（ 10）可见，只要测出暗纹半径（或明纹半径），数出对应的级数k，即可算出 R。
交大最新ModelSim仿真教程
1. ModelSim概览ModelSim仿真软件是由Midel技术公司开发的工业界上最为通用的仿真器之一，它可以用于Verilog仿真，VHDL仿真或者两者的混合仿真。
ModelSim仿真软件产品的类型很多，我们在这里要介绍的是ModelSim/S，它是ModleSim的首要版本，功能最为强大，包含了ModelSIm/PLUS的所有功能及其附加功能。
ModelSim/SE随着时间的推移不断地推出新的版本，我们要介绍的是Mentor Graphis公司于2005年6月推出的ModelSim/Se 6.1版本的使用。
图1.1 ModelSim/Se 6.1用户界面在UNIX操作系统的命令行中首先输入fpga.setup命令，然后输入vsim命令，便可以得到图1.1所示的ModelSim图形用户界面。
为了完成后续的实验内容，请先将ModelSimLAB 文件夹(内部包含lab1、lab2、lab3、lab4四个文件夹)复制到自己的根目录下面。
2. 基本的仿真步骤ModleSim 有三种实现方法。
第一种是交互式的命令行，这种操作方法没有用户界面，唯一的界面是控制台的命令行。
第二种是用户界面(UI)，它能够接收菜单输入和命令行输入。
第三种是批处理模式，是用DOS 或UNIX 命令行运行批处理文件。
我们在这里主要讨论第二种——用户界面的方式。
2.1建立ModelSim 库（物理库）这里要插入怎么创作的命令，进到哪个目录，运行什么命令？从主菜单里面：File->New->Library 点击Library 得到Create a New Library 对话框。
选择a new library and a logical mapping to it ，在Library Name 中输入work ，相应的在Library Physical Name 中也会出现物理名work 。
然后点击OK 确定。
此时在工作空间workspace 的Library 内会出现一个名为work 的库。
交通仿真实验指导书
长沙理工大学
综合性、设计性实验指导书
实验名称：交通仿真实验
课程名称：交通仿真
所在部门：交通运输学院
设计人：李顺
实验一建立仿真路网
一、实验目的：
通过本实验使学生认识和了解微观交通仿真软件VISSIM，掌握建立仿真路网的基本方法与步骤。
二、实验内容：
安装VISSIM软件，建立仿真路网。
三、实验要求：
要求学生自选底图，在VISSIM软件上建立仿真路网，以备进行交通流特性及行驶规则的设置。
四、实验学时：4学时
五、实验步骤：
1．安装VISSIM软件。
2．建立仿真路网
1)导入底图
2)根据底图建立路网
实验二交通流特性及行驶规则的设置
一、实验目的：
掌握VISSIM交通流特性及行驶规则的设置基本操作方法与步骤。
二、实验内容：
微观交通流参数设置；
宏观交通流参数设置；
车辆行驶规则设置；
三、实验要求：
在实验一的基础上，进行交通流特性及行驶规则的设置。
四、实验学时：6学时
五、实验步骤：
1.微观交通流参数设置；
1)车辆的期望车速设置；
2)车辆加、减速特性设置；
3)车辆的几何尺寸设置；
4)交通行为参数设置；
2.宏观交通流参数设置；
1)车辆分类；
2)交通组成；
3)输入流量；
4)路径选择；
3.车辆行驶规则设置；
1)速度控制规则；
2)超车规则；
3)优先规则；
4)信号控制规则（重点）。
西安交通大学大学物理仿真实验 受迫振动
实验名称受迫振动一、实验简介在本实验中，我们将研究弹簧重物振动系统的运动。
在这里，振动中系统除受弹性力和阻尼力作用外，另外还受到一个作正弦变化的力的作用。
这种运动是一类广泛的实际运动，即一个振动着的力学体系还受到一个作周期变化的力的作用时的运动的一种简化模型。
如我们将会看到的，可以使这个体系按照与施加力相同的频率振动，共振幅既取决于力的大小也取决于力的频率。
当力的频率接近体系的固有振动频率时，“受迫振动”的振幅可以变得非常大，这种现象称为共振。
共振现象是重要的，它普遍地存在于自然界，工程技术和物理学各领域中．共振概念具有广泛的应用，根据具体问题中共振是“利”还是“害”，再相应地进行趋利避害的处理。
二、实验原理1.受迫振动图1 受迫振动质量M的重物按图1放置在两个弹簧中间。
静止平衡时，重物收到的合外力为0。
当重物被偏离平衡位置时，系统开始振动。
由于阻尼衰减(例如摩擦力)，最终系统会停止振动。
振动频率较低时，可以近似认为阻力与振动频率成线性关系。
作用在重物上的合力：其中 k1, k2是弹簧的倔强系数。
K = k+ k2是系统的等效倔强系数。
1x是重物偏离平衡位置的距离,β是阻尼系数。
因此重物的运动方程可表示为：其中and 。
在欠阻尼状态时() ,方程解为：A,φ由系统初始态决定。
方程的解是一幅度衰减的谐振动，如图2所示。
图2 衰减振动振动频率是：（1）如果重物下面的弹簧由一个幅度为a的振荡器驱动，那么这个弹簧作用于重物的力是。
此时重物的运动方程为：方程的稳态解为：(2)其中。
图3显示振动的幅度与频率的关系。
图3 衰减振动幅度与振动频率关系弱阻尼情况下，当，振动的幅度会很大，最大值出现在：（3）幅度衰减一半的区域：（4）2.耦合振动图4 耦合振动系统图4是一个耦合振动系统，由3个倔强系数k和2个质量m的重物组成。
系统有两个共振频率点，一种频率为，此时两个重物运动方向一致。
另外一种运动状态频率为，此时两个重物运动方向相反。
西安交大物理仿真实验实验报告材料(良导体热导率地动态法测量)
西安交通大学大学物理仿真实验报告姓名：杨萌班级：核工程23学号：2120302084日期：2013.11.25实验名称：良导体热导率的动态法测量一．实验目的1．通过实验学会一种测量热导率的方法。
2．解动态法的特点和优越性。
3．认识热波，加强对拨动理论的理解。
二．实验原理实验采用热波法测量铜、铝等良导体的热导率。
简化问题，令热量沿一维传播，周边隔热,如图1所示。
根据热传导定律，单位时间内流过某垂直于传播方向上面积A 的热量，即热流为x T KA t q ∂∂-=∂∂ （1）其中K 为待测材料的热导率，A 为截面积，文中xT ∂∂是温度对坐标x 的梯度,负号表示热量流动方向与温度变化方向相反．dt 时间内通过面积A 流入的热量dxdt x T KA dt t q t q dq dx x x 22∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+ 图1 棒 元若没有其他热量来源或损耗，据能量守恒定律，dt 时间内流入面积A 的热量等于温度升高需要的热量dt t T Adx c dq ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=ρ，其中C ，ρ分别为材料的比热容与密度。
所以任一时刻棒元热平衡方程为dx x T K t T dx C 22∂∂=∂∂ρ （2）由此可得热流方程22x T D t T ∂∂=∂∂ （3） 其中ρC KD =，称为热扩散系数． 式（3）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即t T T T m ωsin 0+=（4） 其中T m 是热端最高温度，为热端温度变化的角频率。
另一端用冷水冷却，保持恒定低温o T ，则式（3）的解也就是棒中各点的温度为)sin(202x t e T x T T D x m D ωωαω-⋅+-=- （5）其中T 0是直流成分，α是线性成分的斜率，从式（5）中可以看出：1) 热端(x=0)处温度按简谐方式变化时，这种变化将以衰减波的形式在棒内向冷端传播，称为热波．2) 热波波速：ωD V 2=（6） 3) 热波波长：ωπλD22=（7） 因此在热端温度变化的角频率已知的情况下，只要测出波速或波长就可以计算出D ．然后再由ρC KD =计算出材料的热导率K ．本实验采用.式（6）可得 ωρC K V 22= 则T C V f C V K πρπρ4422== （8）其中，f 、T 分别为热端温度按简谐变化的频率和周期．实现上述测量的关键是：1) 热量在样品中一维传播．2) 热端温度按简谐变化．三．实验仪器1. 仪器结构实验仪器结构框图见图2(a)，该仪器包括样品单元，控制单元和记录单元三大部分．实际仪器由两种工作方式：手动和程控．他们都含样品单元和控制单元，不同的只是记录单元．前者用高精度x-y记录仪，后者用微机实现对整个系统的控制、数据的采集、记录和绘图，学生自行数据处理．图2(a) 热导率动态测量以结构框图仪器主机由用绝热材料紧裹侧表面的园棒状样品（实验取铜和铝两种样品）、热电偶列阵（传感器）、实现边界条件的脉动热源及冷却装置组成，见示意图2(b)．样品中热量将只沿轴向传播，在任意一个垂直于棒轴的截面上各点的温度是相同的，于是，只要测量轴线上各点温度分布，就可确定整个棒体上的温度分布．温度的测量采用热电偶列阵．将热电偶偶端均匀插在棒内轴线处，两个相邻偶间距离均为2cm，为保持棒尾的温度oT恒定，以防止整个棒温起伏，用冷却水冷却．图2(b) 主机结构示意图图2(C) 热导率动态仪实物图图2(d) 控制面板2. 脉动热源及冷却装置为实现热温度随时间做简谐变化，在样品棒的一端放上电热器，使电热器始终处于T/2开、T/2关的交替加热的状态，于是电热器便成了频率为 T的脉动热源(图3(a))。
西安交通大学大物仿真实验
大学物理仿真实验碰撞和动量守恒碰撞和动量守恒一．实验目的1.利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况，验证动量守恒和能量守恒定律。
定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义。
2.通过实验提高误差分析的能力。
二．实验原理如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即（1）实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞（图4.1.2-1），若忽略气流阻力，根据动量守恒有（2）对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。
当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。
由于滑块作一维运动，式（2）中矢量v可改成标量，的方向由正负号决定，若与所选取的坐标轴方向相同则取正号，反之，则取负号。
1．完全弹性碰撞完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即（3）（4）由（3）、（4）两式可解得碰撞后的速度为（5）（6）如果v20=0，则有（7）（8）动量损失率为（9）能量损失率为（10）理论上，动量损失和能量损失都为零，但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身的原因，不可能完全为零，但在一定误差范围内可认为是守恒的。
2.完全非弹性碰撞碰撞后，二滑块粘在一起以10同一速度运动，即为完全非弹性碰撞。
在完全非弹性碰撞中，系统动量守恒，动能不守恒。
（11）在实验中，让v20=0，则有（12）（13）动量损失率（14）动能损失率（15）3．一般非弹性碰撞一般情况下，碰撞后，一部分机械能将转变为其他形式的能量，机械能守恒在此情况已不适用。
牛顿总结实验结果并提出碰撞定律：碰撞后两物体的分离速度与碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即（16）恢复系数e由碰撞物体的质料决定。
大学物理仿真实验报告
大学物理仿真实验报告篇一：大学物理仿真实验报告大学物理仿真实验报告实验日期：2011年5月31日实验人员：机自实验名称：热敏电阻的温度特性一、实验目的：1、了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理；2、学习惠斯通电桥的原理及使用方法；3、学习坐标变换、曲线改直的技巧。
二、实验原理：热敏电阻---实验原理半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为：A、B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为惠斯通电桥的工作原理：如图所示：四个电阻R0，R1，R2，Rx 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测电阻。
在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。
当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx 即可求出。
电桥灵敏度的定义为：式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量，Δn越大，说明电桥灵敏度越高。
实验仪器三、实验仪器及使用方法：直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器、稳压电源。
四、实验内容：1、从室温开始，每隔5°C测量一次Rt，直到85°C。
撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的Rt。
2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线，确定式(R1)中常数A和B五、数据记录及处理：1、数据处理结果如下：2、作ln Rt ~ (R1 / T)曲线如下：六、实验结论，误差分析及建议：1、实验结论：了解了惠斯通电桥的原理及使用方法；基本掌握坐标变换、曲线改直的技巧。
作ln Rt ~ (R1 / T)曲线，成线性关系。
2、误差分析：由于在记录过程中温度计视数在变化，故出现误差; 电源不稳定，造成系统误差；数据处理时产生偶然误差。
3、建议：1）在使用检流计时，要注意保护检流计，不要让大电流通过检流计，实验中间要用跃接2）实验过程中要注意电池按钮和接通检流计按钮的使用，检流计按钮先使用粗，然后再使用细，不要两个按钮同时使用。
大学物理仿真实验报告--李贝津妮
西安交通大学大学物理仿真实验实验报告姓名：史丹青班级：装备92学号：09037041直流电桥的应用－－电子称实验一实验目的（1）通过实验装置对未知物体的重量进行测量。
（2）了解直流电桥的应用，加强对电桥应用的认识二实验装置虚拟实验模板三实验步骤:（1）连接虚拟实验模板上的正负15V 电源导线，（将红、黑、蓝三个插针分别拉到相应的插孔处）（2）连接作图工具两端到Uo2输出端口，并点击作图工具图标，弹出作图工具窗口。
（3）打开图中左上角的电源开关，指示灯呈黄色。
（4）当15V 电源和示波器导线连接正确后，在由X、Y 轴构成的作图框中的Y 轴上将出现一个红色基准点。
（5）调节Rw3到某值，再调节Rw4将红色的基准点调节到坐标轴原点位置（6）连接虚拟实验模板上的正负4V 电源线，红色基准点再次偏离原点，调节Rw1，将红色零点调回原点位置。
（7）将虚拟实验模板上的砝码逐个拖到托盘上，作图框中将逐段输出波形。
（8）点击作图框中的“保存”，保存已知重量砝码的输出波形（保存的波形为蓝色），将托盘上的砝码逐个放回原位。
（9）将未知重量的物体拖到托盘上，则输出一段（红色）波形，比较红、蓝两输出波形即可估计未知物体的重量。
四实验结果及数据处理（1）实际实验电路图如下（2）将已知重量的砝码逐个放在托盘上后以及放上未知砝码所得的波形图线为下图所示：（3）由上图所示，根据红线（未知物体）与蓝线（已知砝码）的比较，能够得出未知砝码的重量为50g。
五实验结论（1）该实验方法利用输出波形的比较能够很方便的并且准确的测量未知物体的重量（2）该实验中未知物体的重量为50g。
[实用参考]大学物理实验报告-单摆测重力加速度
![[实用参考]大学物理实验报告-单摆测重力加速度](https://img.taocdn.com/s3/m/9b94221c3968011ca30091d6.png)
——利用单摆测重力加速度班级：姓名： 学号：西安交通大学模拟仿真实验实验报告实验日期：20PP 年6月1日 老师签字：＿＿＿＿＿ 同组者：无 审批日期：＿＿＿＿＿ 实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验 一、实验简介单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。
二、实验原理用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。
单摆在摆角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。
而在实际情况下，一根不可伸长的细线，下端悬挂一个小球。
当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置近似为单摆。
单摆带动是满足下列公式：进而可以推出：式中L 为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；g 为重力加速度。
如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。
三、 实验内容1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g.g L T π2=224T L g π=西安交通大学物理仿真实验报告设计要求:(1)根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2)写出详细的推导过程,试验步骤.(3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s;米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.2. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求.3. 研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.四、实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4）单摆仪（1）摆幅测量标尺（2）钢球（3）游标卡尺（4）五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度+小球直径为92.62m（图5）；2. 用游标卡尺测量小球直径结果（图6）图（5）图（6）3. 把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆，开始计时，单摆摆过50个周期后停止计时，记录所用时间；T =95.75 s/50 =1.915 s图（7）六、数据处理及误差分析（1）数据处理:1）周期的计算：T = 95.75s/50 = 1.967s2）摆长的计算：钢球直径的测量数据如下表：测量次数每次数据d（cm）平均值（cm）⎺d△d=⎪d-⎺d⎪(cm)1 1.662 1.6870.0252 1.7020.0153 1.6720.0154 1.6720.0155 1.6920.0156 1.7210.039△⎺d0.021则⎺d =1.687cm,△⎺d=0.024cm.所以有效摆长为：L =92.62cm -1.687/2cm=91.78cm,3）重力加速度的计算：因为:T=2π√Lg所以：g=4π2LT2= 9.88m/s2查资料可知，西安地区的重力加速度约为9.79 m/s2则相对误差是E=△g/g=0.9⎺%＜1%，符合实验要求。
物理仿真实验_扫描隧道显微镜
物理仿真实验报告——扫描隧道显微镜一.实验目的1.学习和了解扫描隧道显微镜的原理和结构；2.观测和验证量子力学中的隧道效应；3.学习扫描隧道显微镜的操作和调试过程，并以之来观测样品的表面形貌；4.学习用计算机软件处理原始图象数据。
二．实验原理原子的概念至少可以追溯到一千年前的德莫克利特时代，但在漫长的岁月中，原子还只是假设而并非可观测到的客体.人的眼睛不能直接观察到比10-4m更小的物体或物质的结构细节，光学显微镜使人类的视觉得以延伸，人们可以观察到像细菌、细胞那样小的物体，但由于光波的衍射效应，使得光学显微镜的分辨率只能达到10-7m电子显微镜的发明开创了物质微观结构研究的新纪元，扫描电子显微镜（SEM）的分辨率为10-9m，而高分辨透射电子显微镜（HTEM）和扫描透射电子显微镜STEM）可以达到原子级的分辨率——0.1nm，但主要用于薄层样品的体相和界面研究，且要求特殊的样品制备技术和真空条件．场离子显微镜（FIM）是一种能直接观察表面原子的研究装置，但只能探测半径小于100nm的针尖上的原子结构和二维几何性质，且样品制备复杂，可用来作为样品的材料也十分有限.X射线衍射和低能电子衍射等原子级分辨仪器，不能给出样品实空间的信息，且只限于对晶体或周期结构的样品进行研究．与其他表面分析技术相比，STM具有如下独特的优点：1)具有原子级高分辨率，STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达 0．1nm 和0．01 nm，即可以分辨出单个原子．2)可实时得到实空间中样品表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究．3)可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。
表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等．4)可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其他溶液中不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超一身地创、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。
大学物理实验报告-单摆测重力加速度.docx
西安交通大学物理仿真实验报告——利用单摆测重力加速度班级：姓名：学号：西安交通大学模拟仿真实验实验报告实验日期：2014年6月1日 老师签字：＿＿＿＿＿ 同组者：无 审批日期：＿＿＿＿＿实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验一、实验简介单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。
二、实验原理用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。
单摆在摆角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。
而在实际情况下，一根不可伸长的细线，下端悬挂一个小球。
当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置近似为单摆。
单摆带动是满足下列公式：进而可以推出：式中L 为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；g 为重力加速度。
如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。
三、 实验内容g L T π2=224T L g π=1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g.设计要求:(1)根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2)写出详细的推导过程,试验步骤.(3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s;米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.2. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求.3. 研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.四、实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4）单摆仪（1）摆幅测量标尺（2）钢球（3）游标卡尺（4）五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度+小球直径为92.62m（图5）；2. 用游标卡尺测量小球直径结果（图6）图（5）图（6）3. 把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆，开始计时，单摆摆过50个周期后停止计时，记录所用时间；T =95.75 s/50 =1.915 s图（7）六、数据处理及误差分析（1）数据处理:1）周期的计算：T = 95.75s/50 = 1.967s2）摆长的计算：△d=⎪d-⎺d⎪(cm) 测量次数每次数据d（cm）平均值（cm）⎺d1 1.662 1.687 0.0252 1.702 0.0153 1.672 0.0154 1.672 0.0155 1.692 0.0156 1.721 0.039△⎺d 0.021所以有效摆长为：L =92.62cm -1.687/2cm=91.78cm,3）重力加速度的计算：因为:T=2π√Lg所以：g=4π2LT2= 9.88m/s2查资料可知，西安地区的重力加速度约为9.79 m/s2则相对误差是E=△g/g=0.9⎺%＜1%，符合实验要求。
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碰撞与动量守恒
实验报告
班级：计算机xx班
姓名：xxx
学号：2140505xxx
实验原理：
如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即
（1）
实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞（图4.1.2-1），若忽略气流阻力，根据动量守恒有
（2）
对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。
当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。
由于滑块作一维运动，式（2）中矢量v可改成标量，的方向由正负号决定，若与所选取的坐标轴方向相同则取正号，反之，则取负号。
1．完全弹性碰撞
完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即
（3）
（4）
由（3）、（4）两式可解得碰撞后的速度为
（5）
（6）
如果v20=0，则有
（7）
（8）
动量损失率为
（9）
能量损失率为
（10）
理论上，动量损失和能量损失都为零，但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身的原因，不可能完全为零，但在一定误差范围内可认为是守恒的。
2.完全非弹性碰撞
碰撞后，二滑块粘在一起以10同一速度运动，即为完全非弹性碰撞。
在完全非弹性碰撞中，系统动量守恒，动能不守恒。
（11）
在实验中，让v20=0，则有
（12）
（13）
动量损失率
（14）
动能损失率
（15）
3．一般非弹性碰撞
一般情况下，碰撞后，一部分机械能将转变为其他形式的能量，机械能守恒在此情况已不适用。
牛顿总结实验结果并提出碰撞定律：碰撞后两物体的分离速度
与碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即
（16）
恢复系数e由碰撞物体的质料决定。
E值由实验测定，一般情况下0<e<1，当e=1时，为完全弹性碰撞；e=0时，为完全非弹性碰撞。
4.验证机械能守恒定律
如果一个力学系统只有保守力做功，其他内力和一切外力都不作功，则系统机械能守恒。
如图4.1.2-2所示，将气垫导轨一端加一垫块，使导轨与水平面成α角，把质量为m的砝码用细绳通过滑轮与质量m’的滑块相连，滑轮的等效质量为m e，根据机械能守恒定律，有
（17）
式中s为砝码m下落的距离，v1和v2分别为滑块通过s距离的始末速度。
如果将导轨调成水平，则有
（18）
在无任何非保守力对系统作功时，系统机械能守恒。
但在实验中存在耗散力，如空气阻力和滑轮的摩擦力等作功，使机械能有损失，但在一定误差范围内可认为机械能是守恒的。
实验仪器：
气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等
实验步骤：
1．研究三种碰撞状态下的守恒定律
（1）取两滑块m1、m2，且m1>m2，用物理天平称m1、m2的质量（包括挡光片）。
将两滑块分别装上弹簧钢圈，滑块m2置于两光电门之间（两光电门距离不可太远），使其静止，用m1碰m2，分别记下m1通过第一个光电门的时间Δt10和经过第二个光电门的时间Δt1，以及m2通过第二个光电门的时间Δt2，重复五次，记录所测数据，
数据表格自拟，计算、。
（2）分别在两滑块上换上尼龙搭扣，重复上述测量和计算。
（3）分别在两滑块上换上金属碰撞器，重复上述测量和计算。
2．验证机械能守恒定律
（1）a=0时，测量m、m’、m e、s、v1、v2，计算势能增量mgs和动能增量
，重复五次测量，数据表格自拟。
实验数据：
完全弹性碰撞：
一般非弹性碰撞：
完全非弹性碰撞：
实验结论：
无论是完全弹性碰撞、一般非弹性碰撞还是完全非弹性碰撞，虽然机械能有些没守恒，但动量是几乎守恒的。
若排除掉一些误差，则可以得出动量守恒的结论。
误差分析：
1.空气阻力的干扰和气轨的摩擦。
2.未调平所导致的误差。
建议：
1.使气轨与滑块不接触，减小摩擦。
2.实验前先调平。