中学物理实验改进及探究论文正稿.docx
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中学物理实验改进及探究论文正稿
密级：
分类号：
论文编号：
兴义民族师范学院
2013届本科毕业生学位论文
中学物理实验改进及探究
姓名：
向飞波
教学系：
物理系
专业：
物理学
导师姓名：
许江勇
中国﹒贵州﹒兴义
2013年5月
目录
摘要I
ABSTRACTII
第一章绪论1
第二章力学实验研究的前提、存在的价值和研究意义2
2.1力学实验研究的对象和方法2
2.2力学实验在课堂上的应用2
2.3力学实验验证定理定律3
第三章改进实验的方案和应注意的事项4
3.1静态拉伸法测量实验原理的科学性4
3.2实验前的准备阶段4
第四章简述实验目的、原理、操作和要求目的5
第五章数据处理与理论值的比较，改进后实验的值8
第六章结论9
致谢10
参考文献11
诚信承诺书12
关于学位论文使用授权的声明12
摘要
本论文开篇见题首先用传统的实验测量杨氏模量，简明阐述实验的原理及测量的物理量。
然后对实验开始探究概括了实验的原理和实验的推导过程。
然而杨氏模量测定的是实验对钢丝变化量的测量，利用弹性限度测量将其转化为长度和直径之间的关系。
关键词：
杨氏模量，弹性限度，长度，直径。
.
ABSTRACT
ThisthesisbeginswiththefirstquestionseetraditionalexperimentalmeasuringYoung'smodulus,conciseexpositionoftheprinciplesandexperimentalmeasurementofphysicalquantities.Thenthebeginningoftheexperimenttoexploretheprincipleandsummarizestheexperimentalderivationofexperiments.However,thedeterminationofYoung'smodulusvariationoftheexperimentalmeasurementofthewire,theelasticlimitofmeasurementtobeconvertedtotherelationshipbetweenlengthanddiameter.
Keywords:
Young'smodulus,elasticlimit,thelength,diameter.
第一章绪论
物理学是研究物质运动及其行为和运动的科学。
它是最早形成的自然科学之一，如果把天文学包括在内则有可能是名副其实历史最悠久的的自然学科。
最早的物理学著作是古希腊科学家亚里士多德的《物理学》。
形成物理学的元素主要来源于天文学、光学和力学的研究，而这些研究通过几何学的方法统合在一起形成了物理学。
这些方法形成于古巴比和古希腊时期，当时的数学家阿基米和天文学家托勒；随后这些学说被传入阿拉伯世界，并被当时的阿拉伯科学家海什木等人发展为更具有物理性和实验性的传统学说；最终传入西欧，首先研究这些内容的学者代表人物是罗吉尔培根。
然而在当时的西方世界，哲学家普遍认为这些学说在本质上是技术性的，从而一般没有察觉到它们所描述的内容反映着自然界中重要的哲学意义。
力学实验是原始的物理学分支之一，而最早的力学则是静力学。
静力学来源于人类文明初期生产劳动中所使用的简单机械，如杠杆、斜面等然而在发展中有些人得到了经验，如杠杆原理的阿基米德。
随着社会的发展，资本主义的工业进步才促进了为研究自然科学创造物质条件，尤其是在航海事业的兴起，人类砖研观测天文学所花费的心力前所未有，其中以丹麦的天文学家第谷和德国天文学家开普勒。
进一步为人类研究力学运动的绝佳领域。
牛顿英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家于1687年出版了一书《自然哲学的数学原理》，标志着经典力学体系的正式建立。
在历史上人类用一组普遍性的基础数学原理即牛顿三大运动定律和万有引力定律来描述宇宙间所有物体的运动。
第二章力学实验研究的前提、存在的价值和研究意义
2.1力学实验研究的对象和方法
力学实验是研究固体在外界因素作用下而发生的变形、应力、应变以及破坏的学科。
实验力学是固体力学的一个分支，它是用各种实验方法和手段对变形固体进行应力应变分析的一门学科。
通过学习，了解实验力学发展的新动态，重点掌握以现代光、电、振动力学为主的各种实验方法的原理、技术和应用；通过实验力学方法检查验证按固体力学理论在一定假设条件下所得到的理论分析结果和计算结果的可靠程度和可靠性；通过实验力学方法进行直接量测以提供一些用理论分析难以获得的力学参数，并通过观察、实验和量测，认识问题的本质，在此基础上，提供假设，建立力学模型和理论系统，给出材料的本构关系等；同时通过实验力学方法对某些力学规律的探讨，为细观力学、界面力学、断裂力学等新学科的发展提供实验依据，最终为解决工程技术领域中广泛存在的力学问题的提供有效途径。
实验是通过动手和动脑来完成，力学实验所采用的是定理定律的验证。
实验方案的完善，通过实验的数据来完成。
通过作图法，最小二乘法，格拉数据定理来处理实验数据从而得到正确的结果和减小相对误差接近有效值。
2.2力学实验在课堂上的应用
力学课堂教学中常用的模拟实验方法,包括实物演示、数值模拟、多媒体模拟等实验进行了详细的阐述。
结合实例给出每一种力学模拟实验在工程力学课程上的具体运用,并指出这些模拟演示对加深学生对力学基本概念、基本原理的理解有事半功倍的效果。
主要是研究物体的受力分析、应力变形分析,也包含物体的材料性能分析,既包含固体力学学科又包含材料力学学科的内容;力学实验是研究研究物理学的一种方式之一，力学实验又是实验中的基础。
物理实验是学习物理学的基础，在诸多理论知识中不仅要有理论知识做辅导，而且还要实验来帮助说明某些定理定律，更加有力的说明它存在的科学性。
实验既能培养学生的动手能力和操作能力，又能开发学生的抽象思维。
引导学生提出问题、分析问题和解决问题的创新思维，达到思维多元化，从而提高思维判断能力来加深对知识的巩固。
开发学生的学习兴趣，探索一些未知的问题，提出新见解新方法。
2.3力学实验验证定理定律
在实验时我们要科学的动手动脑，如在验证动量守恒定律是，很多人想到在水平方向动量，少数人想到在数值方向，但是又有多少人想到在夹角方向呢？
不管是宏观还是微观粒子，都满足这个定理。
通过很多实验得到验证提出的设计实验是正确的。
启发我们要大胆假设合理的提出问题，寻找有效的方法去处理问题和解决问题。
第三章改进实验的方案和应注意的事项
3.1静态拉伸法测量实验原理的科学性
静态拉伸法是测量杨氏模量的一种重要的方法，是直接通过借助实验仪器直接来测量微小变化量来测量的，目的是为了减少实验数据误差对实验值的影响。
它却是一种直接方便快捷的实验之一。
而在用传感电路、电桥测量杨氏模量要求的技术高而复杂，相对要求的实验仪器也不一样。
静态的很容易就得到，仪器的价值也很可观，容易得到满足。
3.2实验前的准备阶段
1、仪器的调整
杨氏模量测定仪调整
（1）、调节光杠杆与尺度望远镜在同一平面，镜面尽可能与地面垂直。
（2）、|在尺度望远镜里面存在标尺的像。
（3）、调节目镜，能够清楚的看到十字像。
（4）、调节焦距先看到镜子，在看到标尺，标尺读书与十字叉丝重合。
2、实验前，实验时，实验后应注意的事项和处理方法
（1）、调节望远镜时注意消除视差，所谓视差就是在标尺与读数相对十字叉丝无距离
（2）、实验要求标尺应满足足够长在望远镜中。
（3）、注意保护仪器的整洁，防止读数产生误差或者错误。
（4）、不可随便触摸仪器，轻拿轻放。
第四章简述实验目的、原理、操作和要求目的
1、测定金属丝的杨氏模量。
2、掌握光杠杆的微小变化原理。
3、公式之间的转换原理。
仪器及用具
螺旋测微计、游标卡尺、钢丝、铁架装置、米尺、尺子。
原理一：
1、杨氏模量是固体本身固有的一种熟悉，在力热实验中我们用的是应变力F，横截面积S，伸长量L，原长为L存在一个系数E有这样的一个关系我们称为杨氏模量
（1）
因此我们知道应变力F，原长L，在用光杠杆测量L，且遵从胡可定律，有
（2）
有光杠杆测量微小变化量，从而达到测量的目的得
（3）
L为金属丝的原长，D为镜面到标尺的垂直距离，S为金属丝横截面积。
mg为外力，S为金属丝的横截面积，K为光杆杆的前后之间的铅直距离M为：
单个发吗质量，L为每增加一次的标尺变化量。
原理二：
由
知道
，推出
，
，所以
。
在物理学中质量m一定时由
，可知质量不变,物体的密度也不变（在此实验中是宏观低速满足），得出体积不变，所以有
其中
推出
（4）现在知道只需要测量一次对应的
和
之间的关系
由反射定律可知当反面转动
角时，反射角=入射角反射角转过的角度为
，有
得到
推导出
得到，
，
转换成
即两次只差得到
为两次只差，即为
，
所以
操作、要求及实验步骤
（1）、调节测定仪，使支架垂直。
（2）、金属丝上挂一负重2千克为初始状态。
（3）、用米尺测出金属丝长度L。
（4）、在不同位置测量金属丝直径8次取其平均值d。
（5）、装好光杠杆，调节望远镜读数为x每增加记为X一共8次记录望远镜读数，再依次减少8次记录读数。
（6）、用尺子测量光杠杆到镜面的距离D。
（7）、用游标卡尺测量前足到后足之间的垂直距离K。
第五章数据处理与理论值的比较，改进后实验的值
表一长度的测量
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
平均值
直径（mm）
0.542
0．540
0.538
0.546
0.540
0.542
0.532
长度（mm）
76.38
76.32
76.36
76.40
76.36
76.34
76.36
D1（cm）
6.882
6.886
6.884
6.886
6.880
6.884
6.886
D2（cm）
161.4
161.6
161.8
161.6
161.6
161.8
161.8
增加和减少钢丝的变化
拉伸力（N）
标尺读数（cm）
增加
减少
平均值
1
2
3
4
5
6
第六章结论
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx……
致谢
本论文在准备和写作过程中,笔者得到了许江勇老师的悉心指导和热情帮助。
许以他严谨的治学态度,在无形当中影响着我。
为我将来的学习和工作点亮了一盏指路明灯。
在此对他表示衷心的感谢和诚挚的敬意！
亦感谢同班同学闵中阳杨云和吴新强，他们的合作与帮助，在论文的准备以及写作过程中，受益菲浅。
特别是闵中阳同学，他给了笔者极大的帮助。
在此对他们致以诚挚的谢意！
大学四年,在物理学院学到了很多知识,各方面都得到了很大的锻炼。
尤其是物理学院的老师们,他们以严谨的治学态度以及兢兢业业的敬业精神,对笔者产生了潜移默化的影响。
笔者将受益终生。
在此对他们表示衷心的感谢！
感谢兴义民族师范学院大物理物理系的所有关心和帮助过笔者的老师和同学们,是他们给笔者提供了一个良好的学习环境和氛围,是他们的关心、帮助和鼓励让笔者有了良好的精神状态,让笔者一步步健康地成长起来！
再次对笔者的指导老师许江勇老师的悉心指导和帮助表示衷心的感谢！
参考文献
[1]方兴，杨氏模量实验的改进[J],山西保定师范学院高等专科学院，2007.
[2]鲍宇，罗致。
静态拉伸法测量金属丝杨氏弹性模量实验结果的偏差分析[M]，长沙2007.
[3]严一民，用磁场感应法则测量金属丝杨氏模量方法[J],成都2007.
[4]杨述武，赵立波，沈国土，普通物理实验[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[5]用双臂电桥测量杨氏模量的可行性研究，重庆交通大学第三届物理综合设计[M]，2007.
[6]许江勇，在竖直方向的动量守恒[J].2007.
[7]刘兵，史广安干涉光杠杆测量原理及运用[J]，山东纺织工学院.
诚信承诺书
本人郑重声明：
所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。
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关于学位论文使用授权的声明
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