大学物理力学第二轮实验指南

质量块的质 量
4T(s)
平均 1T(s) T2(s2)
3、把待测物质量m j放到秤台上，测量其4个周期的时间，测5次，然后 在上面画的定标线中找到相应周期值所对应的惯性质量大小。与其标称 值作比较，误差有多大？
序数 1
2
3
4
5
6
平均 值
1Tj(s)
Tj2(s2)
4Tj(s)
从T2~m i 图线中找到测待物质量m j的惯性质量等于几个惯性质量单位？ 4、考察重力对惯性秤的影响。
平均
t(s) 轮半径
1
2
3
4
5
值 t2(s2) β(s-2)
t(s)
轮1
轮2
轮3
轮4
轮5
2、考察质量分布对转动的影响，将引线绕在最上面的轮上，下落高度 不变，改变重物的位置(两侧对称，共改变五个位置)，用米尺测出两重 物质心的距离2x，再测出下落时间t，测5次，求出平均值，，根据式
(14-4)算出角加速度β，最后在坐标纸上作β1/β2对(x22-x12)图线，并进行 分析。
vA=d/tA，vB=d/tB，d=1cm。(把光电门A放在50cm处，光电门B放在 100cm处)
从左到右
从右到左
1 2 3 4 51 2 3 4 5
tA(s)
tB(s)
vA(m/s)
vB(m/s)
ΔvAB
2、测量两支点间距L= ， 3、用4个不同高度h的垫块，改变倾角θ，(用游标卡尺测出各垫块h的厚 度)分别各测量5次tA和 tB，算出tA和 tB的平均值，再参照式(10-6)计算出 加速度a，取s=50cm(把光电门A放在50cm处，光电门B放在100cm处)
各轮
轮1 轮2 轮3 轮4 轮5
D(mm)
R(mm)
M=mgR(Nm)
在引线下端加一质量为 (记录m= )的砝码，横杆上重物移到最外侧， 首先用米尺测出下落的高度(s= )，再测出将引线绕在塔轮的各轮上 的下落时间t，各轮测5次，求出平均值，，根据式(14-4)算出角加速度 β，最后在坐标纸上作M—β直线，求出纵轴截距a(即M阻)和斜率b(即I)。
t(s) x(mm)
1
2
3
4
平均 5 值 t2(s2) β(s-2)
t(s)
β1/ β2
(x22-x12) (mm2)
实验八 惯性秤
注意事项： 1、定标前要切实做好秤台的调平。 2、内容“3”中，用细线将待测物圆柱体挂吊并插入孔中，并由秤台承受
其全部重力，吊线只作张紧但未受力的状态， 3、当完成前面三个内容之后，如果还有时间，可以用两个同学的质量
设空比重瓶的质量为m1，充满密度为ρ液待液体时的质量为m2，充 满和该液体同温度的蒸馏水时的质量为m3，比重瓶在该温度下容积为 V，则
空瓶质量m1(g)
Δm1(g)
充满液体时的质量为m2(g)
计算：ρ液=ρ水(m2-m1)/(m3-m1) 不确定度：
结果为：ρ液=
评分标准：
一、写出完整准确的实验目的(5分) 二、写全实验时实际应用的实验仪器及其型号规格(5分) 三、写出简洁完整准确的实验原理(15分) 四、数据处理(60分) 五、讨论，写出实验后的体会和收获，要求有自己独立的观点，不允许
1、检查标准质量块的质量是否相等，先将秤台调成水平，再测m i 与t i的关系，测量方法：把标准质量块逐一插入秤台中，测量其振动4 个周期所需时间，每个质量块的周期测量五次。
质量块序
数
m1
m2
m3
m4
m5
m6
m7
m8
m9
m10
质量块的 质量
把标准质 量块逐一 插入秤台 中，测出 其振动4 个周期的 时间(s)
量，m3—借用固体在液体中称衡的质量，ρ水—当时水温度下水的密
度，其中m1、m2可利用内容1的结果。
测得：
m1(g)
UB(m1) (g)
m２(g)
UB(m2) (g)
m3(g)
UB(m3) t℃ (g)
Δt℃
ρ水(kg 3)
m
不确定度：
测量结果的报道：酒精的密度为：ρ酒精= 3、用比重瓶法测量液体的密度。
m1(g) UB(m1)(g) m２(g) UB(m2)
t℃
UB t℃ ρ水(kg m-3)
不确定度：
测量结果的报道：铜的密度为：ρ=
2、用静力称衡法测液体密度，待测物：酒精 借用固体：铜圆柱；计
算公式：ρ液=ρ水(m1－m3)/(m1－m２)
式中：m1—借用固体在空气中的质量，m2—借用固体在水中称衡的质
与别人的观点相同。(15分) 实验六 自由落体运动
注意事项：
1、装置顶部使用电磁铁或吸气球由自己选择 2、注意记下坐标原点的数值。 3、实验过程中切忌周围震动，否则对测量极为不利。 4、要求用最小二乘法处理数据，要找出落球通过A门时的速度值VA。 5、数字毫秒计选P1功能。
实验步骤：
1、调节立柱成铅直，把上面的A光电门放到离小球下落起点20cm处， 即xA=20cm 2、把下面的B光电门放到离小球下落起点40cm起，测六次t，然后，每 次下移10cm B光电门测六次t，一直移到xB =110cm为止。记录数据的表 格自已设计。
平均值
全部平 均数
绝对误 差
相对误 差
2、惯性秤的定标，每次增加一块质量块到秤台，测量4个周期，测量5
次，一直加到10块质量块为止。然后以质量块mi块数作为横坐标，以T2 作为纵坐标，作出T2~mi的定标关系直线，求出该直线的斜率和截距。
质量块数 1mi 2m i 3m i 4m i 5m i 6m i 7m i 8m i 9m i 10m i
3、下面为处理数据时的表格及计算公式，供参考。
xB(cm) s(cm)
t(s)
平均 值
s/t(m/s)
t2(s2) (s/t)2(m2/s2)
xiyi 1 2 3 4 5 6 xi
yi
xi2
yi2
40
50
60
70
80
90
100
110
∑
把上表中的数据代入下面公式计算出g和U(g)
Sxx=∑xi2-(∑xi)2/n
考察插入1m i、3m i、5 m i时的振动周期，并与秤台水平放置时振动 的周期比较。
4T
1
2
3
4
5 4T平均 1T(s)
1mi
3mi
5mi
把水平放置时测量结果与垂直放置秤台测得的振动周期比较，哪种情况 下振动周期小，为什么？
实验六 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究 注意事项： 1、气轨的调平必须严格做好，方法如下：令滑块分别从两端撞击气轨 端部的弹簧获得一初速度，通过两光电门时，数字毫秒计所显数字之差 不超过所显数字的1％，则认为气轨已经调好。 2、数字毫秒计选 a加速度功能。 3、每次测量前，令滑块处于气轨高端最尽头处静止释放，否则容易造 成误差。 4、注意记录滑块质量m= ，记录两光电门的距离s= 挡光片两挡 光前沿的距离d= 实验步骤 1、调平气轨按式(10-6)测量粘性阻尼常量b，分别从左到右、从右到左 各测量5次tA和 tB
Syy=∑yi2-(∑yi)2/n
Sxy=∑xiyi-∑xi∑yi/n
g=2b
VA=a U(g)=2Sb
4、要求对测量结果进行评价：肇庆位于北纬23°，地面上的g理论值 g0=9.79m/s-2 (g-g0) /U(g)=
实验七 刚体转动的研究
实验步骤： 1、考察张力矩M与角加速度β的关系 用水准器将回转台调成水平，测出塔上各轮的直径，各轮测一次。
块合起来做内容“4”，如果时间不够，内容“4”可以不做。
数字毫秒计的使用：首先按中间的“功能/修改”键，选“P4”，然后 按左边的“预置/时标”键，调到“9”=2×周期数+1=2×4+1(即计算光 电门挡光的次数)，最后按一下中间的“功能/修改”键后迅速按左边 的“预置/时标”键，调节好小数点位置在左边第一位。测完一个数据 后，只需按一下左边的“预置/时标”键即可复零，无需重复前面的操 作。 实验步骤：
实验五 密度的测量
熟悉物理天平的结构原理及其使用方法和操作规程。调整天平的水 平，并检测其零点和灵敏度C。记录天平的称量、感量。 1、由静力称衡法求固体铜的密度， 计算公式：ρ铜=ρ水m1/(m1－m ２) 式中：m1—待测物在空气中的质量 m２—待测物在水中称衡的质 量 ρ水—当时水温度下水的密度。 测得：
tA(s)
tB(s)
a 平均v g
h(mm) sinθ 1
2
3
4
5
平 均
1
2
3
4
5
百度文库平 均
(m/s-2)
(m/s)
(m/s-2)
4、根据式(10-3)去计算重力加速度g及标准不确定度。 5、根据课本14页式(0-1-7)和式(0-1-8)推出以下的误差计算公式。如果觉 得以下公式处理数据难，就可把间接测量结果当成直接测量结果去处理 数据。
(1)待测物为圆柱体，把圆柱体直接放入水平秤台上孔中，测其4个振 动周期，测5次；再用线吊挂圆柱体，圆柱仍放入水平秤台上孔 中，测量方法同上。
4T(s)
1 2 3 4 5 6 4T平均 1T(s)
直接放入孔中
用线吊挂放入 孔中
从测量结果分析：用线吊挂的情况下振动周期较直接放入孔中的情况振 动周期作比较，哪种情况下振动周期小，为什么？ (2)垂直放置惯性秤