大学物理实验课件 实验4.3 弹簧振子运动规律的研究
实验4.3 弹簧振子运动规律的研究
物理系：张师平
北京科技大学物理系张师平
实验目的
1.学习一种从物理现象中归纳物理规模的方法
2.学习作图法，正确地作出实验曲线
北京科技大学物理系张师平
1.停表
2.钩码
3.砝码
4.支架和镜尺
5.弹簧
北京科技大学物理系张师平
北京科技大学物理系张师平
F kx =2m T k
π=
1.选择4个粗细不同的弹簧，分别测量四个弹簧的
劲度系数k
2.测量不同质量的砝码挂在同一个弹簧下时的振动
周期
3.测量相同质量砝码挂在不同弹簧下时的振动周期
北京科技大学物理系张师平
实验曲线要求
1.坐标纸作图
2.曲线三要素：图标题、数据点以及坐标轴名称和
单位
3.斜率的计算
北京科技大学物理系张师平
北京科技大学
物理系张师平
曲线示例——冶金0807 何蕾
实验分析与结论
1.分析弹簧振子的运动周期与振子质量之间的关系
2.分析弹簧振子的运动周期与弹簧劲度系数之间的
关系
3.分析弹簧振子的运动周期与振子振幅之间的关系实验结论（包括实验数据以及分析结论）
北京科技大学物理系张师平
大学物理实验教程 第二版 思考题答案 (李学金 著)----分光计的调节与使用评分标准
《分光计的调节与使用》参考答案和评分标准预习报告(20分) 一.实验目的 a.了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法; b.用分光计测定棱镜顶角。 二. 实验仪器 分光计、钠灯、三棱镜、双面反射镜 三. 实验原理 1.分光计的调节原理 2.利用分光计测定棱镜顶角的方法 a.自准法 b.反射法 四. 实验内容和步骤 1.按调节分光计的要求调好分光计 2.任选一种方法测定三棱镜的顶角 评分要点： 1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。（5分） 2、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。（5分） 3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。（5分） 4、报告的书写要整洁规范。（5分） 数据采集与实验操作(40分)
评分要点： 1、不能用手直接摸三棱镜和反射镜的表面。（2分） 2、是否调节好分光计。（15分） 3、对实验的原理是否掌握。（8分） 4、实验操作的熟练程度。（10分） 5、是否读出合理的数据。（5分）
A=60°16′±20′ E =? 评分要点： 1、是否列表记录数据，数据记录是否规范、清晰（10分） 2、数据处理过程是否完整（10分）[注意：反射法和自准法的公式是不同的] 3、是否得出正确答案(R 在合理的范围5分，误差处理5分) 六．思考题(10分) 1、 分光计由哪几部分组成？ 答：三脚底座、望远镜、平行光管、载物平台和读数盘。 2、 分光计调整的要求是什么？ 答：使平行光管发出平行光，望远镜聚焦于无穷远（使叉丝平面落在目镜和物镜的焦平面上），同时使平行光管和望远镜的光轴与转轴垂直。 3、 若刻度盘中心O ’与载物台中心O 不重合，即存在着偏心差，假定载物台从1?转到2?， 实际转过的角度为θ，而刻度盘上的读数为1?、'1?、2?、'2?，试证明 2/)]''()[(1212????θ-+-=
实验探究平抛运动的规律 李巍
《实验探究平抛运动的规律教学设计》 江苏省高邮中学李巍225600 一、教学背景 平抛运动相关知识在初中不曾出现过，是高中物理必修2曲线运动章节中的十分重要的一节，平抛运动也是物理学中的一种很重要的理想化模型。 本节课是在必修1中已详细介绍了直线运动的相关知识的基础上引入的，本章前面关于“曲线运动”和“运动的合成和分解”的教学内容也为本节的学习奠定了学习基础。本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，它既是前面“运动的合成和分解”方法的具体实践应用，也是后面抛体运动的规律得出的前提，更是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重要的地位，也为今后处理类平抛运动及带电粒子在电场中的偏转提供了方法，承上启下，具有十分重要的意义。 新《课程标准》要求学生会用合成与分解的方法分析抛体运动；能分别以水平方向和竖起方向作为横坐标和纵坐标，描绘物体做抛体运动的轨迹。《教学指导意见》要求学生知道平抛运动的受力特点；知道用实验方法得到平抛运动轨迹的方法；理解确定平抛运动在水平方向做匀速直线运动、竖直方向做自由落体运动；知道水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性；体会研究曲线运动的基本方法。 二、教学思想 本节课充分发挥互联网 ．．．上积极寻找有效教学资源：图片、视频和课件动画。综合利．．．的功能，在互联网 用这些资源把平抛运动的教学具体化、形象化、趣味化，激发学生学习探究的热情。 本节课是以实验设计和实验操作为主的探究教学，它改变了以往的传统教学方式。根据探究教学的相关理论、物理新课程标准的基本理念、科学探究及物理实验的基本能力要求来进行教学设计。 本节课的教学过程力求符合物理新课程的标准，主要采用探究式的教学方法，引导学生通过实验探究形成对抛体运动的认识；让学生在认识平抛运动规律的同时，也能够体验科学探究的过程，了解科学探究的方法，培养实验探究能力和交流协作能力。 三、学情分析 通过前面的学习，学生已经知道了曲线运动的知识、运动的合成与分解所遵循的规律；知道了运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法；为“平抛运动”的学习做好了准备。在高一前面的学习中学生经过多次观察实验、独立完成实验、和探究实验过程，已经具备了初步的实验设计能力和实验操作能力；。 通过本章前面内容的学习，学生逐步将目光由一维情景转向二维情景，由直线运动过渡到平面运动；但接受新知识需要一个适应过程，需要耐心引导。学生的探究能力、逻辑思维和分析能力还不够成熟，需要合理的指导。学生可能还不能够结合学校现有的实验条件设计出合理可行的“探究平抛运动”的实验和流
大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案
大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案
大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案 分享 作者：雪已被分享2次评论(0)复制链接分享转载举报 为节省大家时间，特从网上搜相关答案供大家参考！（按咱做实验顺序） ２.用模拟法测绘静电场 【预习思考题】 1．用电流场模拟静电场的理论依据是什么？模拟的条件是什么？用电流场模拟静电场的理论依据是：对稳恒场而言，微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布，若两种场满足相同的微分方程及边界条件，则它们的结构也必然相同，静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程，只要使他们满足形式相同的边界条件，则两者必定有相同的场结构。模拟的条件是：稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同；稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀，并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极（良导体）的表面也近似是一个等势面；模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。
2．等势线和电场线之间有何关系？ 等势线和电场线处处相互垂直。 3．在测绘电场时，导电微晶边界处的电流是如何流动的？此处的电场线和等势线与边界有什么关系？它们对被测绘的电场有什么影响？ 在测绘电场时，导电微晶边界处的电流为0。此处的电场线垂直于边界，而等势线平行于边界。这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形，不能表现出电场在无限空间中的分布特性。 【分析讨论题】 1．如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状是否发生变化？电场强度和电势分布是否发生变化？为什么？ 如果电源电压增大一倍，等势线和电场线的形状没有发生变化，但电场强度增强，电势的分布更为密集。因为边界条件和导电介质都没有变化，所以电场的空间分布形状就不会变化，等势线和电场线的形状也就不会发生变化，但两电极间的电势差增大，等势线的分布就更为密集，相应的电场强度就会增加。 2．在测绘长直同轴圆柱面的电场时，什么因素会使等势线偏离圆形？
探究平抛运动的规律
第四届全国中小学“教学中的互联网应用”优秀教学案例 《探究平抛运动规律》教学设计 一、教案背景 1、面向学生：高一年级 2、学科：高中物理 3、课时：1课时 4、学生课前准备：收集与本课题有关的文字、图片及视频资料 二、教材分析： 《平抛运动》是高一新课程必修2第5章第3节《抛体运动》的内容。《高中课程标准》中《抛体运动》的内容标准为：会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。 运动合成与分解方法是一种重要的物理方法，是本章的重点。平抛运动是该方法的实例应用，同时平抛运动规律的探究中也可以引导学生灵活应用已学的匀变速运动规律解决新问题。 本节教学要突出“自主、善导、创新”的主题，通过实例引入——目标导学——科学猜想——自主探索——学以致用等教学过程，让学生有充足的时间自主学习自行探究、共同探索新知识、掌握新方法。学生通过实验探究，理论论证，发现平抛运动的特点，在老师的指导下突破难点内容，共同总结出平抛运动的规律。通过生动的实例，巩固知识点，提高学生应用所学知识解决实际问题的能力，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的善于观察、认真分析的科学态度，勤于动脑思考的良好习惯和积极探索、勇于创新的科学精神。 三、学情分析： 深入的了解学生是上好课的关键，我对学生的基本情况分析如下： ⑴高一学生已经具备较好的物理实验能力、分析问题能力、归纳实验现象的能力。 ⑵学生刚学习过直线运动规律，对直线运动的分析方法记忆犹新；并在上一节中刚学过运动合成与分解的知识，对这一分析曲线运动的方法并不陌生，这为本节课在方法上铺平了道路； 四、三维目标： 知识能力： 1、了解平抛运动的定义条件； 2、掌握平抛运动的分解方法并会利用其进行分析； 3、掌握平抛运动的规律,应用于解题，培养利用所学知识解决实际问题的能力 过程方法： 通过观察演示实验，理论认证，自主实验等手段概括出平抛物体运动的特征，培养学生观察分析能力；通过对频闪照片的分析，或对平抛运动录像片的慢放分析，引导学生用运动合成分解的方法正确地分解平抛运动。并启发学生：处理物理问题可以利用各种技术手段来弥补我们感官功能上的不足，从而创造出新的研究方向和创造新的测量仪器。 运用所学直线运动的知识理解平抛运动，通过实例分析让学生学以致用，应用所学知识解决实际问题。 情感、态度、价值观 1、树立严谨，实事求是，理论联系实际的科学态度。 2、利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”、“化繁为简”的方法。
大学物理实验教程总结
一、结 ，在恒流供电条件下，结地对地依赖关系主要取决于线性项，即正向压降几乎随温度下降而线性下降，这就是结测温地根据.文档来自于网络搜索 ，宽带材料地ＰＮ结，其高温端地线性区宽，而材料杂质电离能小地ＰＮ结，则低温端地线性区宽. ，ＰＮ结温度传感器地普遍规律：地线性度在高温端优于低温端. 二、实验 ，使原子从低能级向高能级跃迁：一定频率地光子照射，具有一定能量地电子与原子碰撞. ，原子与电子地碰撞是在管内进行地. ，段电压是管地阴极与栅极之间由于存在电位差而出现地. ，用充汞管做实验为何要开炉加热？ 使液体汞变成气体汞，相当于改变蒸汽压，使管中充满气体原子，达到实验要求 ，第一个峰地位置为何与第一激发电位有偏差？ 这是由于热电子溢出金属表面或者被电极吸收，需要克服一定地接触电势，其来源就是金属地溢出功，所以第一峰地位置会有偏差，但是两个峰对应地电势差就不会有这个偏差.文档来自于网络搜索 ，曲线周期变化与能级地关系，如果出现差异，可能地原因？ 电子与原子发生非弹性碰撞时能量地转移是量子化地. ，为什么曲线中各谷点电流随增大而增大? 随着栅极电压增加，电子能量也随之增加，在与汞原子发生碰撞后，一部分能量交给汞原子，还留下地一部分能量足够克服反向拒斥电场而达到板极，这时板极电流又开始上升.文档来自于网络搜索 三、测量Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ丝地电阻率 １，低电阻测量方法？ 电桥法，或者电流电压（伏安）法.【大电流，测电压】 本实验采用伏安法.通过小电阻与标准电阻串联，根据串联电路流过地电流相等计算Ｒ. ２，如何考虑接触电阻与接线电阻在实验中地影响？ 采用高输入阻抗地电压表测量电压. ３，什么是误差等分配原则？ 各直接测量量所对应地误差分析向尽量相等，而间接写亮亮对应地误差和合成项又满足精度地要求.（有时需要根据具体情况，对按等误差分配地误差进行调整，对测量中难以保证地误差因素应适当扩大允许地误差值，反之则尽可能地缩小允许地误差值.）文档来自于网络搜索 ４，为什么不用普通地万用表直接测量电阻地阻值？ 万用表精度不够. ５，测电阻率时，导线地粗细、长短对实验结果有误影响？ 理论来讲，导线地电阻率是其本身特性，粗细、长短并不会影响.但是在实验过程中，对直径地测量易产生误差，导线越细（直径越小），产生地误差就越大，所以实验一般选用直接稍大地裸导线.文档来自于网络搜索 四、力学量和热血量传感器 １，传感器由敏感元件和传感元件组成. ２，涡流传感器地标定曲线受哪些因素影响？ 待测表面地材料特性，感应头磁芯截面直径与与感应头与待测表面地距离., ３，为什么在应用应变片传感器经常采用半桥或全桥形式?
探究平抛运动的规律(教案)
探究平抛运动的规律 【要点分析】 1．运动时间只由高度决定 设想在高度H处以水平速度v o将物体抛出，若不计空气阻力，则物体在竖直方向的运动是自由落体，由公式可得：，由此式可以看出，物体的运动时间只与平抛运动开始时的高度有关。2．水平位移由高度和初速度决定 平抛物体水平方向的运动是匀速直线运动，其水平位移，将代入得： ，由此是可以看出，水平位移是由初速度和平抛开始时的高度决定的。 例1如图1所示，在同一平面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度 v a、v b沿水平方向抛出，经过时间t a、t b后落到与两抛出点水平距离相等的点。若不计空 气阻力，下列关系式正确的是（） A．t a>t b，v a
大学物理实验小论文
大学物理实验小论文 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
大学物理实验小论文 班级姓名学号 摘要：主要介绍我在本次大学物理实验中获得的知识与体会。 关键词：认识体会数据处理总结 一、对大学物理实验的认识 大学物理实验是非常重要的基础课，其目的是培养我们掌握实验的基本理论、方法和技巧；培养我们严谨的思维能力和创新精神，特别是与现代科学技术发展相适应的综合能力；培养严肃认真的工作作风和科学态度。对于我们将来独立从事实际工作是十分有必要的。 二、大学物理实验中的体会 1、养成实验前预习的好习惯。 实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要认真地预习,才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。根据实验教材的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的,基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能,正确的操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后写预习报告，包括目的,原理,仪器,操作步骤等。
2、上课时认真听老师做讲解，切记老师所讲的重点内容。 记下老师实验指导的内容有助于自己实验时避免犯错及实验报告的书写。 3、大学物理实验培养了我做事的耐心与细心。 课堂操作时需要严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全。读数，需要有足够的耐心和细心，尤其是对一些精度比较高的仪器，读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。对于数据的记录，则要求我们要有原始的数据记录，它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。 4、培养自己的动手能力。 现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验我都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。 三、大学物理实验数据处理 1、作图法 选取适当的自变量，通过作图可以找到反映物理量之间的变化关系，并便于找出其中的规律，确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。 描绘图象的要求是：①根据测量的要求选定坐标轴，一般以横轴为自变量，纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适，
探究平抛运动的规律教案
1．知道抛体运动和平抛运动的定义 2．理解平抛运动的特点及性质 3．理解平抛运动的规律并会用平抛运动规律解答有关问题． 过程与方法 1．在知识教学中应同时进行科学研究过程教育，本节课以研究平抛物体运动规律为 中心所展开的课堂教学，应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线： 观察现象→理论分析→设计实验→重复实验→得出结论→完善规律． 2．利用运动合成与分解的方法来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法． 3．在实验教学中，进行控制的思想方法的教育：从实验的设计、装置、操作到数据 处理，所有环节都应进行多方面实验思想的教育．“实验的精髓在于控制”的思想，在 乎抛物体实验中非常突出． 情感、态度与价值观 通过重复多次实验，进行共性分析、归纳分类，达到鉴别结论的教育目 的，同时让学生明确实践是检验真理的唯一标准． 教学重难点 重点：1．平抛运动的特点和规律．2．研究曲线运动的方法 难点：平抛运动的规律 教学方法：探究、讲授、讨论、练习 [教学过程] 一、抛体运动 阅读课本P38页第一段完成下列填空 抛体运动：以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动。在抛体运动中有一类特殊的，被抛出时初速度沿水平方向，我们称为平抛运动。 如果我说平抛运动的性质是匀变速曲线运动。你能找到原因么？ 速度方向与合外力方向不共线 二、平抛运动规律的理论分析 认真观察演示实验，我们会发现平抛运动在水平方向和竖直方向都有位置变化，那么我们在研究平抛运动时应如何分解？（分解原则）沿水平方向和竖直方向分解 在水平方向：做平抛运动的物体有何特点?由牛顿运动定律我们可推知在这个方向上物体将做什么运动？不受力，具有水平方向初速度；匀速直线运动 在竖直方向：做平抛运动的物体有何特点?由牛顿运动定律我们可推知在这个方向上物体将做什么运动？只受重力，初速度为零；自由落体运动 我们的分析思路：根据平抛运动的特点并结合牛顿运动定律分析得到结论。 平抛运动的规律：可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 实践是检验真理的唯一标准 三、平抛运动竖直方向的运动规律 [演示实验] 按下绷簧，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球因惯性自由下落．A、B两球同时开始运动．
弹簧振子实验报告记录
弹簧振子实验报告记录
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弹簧振子实验报告 一、引言 ●实验目的 1.测定弹簧的刚度系数(stiffness coefficient). 2.研究弹簧振子的振动特性，验证周期公式. 3.学习处理实验数据. ●实验原理 一根上端固定的圆柱螺旋弹簧下端悬一重物后，就构成了弹簧振子.当振子处于静止状况时,重物所受的重力与弹簧作用于它的弹性恢复力相平衡,这是振子的静止位置就叫平衡位置.如用外力使振子离开平衡位置然后释放,则振子将以平衡位置为中心作上下振动.实验研究表明,如以振子的平衡位置为原点(x=0),则当 振子沿铅垂方向离开平衡位置时,它受到的弹簧恢复力F在一定的限度内与振子的位移x成正比,即 (1) 式中的比例常数k称为刚度系数（stiffness coefficient），它是使弹簧产生单位形变所须的载荷.这就是胡克定律.式（1）中的负号表示弹性恢复力始终指向平衡位置.当位移x为负值，即振子向下平移时，力F向上.这里的力F表示弹性力与重力mg的综合作用结果.
根据牛顿第二定律，如振子的质量为m，在弹性力作用下振子的运动方程为： (2) 令，上式可化为一个典型的二阶常系数微分方程，其解为 （） （3） （3）式表明.弹簧振子在外力扰动后，将做振幅为A，角频率为的简谐振动，式中的（）称为相位，称为初相位.角频率为的振子其振动周期为，可得 （4） (4)式表示振子的周期与其质量、弹簧刚度系数之间的关系，这是弹簧振子的最基本的特性.弹簧振子是振动系统中最简单的一种，它的运动特性（振幅，相位，频率，周期）是所有振动系统共有的基本特性，研究弹簧振子的振动是认识更复杂震动的基础. 弹簧的质量对振动周期也有影响.可以证明，对于质量为的圆柱形弹簧，振子周期为 （5）
探究平抛运动的规律
探究平抛运动的规律制作人：王洪臻
【教学要求】 1。理解平抛运动的概念和处理方法-—化曲为直法； 2。掌握平抛运动的规律，并会运用这些规律分析和解决有关问题。 【知识再现】 一、平抛运动 1．定义 将物体用一定的初速度沿__＿＿___方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在＿＿_＿＿__＿作用下所做的运动叫做平抛运动。 ２。性质 平抛运动是加速度为重力加速度(g)的_______＿曲线运动，轨迹是抛物线． 3．平抛运动的处理方法 平抛运动可以分解为水平方向的__＿__＿_运动和竖直方向的__＿_____运动两个分运动． 4．平抛运动的规律 （1)水平方向上：v x ＝v 0，x=__＿___＿； (2）竖直方向上:v y =ｇｔ，y=＿__＿___； （3)任意时刻的速度：ｖ=___＿___ tan v gt v v x y ==θ,θ为ｖ与ｖ0的的夹角； （4）任意时刻的位置(相对于抛出点的位移） ｓ=_＿＿_＿__，2tan 2tan 0θα===v gt x y ,α为ｓ和v 0间的夹 角； （5)运动时间t=＿______,仅取决于竖直下落高度； （６）射程Ｌ=_____＿_=______＿，取决于竖直下落的高度和初速度。 知识点一平抛运动的探究 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。在有些问题中常要结合起来求解。 【应用１】（08天津市一百中学第一学期期中考试)如图所示，为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为５cm ，如果取ｇ=1O ｍ/ｓ2 ，那么，闪光频率为_____＿_Ｈz ，小球在水平方向上做__＿___运动，初速度大小为__＿_＿＿_m/ｓ。 导示：平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动，由图可以看出,A 、B 、C 三点水平 距离相等，故相邻两点间的时间间隔相等,设为T ． 则由竖直方向的分运动可知,△ｈ＝gT 2 。 所以（5-3）×O.05m==ｇT 2，求得：Ｔ＝O 。１ s 。 故闪光频率为f=1/Ｔ＝1０Hz 因为水平方向上小球做匀速直线运动,即３×O.０5m ＝v 0T, 则水平分速度为v 0=0.1５ / Ｏ。１＝１.5m/ｓ，即平抛的初速度为ｖ０=1.5m/s 求解闪光照片中平抛问题常常要抓住两点：一是相邻的两个像之间的时间间隔相等;二是平 抛运动的运动规律—-竖直方向做初速为零的匀加速直线运动。 知识点二平抛运动的规律 【应用2】如图所示，一固定斜面ABC,倾角为θ，高AC=h 。,在顶点A 以某一初速度水平
弹簧质量与弹簧振子振动周期关系的探讨
弹簧质量对弹簧振子振动周期的影响 摘 要：从能量的观点出发，通过对有弹簧质量弹簧振子的振动实验进行研究，分析弹簧振子振动周期与弹簧质量的关系。 关 键 词：弹簧振子；弹簧质量；振动周期 振动作为自然界中最为普遍的运动形式之一, 在物理学的基础理论研究中具有显著地位, 正确理解与掌握振动的客观规律对于深入研究并掌握自然界的普遍运动规律具有十分重要的理论意义和实践意义。作为自然界各种振动形式中最简单的一个抽象物理模型——简谐振子, 由一质量为m 的质点和一劲度系数为k 的无质量理想弹簧所组成, 其振动周期为 2T = (1) 在高中和大学物理中，弹簧质量对振动的影响往往被忽略。显然，这在弹簧质量远小于振子质量的情况下是可行的。但在一些实际问题中，人们往往会用弹簧的有效质量来对理想的弹簧振子振动周期公式进行修正。查阅相关资料可知，由机械能守恒定律计算出有效质量为031 m （其中0m 为弹簧质量）；进一步由质心运动定理却得出有效质量为 02 1 m ，从而得到 “弹簧振子佯谬”；而利用数值计算解超越方程的方法，得出“有效质量随振子与弹簧质量比的增大而减小”，“当振子与弹簧质量比较大时，有效质量可小于03 1 m ”，“不能简单地认为有效质量介于031m 和 02 1 m 之间”等结论。理论繁杂冗乱，令人眼花缭乱。本文通过对弹簧振子垂直地面放置的模型进行分析，并通过解微分方程，得出最终的周期公式。 考虑弹簧质量时弹簧振子的振动周期（弹簧与地面垂直情况） 查阅资料可知，弹簧振子的周期T 与劲度系数k 、振子质量m 有关，在弹簧质量不可忽略时，还要考虑弹簧自身质量0m 的影响，则弹簧振子的振动周期公式可写为： k Cm m T 0 2+=π (2) 式中0Cm 即为弹簧的有效质量，C 为待定系数，在下文中称为“有效质量系数”。 为了验证该公式并分析在弹簧与地面垂直情况下有效质量系数的大小，可以对该模型进 行进一步分析。
实验：探究平抛运动的特点-教案
实验：探究平抛运动的特点 课题实验：探究 平抛运动的 特点 单元5学科物理年级高一 【教材分析】 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修2第五章第3节的内容。 本节内容是通过实验探究平抛运动的规律，它既是前一节运动的合成与分解方法的具体实践应用，也是后一节抛体运动的规律得出的前提，更是学生自主设计、探索的好素材，在本章中有着重要的地位。学生会用合成与分解的方法分析抛体运动；能分别以物体在水平方向和竖起方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。要求学生知道平抛运动的受力特点；知道用实验方法得到平抛运动轨迹的方法；理解确定平抛运动在水平方向做匀速直线运动、竖直方向做自由落体运动所用的方法；知道水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性；体会研究曲线运动的基本方法。 【教学目标与核心素养】 一、教学目标 1．知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。 2．知道抛体运动只受重力作用 3．探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。 二、核心素养 物理观念：理解平抛运动可以看成水平的匀速直线运动与竖直方向上的自由落体运动的合成，并且这两个分运动互相独立。 科学思维：经历不同层次的现察与分析，培养学生的观察能力，综合分析能力 科学探究：科学探究：利用生活中实际问题引入，创设矛盾所在，提出问题，结合平抛仪实验，动画，平抛与自由落体运动对比的频闪照片，逐步加深对平抛运动的认识．并根据实验结果在教师引导
思考3：你能总结抛体运动的定义吗？物体以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动； 讲授新课一、平抛运动 1．平抛运动 将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，且只在重力作用下所做的运动。 做平抛运动的物体有什么特点呢？下面我们通过实验来探究物体做平抛运动的特点。 二、探究平抛运动的特点 1．实验思路 按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，把平抛运动看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动。 如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了。 2．进行实验 思考：如何通过实验方法获得平抛运动轨迹？ 方法一：描迹法 观察记忆平抛运动的概念 学生阅读课文说一说实验思路 思考讨论：如何通 过实验方法获得平抛运动轨迹？ 学生设计表格测量两球间的距离 学生思考讨论小球在水平方向和竖直方向分运动的特点 学生阅读理解实验步骤 学生观察实验现象并总结 掌握平抛运动初速度沿水平方向，只受重力两个关键点 锻炼学生自主学习能力 拓展学生的思维 掌握描述平抛运动的几种方法 锻炼学生的动手能力 锻炼学生的交流讨论能力理解平抛运动水平方向上做的是匀速运动，竖直方向上做的是自由落体运动。 掌握演示实验中平抛运动竖直分运动的特点 锻炼学生
大学物理实验教案5牛顿第二定律的验证
大学物理实验教案
实验名称：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。 2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．学会测量物体的速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 实验仪器： 气垫导轨（L-QG-T-1500/5.8） 滑块 电脑通用计数器（MUJ-ⅡB ） 电子天平 游标卡尺 气源 砝码 实验原理： 力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响。气垫导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，它使物体在气垫上运动，避免物体与导轨表面的直接接触，从而消除运动物体与导轨表面的摩擦，让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。 根据牛顿第二定律，对于一定质量m 的物体，其所受的合外力F 和物体所获得的加速度a 之间存在如下关系： ma F = （1） 此实验就是测量在不同的F 作用下，运动系统的加速度a ，检验二者之间是否符合上述关系。 在调平导轨的基础上，测出阻尼系数b 后，如下图所示，将细线的一端结在滑块上，另一端绕过滑轮挂上砝码0m 。此时运动系统（将滑块、滑轮和砝码作为运动系统）所受到的合外力为： c a g m v b g m F )(00-?--= （2） 式中平均速度v （单位用s m /）与粘性阻尼常量b 之积为滑块与导轨间的粘性阻力， c a g m )(0-为滑轮的摩擦阻力，暂时不考虑这项。 在此方法中运动系统的质量m ，应是滑块质量1m ，全部砝码质量（包括砝码托）∑m 以
大学物理实验室(全12套)
大学物理实验室建设方案 一、大学实验教材： 大学物理实验教材： 《工科物理实验教程》主编李勇华科学出版社（1）该教材是兰州交通大学自编教材。总共涉及7章42个实验项目。 （2）实验教材中第一章测量误差和不确定度，第二章有效数字与数据处理，属于讲解部分，占时6节课，其余为实验部分。 （3）第六章传感器基础实验与第七章综合实验，这两部分内容在大学物理中属于自学内容，可以不开设相应实验，但可以作为兴趣实验。 二、实验内容： 第一章测定误差与不确定度的评估 第二章有效数字与数据处理 第三章力学热学，和物性参数的测定 实验一拉伸法钢丝的杨氏模量 实验二霍尔位置传感器法测量杨氏模量 实验三动态悬挂法测量金属的杨氏模量 实验四扭摆法测量转动惯量 实验五三线摆测量转动惯量 实验六弹簧振子的震动周期 实验七拉脱法测定液体表面张力系数 实验八落球法测定液体粘滞系数 实验九声速的测量 实验10 热敏电阻温度特性研究 第四章电磁量的测定 实验11 电势差计 实验12 示波器的调整与使用（一） 实验13 示波器的调整与使用（二） 实验14 线性与非线性电阻 实验15 惠更斯电桥测电阻 实验16 开尔文电桥测量金属电阻率
实验17 电场的描绘 实验18 谐振法测电感 实验20 霍尔传感器测量磁化曲线与磁滞回线 实验21 示波器测量铁磁材料的磁化曲线与磁滞回线 实验22 冲击电流计测量磁场 实验23 电磁波综合实验 实验24 非线性电路混沌实验 第五章光学参数与光测技术 实验25 薄透镜焦距的测量 实验26 望远镜与显微镜的组装 实验27 分光计的调整与使用 实验28 光栅常数的测量 实验29 菲涅尔双棱镜测激光波长 实验30 牛顿环与劈尖实验 实验31 迈克尔干涉仪 实验32 普朗克常量的测定 第六章传感器基础实验 实验33 电阻应变片特性研究 实验34 热藕片 实验35 光敏传感器的光电特性传感器 实验36 电涡传感器 第七章综合提高性实验 实验37 真空的获得与测量 实验38 类金刚石薄膜的制备 实验39 核磁共振 实验40 光泵磁共振 实验41 全息照相 实验42 ESPI散班干涉原理 三、兰交大物理实验课程安排情况： 兰交大目前开设2个专业，分别是电力工程管理、热能与动力工程。两个班的学生总数88人。
弹簧振子运动的研究
弹 簧 振 子 运 动 的 研 究 如图（1）所示，把一个有孔的小球安在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的水平杆上，可以在杆上滑动。小球在水平杆之间的摩擦忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也可忽略不计。这样的系统称为弹簧振子，其中的小球常称作振子。 图（1） 由弹簧振子的定义可以看出，振子在运动的过程中，由于合外力时刻在改变，从而导致了加速度。速度跟着不断改变，因此它的运动就显得较为复杂。为了能够更好的掌握它的运动规律，同时锻炼我们对运动的研究能力，我们对它进行了初步的研究。 一、弹簧振子的周期和运动表达式 1.周期规律 可能影响因素：小球的质量（M ），弹簧的劲度系数（K ）以及振子的振幅（A ）。 （1）周期与振幅（A ）的关系。 质量为m 的小球，前后两次振幅分别为1A ，2A ，弹簧的劲度系数为K ，前后两次振动的周期分别为T 1，T 2。 推论：在前后两个运动过程中分别取两小段位移1x ，2x ，使得q A A x x ==2 1 21，根据胡克定律及牛顿第二定律，得 m kx a 11- =，m kx a 22-= ∴q A A a a ==2121 由于位移x 是任意的，且q 为定值。 ∴ q A A a a == 2 1 2 1 而2 222 1112112 1)4 ()4(44T a T a T v T v A A ??=?? = ∴21T T = △结论：弹簧振子的周期与振幅无关。
（2）周期与振子质量和劲度系数的关系。 有两个弹簧振子，振子的质量分别为1m ，2m ，弹簧的劲度系数分别为1k ，2k ，并且振子的振幅相同（因为周期与振幅无关，所以不用考虑它的影响） 推论：在两个运动中都取一小段位移x （任意的），同样有 12212 2 112 1m k m k m x k m x k a a =-- = 由于是任取的， 1 22 121m k m k a a = 同样可得22 122 1212 2221121)4 ()4(T m k T m k T a T a A A =??= 所以2 2221211m T k m T k = 因此有k m T ∝ 由此可以看出：弹簧振子的周期与振子的质量的算术根成正比，与弹簧劲度系数的算术根成反比，即k m n T =（其中n 是一个与小球质量，弹簧劲度系数，振子振幅等无关的常数）。 2.振子位移，速度，加速度的变化规律 根据沙漏实验（图2）可知：弹簧振子的位移——时间图像是一条余弦曲线。因为右图沙漏实验得到的余弦曲线，实际上是由x 方向上的匀速直线运动和y 方向的振动的合成，因此y 方向上弹簧振子的振动图像也应为余弦曲线。 图（2） 如图（3），以经平衡位置向右运动开始计时，则其初相为 2 π
《探究平抛运动的规律》
《探究平抛运动的规律》 #TRS_AUTOADD_1210146258203{ MARGIN-TOP:0px;MARGIN-BOTTOM:0px } #TRS_AUTOADD_1210146258203P{ MARGIN-TOP:0px;MARGIN-BOTTOM:0px } #TRS_AUTOADD_1210146258203TD{ MARGIN-TOP:0px;MARGIN-BOTTOM:0px } #TRS_AUTOADD_1210146258203DIV{ MARGIN-TOP:0px;MARGIN-BOTTOM:0px } #TRS_AUTOADD_1210146258203LI{ MARGIN-TOP:0px;MARGIN-BOTTOM:0px } /**---JSON-- {"":{"margin-top":"0","margin-bottom":"0"},"p":{" margin-top":"0","margin-bottom":"0"},"td":{"margi n-top":"0","margin-bottom":"0"},"div":{"margin-to p":"0","margin-bottom":"0"},"li":{"margin-top":"0
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大学物理实验教程答案
大学物理实验教程答案 【篇一：大学物理实验练习题答案】 >1、何谓绝对误差，何谓相对误差？ 测量值和真值之间的差值为绝对误差。绝对误差和真值之比为相对误差。 2、测量结果的完整表示有几部分？已知、?a，试写出测量量a 的测量结果。 测量结果的完整表示包括平均值和绝对误差两部分。 a???a 3、指出下列各数是几位有效数字。 （1）0.0001；（1位有效数字）（2）0.100; （3位有效数字） (3)1.00;（3位有效数字） (4)783.25000; （8位有效数字） (5)4.23; （3位有效数字）(6)0.0423; （3位有效数字） (7)375.0;（4位有效数字） (8)0.405. （3位有效数字） 4、把下列各数取成三位有效数字。 （1）2.0952 ? 2.10 （2）0.75249 ? 0.753 （3）31.053 ? 31.1 （4）5.3164 ? 5.32 （5）0.00401 ?4.01?10?3 （6）7.8656 ?7.87 5、改正下列错误，写出正确答案 （1）m?(437260?300)kg?m?(437.3?0.3)?103kg （2）l?(21.252?0.4)cm?l?(21.3?0.4)cm
（3）h?(34.2?104?3000)km?h?(34.2?0.3)?104km （4）a?(1.243?0.025)m/s2?a?(1.24?0.03)m/s2 （5）v?(5.4325?0.01)m/s?v?(5.43?0.01)m/s （6）g?5342kg?5342000g?g?5342kg?5.342?106g 6、用有效数字的运算规则运算下列各式。 （1）453.25+786.3-437.237；（2） 7.85?10?3?8.01?10?4?7.3?10?2; （3）(6.053?4.5)?2.64/3.4; (4) cos(37012) （5）lg3.43 解：（1）453.25?786.3?437.237?453.3?786.3?437.2?802.4 （2） 7.85?10?3?8.01?10?4?7.3?10?2?7.9?8.0?7.3?10?9?461.36?10? 9 ?4.6?10?7; （3）(6.053?4.5)?2.64/3.4?(6.1?4.5)?2.6/3.4?1.2 (4) cos(37012)?0.7965 （5）lg3.43?0.535 7、已知x? 13.24x2、lnx。 ??3.639 x2?13.242?179.6lnx?ln13.24?2.583 8、用米尺测量一物体的长度，测得的数据为（单位为厘米），仪器 误差?仪=0.05cm 75.44,75.43,75.46,75.45, 75.47， 75.41， 75.42， 75.44， 75.46， 75.48 求其平均值，标准偏差，不确定度。
大学物理实验教案5-牛顿第二定律的验证
大学物理实验教案5-牛顿第二定律的验证
大学物理实验教案
实验名称：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。2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电 计时系统测量短暂时间的方法。
3．学会测量物体的速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 实验仪器： 气垫导轨（L-QG-T-1500/5.8） 滑块 电脑通用计数器（MUJ-ⅡB） 电子天平 游标卡尺 气源 砝码 实验原理： 力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量 的影响。气垫导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，它使物体在气垫上运动，避免物体与导轨表面的直接接触，从而消除运动物体与导轨表面的摩擦，让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。 根据牛顿第二定律，对于一定质量m的物体，其所受的合外力F和物体所获得的加速度a之间存在如下关系： ma F （1）
此实验就是测量在不同的F 作用下，运动系统的加速度a ，检验二者之间是否符合上述关系。 在调平导轨的基础上，测出阻尼系数b 后，如下图所示，将细线的一端结在滑块上，另一端绕过滑轮挂上砝码0 m 。此时运动系统（将滑块、 滑轮和砝码作为运动系统）所受到的合外力为： c a g m v b g m F )(00-?--= （2） 式中平均速度v （单位用s m /）与粘性阻尼常量b 之积为滑块与导轨间的粘性阻力，c a g m )(0 -为滑轮的 摩擦阻力，暂时不考虑这项。 在此方法中运动系统的质量m ，应是滑块质量1 m ，全部砝码质量（包括砝码托）∑ m 以及滑轮 转动惯量的换算质量2 r I （I 为滑轮转动惯量，r 为 轮的半径）之和，即： 2 1r I m m m + +=∑