大学物理实验讲义（）目录实验1 复摆 (4)预习报告 (8)实验2 弦振动的研究 (9)预习报告 (13)实验3 速度和加速度的测量 (14)预习报告 (21)实验4 动量守恒定律的验证 (22)预习报告 (27)实验5 空气中声速的测量 (28)预习报告...................................................... 错误!未定义书签。

实验6 RLC电路的稳态特性 (24)预习报告...................................................... 错误!未定义书签。

实验报告.. (34)实验7 油滴法测定基元电荷 (46)预习报告 (53)实验8 用双臂电桥测量低值电阻 (54)预习报告...................................................... 错误!未定义书签。

实验9 牛顿环. (60)预习报告 (67)实验10 光电效应及普朗克常数的测定 (68)预习报告 (73)实验11 单缝衍射 (60)预习报告...................................................... 错误!未定义书签。

实验12 多缝的夫琅和费衍射. (79)预习报告...................................................... 错误!未定义书签。

实验报告——速度和加速度的测量 (83)实验报告——牛顿环 (88)实验1 复摆伽利略首先证明了，当空气的摩擦阻力可以忽略不计时，所有自由下落物体都将以同一加速度下落，这就是重力加速度。

重力加速度是一个重要的基本物理常数，测量重力加速度的实验很多，有自由落体测定和气垫导轨等，还有简单方便的单摆和复摆实验。

单摆是根据摆的长度和摆动的周期计算出重力加速度。

复摆是一个任意形状的刚体，受重力作用绕着固定转轴在竖直面内往复摆动，利用复摆的共轭性，通过作图法进行测算得到重力加速度。

实验目的1、利用复摆装置测出本地重力加速度。

2、研究复摆振动周期的变化与振动支点到重心距离的关系。

3、用图解法求出刚体的回转半径。

4、利用复摆装置测出本地重力加速度。

实验原理如图所示，复摆的摆杆由一个质量为m 的长方形金属棒制成，棒的上面开有摆动用的孔，通过圆孔将金属棒悬挂在三角形刀口上。

从摆动杆的重心G 到振动支点间的距离为h ，当摆动角度比较小时，这种摆动近似于一种谐振动，因此复摆的振动周期为mghI T π2 其中I 为刚体的转动惯量。

图如果复摆刚体的回转轴通过重心且垂直于振动平面的回转半径为R 时，则22mh mR I +=代入上式得ghh R T 22π2+= （） 当我们改变摆动杆的振动支点时，则h 值也同时变化，振动周期性也随之改变。

当h 趋向于0时, T 趋向于∞；当h 趋向于∞时，T 趋向于∞。

h 在0和∞之间，T 存在极小值，其极值条件为0/=dh dT由此可得h = R 时则振动周期的最小值为.2π2min gRT = 图 所示T -h 曲线为复摆的振动周期T 与振动支点到复摆刚体重心间距离h 间的关系。

图对比单摆简谐振动时的周期计算公式gl T π2= T m T可知R hh R mh I l 222=+== l 称为复摆的等效摆长，即在重心G 两边总存在两点O 1和O 2，以O 1为振动支点时复摆的振动周期T 1 与以O 2为振动支点时复摆的振动周期T 2相等，O 1O 2就是复摆的等效摆长l 。

对应于周期T 的h 值有h 1和h 2，且,22221212h h R h h R +=+ 由此可得212h h R =当振动周期最小时，21h h = 则 h R =。

根据测量数据画出h T -曲线，由图中即可找出周期最小值T min 和相对应的h 值，也即摆动杆刚体的回转半径R ，因此并可得当地重力加速度min228T Rg π= –5)实验仪器复摆装置一套、秒表一只 实验内容1、将摆动杆上的孔放入三角刀口上，使摆动杆的振幅小于︒5，取刚体振动支点到重心的距离h 值分别从8、9、10……26，用秒表测量其连续20个振动周期的总时间，每个h 值测3次，3个数据相差不得超过。

2、以h 为横坐标，T 为纵坐标，在直角坐标系中描绘T -h 曲线。

5、在图中标出最小周期T min 和相对的h 值也即刚体的回转半径R 。

6、计算重力加速度g （南京地区s 2）。

思考题1、摆动杆在什么位置开始计时，测得的振动周期T 最准确为什么2、实验中产生误差的主要原因是什么如何消除3、计算刚体的回转半径，如不考虑圆孔的影响，与实验值相比，相对误差是多少4、在描图中，常会产生误差，有哪些方法可减少误差附注：复摆简介J—LD23型复摆实验仪，主要由复摆底座和摆动杆（金属棒）构成，将复摆底座放置于实验桌的边沿，将刚体上的每一个孔依次悬挂在三角刀刃上，作小幅度摆动，同时用秒表测量下每一个孔的数个连续振动周期。

如果金属棒在摆动过程中发生扭动，可调节三足底座上水平螺丝，使刀刃与圆孔的上沿相互平行，即可消除扭动。

(高榕编)预习报告1、什么叫单摆，什么叫复摆2、复摆测重力加速度的公式是3、在测重力加速度的实验中，需要实际测量哪些量实验2 弦振动的研究学习和理解波动理论最佳入门是观察弦线上的一维波动，在弦线上观察波动最为直观，因为弦线上质点振动的方向和波在弦线上传播的方向相互垂直，可以通过简单的实验观察弦线上的行波和驻波。

相对而言，建立弦线上的小振幅波动方程最为直观、简单、方便，有利于从理论上理解掌握其它类型的波动过程。

在一维弦线上可以模拟光波的线偏振和椭圆偏振现象，因为两者都是横波。

弦线上横波传播的速度和弦线张力的平方根成正比。

弦线上也可以产生纵波，但纵波的传播速度和弦线杨氏模量的平方根成正比，同时弦线上需要有一定的张力才能维持纵波的传播。

实验目的1. 观察弦线振动形成的驻波。

2. 验证弦线的波长和张力的关系。

3. 间接测量弦线的线密度。

实验原理弦线上小振幅横波的波动方程、行波解、驻波解、波速和波数分别是,2222tyx y T ∂∂=∂∂ρ ,e e )(i )(i x k t x k t y +---+=ωωB A,e sin i t kx y ω-=A,ρT c =.c k ω=式中T 是弦线的张力，单位牛顿，是弦线的线密度，单位每米千克。

当正向行波和反向行波相互叠加时形成驻波，如果正反向行波的振幅相等，我们就看不到波的传播，只看到稳定的振动，如图–1所示。

驻波振幅最大的位置叫做波腹，驻波振幅最小的地方叫做波节，很明显，相邻两个波腹之间的距离是半个波长，相邻两个波节之间的距离也是半个波长。

图–1图–2是研究弦线振动的实验装置，弦线的一端固定在电动音叉上，弦线振动部分的长度由约束刀口限定，弦线的另一端经过定滑轮悬挂砝码后形成弦线的张力。

图–2给电动音叉中间的电磁铁接上50Hz 工频电源，电动音叉就产生100Hz 受迫振动，音叉端点带动弦线振动，有横波从音叉端点沿弦线向前传播，在约束刀口处反射回来形成反射波，在一定的条件下这两列反向传播的横波在弦线上叠加成明显的驻波。

如果约束刀口的坐标 0=x ，则入射波为).cos(kx t A y i -+=ω为了满足约束刀口处弦线位移值为零的边界条件，反射波必须是).cos(kx t A y r +-=ω入射波和反射波叠加成为驻波.π2sinsin 2λωxt A y =驻波现象看起来是一个振幅随位置变化的振动，看不出波向某个方向传播。

驻波振幅随着位置变化而周期性地变化，空间变化周期是一个波长。

当振动频率较高时，我们的眼睛不能看清楚振动的方向细节，只能看出振幅的大小，所以我们实际上看到弦线上的一节驻波的长度是半个波长，相邻两节驻波振幅的绝对值相等，但振动的方向相反。

如果弦线上一节驻波的长度为a ，则弦线上的波长a 2=λ如果弦线的有效长度为L ，弦上有n 半波长，则弦线上的波长nL2=λ 根据波长和频率可以得到弦线上波的传播速度f c λ=还可以根据波长、频率和弦线上的张力计算得到弦线的线密度.22fmgλρ=式中m 是砝码和钩码的总质量。

实验仪器低压交流电源，电动音叉，弦线，约束刀口，定滑轮，砝码，钩码，卷尺。

实验内容1. 接线安装根据图1的方式完成后将约束刀口至电动音叉端点之间的弦线长度调整到米左右。

2.接通电源，使电动音叉按100Hz振动。

3.调整砝码，即调节弦线的张力，使弦线上分别出现1、2、3、4和5 段稳定的驻波，得到5 组张力和波长的数据。

4.以张力为横坐标、波长为纵坐标在双对数坐标纸上描出5个点，画一根比较逼近这些点的直线，量出这根直线的斜率，如果波长和张力的乘幂成正比，这个斜率的数值就是乘幂次数。

在双对数坐标上直接标出数值，相当于在直角坐标上以张力的对数为横坐标，以波长的对数为纵坐标，省略了取对数的运算。

5.计算弦线的线密度，从5个测量数据组得到5个线密度的值5个线密度的值，计算平均值和标准偏差。

思考题1.驻波具有什么特点怎样利用驻波现象测量弦线上的波长2.根据5组数据计算出来的弦线密度的值各有不同，试说明误差的原因是什么（陈继康编）预习报告1、什么叫横波什么叫纵波2、什么叫驻波形成的条件是什么3、有哪些条件影响形成的驻波实验3 速度和加速度的测量速度和加速度是运动学中重要的物理量。

运动规律的研究、运动公式的验证都离不开速度和加速度的测量。

所以速度和加速度的测量是力学实验中的重要问题。

十七世纪初，伽俐略设计了著名的斜面实验。

实验中他通过对路程、速度等运动学量的测量和计算，证明自己关于匀加速运动规律的假定和推论是符合实际的，同时发现匀加速运动的运动学公式。

今天，随着气垫技术的迅速发展，气垫导轨已经成为力学实验的基本设备。

利用它，我们可以精确测量物体的瞬时速度、加速度、平均速度。

一端垫高而倾斜的气垫导轨为我们提供了一个几乎没有摩擦力的斜面,通过物体沿斜面自由下滑运动，我们可以方便地重复加伽俐略当年的工作，研究匀变速运动的规律并测量当地的重力加速度。

实验目的1、掌握气垫导轨的调节和使用方法。

2、学会在气垫导轨上测量速度、加速度和平均速度。

3、测量当地重力加速度。

实验原理作直线运动的物体的平均速度为tsv ∆∆=当0→∆t 时，平均速度趋近于一个极限，即物体在该点的瞬时速度ts v t ∆∆=→∆0lim实验中将挡光片安装在滑块上，使其随着滑块在气垫导轨上运动，当其穿过光电门时，电子计时器将会记录并显示通过距离Δs （也称挡光片宽度）所用的时间，就能算出滑块的平均速度。

如果挡光片宽度较小，可将其看作瞬时速度。