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1、潍 坊 学 院 教 案课 题复 摆 实 验课 时3教学目的与 要 求目的：研究复摆周期与回转轴到质心距离的关系；要求：能利用复摆的周期曲线来求复摆的回转半径和复摆绕其质心的转动惯量以及重力加速度教学重点与 难 点重点：1、电脑通用计数器的使用2、小孔到起点的距离bi测量难点：画周期曲线图教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：复摆是一种在重力作用下绕水平轴摆动的刚体，当摆动的振幅较小时，其振动周期T为，其中I0为刚体绕某一轴的转动惯量，m为复摆的质量，为质心到悬轴的距离。又根据转动惯量的平行轴定理知0=c+2,c=c2, c为回转半径，因此复摆周期为实验内容：1、以复摆的一个顶端为起
2、点，用米尺逐个测量出各小孔到该起点的距离bi，记录于表M2-7-1中。2、从第一个小孔开始，逐次将复摆挂在支点刀口上，并用秒表测量他摆动10次所需时间，重复三次，记录于表M2-7-2中，并求出平均值，计算周期。教学过程3、以所测得的各小孔到起点的距离bi为横坐标，相应的周期Ti为纵坐标作图。4、找出图上两个最低点P与Q，量出的距离，由算出复摆的回转半径Kc。5、以任意一T值画一条平行于横坐标的直线，与曲线相交与A、B、C、D点量出与，再由求出复摆的回转半径Kc，与步骤4中所求得的Kc值相比较并求其平均值。6、由，求出复摆绕质心的转动惯量。7、在图中找出的中点及的中点，由、两点的横坐标值决定复摆
3、质心的位置。、利用上面求出的Kc和o，可由求重力加速度仪器简介与组装：授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题固体密度的测定课 时3教学目的与 要 求目的：1、学习物理天平的结构原理、使用方法、操作规则；2、学习测定不规则物体密度的方法；要求：熟练掌握用单次直接测量误差估算和标准误差传递公式处理数据。教学重点与 难 点重点：物理天平的调整、流体静力称衡法、比重瓶法难点：间接测得量的误差传递教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：假设物体的质量为m，体积为V，则密度。图11、流体静力称衡测不规则固体的密度1）密度大于液体的物体：用天平分别称量物体在空气中的质量为m，在液体中的视质量
4、为m1，则：物体在空气中的重量为mg，在液体中的视重量为m1g（如图1），物体在液体中所受的浮力F=mg-m1g=(m-m1)g=V，则 V=（m-m1）/0，此式表明体积的测量变成了质量的测量，这是本实验的主要物理思想。(水的密度为已知量)（铁块） 图2 2）密度小于液体的物体：若所测物体的密度小于液体的密度，则在被测物体下面拴一金属块，分别测量金属块在液体中被测物在空气中的视质量m3(如图2a)，金属块与被测物同时在液体中的视质量m2（如图2b），再测出被测物的质量m，即可计算出密度， 教学过程2、粒状物体密度的测定（比重瓶法）测出颗粒状物体的总质量m1、比重瓶装满水的质量m2，装满水的比
5、重瓶里加入被测物的质量m3，则比重瓶里被颗粒状物体排出的水的质量为（m1+m2-m3），于是被测物的体积为V=（m1+m2-m3）/0 。被测物的密度为=m1/V=m10 /（m1+m2-m3）实验内容：1、检查、调整物理天平。2、测量密度大于液体的物体（铁）的密度（用流体静力称衡法）：测量铁块在空气中质量m、在水中视质量m1，记录室温t1（查出水的密度0）、计算出铁的密度和不确定度U（）、相对不确定度，并写出实验结果。3、测量密度小于液体的物体（蜡）的密度：测量蜡块在空气中质量m，蜡在空气中、重物在水中的质量m3，蜡、重物在水中的质量m2，记录室温t2，计算出蜡块的密度和不确定度U（）、相对
6、不确定度，并写出实验结果。 4、测量粒状物体的密度（用比重瓶法） 测出颗粒状物体的总质量m1、比重瓶装满水的质量m2，装满水的比重瓶里加入被测物的质量m3，记录室温t3，计算出铜的密度和不确定度U（）、相对不确定度，并写出实验结果。注意:质量为单次直接测量。仪器简介与组装：主要注意事项：.加减砝码必须是用镊子，严禁用手。.取放物体和砝码、移动游码或调整天平时，都必须将天平横梁制动，以免损坏天平刀口。授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题精密称量分析天平的使用课 时3教学目的与 要 求目的：学习分析天平的构造原理，使用方法，操作规则。要求：用分析天平进行精密称量，校准下一级砝码。教学重点与
7、 难 点重点：复称法难点：电光分析天平的操作教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：分析天平是根据等臂原理制成的精密测量质量的仪器。当天平平衡时，根据力矩平衡方程可知，被测物体质量应该等于砝码质量。仪器描述：1、构造：主要有横梁、支柱、底座、秤盘及钩架四部分组成。 2、主要性能指标：（1）灵敏度C：C=l /q(格数/mg)天平灵敏度随负载的增加而减小。 物理意义：左端增加1mg质量的砝码，指针平衡位置偏转的格数。 （2）天平的感量R：R=1/C(mg/格) 天平感量随负载的增加而增大。物理意义：指针平衡位置偏转1格，所需增加砝码的质量。 （3）天平的最大称量：天平允许称量的最大质量
8、。教学过程3、操作规则：见P53实验内容（使用方法）：（1）水平调整：使天平支柱铅直（2）零点调整：通过调节横梁上平衡螺旋与底盘下的调零拨杆，使天平空载时，投影屏上的刻度线与标尺的0刻线重合。（较大的零点调整，可由横梁上端左右二个平衡砣来旋动调节（戴手套调）；如遇有较小的零点调整，可以用底板下部的微动调节梗调整，移动到投影窗“0”位直线重合为止。调整范围（05小格。）3）检查灵敏度：调好零刻度后，左盘加10mg砝码，看微量标尺读数是多少？如果差别较大，需调灵敏度（即调节重心螺丝）。这一步需在老师指导下慎重调节。 （4）称量物体：称衡低级砝码。称衡时按照分析天平的操作规则来做。作多次称衡，并每次
9、注意调节零点。仪器简介与组装：授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题长度的测量课 时3教学目的与 要 求目的：1、进一步掌握误差及有效数字的基本概念；2、学会使用游标卡尺、螺旋测微器、数显读数显微镜要求：熟练掌握三种仪器的测量方法。教学重点与 难 点重点：游标卡尺、螺旋测微器、数显读数显微镜的使用难点：有效数字、零点的确定教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注仪器原理及使用：1、游标卡尺： 50分度的游标卡尺分度值为0.02mm。注意：零点修正。测量过程中，要保护钳口和刀口，不准将物体在钳口内来回移动。2、螺旋测微器：量程是25mm，最小分度值是0.01mm。注意：零点修正。纪录零点及
10、将待测物夹紧时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，只要听到转动棘轮时发出喀、喀声，就不要再推进螺杆而进行读数了。3、数显读数显微镜： 利用显微镜和螺旋测微原理测长度。测量时被测物装在载物台上，用显微镜瞄准被测点，调目镜使叉丝清晰，调物镜的焦距使被测物清晰，调反光板使被测物更清晰，教学过程显微镜对准被测物一侧，读取数据，然后转动鼓轮，由丝杆带动溜板移动，当显微镜再对准被测物另一侧，读取第二个数据，两数据差即为被测值。 (数显读数最后一位为可疑)实验内容： 1、用游标卡尺测圆柱体的体积记下卡尺零点读数L0，测量圆柱体的直径（D）和高度（h）各测8次，数据填入表1-1中，并计算算术平均值、绝对误差、相对误
11、差，最后写出测量结果V=。2、用螺旋测微器测量小球的直径d记下零点读数D0（注意正负），测量小球的直径（d）8次，数据填入表中，表格自拟。并计算算术平均值、绝对误差、相对误差，最后写出测量结果。3、用读数显微镜测钢丝的直径D测量钢丝的直径（d）8次，数据填入表中，表格自拟。并计算算术平均值、绝对误差、相对误差，最后写出测量结果。仪器简介与组装：授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题牛顿第二定律的验证课 时3教学目的与 要 求目的：1、验证牛顿第二定律 2、学习气垫导轨的构造、掌握其调整和使用方法要求：掌握用气垫导轨验证牛顿第二定律方法教学重点与 难 点重点：气垫导轨、电脑通用计数器的使用
12、难点：如何保证总质量不变、气垫导轨的调整教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：牛顿第二定律的数学表达式为F=m。（当物体的质量m一定时，其加速度与所受的合外力F成正比；当合外力一定时，物体的质量m与加速度成反比。）实验装置如图：由牛顿第二定律可得：m2g=(m1+m2) （2-5-20）其中m2为砝码和砝码盘的总质量，m1为滑块及其附加物的质量,为系统的加速度，m1+m2为系统的总质量。式（1）表明：当系统的总质量(m1+m2)保持不变时，加速度与所受的合外力m2g成正比；当合外力m2g保持恒定时，系统的总质量(m1+m2) 与加速度成反比。因而验证式（1），也就是验证牛顿第二定律
13、。教学过程实验内容：1、仪器调整： 2、验证牛顿第二定律：验证运动系统的总质量(m1+m2)不变，合外力F正比于加速度验证合外力不变，运动系统的总质量(m1+m2) 与加速度成反比 3、数据处理根据表2-5-4中数据做F图，若为直线，则F和成正比关系成立，且直线的斜率应等于（前两位数字相同即可认为在误差范围内相等）运动系统总质量的倒数。根据表2-5-5的数据做出11/图，若为直线，且直线的斜率等于2（前两位数字相同），截距为-2，则可认为系统的总质量与其加速度成反比关系成立。仪器简介与组装：授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题倾斜气垫导轨上滑块运动的研究课 时3教学目的与 要 求目的：
14、1、学习气垫导轨的构造、掌握其调整和使用方法；2、学习使用电脑通用计数器测量速度和加速度；要求：研究滑块在光滑斜面上的运动规律。教学重点与 难 点重点：滑块在倾斜气垫导轨上运动规律的研究，掌握气垫导轨调整和使用方法难点：气垫导轨的调整教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：滑块在倾斜光滑导轨上运动时，其所受的合外力与加速度之间成正比关系，从而使牛顿第二定律得到验证。即F=m,当物体的质量m一定时，其加速度与所受合外力F成正比，即。hl图1实验内容：1、调节光电计时系统，使之正常工作；调平气垫导轨。2、在导轨的单脚下面垫入垫块(每个10mm)，使之倾斜，然后让滑块从高端某一固定位置静止
15、下滑，测出加速度，重复测5次；再逐次增加垫块的高度（共5次）重复上述操作。教学过程3、根据前面5次测定值，分别计算各次的合外力F和相应加速度，以及每次F/的比值，填入下表。数据处理1、求出5组滑块质量的平均值和平均值绝对误差，并用平均值和天平称得的滑块质量相比，求其百分差。2、在坐标纸上作出F图,并用两点法求出其斜率k，看k是否等于滑块的质量m。仪器简介与组装：气垫导轨使用注意事项（1）勿损伤导轨：未通气时不允许将滑块放在导轨上，以免磨损降低精度（2）实验中在给滑块增加附件时，必须将滑块从导轨上取下来；结束时，必须先将滑块从导轨上取下来再关闭气源。授课效果分析总结 潍 坊 学 院 教 案课 题
16、用单摆测定重力加速度课 时3教学目的与 要 求目的：1、掌握用单摆测重力加速度的方法，学会使用秒表。2、学会用作图法表示实验结果。要求：掌握用单摆测重力加速度的方法，掌握作图法处理实验数据。教学重点与 难 点重点：单摆测重力加速度的方法，作图法处理实验数据难点：g的误差传递公式的推导教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注mgL实验原理：小球质量为m，按牛顿第二定律，质点的运动方程为m=-mgsin，当很小时, 即这是一简谐运动方程，圆频率，则。实验内容：1、测定线长l与小球直径d各6次，分别求l与d的平均值，然后求摆长L(含小球的半径，L=l+d/2)。教学过程2、在内容1中确定的摆长下，测
17、量连续摆动30个周期所需的时间t，至少测6次，求周期的平均值。3、用计算重力加速度g、绝对误差g、相对误差、写出测量结果。4、改变摆长（每次改变约10cm），测出在5种不同摆长下测量连续摆动30个周期所需的时间t，作L-T2 图由直线的斜率求出g。（，）数据处理：1、计算摆长L与(L)2、同一摆长（测3次）测30个周期所用的时间，填表求g()，(g)3、记录不同摆长L（5种）对应的T，作LT2图，取两点，求直线斜率k，由k求出g。仪器简介与组装：授课效果分析总结 潍 坊 学 院 教 案课 题动量守恒定律的验证课 时3教学目的与 要 求目的：1、了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点；2、验证动
18、量守恒定律。要求：熟练掌握用气垫导轨验证动量守恒定律的方法。教学重点与 难 点重点：气垫导轨的调整；电脑通用计数器的连接。难点：光电门的最佳位置教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：系统所受合外力为0，即Fi=0，则系统的总动量守恒，即mivi=恒量，也就是mAvA+ mB vB= mAvA+mB vB1、完全弹性碰撞当mA=mB，且vB=0则vA=0，vB=vA，即滑块A和滑块B在碰撞后速度发生交换。2、完全非弹性碰撞当mA=mB，且vB=0则vA=vB= vA/2，即碰撞后滑块A和滑块B粘在一起以同一速度运动。实验内容： 1、调整装置 （1）调整光电计时系统，使其正常工作；调节
19、气垫导轨水平。教学过程 （2）将光电门放在能及时测取碰撞前、后滑块速度的最佳位置。 2、观察mAmB时的完全弹性碰撞 3、观察mAmB时的完全弹性碰撞4、观察mAmB时的完全非弹性碰撞数据处理：见书P57仪器简介与组装：授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题刚体转动惯量的测定课 时3教学目的与 要 求目的：用转动惯量实验仪验证转动定律、测定转动惯量。要求：熟悉秒表计时的方法；熟练掌握作图法处理数据。教学重点与 难 点重点：用转动惯量实验仪验证转动定律难点：转动惯量实验仪的调整教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：根据转动定律，绕定轴转动的刚体的角加速度与它的合外力矩M成正比、
20、与刚体的转动惯量J成反比。即：M=I。 (1)由(1)式可见：测出绕定轴转动刚体的角加速度、合外力矩M，即可求出刚体的转动惯量I。实验中,M=Tr，T为线绳中的张力，r为塔轮的半径。T可由mg-T=ma求出，当ga时Tmg。所以 Mmgr=，a是半径为r的塔轮的线加速度，即m的下落加速度。a可由h=求出， h为m从静止开始经过t时间下落的高度。所以=。得mgr=I。、验证转动定律，测定刚体的转动惯量。h，r，I为恒定值，则：m= (2)2、验证转动惯量平行轴定理：r，h，m为定值，而I=Io+Ioc+2mox2，则教学过程实验步骤：、验证转动定律，测定刚体的转动惯量。（1）调整实验装置：取下塔
21、轮，按上铅直准钉，调整转轴铅直，再装上塔轮。尽量减小摩擦，使各转动部分转动自如。调整好后用固定螺丝固定。实验过程中绕线要密排。（2）m1/t2关系的研究：见P73 (t重复测量三次)（3）不做 2、观测转动惯量与质量分布的关系，验证平行轴定理：见P73 (t重复测量三次)数据处理：、验证转动定律，测定刚体的转动惯量。 要求： 参见绪论做出规范的实验图线，分析并给出验证定律的结论。根据实验图线求出转动惯量J。2、观测转动惯量与质量分布的关系，验证平行轴定理： 要求：自拟数据记录表， 参见绪论做出规范的实验图线，分析并给出验证定律的结论。仪器简介与组装：授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题
22、光杠杆的使用与拉伸法测定杨氏模量课 时3教学目的与 要 求目的：1、学习用光杠杆测量微小长度的变化。2、学习用金属丝拉伸法测定杨氏模量。3、练习用逐差法处理数据。要求：掌握光杠杆测微小变化量的方法和逐差法处理数据教学重点与 难 点重点：光杠杆测微小变化量的方法和逐差法处理数据难点：仪器调整、逐差法处理数据教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注一、设计要求1、针对光杠杆杨氏模量测定仪，写出仪器调整的步骤以及实验步骤。2、用逐差法处理实验测量数据，实验中每次在金属丝下端增加或减少一个360g的砝码。3、计算钢丝的杨氏模量4、写出测量结果，并进行误差分析。二、思考题1、光杠法测杨氏模量实验，在增重
23、和减重时，如果望远镜中标尺读数相差较大，或荷重按比例增加时，标尺读数的变化量不按比例增加。试分析产生上述情况可能有哪些原因？2、光杠杆可以测量微小长度变化量，现测得光杠杆镜面至望远镜标尺的距离2.012m，标尺读数差6.02cm，教学过程对应的钢丝的伸长量为1.10mm，求光杠杆后足至两前足连线的垂直距离为多少？光杠杆的放大倍数为多少？欲适度提高光杠杆放大倍数可采取哪些措施？三、实验室提供主要仪器：杨氏模量测定仪、光杠杆、砝码、镜尺组，米尺，螺旋测微器。参考文献：1朱俊孔等主编普通物理实验济南：山东大学出版社，20012杨述武主编普通物理实验（一、力学及热学部分）北京：高等教育出版社，2000
24、3李正平等主编新编大学物理实验北京：中国石化出版社，1998授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题弦振动和驻波实验课 时3教学目的与 要 求目的：1、观察弦振动时形成的驻波；2、验证弦振动的波长与张力的关系3、测量弦上横波的传播速度要求：验证横波沿柔软的弦线传播时，波长、线密度、弦中的张力三者的关系公式。教学重点与 难 点重点：电振音叉的使用难点：驻波的调节教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：由波动理论可以证明，横波沿着一条拉紧的弦线传播时，波速v与弦线的张力T、线密度 (单位长度的质量)间的关系为 （1）设f为弦线的波动频率；为弦线上传播的横波波长，则根据v f和（1）式
25、得当f、一定时与成正比形成驻波的条件：两列波，频率相同，振动方向相同，振幅基本相同，传播方向相反。当弦长（n=1，2，3，）时，得到稳定的最大幅度的驻波，波长，则波速实验内容：1观察驻波的形成和波形，波长的变化。教学过程（1）安装调试实验装置。如图所示，接通电源后，调节螺钉，使音叉振动；（2）改变弦线长（移动音叉）或砝码质量，使之产生振幅最大且稳定的驻波，改变数次，观察波形、波长的变化情况。2、弦上横波的波长与张力的关系增加砝码的质量，再细调弦长使其共振，保持n=1或2个波段数，测出弦长l，算出波长，重复测量取平均值。FT值取20、40、60、80、100。作图，根据图求出斜率，求出线密度值，
26、求其与测量值得百分差3、计算波速从以上测量中，选取合适的数据，用两种方法求波速，说明其差异是否显著。4、从测量纪录中，选一组数据，计算弦振动频率，求其与音叉频率的百分差。授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题声速的测定课 时3教学目的与 要 求目的：（1）学习用共振干涉法（驻波法）测量声速。（2）学习用相位比较法测量声速。（3）了解声速与气体比热的关系。要求：熟练掌握用共鸣管和示波器测声速的方法。教学重点与 难 点重点：共振干涉法（驻波法）与相位比较法测量声速。难点：共鸣管和示波器的调整与使用教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注一、设计要求（1）测定声波在空气中的传播速度。（2）验证
27、声速与声源的频率无关。（3）利用声速求空气的比热容比（4）撰写设计性实验报告。二、实验室提供仪器共鸣管、音叉组、橡皮锤或声速测量实验仪、正弦信号发生器、示波器三、实验内容（1）实验仪器调整（2）测量的声速。自己选择仪器，设计实验原理和实验步骤。教学过程四、思考题1共鸣时为什么管口处不是波节而是波腹呢？2手持音叉好还是用支架固定音叉好？五、参考文献1朱俊孔等主编普通物理实验济南：山东大学出版社，20012杨述武主编普通物理实验（一、力学及热学部分）北京：高等教育出版社，20003李正平等主编新编大学物理实验北京：中国石化出版社，1998授课效果分析总结潍 坊 学 院 教 案课 题扭摆法测定刚体的
28、转动惯量课 时3教学目的与 要 求目的：1）用扭摆测定几种不同形状刚体的转动惯量和弹簧的扭转系数，并与理论值进行比较。（2）验证转动惯量平行轴定理。要求：测定刚体的转动惯量和弹簧的扭转系数，验证平行轴定理。教学重点与 难 点重点：测定不同形状刚体的转动惯量难点： 弹簧的扭转系数的测定教学过程主 要 内 容 及 步 骤备 注实验原理：将物体在水平面内转过角。在弹簧恢复力矩作用下，物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比，即 （）式中：为弹簧的扭转常数。根据转动定律（式中，为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度）得 （）令2，忽略轴承摩擦阻力矩，由式（）、式（）得上述方程表示扭摆运动为简谐振动，角加速度与教学过程角位移成正比，且方向相反。此方程的解（）式中：为简谐振动的角振幅；为初相位角；为圆频率。此简谐振动的周期 （）【实验要求】（1）测出塑料圆柱体的外径、金属圆筒的内外径、实心球直径、金属细长杆长度及各物体的质量（各测量次）。（2）调整扭摆基座底脚螺钉，使水平仪中气泡居中。（3）测定塑料圆柱、金属圆筒、实心球与金属细长杆的摆动周期T0。（4）计算扭摆弹簧的扭转系数k。（5）计算塑料圆柱、金属圆筒、实心球与金属细长杆的理论转动惯量值。授课效果分析总结