设计性实验提要概述文档格式.docx

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⑷测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。

⑸测量胶片长度和宽度时应该注意的事项及实际测量的方法。

⑹测量135胶片圆角矩形齿孔时，如果计算的是矩形面积，要注意圆角的修正。

⑺收实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。

测量仪器和被测物体及提示

⑴钢尺：

20cm/0.1cm或30cm/0.05cm任选，但必须大于胶片的长度和满足测量值相对误差的要求。

⑵游标卡尺：

125mm/0.02mm。

实验前应检查游标卡尺的零点，允许误差在0.1mm以内。

⑶千分尺：

25mm/0.01mm。

⑷读数显微镜：

50mm/0.01mm。

⑸光源：

钠灯、汞灯或一般的白炽灯任选。

⑹物理天平：

600g/0.05g或分析天平：

200g/0.001g任选；

（因胶片质量约1g，因此量程无需太大。

）

⑺照相胶片：

一般的曝光废胶卷即可。

（将胶卷裁切成5～10张长度相同的胶片，长度在15～20cm之间，以保证读数的有效数字为4位。

可选单张或多张进行测量，由学生自己选择。

裁切时注意不要破坏齿孔的完整。

使用前先将胶片压平整，注意不要有折痕）。

实验所用公式及物理量符号提示

⑴密度，为单张胶片的质量，为单张胶片的体积。

⑵体积，为胶片的长度，为胶片的宽度，为单张胶片上齿孔的数目，为齿孔的面积，为单张胶片的厚度。

⑶，为齿孔的长度，为齿孔的宽度，修正量为：

。

有关测量提示

⑴在进行长度测量时：

使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；

使用千分尺，读数必须要扣除零读数。

⑵用读数显微镜测量长度：

先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；

然后再调节目镜镜筒与待测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。

⑶使用分析天平时：

要调底盘水平和横梁平衡，注意游码的使用方法，不要用手直接拿砝码，注意防风。

提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。

提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。

注：

该实验不需高深理论和烦琐的运算，也不需要特殊的方式方法和自己设计实验装置，该实验是基本知识、基础理论、基本测量仪器的综合性应用。

实验2《碰撞打靶》实验提要

物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象，从宏观物体的天体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是物理学中极其重要的研究课题。

本实验通过两个球体的碰撞、碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动，应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题，从而更深入地了解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。

实验沿革

本实验的思路是根据美国哈佛大学的“单摆打靶”实验改进而成的。

哈佛的实验是这样的：

在单摆的摆球与摆线间用一小段胶带纸粘合，当摆到最低点时，让电热丝烧断胶带纸，使摆球作平抛运动；

教师临时放置一张靶纸，要求学生据此算出单摆的高度，使摆球击中靶心，然后实验验证之，比赛谁的得分最高（靶心为10分）。

他们认为这是一个学生最感兴趣的实验。

我们认为这实验构思很好，但对于中国学生，内容还嫌太简单。

复旦大学因此把它做了改进：

不是让单摆的摆球在最低点时自己作平抛运动去打靶，而是让摆球在最低点去碰撞另一个小球，由被撞球作平抛运动去打靶。

这被撞球的质量、大小可与摆球相同，也可以不同，变化很多，内容也丰富多了。

根据这一构思，设计了如图2-1所示实验装置，“碰撞打靶实验仪”。

我们根据这一实验的构思和复旦大学设计的实验装置，利用我们现有的单摆实验箱，自行组装来完成这一实验，从某种角度来说我们是站在美国哈佛大学和上海复旦大学的肩膀上来做这个实验的，然而难度又增加了几分。

《碰撞打靶》实验是通过两个球的碰撞以及碰撞后的平抛运动，研究物体间能量的转换以及运动的变化，了解能量与动量的守恒等力学规律。

学生根据自己所学动力学和运动学的知识和以上的提示，设计出《碰撞打靶》的整体方案，内容包括：

选择和制作实验仪器配件，自组实验仪器；

研究实验方法；

写出实验内容和步骤），然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果。

按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

设计要求及提示

⑴用单摆实验箱，搭建如上图相似的实验装置（可以改进使之更加合理），反复实验，找出规律，根据能量守恒定律和动量守恒定律及平抛运动规律，通过理论公式，导出碰撞后小球运动的水平距离x与单摆球的起始高度h和、下落高度y、两球的质量m1、m2的理论关系（导出计算公式），再通过实验验证，看是否相符，如果有差别，找出原因加以修正，最好能总结出该实验的经验公式（选作）。

写出该实验的实验原理。

（注：

这一步是本实验的关键所在，得先到实验室进行实验，通过实验研究，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。

⑵该实验有多种方法，可以根据上面的提示来设计，也可以根据自己的设想和方法来设计。

⑶选择实验测量仪器，钢尺（300mm/0.5mm、200mm/0.5mm、1m/0.001m）、天平（600g/0.05g）、游标卡尺（150mm/0.02mm）。

⑷实验组件：

碰撞小球、支架、线绳、靶纸和复写纸（自备）、支撑柱等。

⑸设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑹如何由给定y值求出x和h的关系？

，其中m1为撞击球的质量，m2为被撞球的质量。

当m1=m2时，有。

⑺实验结果分析（分析实验值和理论值的误差，并找出原因）。

实验前的准备

⑴根据实验要求组建一个碰撞打靶试验仪，（各零件包括撞击球、被撞球、细绳、小磁铁等自己考虑可以取舍）。

⑵检查天平、钢尺和游标卡尺等是否正常。

⑶备好一张靶纸及复写纸。

⑷备好相应的附件：

一个铜球、一个铝球、一个大铁球、两个相同的金属球。

⑸简单的工具：

尖头钳一把（临时仪器维修用）。

设计实验内容提示

参考上图的实验装置自组实验装置。

先做几次实验，熟悉仪器使用方法；

然后放上靶纸，在靶纸上写自己的专业、班级、姓名，根据靶纸的位置和小平台的高度算出h值；

做几次打靶实验，根据球的实际落点修正计算值，直到有把握击中靶心。

当确认能击中靶心时，将复写纸覆盖在靶纸上，打靶三次，根据击中环数的平均值计算学生的打靶成绩。

取回靶纸。

实验中常见的问题及其解决方法

实验x值通常小于计算值。

这是因为平台的摩擦、空气阻力等原因造成；

但若差距太大，要检查是否计算有误或实验方法有误。

要求两球正碰撞，使被撞球的平抛轨迹始终在竖尺和升降台组成的平面上。

要从正面和侧面观察两球的位置：

正面两球水平，侧面两球重合。

直径不同的球在计算高度时要考虑球的半径。

参考文献

《基础物理实验》沈元华陆申龙主编高等教育出版社实验3-2《碰撞打靶》。

实验3《物体在液体中的运动研究》实验提要

《物体在液体中的运动研究》实验课题任务是：

研究各种质量相同、形状不同的物体在水中下落时的速度将多不相同，这是由于粘滞阻力对这些物体的影响不同所致，用实验的方法研究它们之间的关系，并由此总结出规律。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《物体在液体中的运动研究》的整体方案，内容包括：

写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑶在坐标纸上作图，由图总结出物体的形状与速度、粘滞阻力与速度的关系。

⑷计算小球的加速度与速度之间的关系。

⑸分析讨论实验结果。

实验仪器

气垫导轨及附件、数字计时器、橡皮泥、细绳、水、大量筒、天平与游标尺。

实验提示

将一定质量的橡皮泥分别捏成球形、圆锥形、圆盘形、流线型等，质量约为10左右，物体线度约为2.5cm。

将橡皮泥系在线的一端在水中落下，线的另—端则通过所垫滑轮与滑块相连。

测出其落入水中后，通过不同位置时的速度。

实验时不考虑气轨与滑块的阻力。

不计细线与滑轮的摩擦，不计细线的伸长及粘湿的情况。

实验4《弦线振动法测定液体密度实验》实验提要

《弦线振动法测定液体密度实验》实验课题任务是：

研究弦线振动时波长的大小与弦线受到的张力有关，在其它条件不变的情况，改变弦线受到的张力即可改变波长，通过比较同一砝码在空气中与在待测液体中时分别产生的张力不同，而产生不同的波长，进一步求出待测液体的密度。

⑵选择实验的测量仪器，画出实验装置原理图，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。

⑶写出浸入待测液体中的物体体积的测量可行方法；

⑷写出浸入待测液体的密度公式，并计算出待测液体的密度。

弦振动实验仪一套、水、待测液体、烧杯等。

物体浸没在液体中受到的浮力大小为：

弦线在振动时频率、波长、张力及弦线的线密度有如下关系：

当频率与线密度一定时，上式左右两边同时取对数，得到下式后还可以进一步简化。

参考书籍

《大学物理实验》陆廷济胡德敬陈铭南主编

实验5《用焦利氏秤测量弹簧的有效质量》实验提要

《用焦利氏秤测量弹簧的有效质量》实验课题任务是：

自然界存在着多种振动现象，其中最简单的振动是简谐振动。

一切复杂的振动都可以看成是由多个简谐振动合成的。

本实验是研究焦利氏秤下面的弹簧的简谐振动，测量弹簧的有效质量，验证振动周期与质量的关系。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用焦利氏秤测量弹簧的有效质量》的整体方案，内容包括：

写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根