大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告10篇

篇一 深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告--燃燒熱的測定--謝佳澎 蘇竹

深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)者: 謝佳澎 蘇竹 實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2000/3/5

氣溫: 24.5 ℃ 大氣壓: 101.47 kpa

燃燒熱的測定

目的要求 一,用氧彈熱量計(jì)測定萘的燃燒熱

二,明確燃燒熱的定義,了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別

三,了解熱量計(jì)中主要部分的作用,掌握氧彈熱量計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

四,學(xué)會(huì)雷諾圖解法校正溫度改變值

儀器與試劑 氧彈卡計(jì) 貝克曼溫度計(jì) 普通溫度計(jì) 壓片器 分析天平 臺(tái)秤 萬用電表 點(diǎn)火絲 剪刀 直尺鑷子 扳手 苯甲酸 柴油 氧氣鋼瓶 氧氣減壓閥

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理 貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)

苯甲酸

柴油

苯甲酸

柴油

樣品質(zhì)量 g

序號(hào)

初段

末段

初段

末段

w2

w2

1

2.157

3.458

1.528

3.440

2.2500

39.1769

2

2.162

3.461

1.533

3.480

w1

w1

3

2.169

3.464

1.538

3.520

1.5718

38.5392

4

2.175

3.467

1.541

3.550

樣重

樣重

5

2.180

3.469

1.542

3.558

0.6782

0.6377

6

2.185

3.470

1.544

3.561

點(diǎn)火絲

7

2.190

3.471

1.546

3.568

l2

l2

8

2.194

3.472

1.547

3.570

20

20

9

2.198

3.473

1.549

3.575

l1

l1

10

2.203

3.475

1.550

3.572

16

5.8

消耗

消耗

4

14.2

初段斜率

初段截距

初段斜率

初段截距

0.0051

2.153

0.0023

1.529

末段斜率

末段截距

末段斜率

末段截距

0.0018

3.458

0.0131

3.467

升溫中點(diǎn)

12

升溫中點(diǎn)

12.5

中點(diǎn)低溫

中點(diǎn)高溫

中點(diǎn)低溫

中點(diǎn)高溫

2.215

3.480

1.558

3.625

溫升

1.265

溫升

2.066

水值j/℃

14191

熱值 j/g

45920

4 實(shí)驗(yàn)討論 固體樣品為什么要壓成片狀？ 答：壓成片狀易于燃燒，和氧氣充分接觸，且易于稱中。

2． 在量熱學(xué)測定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？

答：實(shí)驗(yàn)中要用到溫度差校正的都可以用。

3． 如何用萘的燃燒數(shù)據(jù)來計(jì)算萘的標(biāo)準(zhǔn)生成熱？

答：代入公式計(jì)算。

篇二 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

北方民族大學(xué)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

指導(dǎo)老師：王建明

姓 名：張國生

學(xué) 號(hào)：XX0233

學(xué) 院：信息與計(jì)算科學(xué)學(xué)院

班 級(jí)：05信計(jì)2班

重力加速度的測定

一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

精確測定銀川地區(qū)的重力加速度

二、實(shí)驗(yàn)要求

測量結(jié)果的相對(duì)不確定度不超過5%

三、物理模型的建立及比較

初步確定有以下六種模型方案：

方法一、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量

所用儀器為：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、直尺、帶錢夾的鐵架臺(tái)、紙帶、夾子、重物、學(xué)生電源等.

利用自由落體原理使重物做自由落體運(yùn)動(dòng).選擇理想紙帶，找出起始點(diǎn)0，數(shù)出時(shí)間為t的p點(diǎn)，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點(diǎn)間隔數(shù).由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.

方法二、用滴水法測重力加速度

調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時(shí)間滴下，用秒表測出n個(gè)（n取50—100）水滴所用時(shí)間t，則每兩水滴相隔時(shí)間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.

方法三、取半徑為r的玻璃杯，內(nèi)裝適當(dāng)?shù)囊后w，固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上.旋轉(zhuǎn)臺(tái)繞其對(duì)稱軸以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)液體相對(duì)于玻璃杯的形狀為旋轉(zhuǎn)拋物面

重力加速度的計(jì)算公式推導(dǎo)如下：

取液面上任一液元a，它距轉(zhuǎn)軸為x，質(zhì)量為m，受重力mg、彈力n.由動(dòng)力學(xué)知：

ncosα-mg=0 （1）

nsinα＝mω2x （2）

兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，

∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.

.將某點(diǎn)對(duì)于對(duì)稱軸和垂直于對(duì)稱軸最低點(diǎn)的直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)x、y測出，將轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速ω代入即可求得g.

方法四、光電控制計(jì)時(shí)法

調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時(shí)間滴下，用秒表測出n個(gè)（n取50—100）水滴所用時(shí)間t，則每兩水滴相隔時(shí)間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.

方法五、用圓錐擺測量

所用儀器為：米尺、秒表、單擺.

使單擺的擺錘在水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉(zhuǎn)所用的時(shí)間t，則擺錐角速度ω=2πn/t

擺錐作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：

g=4π2n2h/t2.

將所測的n、t、h代入即可求得g值.

方法六、單擺法測量重力加速度

在擺角很小時(shí)，擺動(dòng)周期為：

則

通過對(duì)以上六種方法的比較，本想嘗試?yán)霉怆娍刂朴?jì)時(shí)法來測量，但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室器材不全，故該方法無法進(jìn)行；對(duì)其他幾種方法反復(fù)比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實(shí)驗(yàn)室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。

四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度

摘要：

重力加速度是物理學(xué)中一個(gè)重要參量。地球上各個(gè)地區(qū)重力加速度的數(shù)值，隨該地區(qū)的地理緯度和相對(duì)海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學(xué)中具有重要意義。利用專門儀器，仔細(xì)測繪各地區(qū)重力加速度的分布情況，還可以對(duì)地下資源進(jìn)行探測。

伽利略在比薩大教堂內(nèi)觀察一個(gè)圣燈的緩慢擺動(dòng)，用他的脈搏跳動(dòng)作為計(jì)時(shí)器計(jì)算圣燈擺動(dòng)的時(shí)間，他發(fā)現(xiàn)連續(xù)擺動(dòng)的圣燈，其每次擺動(dòng)的時(shí)間間隔是相等的，與圣燈擺動(dòng)的幅度無關(guān)，并進(jìn)一步用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了觀察的結(jié)果，為單擺作為計(jì)時(shí)裝置奠定了基礎(chǔ)。這就是單擺的等時(shí)性原理。

應(yīng)用單擺來測量重力加速度簡單方便，因?yàn)閱螖[的振動(dòng)周期是決定于振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動(dòng)的周期，就可以算出g值。

實(shí)驗(yàn)器材：

單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標(biāo)卡尺、電腦通用計(jì)數(shù)器、光電門、單擺線

實(shí)驗(yàn)原理：

單擺是由一根不能伸長的輕質(zhì)細(xì)線和懸在此線下端體積很小的重球所構(gòu)成。在擺長遠(yuǎn)大于球的直徑，擺錐質(zhì)量遠(yuǎn)大于線的質(zhì)量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5°），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動(dòng)，如圖2-1所示。

f =p sinθ

f

θ

t=p cosθ

p = mg

l

圖2-1 單擺原理圖

擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當(dāng)擺角很小時(shí)（θ<5°），圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設(shè)擺長為l，小球位移為x，質(zhì)量為m，則

sinθ=

f=psinθ=-mg =-m x （2-1）

由f=ma，可知a=- x

式中負(fù)號(hào)表示f與位移x方向相反。

單擺在擺角很小時(shí)的運(yùn)動(dòng)，可近似為簡諧振動(dòng)，比較諧振動(dòng)公式：a= =-ω2x

可得ω=

于是得單擺運(yùn)動(dòng)周期為：

t=2π/ω=2π （2-2）

t2= l （2-3）

或 g=4π2 （2-4）

利用單擺實(shí)驗(yàn)測重力加速度時(shí)，一般采用某一個(gè)固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入（2-4）式，即可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。

由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關(guān)系， 為其斜率，如對(duì)于各種不同的擺長測出各自對(duì)應(yīng)的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。

試驗(yàn)條件及誤差分析：

上述單擺測量g的方法依據(jù)的公式是(2-2)式,這個(gè)公式的成立是有條件的，否則將使測量產(chǎn)生如下系統(tǒng)誤差:

1. 單擺的擺動(dòng)周期與擺角的關(guān)系，可通過測量θ<5°時(shí)兩次不同擺角θ1、θ2的周期值進(jìn)行比較。在本實(shí)驗(yàn)的測量精度范圍內(nèi)，驗(yàn)證出單擺的t與θ無關(guān)。

實(shí)際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據(jù)振動(dòng)理論，周期不僅與擺長l有關(guān)，而且與擺動(dòng)的角振幅有關(guān)，其公式為：

t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]

式中t0為θ接近于0o時(shí)的周期，即t0=2π

2．懸線質(zhì)量m0應(yīng)遠(yuǎn)小于擺錐的質(zhì)量m，擺錐的半徑r應(yīng)遠(yuǎn)小于擺長l，實(shí)際上任何一個(gè)單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時(shí)考慮上述因素的影響，其擺動(dòng)周期為：

3．如果考慮空氣的浮力，則周期應(yīng)為：

式中t0是同一單擺在真空中的擺動(dòng)周期，ρ空氣是空氣的密度，ρ擺錐 是擺錐的密度，由上式可知單擺周期并非與擺錐材料無關(guān)，當(dāng)擺錐密度很小時(shí)影響較大。

4．忽略了空氣的粘滯阻力及其他因素引起的摩擦力。實(shí)際上單擺擺動(dòng)時(shí)，由于存在這些摩擦阻力，使單擺不是作簡諧振動(dòng)而是作阻尼振動(dòng)，使周期增大。

上述四種因素帶來的誤差都是系統(tǒng)誤差，均來自理論公式所要求的條件在實(shí)驗(yàn)中未能很好地滿足，因此屬于理論方法誤差。此外，使用的儀器如千

篇三 深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告--燃燒熱的測定--朱錫衡、張峰、何光濤

深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)五 燃燒熱的測定

實(shí)驗(yàn)者: 朱錫衡、張峰、何光濤 實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2000/4/7

氣溫: 22.2 ℃ 大氣壓 : 101.6 kpa

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/p>

1、用氧彈熱量計(jì)測量苯甲酸的燃燒熱

2、明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別。

3、了解熱量計(jì)中主要部分的作用，掌握氧彈熱量計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

4、學(xué)會(huì)雷諾圖解法校正溫度改變值。

二、儀器與試劑

氧彈卡計(jì)

貝克曼溫度計(jì)

普通溫度計(jì)

壓片器

分析天平、臺(tái)秤

萬用電表

點(diǎn)火絲、剪刀、直尺

鑷子、扳手

苯甲酸

柴油

氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥

三、數(shù)據(jù)記錄表格

貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)(每半分鐘一次)

貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)

苯甲酸

柴油

苯甲酸

柴油

樣品質(zhì)量 g

序號(hào)

初段

末段

初段

末段

w2

w2

1

1.825

3.640

1.219

2.542

2.5504

38.137

2

1.826

3.641

1.218

2.550

w1

w1

3

1.827

3.648

1.215

2.558

1.5707

37.6068

4

1.827

3.650

1.212

2.560

樣重

樣重

5

1.827

3.656

1.212

2.560

0.9797

0.5302

6

1.827

3.657

1.210

2.560

點(diǎn)火絲

7

1.828

3.657

1.210

2.560

l2

l2

8

1.829

3.657

1.209

2.559

21.5

20

9

1.829

3.657

1.209

2.559

l1

l1

10

1.829

3.657

1.208

2.557

14.9

13.7

消耗

6.6

6.3

初段斜率

初段截距

初段斜率

初段截距

0.0004

1.825

-0.0012

1.219

末段斜率

末段截距

末段斜率

末段截距

0.002

3.641

0.0012

2.550

升溫中點(diǎn)

12

升溫中點(diǎn)

12.5

中點(diǎn)低溫

中點(diǎn)高溫

中點(diǎn)低溫

中點(diǎn)高溫

1.830

3.665

1.204

2.564

溫升

1.835

溫升

1.360

水值j/℃

14137

熱值 j/g

36229

四、思考題：

1、固體樣品為什么要壓成片狀？

答：因?yàn)榉勰畹臉悠吩诔溲鯐r(shí)會(huì)到處飛揚(yáng)，這樣會(huì)使實(shí)驗(yàn)失敗。

2、在量熱學(xué)測定中，還有那些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？

答：為了準(zhǔn)確測量溫度，而且前后溫度的變化不大時(shí)，可以用到雷諾溫度校正方法。

3、用奈的燃燒熱數(shù)據(jù)來計(jì)算萘的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)熱？

答：δrhm=∑γiδchmi(反應(yīng)熱)-∑γiδchmi（生產(chǎn)熱）

篇四 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告--避雷針

一、演示目的氣體放電存在多種形式，如電暈放電、電弧放電和火花放電等，通過此演示實(shí)驗(yàn)觀察火花放電的發(fā)生過程及條件。二、原理首先讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。這是由于電荷在導(dǎo)體上的分布與導(dǎo)體的曲率半徑有關(guān)。導(dǎo)體上曲率半徑越小的地方電荷積聚越多（尖端電極處），兩極之間的電場越強(qiáng)，空氣層被擊穿。反之越少（球型電極處），兩極之間的電場越弱，空氣層未被擊穿。當(dāng)尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離時(shí)，其間的電場較弱，不能擊穿空氣層。而此時(shí)球型電極與平板電極之間的距離最近，放電只能在此處發(fā)生。三、裝置一個(gè)尖端電極和一個(gè)球型電極及平板電極。四、現(xiàn)象演示讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。接著讓尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離，放電在球型電極與平板電極之間發(fā)生五、討論與思考雷電暴風(fēng)雨時(shí)，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么？中國教育資源&網(wǎng)

篇五 深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告--實(shí)驗(yàn)一 恒溫水浴的組裝及其性能測試--賴凱濤、張志誠

深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)者: 賴凱濤、張志誠 實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2000/4/3

氣溫: 21.6 ℃ 大氣壓: 101.2 kpa

實(shí)驗(yàn)一 恒溫水浴的組裝及其性能測試

目的要求 了解恒溫水浴的構(gòu)造及其構(gòu)造原理，學(xué)會(huì)恒溫水浴的裝配技術(shù)； 測繪恒溫水浴的靈敏度曲線； 掌握貝克曼溫度計(jì)的調(diào)節(jié)技術(shù)和正確使用方法。 儀器與試劑 5升大燒杯 貝克曼溫度計(jì) 精密溫度計(jì) 加熱器

水銀接觸溫度計(jì) 繼電器 攪拌器 調(diào)壓變壓器

實(shí)驗(yàn)步驟 3.1 實(shí)驗(yàn)器材，將水銀開關(guān)、攪拌器等安裝固定。按電路圖接線并檢查。

3.2 大燒杯中注入蒸餾水。調(diào)節(jié)水銀開關(guān)至30℃左右，隨即旋緊鎖定螺絲。調(diào)調(diào)壓變壓器至220v，開動(dòng)攪拌器（中速），接通繼電器電源和加熱電源，此時(shí)繼電器白燈亮，說明燒杯中的水溫尚未達(dá)到預(yù)設(shè)的30℃。一段時(shí)間后，白燈熄滅，說明水溫已達(dá)30℃，繼電器自動(dòng)切斷了加熱電源。

調(diào)節(jié)貝克曼溫度計(jì)，使其在30℃水浴中的讀數(shù)約為2℃。安裝好貝克曼溫度計(jì)。關(guān)閉攪拌器。每1分鐘記錄一次貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)，一共記錄12個(gè)。 開動(dòng)攪拌器，穩(wěn)定2分鐘后再每1分鐘記錄一次貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)，一共記錄12個(gè)。 將調(diào)壓變壓器調(diào)至150v（降低發(fā)熱器的發(fā)熱功率），穩(wěn)定5分鐘,后再每2分鐘記錄一次貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)，一共記錄10個(gè)。 實(shí)驗(yàn)完畢，將貝克曼溫度計(jì)放回保護(hù)盒中，調(diào)調(diào)壓變壓器至0v。關(guān)閉各儀器電源并拔去電源插頭。拆除各接線。 4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理

表1 不同狀態(tài)下恒溫水浴的溫度變化，℃

220v,不攪拌

4.170

4.130

4.080

4.030

4.010

4.070

4.160

4.155

4.150

4.130

4.115

4.095

4.070

4.055

4.030

4.010

220v,攪拌

4.540

4.620

4.610

4.570

4.510

4.465

4.420

4.370

4.320

4.270

4.220

4.180

4.130

4.090

4.740

4.940

150v,攪拌

4.810

4.680

4.610

4.510

4.410

4.315

4.225

4.130

4.440

4.680

4.580

4.490

4.390

4.320

4.230

4.140

圖1 不同狀態(tài)下恒溫水浴的靈敏度曲線

討論 5.1影響靈敏度的因素與所采用的工作介質(zhì)、感溫元件、攪拌速度、加熱器功率大小、繼電器的物理性能等均有關(guān)系。如果加熱器功率過大或過低，就不易控制水浴的溫度，使得其溫度在所設(shè)定的溫度上下波動(dòng)較大，其靈敏度就低；如果攪拌速度時(shí)高時(shí)低或一直均過低，則恒溫水浴的溫度在所設(shè)定的溫度上下波動(dòng)幅度就大，所測靈敏度就低。若貝克曼溫度計(jì)精密度較低，在不同時(shí)間記下的溫度變化值相差就大，即水浴溫度在所設(shè)定溫度下波動(dòng)大，其靈敏度也就低；同樣地，接觸溫度計(jì)的感溫效果較差，在高于所設(shè)定的溫度時(shí)，加熱器還不停止加熱，使得浴槽溫度下降慢，這樣在不同的時(shí)間內(nèi)記錄水浴溫度在所設(shè)定的溫度上下波動(dòng)幅度大，所測靈敏度就低。

5.2要提高恒溫浴的靈敏度，應(yīng)使用功率適中的加熱器、精密度高的貝克曼溫度計(jì)接觸溫度計(jì)，及水銀溫度計(jì)所使用攪拌器的攪拌速度要固定在一個(gè)較適中的值，同時(shí)要根據(jù)恒溫范圍選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鹘橘|(zhì)。

篇六 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^演示來了解弧光放電的原理

實(shí)驗(yàn)原理：給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場達(dá)到空氣的擊穿電場時(shí)，兩電極間的空氣將被擊穿，并產(chǎn)生大規(guī)模的放電，形成氣體的弧光放電。

雅格布天梯的兩極構(gòu)成一梯形，下端間距小，因而場強(qiáng)大(因)。其下端的空氣最先被擊穿而放電。由于電弧加熱（空氣的溫度升高，空氣就越易被電離,擊穿場強(qiáng)就下降），使其上部的空氣也被擊穿，形成不斷放電。結(jié)果弧光區(qū)逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當(dāng)升至一定的高度時(shí)，由于兩電極間距過大，使極間場強(qiáng)太小不足以擊穿空氣，弧光因而熄滅。

簡單操作：打開電源，觀察弧光產(chǎn)生。并觀察現(xiàn)象。（注意弧光的產(chǎn)生、移動(dòng)、消失）。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

兩根電極之間的高電壓使極間最狹窄處的電場極度強(qiáng)。巨大的電場力使空氣電離而形成氣體離子導(dǎo)電，同時(shí)產(chǎn)生光和熱。熱空氣帶著電弧一起上升，就象圣經(jīng)中的雅各布（yacob以色列人的祖先)夢(mèng)中見到的天梯。

注意事項(xiàng)：演示器工作一段時(shí)間后，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，自動(dòng)斷電，稍等一段時(shí)間，儀器恢復(fù)后可繼續(xù)演示，

實(shí)驗(yàn)拓展：舉例說明電弧放電的應(yīng)用

篇七 大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式

一、演示目的

氣體放電存在多種形式，如電暈放電、電弧放電和火花放電等，通過此演示實(shí)驗(yàn)觀察火花放電的發(fā)生過程及條件。

二、原理

首先讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。這是由于電荷在導(dǎo)體上的.分布與導(dǎo)體的曲率半徑有關(guān)。導(dǎo)體上曲率半徑越小的地方電荷積聚越多(尖端電極處)，兩極之間的電場越強(qiáng)，空氣層被擊穿。反之越少(球型電極處)，兩極之間的電場越弱，空氣層未被擊穿。當(dāng)尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離時(shí)，其間的電場較弱，不能擊穿空氣層。而此時(shí)球型電極與平板電極之間的距離最近，放電只能在此處發(fā)生。

三、裝置

一個(gè)尖端電極和一個(gè)球型電極及平板電極。

四、現(xiàn)象演示

讓尖端電極和球型電極與平板電極的距離相等。尖端電極放電，而球型電極未放電。接著讓尖端電極與平板電極之間的距離大于球型電極與平板電極之間的距離，放電在球型電極與平板電極之間發(fā)生

五、討論與思考

雷電暴風(fēng)雨時(shí)，最好不要在空曠平坦的田野上行走。為什么?

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式

篇八 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

2017年大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

第:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告：熱敏電阻

熱敏電阻是阻值對(duì)溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體電阻，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和用途，在自動(dòng)控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測溫技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特性，加深對(duì)熱敏電阻的電阻溫度特性的了解。

關(guān)鍵詞：熱敏電阻、非平衡直流電橋、電阻溫度特性

1、引言

熱敏電阻是根據(jù)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與溫度有很強(qiáng)的依賴關(guān)系而制成的一種器件，其電阻溫度系數(shù)一般為(-0.003~+0.6)℃-1。因此，熱敏電阻一般可以分為:

ⅰ、負(fù)電阻溫度系數(shù)(簡稱ntc)的熱敏電阻元件

常由一些過渡金屬氧化物(主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物)在一定的燒結(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基本材料制成的，近年還有單晶半導(dǎo)體等材料制成。國產(chǎn)的主要是指mf91~mf96型半導(dǎo)體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內(nèi)基本已全部電離，即載流子濃度基本上與溫度無關(guān)，因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關(guān)系，隨著溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應(yīng)用于測溫控溫技術(shù)，還可以制成流量計(jì)、功率計(jì)等。

ⅱ、正電阻溫度系數(shù)(簡稱ptc)的熱敏電阻元件

常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝，高溫?zé)贫?。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度，而遷移率隨溫度的變化相對(duì)可以忽略。載流子數(shù)目隨溫度的升高呈指數(shù)增加，載流子數(shù)目越多，電阻率越小。應(yīng)用廣泛，除測溫、控溫，在電子線路中作溫度補(bǔ)償外，還制成各類加熱器，如電吹風(fēng)等。

2、實(shí)驗(yàn)裝置及原理

實(shí)驗(yàn)裝置

fqj—ⅱ型教學(xué)用非平衡直流電橋，fqj非平衡電橋加熱實(shí)驗(yàn)裝置(加熱爐內(nèi)置mf51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kω)以及控溫用的溫度傳感器)，連接線若干。

實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)半導(dǎo)體理論，一般半導(dǎo)體材料的電阻率 和絕對(duì)溫度 之間的關(guān)系為式中a與b對(duì)于同一種半導(dǎo)體材料為常量，其數(shù)值與材料的物理性質(zhì)有關(guān)。因而熱敏電阻的電阻值 可以根據(jù)電阻定律寫為式中 為兩電極間距離， 為熱敏電阻的橫截面。

對(duì)某一特定電阻而言， 與b均為常數(shù)，用實(shí)驗(yàn)方法可以測定。為了便于數(shù)據(jù)處理，將上式兩邊取對(duì)數(shù)，則有上式表明 與 呈線，在實(shí)驗(yàn)中只要測得各個(gè)溫度 以及對(duì)應(yīng)的電阻 的值，以 為橫坐標(biāo)， 為縱坐標(biāo)作圖，則得到的圖線應(yīng)為直線，可用圖解法、計(jì)算法或最小二乘法求出參數(shù) a、b的值。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù) 下式給出。

從上述方法求得的b值和室溫代入式(1—4)，就可以算出室溫時(shí)的電阻溫度系數(shù)。

熱敏電阻 在不同溫度時(shí)的電阻值，可由非平衡直流電橋測得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示，b、d之間為一負(fù)載電阻 ，只要測出 ，就可以得到 值。

當(dāng)負(fù)載電阻 → ，即電橋輸出處于開路狀態(tài)時(shí)， =0，僅有電壓輸出，用 表示，當(dāng) 時(shí)，電橋輸出 =0，即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測量的準(zhǔn)確性，在測量之前，電橋必須預(yù)調(diào)平衡，這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關(guān)。

若r1、r2、r3固定，r4為待測電阻，r4 = rx，則當(dāng)r4→r4+△r時(shí)，因電橋不平衡而產(chǎn)生的電壓輸出為：(1—5)

在測量mf51型熱敏電阻時(shí)，非平衡直流電橋所采用的是立式電橋 ， 且 ，則(1—6)

式中r和 均為預(yù)調(diào)平衡后的電阻值，測得電壓輸出后，通過式(1—6)運(yùn)算可得△r，從而求的 =r4+△r。

3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究

根據(jù)表一中mf51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kω)之電阻~溫度特性研究橋式電路，并設(shè)計(jì)各臂電阻r和 的值，以確保電壓輸出不會(huì)溢出(本實(shí)驗(yàn) =1000.0ω， =4323.0ω)。

根據(jù)橋式，預(yù)調(diào)平衡，將“功能轉(zhuǎn)換”開關(guān)旋至“電壓“位置，按下g、b開關(guān)，打開實(shí)驗(yàn)加熱裝置升溫，每隔2℃測1個(gè)值，并將測量數(shù)據(jù)列表(表二)。

mf51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kω)之電阻～溫度特性

溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

電阻ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

非平衡電橋電壓輸出形式(立式)測量mf51型熱敏電阻的數(shù)據(jù)

i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

溫度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4

熱力學(xué)t k 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4

0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4

0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9

4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1

根據(jù)表二所得的數(shù)據(jù)作出 ～ 圖，如右圖所示。運(yùn)用最小二乘法計(jì)算所得的線性方程為 ，即mf51型半導(dǎo)體熱敏電阻(2.7kω)的電阻～溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差

通過實(shí)驗(yàn)所得的mf51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。根據(jù)所得表達(dá)式計(jì)算出熱敏電阻的電阻～溫度特性的測量值，與表一所給出的參考值有較好的一致性，如下表所示：

表三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

參考值rt ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

測量值rt ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823

相對(duì)誤差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00

從上述結(jié)果來看，基本在實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)。但我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，電阻值變小，但是相對(duì)誤差卻在變大，這主要是由內(nèi)熱效應(yīng)而引起的。

5、內(nèi)熱效應(yīng)的影響

在實(shí)驗(yàn)過程中，由于利用非平衡電橋測量熱敏電阻時(shí)總有一定的工作電流通過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的高于外界溫度的附加內(nèi)熱溫升，這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在準(zhǔn)確測量熱敏電阻的溫度特性時(shí)，必須考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實(shí)驗(yàn)不作進(jìn)一步的研究和探討。

6、實(shí)驗(yàn)小結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)，我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對(duì)溫度的變化是非常敏感的，而且隨著溫度上升，其電阻值呈指數(shù)關(guān)系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器，可使微小的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓纬纱蟮男盘?hào)輸出，特別適于高精度測量。又由于元件的體積小，形狀和封裝材料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動(dòng)及熱沖擊等環(huán)境下作溫濕度傳感器，可應(yīng)用與各種生產(chǎn)作業(yè)，開發(fā)潛力非常大。

第:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告：伏安法測電阻

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1) 利用伏安法測電阻。 (2) 驗(yàn)證歐姆定律。(3) 學(xué)會(huì)間接測量量不確定度的計(jì)算;進(jìn)一步掌握有效數(shù)字的概念。

實(shí)驗(yàn)方法原理

根據(jù)歐姆定律， r = ，如測得 u 和 i 則可計(jì)算出 r。值得注意的是，本實(shí)驗(yàn)待測電阻有兩只，i一個(gè)阻值相對(duì)較大，一個(gè)較小，因此測量時(shí)必須采用安培表內(nèi)接和外接兩個(gè)方式，以減小測量誤差。 實(shí)驗(yàn)裝置 待測電阻兩只，0～5ma 電流表 1 只，0-5v 電壓表 1 只，0～50ma 電流表 1 只，0～10v 電壓表一 只，滑線變阻器 1 只，df1730sb3a 穩(wěn)壓源 1 臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)步驟

本實(shí)驗(yàn)為簡單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)線路、數(shù)據(jù)記錄表格和具體實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)由學(xué)生自行設(shè)計(jì)。必要時(shí)，可提示學(xué) 生參照第 2 章中的`第 2.4 一節(jié)的有關(guān)內(nèi)容。分壓電路是必須要使用的，并作具體提示。 (1) 根據(jù)相應(yīng)的電路圖對(duì)電阻進(jìn)行測量，記錄 u 值和 i 值。對(duì)每一個(gè)電阻測量 3 次。 (2) 計(jì)算各次測量結(jié)果。如多次測量值相差不大，可取其平均值作為測量結(jié)果。 (3) 如果同一電阻多次測量結(jié)果相差很大，應(yīng)分析原因并重新測量。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1) 了解分光計(jì)的原理和構(gòu)造。

(2) 學(xué)會(huì)分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用方法 。

(3) 觀測汞燈在可見光范圍內(nèi)幾條光譜線的波長 實(shí)驗(yàn)方法原理

若以單色平行光垂直照射在光柵面上， 按照光柵衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下式?jīng)Q定： (a + b) sin ψk=dsin ψk=±kλ

如果人射光不是單色，則由上式可以看出，光的波長不同，其衍射角也各不相同，于是復(fù)色光將被分解，而在中央 k =0、 ψ =0 處，各色光仍重疊在一起，形成中央明條紋。在中央明條紋兩側(cè)對(duì)稱地分布著 k=1，2，3，…級(jí)光譜 ，各級(jí)光譜 線都按波長大小的順序依次 排列成一組彩色譜線，這樣就把復(fù)色光分解為單色光。如果已知光柵常數(shù)，用分光計(jì)測出 k 級(jí)光譜中某一明條紋的衍射角ψ，即可算出該明條紋所對(duì)應(yīng)的單色光的波長λ。 實(shí)驗(yàn)步驟

(1) 調(diào)整分光計(jì)的工作狀態(tài)，使其滿足測量 條件。

(2) 利用光柵衍射 測量汞燈在可見光范 圍內(nèi)幾條譜線的波長。

① 由于衍射光譜在中央明條紋兩側(cè)對(duì) 稱地分布，為了提高測量的準(zhǔn)確度，測量第k級(jí)光譜時(shí) ，應(yīng)測出 +k級(jí)和-k 級(jí)光譜線的位置，兩位置的差值之 半即為實(shí)驗(yàn)時(shí) k取1 。

② 為了減少分光計(jì)刻度盤的偏心誤差，測量每條光譜線時(shí) ，刻度盤上的兩個(gè)游標(biāo)都要讀數(shù) ，然后取其平均值 (角 游標(biāo)的讀數(shù)方法與游 標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法基本一致)。

③ 為了使十字絲對(duì)準(zhǔn)光譜線，可以使用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘12來對(duì)準(zhǔn)。

④ 測量時(shí)，可將望遠(yuǎn) 鏡置最右端，從 -l 級(jí)到 +1 級(jí)依次測量，以免漏測數(shù)據(jù)。

篇九 深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告--實(shí)驗(yàn)一 恒溫水浴的組裝及其性能測試--張子科、劉開鑫

深圳大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)者:張子科、劉開鑫 實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2000/4/17

氣溫: 21.7 ℃ 大氣壓: 101.7 kpa

實(shí)驗(yàn)一 恒溫水浴的組裝及其性能測試

1目的要求

了解恒溫水浴的構(gòu)造及其構(gòu)造原理，學(xué)會(huì)恒溫水浴的裝配技術(shù)； 測繪恒溫水浴的靈敏度曲線； 掌握貝克曼溫度計(jì)的調(diào)節(jié)技術(shù)和正確使用方法。

2儀器與試劑

5升大燒杯 貝克曼溫度計(jì) 精密溫度計(jì) 加熱器

水銀接觸溫度計(jì) 繼電器 攪拌器 調(diào)壓變壓器

3數(shù)據(jù)處理:

實(shí)驗(yàn)時(shí)間

4/17/2000

室溫 ℃

21.7

大氣壓pa

101.7*10^3

1

2.950

2.840

2.770

2.640

2.510

2.650

2.620

2.530

2.420

2.310

2.560

2.510

2.420

2.310

2.200

2

3.130

2.980

2.950

3.110

2.930

3.730

3.090

2.930

3.600

3.050

2.880

3.220

2.970

3.150

3.170

3

2.860

2.950

3.210

2.860

2.940

3.150

2.840

2.920

3.040

2.930

2.910

3.040

2.910

2.860

2.970

曲線圖:

4思考:

影響恒溫浴靈敏度的因素主要有哪些?試作簡要分析. 答: 影響靈敏度的因素與所采用的工作介質(zhì)、感溫元件、攪拌速度、加熱器功率大小、繼電器的物理性能等均有關(guān)系。如果加熱器功率過大或過低，就不易控制水浴的溫度，使得其溫度在所設(shè)定的溫度上下波動(dòng)較大，其靈敏度就低；如果攪拌速度時(shí)高時(shí)低或一直均過低，則恒溫水浴的溫度在所設(shè)定的溫度上下波動(dòng)就大，所測靈敏度就低。若貝克曼溫度計(jì)精密度較低，在不同時(shí)間記下的溫度變化值相差就大，即水浴溫度在所設(shè)定溫度下波動(dòng)大，其靈敏度也就低，同樣地，接觸溫度計(jì)的感溫效果較差，在高于所設(shè)定的溫度時(shí)，加熱器還不停止加熱，使得浴槽溫度下降慢，這樣在不同的時(shí)間內(nèi)記錄水浴溫度在所設(shè)定的溫度上下波動(dòng)大，所測靈敏度就低。

欲提高恒溫浴的控溫精度(或靈敏度),應(yīng)采取些什么措施? 答: 要提高恒溫浴的靈敏度，應(yīng)使用功率適中的加熱器、精密度高的貝克曼溫度計(jì)接觸溫度計(jì)，及水銀溫度計(jì)所使用攪拌器的攪拌速度要固定在一個(gè)較適中的值，同時(shí)要根據(jù)恒溫范圍選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鹘橘|(zhì)。

篇十 最新大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

指導(dǎo)老師：王建明

姓 名：張國生

學(xué) 號(hào)：xx0233

學(xué) 院：信息與計(jì)算科學(xué)學(xué)院

班 級(jí)：05信計(jì)2班

重力加速度的測定

一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

精確測定銀川地區(qū)的重力加速度

二、實(shí)驗(yàn)要求

測量結(jié)果的相對(duì)不確定度不超過5%

三、物理模型的建立及比較

初步確定有以下六種模型方案：

方法一、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量

所用儀器為：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、直尺、帶錢夾的鐵架臺(tái)、紙帶、夾子、重物、學(xué)生電源等.

利用自由落體原理使重物做自由落體運(yùn)動(dòng).選擇理想紙帶，找出起始點(diǎn)0，數(shù)出時(shí)間為t的p點(diǎn)，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點(diǎn)間隔數(shù).由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.

方法二、用滴水法測重力加速度

調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時(shí)間滴下，用秒表測出n個(gè)（n取50—100）水滴所用時(shí)間t，則每兩水滴相隔時(shí)間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.

方法三、取半徑為r的玻璃杯，內(nèi)裝適當(dāng)?shù)囊后w，固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上.旋轉(zhuǎn)臺(tái)繞其對(duì)稱軸以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)液體相對(duì)于玻璃杯的形狀為旋轉(zhuǎn)拋物面

重力加速度的計(jì)算公式推導(dǎo)如下：

取液面上任一液元a，它距轉(zhuǎn)軸為x，質(zhì)量為m，受重力mg、彈力n.由動(dòng)力學(xué)知：

ncosα-mg=0 （1）

nsinα＝mω2x （2）

兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，

∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.

.將某點(diǎn)對(duì)于對(duì)稱軸和垂直于對(duì)稱軸最低點(diǎn)的直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)x、y測出，將轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速ω代入即可求得g.

方法四、光電控制計(jì)時(shí)法

調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時(shí)間滴下，用秒表測出n個(gè)（n取50—100）水滴所用時(shí)間t，則每兩水滴相隔時(shí)間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.

方法五、用圓錐擺測量

所用儀器為：米尺、秒表、單擺.

使單擺的擺錘在水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉(zhuǎn)所用的時(shí)間t，則擺錐角速度ω=2πn/t

擺錐作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：

g=4π2n2h/t2.

將所測的n、t、h代入即可求得g值.

方法六、單擺法測量重力加速度

在擺角很小時(shí)，擺動(dòng)周期為：

則

通過對(duì)以上六種方法的比較，本想嘗試?yán)霉怆娍刂朴?jì)時(shí)法來測量，但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室器材不全，故該方法無法進(jìn)行；對(duì)其他幾種方法反復(fù)比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實(shí)驗(yàn)室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。

四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度

摘要：

重力加速度是物理學(xué)中一個(gè)重要參量。地球上各個(gè)地區(qū)重力加速度的數(shù)值，隨該地區(qū)的地理緯度和相對(duì)海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學(xué)中具有重要意義。利用專門儀器，仔細(xì)測繪各地區(qū)重力加速度的分布情況，還可以對(duì)地下資源進(jìn)行探測。

伽利略在比薩大教堂內(nèi)觀察一個(gè)圣燈的緩慢擺動(dòng)，用他的脈搏跳動(dòng)作為計(jì)時(shí)器計(jì)算圣燈擺動(dòng)的時(shí)間，他發(fā)現(xiàn)連續(xù)擺動(dòng)的圣燈，其每次擺動(dòng)的時(shí)間間隔是相等的，與圣燈擺動(dòng)的幅度無關(guān)，并進(jìn)一步用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了觀察的結(jié)果，為單擺作為計(jì)時(shí)裝置奠定了基礎(chǔ)。這就是單擺的等時(shí)性原理。

應(yīng)用單擺來測量重力加速度簡單方便，因?yàn)閱螖[的振動(dòng)周期是決定于振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動(dòng)的周期，就可以算出g值。

實(shí)驗(yàn)器材：

單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標(biāo)卡尺、電腦通用計(jì)數(shù)器、光電門、單擺線

實(shí)驗(yàn)原理：

單擺是由一根不能伸長的輕質(zhì)細(xì)線和懸在此線下端體積很小的重球所構(gòu)成。在擺長遠(yuǎn)大于球的直徑，擺錐質(zhì)量遠(yuǎn)大于線的質(zhì)量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5°），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動(dòng)，如圖2-1所示。

f =p sinθ

f

θ

t=p cosθ

p = mg

l

圖2-1 單擺原理圖

擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當(dāng)擺角很小時(shí)（θ<5°），圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設(shè)擺長為l，小球位移為x，質(zhì)量為m，則

sinθ=

f=psinθ=-mg =-m x （2-1）

由f=ma，可知a=- x

式中負(fù)號(hào)表示f與位移x方向相反。

單擺在擺角很小時(shí)的運(yùn)動(dòng)，可近似為簡諧振動(dòng)，比較諧振動(dòng)公式：a= =-ω2x

可得ω=

于是得單擺運(yùn)動(dòng)周期為：

t=2π/ω=2π （2-2）

t2= l （2-3）

或 g=4π2 （2-4）

利用單擺實(shí)驗(yàn)測重力加速度時(shí)，一般采用某一個(gè)固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入（2-4）式，即可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。

由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關(guān)系， 為其斜率，如對(duì)于各種不同的擺長測出各自對(duì)應(yīng)的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。

試驗(yàn)條件及誤差分析：

上述單擺測量g的方法依據(jù)的公式是(2-2)式,這個(gè)公式的成立是有條件的，否則將使測量產(chǎn)生如下系統(tǒng)誤差:

1. 單擺的擺動(dòng)周期與擺角的關(guān)系，可通過測量θ<5°時(shí)兩次不同擺角θ1、θ2的周期值進(jìn)行比較。在本實(shí)驗(yàn)的測量精度范圍內(nèi)，驗(yàn)證出單擺的t與θ無關(guān)。

實(shí)際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據(jù)振動(dòng)理論，周期不僅與擺長l有關(guān)，而且與擺動(dòng)的角振幅有關(guān)，其公式為：

t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]

式中t0為θ接近于0o時(shí)的周期，即t0=2π

2．懸線質(zhì)量m0應(yīng)遠(yuǎn)小于擺錐的質(zhì)量m，擺錐的半徑r應(yīng)遠(yuǎn)小于擺長l，實(shí)際上任何一個(gè)單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時(shí)考慮上述因素的影響，其擺動(dòng)周期為：

3．如果考慮空氣的浮力，則周期應(yīng)為：

式中t0是同一單擺在真空中的擺動(dòng)周期，ρ空氣是空氣的密度，ρ擺錐 是擺錐的密度，由上式可知單擺周期并非與擺錐材料無關(guān)，當(dāng)擺錐密度很小時(shí)影響較大。

4．忽略了空氣的粘滯阻力及其他因素引起的摩擦力。實(shí)際上單擺擺動(dòng)時(shí)，由于存在這些摩擦阻力，使單擺不是作簡諧振動(dòng)而是作阻尼振動(dòng)，使周期增大。