物理仿真实验 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理仿真实验报告
——液体表面张力系数的测定实验简介：
液体表层指液体与气体、液体与固体以及不相混合的液体之间的界面。液体表层分子有从液面挤入液体内部的倾向，这使得液体的表面自然收缩，就整个液面来说，如同拉紧的弹性薄膜，这种沿着表面，使液面收缩的力称为表面张力。表面张力在船舶制造、水利学、化学化工、凝聚态物理中都能找到它的应用。
测量液体（例如水）的表面张力系数有多种方法，如最大泡压法、平板法（亦称拉普拉斯法）、毛细管法、焦利氏秤法、扭力天平法等。这里只介绍焦利氏秤法。本实验首先利用逐差法测量焦利氏秤弹簧的倔强系数，然后利用拉脱法测量液体的表面张力系数。
实验原理
1、液体分子受力情况
液体表面层中分子的受力情况与液体内部不同。在液体内部，分子在各个方向上受力均匀，合力为零。而在表面层中，由于液面上方气体分子数较少，使得表面层中的分子受到向上的引力小于向下的引力，合力不为零，这个合力垂直于液体表面并指向液体内部，如图1所示。所以，表面层的分子有从液面挤入液体内部的倾向，从而使得液体的表面自然收缩，直到达到动态平衡(即表面层中分
图1 液体分子受力示意图
子挤入液体内部的速率与液体内部分子热运动而达到液面的速率相等)。这时，就整个液面来说，如同拉紧的弹性薄膜。这种沿着表面，使液面收缩的力称为
表面张力。
想象在液面上划一条线，表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。
2、 矩形金属框架测量原理
将一表面清洁的矩形金属薄片竖直浸入水中，使其底面水平并轻轻提起。当金属片底面与水面相平，或略高于水面时，由于液体表面张力的作用，金属片的四周将带起一部分水，使水面弯曲，呈图2所示的形状。这时，金属片在竖直方向上受到(1)金属片的重力mg ；(2)向上的拉力F ；(3)水表面对金属片的作用力——表面张力?cos f 。
图2 金属框受力示意图
其中?为水面与金属片侧面的夹角，称为接触角。如果金属片静止，则竖直方向上合力为零，有
?cos f mg F += （1）
在金属片临脱离液体时，0≈?，即1cos =?,则F 应当是金属丝重力mg 与薄膜拉引金属丝的表面张力之和,则平衡条件变为：
f m
g F += (2)
显然表面张力f 是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其方向沿着液体表面，且垂直于该分界线。表面张力f 的大小与分界线的长度成正比。由于表面张力f 与接触面的周长)(2d l +成正比，即
，所以由(2)式得：
)(2)(2σd l mg F d l f +-=+= (3)
因此，只要通过实验测出拉力P 、mg 及l 和d ，代入(3)式，即可求出水的表面张力系数α。
实验时，可用—“ ”型金属框架来代替金属薄片。这时，l 为金属框架横梁的长度，d 为金属丝的直径。
(3)式中，若l 、d 的单位为m ，f 、P 的单位为N ，g 的单位为2-?s
m ，m 的单位为kg ，
称为表面张力系数，单位是N/m 。表面张力系数与液体的性质有关，密度小而易挥发的液体小，反之较大；表面张力系数还与杂质和温度有关，液体中掺入某些杂质可以增加，而掺入另一些杂质可能会减少；温度升高，表面张力系数
将降低。
3、焦利氏秤工作原理 测定表面张力系数的关键是测量表面张力F '。用普通的弹簧称是很难迅速测出液膜即将破裂时的F 的，应用焦力氏秤则克服了这一困难，可以方便地测量表面张力F '。
焦利氏秤由固定在底座上的秤框、可升降的金属杆和锥形弹簧秤等部分组成，如图5.2.1-2所示。在秤框上固定有下部可调节的载物平台、作为平衡参考点用的玻璃管和作弹簧伸长量读数用的游标；升降杆位于秤框内部，其上部有刻度，用以读出高度，框顶端带有螺旋，供固定锥形弹簧秤用，杆的上升和下降由位于秤框下端的升降钮控制；锥形弹簧秤由锥形弹簧、带小镜子的金属挂钩及砝码盘组成。带镜子的挂钩从平衡指示玻璃管内穿过，且不与玻璃管相碰。
图三 焦利氏秤装置图
1-秤框；2-升降金属杆；3-金属杆高度调节按钮；4-锥形弹簧；5-带小镜子的挂钩；6-平衡指示玻璃管；7-载物台；8-载物台调节螺丝；9-底脚螺丝；
焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同：普通的弹簧秤是固定上端，通过下端移动的距离来称衡，而焦利氏秤则是在测量过程中保持下端固定在某一位置，靠上端的位移大小来称衡。其次，为了克服因弹簧自重引起弹性系数的变化，把弹簧做成锥形。由于焦利氏秤的特点，在使用中应保持让小镜中的指示横
线、平衡指示玻璃管上的刻度线及其在小镜中的像三者对齐，简称为三线对齐，作为弹簧下端的固定起算点。
实验仪器：
焦利氏秤测量液体表面张力系数实验中的实验仪器包括：焦利氏秤、砝码托盘、金属环、金属框、镊子、砝码盘（实验台上盛放砝码）、游标卡尺、螺旋测微器、烧杯。
1、焦利氏秤：
真实仪器仿真仪器
实验中放大的焦利氏秤
操作提示：
双击实验桌上焦利氏秤图片弹出焦利氏秤调节窗体；单击焦利氏秤上高度调节旋钮，可以调节金属杆和弹簧高度；单击载物台高度调节箭头，可以调节载物台高度；按键盘上W或S或上键或下键，可以微调载物台高度；单击焦利氏秤上底脚螺丝，可以调节焦利氏秤支架平衡；
2、砝码托盘：
实验中可以悬挂在焦利氏秤挂钩上，可往里放入砝码。
操作提示：
鼠标放到砝码托盘位置，按下鼠标并拖动，可以改变砝码托盘在场景中位置；
3、金属环：
浸入液体中，提升时产生液膜。
真实仪器仿真仪器
操作提示：
鼠标放到金属环位置，按下鼠标并拖动，可以改变金属环在场景中位置；
4、金属框：
浸入液体中，提升时产生液膜。
真实仪器仿真仪器
操作提示：
鼠标放到金属框位置，按下鼠标并拖动，可以改变金属框在场景中位置；
5、镊子：
实验中用来夹取砝码。
真实仪器仿真仪器
操作提示：
鼠标放到镊子位置，按下鼠标并拖动，可以改变镊子在场景中位置；空镊子移动到装有砝码的砝码盘或砝码托盘位置时，自动夹起砝码；夹有砝码的镊子移动到砝码盘或砝码托盘位置时，自动将砝码放到该容器中；
6、砝码盘：
实验中用来盛放砝码。
真实仪器仿真仪器
操作提示：
鼠标放到砝码盘位置，按下鼠标并拖动，可以改变砝码盘在场景中位置；
7、游标卡尺：
实验中用来测量金属框和金属环长度；
真实仪器仿真仪器
实验中放大的游标卡尺
操作提示：
双击实验台上游标卡尺，弹出游标卡尺调节窗体。初始化时游标卡尺处于锁定状态，用户使用时首先单击锁定螺丝，将游标卡尺解锁；游标卡尺解锁后，鼠标拖动游标上拖动按钮，打开脚爪；点击测量按钮，打开待测物体栏，将待测物体拖到游标卡尺脚爪之间，便可测量该待测物体；点击移除物体按钮，可以将待测物放回待测物体栏；
8、螺旋测微器：
真实仪器仿真仪器
实验中放大的螺旋测微器
操作提示：
双击实验台上螺旋测微器，弹出螺旋测微器调节窗体；初始化时螺旋测微器处于解锁状态；左击旋钮，测微螺杆与测砧之间的间距减小，右击旋钮，测
微螺杆与测砧之间的间距变大；左击转轴锁，螺旋测微器锁定，右击转轴锁，
螺旋测微器解锁；点击测量按钮，出现待测物体栏；将物体移到螺杆和测砧之
间，可以测量物体；点击移除物体按钮，待测物体回到仪器栏；
9、烧杯
实验中盛放液体。
真实仪器仿真仪器操作提示：
鼠标放到烧杯位置，按下鼠标并拖动，可以改变烧杯在场景中位置；
实验内容
1、用逐差法求弹簧的倔强系数
（1）测量前焦利氏秤的安装和调节
调节支架底座的底脚螺丝，使秤框竖直，弹簧自然下垂并与升降杆平行，
使小平面镜在玻璃管中心，不与管壁相碰，将砝码托盘放到焦利氏秤挂钩上；
（2）测量数据
逐次向砝码托盘内放入砝码，调节升降钮，使三线对齐，分别记下对应砝
码个数为1、2、3、4、5、6时刻度尺的读数，再逐次减少砝码，记录刻度尺读
数；用逐差法或作图法处理数据，计算弹簧的倔强系数；
2、用金属框测量液体的表面张力系数
（1）用游标卡尺测量金属框横梁的长度；
（2）用螺旋测微器测量金属框金属丝的直径；
（3）取下砝码，将金属框挂到砝码托盘挂钩上，仍保持三线对齐，记下刻度尺读数；
（4）把盛有自来水的烧杯放在焦利氏秤载物台上，调节载物台的微调螺丝和升降钮，使金属框浸入水面以下；
（5）同时缓慢地旋转载物台微调螺丝和升降钮，注意烧杯下降和金属杆上升时，始终保持三线对齐。当液膜刚破裂时，记下金属杆的读数。测量6次，取平均，计算自来水的表面张力系数；
3、用金属环测量液体的表面张力系数
（1）用游标卡尺分别测量金属环外径和内径；
（2）取下金属框和砝码托盘，将金属环挂到焦利氏秤挂钩上，仍保持三线对齐，记下刻度尺读数；
（3）把盛有自来水的烧杯放在焦利氏秤载物台上，调节载物台的微调螺丝和升降钮，使金属环浸入水面以下；
（4）同时缓慢地旋转载物台微调螺丝和升降钮，注意烧杯下降和金属杆上升时，始终保持三线对齐。当液膜刚破裂时，记下金属杆的读数。测量6次，取平均，计算自来水的表面张力系数；
思考题
1、焦利氏秤法测定液体的表面张力有什么优点？
答：弹簧做成锥形，克服因弹簧自重引起弹性系数的变化，减小了误差；通过上端的游标卡尺读数，使实验结果精确到0.01cm；通过机械装置拉动弹簧避免人手的抖动对实验的影响；固定弹簧下端，拉动上端来拉伸弹簧，能够较为准确地测量出液膜破裂瞬间的拉力；三线对齐保证了测量结果具较好的准确性。
2、分析本实验系统可能的误差来源。
答：周围环境温度不稳定导致液体表面张力系数有变化；侧量过程中，液膜破裂时刻的表面张力难以测定，导致测量结果偏小；实验过程中将金属棒或者金属圈上沾了过多的水，金属上水膜的质量使得测量出的液体表面张力偏大等。
3、表面张力与哪些因素有关实验中应注意哪些因素才能减小误差
答：（1）内因：无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多；水的表面张力72.8mN/m(20℃)；有机液体的表面张力都小于水；含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大；含F、Si的液体表面张力最小；分子量大表面张力大；水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物，表面张力比水小。
外因：温度升高表面张力减小；压力和表面张力没有关系。
（2）实验中应注意环境温度对液体表面张力的影响以及使用刚注入容器中的水，以免空气中的灰尘等杂物进入水中改变其表面张力系数等。
4、在缓慢地从水中拉起金属环时为什么要时刻保证“三线对齐”
答：水的表面张力近似为液膜破裂瞬间的拉力，保持“三线对齐”是为了能够使水膜破裂瞬间近似“三线对齐”，从而得到水膜破裂时精确的拉力，同时降低实验误差。
法源法律实务综合模拟软件 一、产品名称及规格型号 法源法律实务综合模拟软件V1.0 二、产品说明 （一）系统介绍 法源法律实务综合模拟软件是完全模拟诉讼实务中的程序和标准的法律案件审理程序的整个过程的一套训练系统。系统覆盖现今所有法律机构办案流程，通过模拟了解法院、检察院、公安机关、仲裁、行政机构如何进行案件审理，以及在整个诉讼、侦查等过程中，如何去实现自己的诉讼权利等等。系统内置的业务涉及法院、检察院、公安侦查、仲裁、行政复议（处罚）、调解的四十余种诉讼与非讼业务流程。 （二）系统价值 1、通过软件的案件和流程设置，学生通过模拟了解法院、检察院、公安机关、仲裁、行政机构如何进行案件审理，以及在整个诉讼、侦查等过程中，如何去实现自己的诉讼权利等等。 2、软件内置的业务涉及法院、检察院、公安侦查、仲裁、行政复议（处罚）、调解等。 3、软件内置的教学案例为真实的案例，并且在教师端可以进行自由添加删除修改。所谓的真实案例是该案件要求附带整套证据扫描件。 4、教师端可以进行实时庭审的监控以及对实验的所有学生进行实验进度的监控和评分。 5、管理员端可以进行班级、账号的添加，可以对软件的数据进行添加修改（如添加视频）。 6、学生端可以完成老师安排的实验也可以自行添加实验进行练习（实验的业务详见参数），可以进行单人多角色模式和多人互动模式进行操作，庭审中即可用语言视频操作也可以用文字录入模式进行操作。 7、业务流程以流程图式和 flash两种方式嵌入，即让学生和教师快速清楚了解诉讼侦查等业务的整个概况，又增加了趣味性。
8、考核功能：具有主观与自动评分相结合来（实验完成的时间、完成程度、教师预先设定的实验要求）考核学生的整个实验。 9、诉讼流程：系统用流程图跟踪颜色变动方式来显示，可以清楚直观的显示学生的实验情况，以及教师对其的监控。 10、实验数据：实验数据可以在教师端口导出所有学生的所有已完成实验的案件文书，可保存WORD打印。 11、软件数据： （1）真实案件 50 例； （2）文书模版：内置 1400 份各类型的法律文书模板； （3）司法案例，内置上千例司法案例、两高公报等; （4）合同模板：内置上千份合同模板库。 （5）法律法规：内置40余万的法律法规、司法解释等 12、软件为B/S架构网络版，客户端没有站点限制。 三、系统优势 A功能： 1、操作模式： 单人模式：单帐号扮演案件中的所有角色，让学生独立完成实验，方便其熟悉诉讼中的每个环节。 多人模式：多帐号互动扮演案件中的角色，让学生之间互动操作来配合完成实验，可根据分析案情、证据、焦点等全面提高法律技能。 2、实验流程： （1）法院： 民事诉讼 A民事一审程序、B民事一审反诉程序、C民事二审程序、D民事非诉特别程序：督促程序、E民事非诉特别程序：公示催告程序F民事非诉特别程序：企业破产程序、G民事特别程序：选民资格案件程序H民事特别程序：宣告公民失踪和宣告公民死亡案件程序、I民事特别程序：认定公民无行为能力或者限制行为能力案件程序、J民事特别程序：认定财产无主案件程序K民事特别程序：宣告婚
实验名称：光电效应实验 专业班级：核工程实验日期： 2012 年 5 月 25 日 姓名：学号： 光电效应实验简介： 当光照在物体上时，光的能量仅部分的以热的形式为物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子的能量，使电子溢出物体表面，这种效应称为光电效应，溢出的电子称为光电子。根据爱因斯坦理论，每个光子的能量为其中h为普朗克常数，是近代量子物理中的重要常数。而本实验就是利用光电效应法来测得普朗克常数。 一．实验目的： 1．了解光电效应的基本规律。 2. 验证爱因斯坦光电方程。 3．熟悉普朗克常数测定仪的操作比并用光电效应方法测量普朗克常数。 二．实验仪器： 包括GD-5光电管、单色仪、水银灯、检流计、直流电源、直流电压表、滑线变阻器、临界电阻箱。 三．实验步骤： 1．连接电路 根据测量光电管正向特性的电路图将实验电路接好；根据测量光电管反向特性的电路图将实验电路接好。 线路连接好后，鼠标右键单击，弹出主菜单，选中接线检查。若连线正确，就可以正式开始实验，否则需要继续连线。 2．调整仪器 通过接线检查后，双击各仪器弹出其放大窗口，调整该仪器。 （1）检流计的调零。 （2）临界电阻箱的调节。 （3）调节单色仪，得到合适波长的单色光，实验中将用到5770埃、5461埃、4358埃、4047埃四种波长的单色光。 四．测量内容及数据处理：
（1）分别对四种波长的光进行实验，得到光电管在各种波长的单色光照射下的正向、反向电压特性，一共八组数据，记录在表格中。 5770埃正向伏安特性： 5770埃反向伏安特性： 5461埃正向伏安特性：
5461埃反向伏安特性： 4358埃正向伏安特性： 4358埃反向伏安特性：
20XX 年全国高考物理实验试题汇总 1、（安徽21.）（18分） Ⅰ.（5分）根据单摆周期公式2T =，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 （1） 用游标卡尺测量小钢球直径，求数如图2所示，读数为_______mm 。 （2） 以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_______。 a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些 b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的 c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度 d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5度，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔t 即为单摆周期T e.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5度，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t ，则单摆周期 50 t T = Ⅱ.（6分）（1）在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________ mm ，合金丝的直径为_______mm 。 （2）为了精确测量合金丝的电阻R x ,设计出如图Ⅰ所示的实验电路图，按照该电路图完成图2中的实物电路连接。
Ⅲ。（7分）根据闭合电路欧姆定律，用图Ⅰ所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R 0两端的对应电压U 12,对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的。根据实验数据在 12 1 R u -坐标系中描出坐标点，如图2所示。已知0150R =Ω，请完成以下数据分析和处理。（1）图2中电阻为 Ω的数据点应剔除； （2）在坐标纸上画出 12 1 R u -关系图线； （3）图线的斜率是 1 1 ()v --?Ω，由此可得电池电动势n E = v 。 2、（北京21.）(18分) 某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx 的阻值。 （1）现有电源（4V ，内阻可不计），滑动变阻器（0—50Ω，额定电流2A ）,开关和导线若干，以及下列电表： A ．电流表（0—3A,内阻约为0.025Ω） B ．电流表（0—0.6A,内阻约为0.125Ω） C ．电压表（0—3V,内阻约为3k Ω） D ．电压表（0—15V,内阻约为15k Ω） 为减小实验误差，在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 （选填器材字母）。 实验电路应采用图1中的 （选填甲或乙） （2）图2是测量Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在（1）问中所选的电路图，补充完整图2中实物间的连线。
高中物理实验的虚实结合 摘要：物理教学中传统的物理实验有着不可取代的作用，也有着难以克服的缺陷。仿真实验能够解决传统实验的诸多问题，但虚拟的环境也有它明显的不足，例如：实验过程理想化。用仿真实验帮助学生理解，用真实实验培养学生的动手能力，两者不能相互替代，只有用其所长，才能提高学生的综合素质。 关键词：仿真实验；优势互补；适时适度 物理是一门以实验为基础的学科，常规教学和实验教学是中学物理教学的重要环节。内容丰富的实验是物理实验教学的特点，利用实验课不仅可以让学生自主学习物理知识，更有助于学生掌握物理实验的原理，进一步深化课堂所学的知识、相关概念和理论。 现在来看，传统实验至少有两个方面明显缺陷：在传统物理实验室，一方面为防止发生意外或造成实验仪器的损坏，制定了许多实验室规章制度，限制学生的活动；另一方面目前高中物理实验器材陈旧，实验现象不明显，实验效果大打折扣，不能起到实验应有的作用。 新课标全面推进素质教育，从高中生的心理发展特点看，他们具有强烈的探究未知的动机，他们思维活跃，兴趣广泛，自尊心强，绝不会满足于“按图索骥”、“ 按方抓药”式的实验学习，因而改变陈旧的实验学习方式是必然的。 仿真物理实验室是一个开放性的教学平台、课件制作平台和学生的探索性学习平台。与常规的物理教学软件所不同，仿真物理实验室不是单纯地演示几个现成的实验，而是把物理定律内建其中，提供中学物理常用的数十种器件和对象，通过这些器件和对象的任意组合，我们就可以制作出无穷的物理实验和物理模型。它不但专业性强，而且具有很好的交互性。 仿真实验具有以下优点： 一、实验环境开放，仪器多样。这种仿真实验室为学生提供了全方位的开放性的操作环境，使学生在课堂以虚拟的环境实现真实的实验室操作，弥补了常规实验仪器不足，某些难以在常规实验环境下完成的物理实验在这里都可以实现。例如力学中物体受力分析，运动学中平抛运动和自由落体运动的验证，万有引力中卫星环绕地球的运动，带电粒子在电磁场中的运行轨迹……等等。 二、仪器不怕损坏，保护学生创造力。在上传统电学实验课时，实验教师通常会告诉学生，电流表的接线柱不能短接、测量的电压不能超过电压表最大量程，电池不能短路……，很多实验不允许学生自己独立操作，需要实验教师检查之后才可以进行实验。这些规章制度虽然保护了实验仪器，防止了可能的危险操作，但是无形中扼杀了学生的创造性思维和积极性。有些学生为了研究自己所学的理论，经常背着教师进行实验，结果可能就是被实验教师赶出实验室或者进行其他
物理仿真实验 姓名：索玉昌 班级：信息54 学号：2150508187 实验名称：不良导体热导率的测量 1、实验目的 1、学会用稳态平板法测定不良导体的导热系数； 2、学会用作图法求出冷却速率 。 2、仪器用具及使用方法 仪器：自耦调压器,数字电压表,杜瓦瓶,游标卡尺,电子秒表。 使用方法： （1）开始实验后，从实验仪器栏将橡胶盘、电子秒表和游标卡尺拖至实验台上。 （2）测量铜盘、橡胶盘的直径及厚度并记录到实验表格中。 （3）将橡胶盘拖至主仪器的支架上 (4) 连接好线路，调节自耦调压器，开始加热。
(5) 移走橡胶盘，加热铜盘A、C。 (6) 移走上铜盘，让下铜盘独立散热。 (7) 记录数据。 3、测量内容及数据处理 测量铜盘直径（单位：mm） 测量铜盘厚度（单位：mm） 测量橡胶盘直径（单位：mm） 测量橡胶盘厚度（单位：mm）
A盘加热到平衡温度时的温差电动势的绝对值: 3.25mv C盘加热到平衡温度时的温差电动势的绝对值： 2.35mv C盘降温过程中不同时刻温度对应的温差电动势（每隔30s记录一次）： 测量次数 1 2 3 4 5 6 电压(mv) 2.77 2.72 2.68 2.63 2.59 2.54 7 8 9 10 11 12 13 2.49 2.45 2.41 2.36 2.32 2.28 2.24 由逐差法可得 散热盘散热速率测定：0.0015（mv/s） 由导热系数的公式： λ=0.151 （3）
由题意可知， 。 （4）由逐差法求得的 与线性拟合出的数据均为0.0357， 误差为0%，故橡胶盘的热导系数为0.151 4、小结 结论：橡胶盘的热导系数为0.151 ， =0.0357，冷却速率误差为0。 误差分析：（1）仪器误差使得测量不精确 （2）游标卡尺读数误差 建议：用更精确的仪器或者等仪器稳定后读数，多次测量取平 均值。 5、思考题 1 试分析实验中产生误差的主要因素以及实验中是如何减小误差的？
2019年全国高考物理实验题 （5分）（2019年全国1卷22）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE 五个点中，打点计时器最先打出的是点，在打出C点时物块的速度大小为 m/s （保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为m/s2（保留2位有效数字）。(A 0.233 0.75) 23．（2019年全国1卷23）（10分）某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微 安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。 （1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。 （2）当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可 以推测出改装的电表量程不是预期值，而是。（填正确答案标号）A．18 mA A．21 mA C．25mA D．28 mA （3）产生上述问题的原因可能是。 A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω C．R值计算错误，接入的电阻偏小 D．R值计算错误，接入的电阻偏大 （4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是都正 确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个 阻值为kR的电阻即可，其中k= 。 （1）连线如图所示（2）C （3）AC （4）99 79
虚拟实验室Proteus在物理教学中的应用 殷建彬 关键字：模拟仿真Proteus 摘要：简要介绍Proteus软件，演示Proteus自带的和中学教学有关的几个例子。 中学物理教材里有许多课堂演示试验，实际做实验时要耗费大量的实验材料，并且有的学校还不具备做物理实验的条件。实际上，目前有好多电脑软件能够模拟实验了。Proteus是新的电路设计、分析软件，它是由英国Labcenter公司（官方网站：https://www.doczj.com/doc/ec4656631.html,/）出品。最近，笔者把它用到物理实验教学中，引起了学生的极大兴趣，收到了意想不到的效果。下面把使用体会向大家介绍一下。 Proteus的下载和安装 首先从https://www.doczj.com/doc/ec4656631.html,网站下载Proteus的DEMO版软件，最新的版本是6.8。DEMO软件只是没有存盘的功能，其它功能没有限制。下载时需要你填写一下所需要的组件，我们不妨都下载下来。下载后安装，一路NEXT即可安装成功。安装后，鼠标点击“开始”，再点击“程序”，找到“Proteus 6 Demonstration”程序，出现如图1所示的情形。
序。我们需要的是ISIS，点击它，打开如图2所示的界面。 我们首先体验一下它的模拟仿真的妙处。 电容充放电试验 在图2的界面，点击菜单“File”下的“Load Design”，在出
现的对话框找到Proteus的安装目录下的C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\Animated Circuits文件夹，Caps01、Caps02、Caps03是几个电容充放电的例子，我们首先打开Caps01，在如2界面的中央出现图3所示的电路，点击左下角的模拟调试按钮，电容就开始充电了，你会看到从电源的正极接到电容正极的导线变成了红线，还带有红色的箭头，地线则变成了蓝色，有蓝色的箭头；随着时间的延长，电容正极的红色“＋”号越来越多，电容负极的蓝色“－”号也越来越来越多；在充电的时候，灯泡还在发光，当充满后，灯泡就不在发光了，效果图如图3所示。 Caps02是真正的充放电的试验，如图4所示。运行后，鼠标移到开关SW1的处，会出现一个“＋”号，点击一下，合上开关，开始充电。充电完毕，在把鼠标移到SW1的，当出现“－”号的时候点击一下，就断开电源了。接着合上开关SW2，电容通过小灯泡放电，我们同时会看到小灯泡发光，一会儿，放电完毕，灯泡不再发光。Caps03是在Caps02基础上加上了电压表和伏特表，我们可以
湖北警官学院虚拟仿真实验教学建设方案 一、方案背景 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）精神，根据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。其中虚拟仿真实验教学的管理和共享平台是中心建设的重要内容之一。 目前，大多数高校都有针对课程使用实验教学软件，但由于每个专业或课程的情况不同，购买的软件所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。由于学校管理工作的复杂性，各校乃至校内各专业的实验教学建设大都自成体系，各自为政，形成了“信息孤岛”。主要面临如下问题：? 管理混乱，各种实验教学软件缺乏统一的集中管理。 ? 使用不规范，缺乏统一的操作模式和管理方式； ? 可扩展性差，无法支持课程和相应实验的扩展； ? 各系统的数据无法共享，容易形成“信息孤岛”； ? 缺乏足够的开放性； ? 软件部署复杂，不同的软件不能运行在同一台服务器上； 二、方案目标 该方案的目标就是高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。平台要实现学校购置的所有实验软件统一接入和学生在平台下进行统一实验的目的，通过系统间的无缝连接，使之达到一个整体的实验效果，学校通过该平台的部署，不仅可以促进系统的耦合度，解决信息孤岛的问题，还可以使学校能够迅速实施第三方的实验教学软件。 平台提供了全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括：门户网站、实验前的理论学习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的智能指导、实验结果的自动批改、实验成绩统计查询、在线答疑、实验教学效
高中物理学习材料 桑水制作 03年到09年全国高考一卷理综物理部分实验题汇总 【03年高考】23.（15分）用伏安法测量电阻阻值R ，并求出电阻率ρ。 给定电压表（内阻约为50k Ω）、电流表（内阻约为40Ω）、滑动变阻器、电源、电键、 待测电阻（约为250Ω）及导线若干。 （1）画出测量R 的电路图。 （2）图1中的6个点表示实验中测得的6组电流I 、电压U 的值，试写出根 据此图求R 的步骤： ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 求出的电阻值R=____________。（保留3位有效数字） 0 1234567890 0123456 (cm) 1 1 0 01234567890 0123456 (cm) 4 5 8 9 0 U /V I /mA 0 5 10 15 20 25 5 4 3 2 1
（3）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径， 结果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为___________，直径为__________。 （4）由以上数据可求出ρ=_____________。（保留3位有效数字） 答案： （1） （2）①作U —I 直线，舍去左起第二点，其余5个点尽量靠近直线均匀分布在直线 两侧。 ②求该直线的斜率K ，则R=K 。 229Ω（221～237Ω均为正确）。 （3）0.800cm 0.194cm （4）8.46×10－2 Ω·m 【04年高考】22．（18分） ⑴图中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为 mm ⑵实验室内有一电压表mV ，量程为150mV 内阻约为150Ω 。现要将其改装成量程为10mA 的电流表，并进行校准。为此，实验室提供如下器材：干电池E （电动势为 1.5V ），电阻 箱R ，滑线变阻器R ˊ，电流表 A （有1.5mA , 15mA 与150mA 三个量程）及开关K 。 （a ）对电流表改装时必须知道电压表的内阻。可用图示的电路测量电压表mV 的内阻。在 既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表 A 应选用的量程 是 。若合上K ，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV ，电流表 A 的读 数为1.05mA ，则电压表的内阻R mV 为 。（取三位有效数字） （b ）在对改装成的电流表进行校准时，把 A 作为标准电流表，画出对改装成的电流表进行 校准的电路原理图（滑线变阻器作限流使用），图中各元件要用题中给出的符号或字母标注。 V A A V mV R ˊ K A 0 5 15 10
采用“数字仿真实验”变革高中物理学习模式的探索 摘要：随着新课改的不断深入，许多新的教学手段和方法被大胆采用和在教学中进行尝试，为现代高中教学带来了勃勃生机。仿真实验作为一种有效的教学实验手段在许多大学的物理教学中已经得到了广泛地采用。但这种有效的教学手段在高中并没有得到重视和应用。本文试图通过我们在校本研究为基础的条件下展开的尝试，来说明采用“虚拟实验室”进行教学的方法和优势。 关键词：仿真试验室，高中物理教学 The Exploration of the "Digital Simulation Experiment" Change the Senior High School Physics Study Mode Abstract with the deepening of the new curriculum reform, many new teaching means and methods to be used in teaching and bold try for the modern teaching high school, bring great vitality. The simulation experiment as a kind of effective teaching experiment means in many university physics teaching has been widely adopted. But the effective teaching means in high school and have been ignored and application. This paper attempts to us in a school-based research based on the condition that the attempt to "virtual laboratory teaching method and the advantage on. Keywords Simulation Lab, Senior High School Physics Teaching 建构主义“认知工具”理论认为，学习是以思维为中介的，为了更直接地影响学习进程，应减少一直以来对传递技术的过分关注，而更多地关心在完成不同任务中如何要求学习者思维的技术。认知工具理论就是在这种基础上应运而生的。认知工具是支持、指导、扩展学习者思维过程的心理或计算装置。前者存在于学习者的认知、元认知策略；后者则是外部的，包括基于计算机的装置和环境；它们都是知识建构的助成工具。随着计算机在教学领域中的普及，计算机辅助教学日益得到了重视。其中又以“仿真物理实验室”为代表的虚拟实验以其无可比拟的优势为物理教学带来了新的变革。以多媒体教学技术和网络技术为核心的现代信息技术成为最理想、最实用的认知工具。课程整合中，强调信息技术服务于具体的任务，学生以一种自然的方式对待信息技术，把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，并且对这种工具的使用要像铅笔、橡皮那样顺手、自然。要培养学生学会把信息技术作为获取信息、探索问题、协作讨论、解决问题和知识构建的认知工具，将信息技术作为演示工具、交流工具、个别辅导工具、情境探究和发现学习工具、信息加工与 1 楼志刚：1973.2，男，浙江省慈溪市人，中教一级，硕士学位
建筑工程虚拟仿真实训平台 三好建筑工程仿真实训平台GS2013 一、概述 三好建筑工程仿真实训平台2013，是以Unity3D为平台，结合当前最为流行的三维仿真技术，专门为开设有建筑类专业的中、高等院校而开发，以解决建筑类专业学生的实习实训任务为目标而打造的一款综合性系统软件。整个软件以当前施工现场流行的施工工艺和施工管理为主线，以真实的施工项目为背景而开发，人机交互加三维场景，将整个建筑工程搬进实训室，使学生身临其境，不出校门，即可完成实习、实训任务。从而达到学校育人和企业用人的无缝对接。 现阶段院校建筑类专业课程授课过程中所存在的情景教学资源少、实训操作场地局限、实训操作道具成本较高、重复利用率低等情况，以及学生就业方向对技能的要求，分模块化配套建筑信息化教学课改的专业核心内容，进行虚拟操作体验，从而达到理论结合实践，实践贴近实际的效果。对于提高建筑行业整体水平有较高的指导性和先进性，对提高行业综合实力意义重大。
二、系统介绍 1、功能特点 （1）实现施工管理流程与施工工艺流程同步仿真； （2）场景符合安全文明标化工地要求； （3）菜单形式显示施工任务流程，该任务过程中任意跳转； （4）资料库功能，仿真项目实施过程中所涉及到的图纸、施工方案、各种记录以及其他文件资料。 （5）多视角切换（可根据施工的不同程度，多方位、多视角查看施工情况）；
（6）地图热点，实现三维漫游时的不同场景的快速跳转； （7）远近镜头调整； （8）智能语音提示功能，使得整个软件在运行过程中，更加生动形象。 （9）教学模式顺序展示； （10）仿真模式实现交互； （11）考评模式完成考核；理论考试与实务操作相结合，并记录成绩，更科学，更客观的评价学生对实际知识和技能的掌握情况。 （12）丰富的视频； （13）三维漫游功能。 2、专业实现 （1）真实还原施工现场、仿真展示、交互式操作； （2）平台包含典型案例工程、配套实训图纸、《实训任务书》、内业资料、施工管理流程、施工工艺流程； （3）典型工程案例（该工程包含地下室，地上为框支剪力墙、剪力墙结构），囊括现行施工工艺流程；现实生活中的真实项目，项目建筑面积不低于50000平米，楼高不低于50米。 （4）包含各阶段施工图纸、施工方案、技术交底、安全交底，并同步生成工程配套的各种技术资料和施工记录；
西安交通大学实验报告 第 1 页(共10 页）课程：_____大学物理实验____ 实验日期 : 2014 年 11月 30日 专业班号______组别__无___ 交报告日期： 2012 年 12 月 4 日 姓名___ 学号______ 报告退发：（订正、重做) 同组者____________________________ 教师审批签字： 实验名称：超声波测声速 一、实验目的: 1。了解超声波的产生、发射、和接收方法； 2.用驻波法、相位比较法测量声速。 二、实验仪器： SV—DH系列声速测试仪，示波器，声速测试仪信号源. 三、实验原理： 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率 和波长就可以求出波速.本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的 输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比 较法）测量.下图是超声波测声速实验装置图.
1。驻波法测波长 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是： 叠加后合成波为: 振幅最大的各点称为波腹，其对应位置： 振幅最小的各点称为波节，其对应位置： 因此只要测得相邻两波腹（或波节)的位置Xn、Xn—1即可得波长. 2。相位比较法测波长
从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差:。因为x改变一个波长时，相位差就改变2π。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长. 四、实验内容 1．接线 2．调整仪器 （1）示波器的使用与调整 使用示波器时候，请先调整好示波器的聚焦.然后鼠标单击示波器的输入信号的接口,把信号输入示波器.接着调节通道1，2的幅度微调，扫描信号的时基微调。最后选择合适的垂直方式选择开关，触发源选择开关，内触发源选择开关，Auto-Norm-X—Y开关，在示波器上显示出需要观察的信号波形。输入信道的信号是由实验线路的连接决定的。 （2）信号发生器的调整 根据实验的要求调整信号发生器，产生频率大概在35KHz左右，幅度为5V 的一个正弦信号。由于本实验测声速的方法需要通过换能器（压电陶瓷）共振把电信号转为声信号,然后再转为电信号进行的,所以在开始测量前需要调节信号的频率为换能器的共振频率。在寻找共振频率时，通过调节信号发生器的微调旋钮,观察示波器上信号幅度是否为最大来逐步寻找的。 (3）超声速测定仪的使用 在超声速测定仪中，左边的换能器是固定的，右边的换能器是与游标卡尺的滑动部分连接在一起的。这样，左右换能器间的距离就可以通过游标卡尺来测量出来，在上图的下半部分是一个放大的游标卡尺的读数图. 3．实验内容 寻找到超声波的频率（就是换能器的共振频率)后,只要测量到信号的波长就可以求得声速.我们采用驻波法和相位比较法来测量信号波长： （1）驻波法 信号发生器产生的信号通过超声速测定仪后，会在两个换能器件之间产生驻波。改变换能器之间的距离（移动右边的换能器）时，在接收端(把声信号转为电信号的换能器）的信号振幅会相应改变。当换能器之间的距离为信号波长的一
电学实验 1.(2016·全国卷I·T23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过I c时就会报警),电阻箱(最大阻值为Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,I c约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统: ①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω; 滑动变阻器的滑片应置于(选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 ②将开关向(选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。 2.(2016·全国卷II·T23)某同学利用图甲所示电路测量量程为的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。实验步骤如下: ①按电路原理图甲连接线路; ②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合开关S; ③调节滑动变阻器,使电压表满偏; ④保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为,记下电阻箱的阻值。 回答下列问题: (1)实验中应选择滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。 (2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。 (3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为Ω(结果保留到个位)。 (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为(填正确答案标号)。 μA μA μA mA 3.(2016·全国卷III·T22)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 (1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议: A.适当增加两导轨间的距离 B.换一根更长的金属棒 C.适当增大金属棒中的电流 其中正确的是(填入正确选项前的标号)。 4.（2016·江苏高考·T10）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω,R随t的升高而增大。实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度。 实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,…和电流表的相应示数I1,I2,…。然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,…,分别记下电阻箱相应的示数R1,R2,…。 (1)有以下两种电流表,实验电路中应选用。 A.量程0～100 mA,内阻约2Ω B.量程0～ A,内阻可忽略 (2)实验过程中,要将电阻箱的阻值由Ω调节至Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”,正确的操作顺序是。 ①将旋钮a由“0”旋转至“1” ②将旋钮b由“9”旋转至“0” ③将旋钮c由“9”旋转至“0” (3)实验记录的t和R的数据见下表 请根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R-t图线。 由图线求得R随t的变化关系为R= Ω。 5.(2016·天津高考·T9（3）)某同学想要描绘标有“ A”字样小灯泡L的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外,还有: 电压表V1(量程0～3 V,内阻等于3 kΩ) 电压表V2(量程0～15 V,内阻等于15 kΩ) 电流表A1(量程0～200 mA,内阻等于10Ω) 电流表A2(量程0～3 A,内阻等于Ω) 滑动变阻器R1(0～10Ω,额定电流2 A) 滑动变阻器R2(0～1kΩ,额定电流 A) 定值电阻R3(阻值等于1Ω) 定值电阻R4(阻值等于10Ω) 定值电阻R5(阻值等于1kΩ)电源E(E=6V,内阻不计) (1)请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。 (2)该同学描绘出的I-U图象应是图中的。 6.（2016·海南高考·T12）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路。
高中物理专项练习：创新实验 1.（南昌模拟）(1)如图所示为小南同学用欧姆挡去测量浴霸里的的白炽灯(220V,275W)不发光时灯丝电阻的表盘照片,但在拍照的时候未把多用电表的选择挡位旋钮拍进去小南同学认为还是能够知道其电阻值,那么你认为此白炽灯的灯丝电阻是___________Ω。如果照片所拍摄的是直 流电流档(量程为5A)的表盘,则所测电流为___________A。 (2)小南同学想通过实验测量出欧姆表内部电源的电动势和内阻,他在实验室中找到了下列器材： 待测欧姆表(选择“欧姆档”) 电流表A(量程为0.6A,内阻不可忽略) 电压表V量程为3V,内阻非常大) 滑动变阻器R 电键K 导线若干 (i)连接好电路,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关； (ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U－I图线(U、I都用国际单位)； (ⅳ)求出U－Ⅰ图线斜率k和在纵轴上的截距a。 回答下列问题： ①请在答卷的实物图上完成电路连线。
②选用k、a、R表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=___________,r=___________,代人数值可得E和r的测量值。 【参考答案】 （1）18.0（2分） 3.43-3.47（2分） （2）①如图（2分） ②a -k（3分） 【解题思路】（1）由白炽灯(220V,275W)和P=U2/R可知,白炽灯工作电阻大约为100多欧姆。根据金属导体电阻随温度的升高而增大可知测量不发光时电阻,可知为18.0Ω。如果照片所拍摄的是直流电流档(量程为5A)的表盘,根据读数规则可知,所测电流为3.45A。 （2）采用电流表、滑动变阻器和电压表测量电源电动势和内阻,在答卷的实物图上完成电路连线如图。由闭合电路欧姆定律,E=U+Ir,可得U=E-Ir,所以U－Ⅰ图线斜率k=-r,U－Ⅰ图线在纵
物理仿真实验报告1
物理仿真实验报告 受迫振动 班级应物01 姓名赵锦文 学号10093020
一、实验简介 在本实验中，我们将研究弹簧重物振动系统的运动。在这里，振动中系统除受弹性力和阻尼力作用外，另外还受到一个作正弦变化的力的作用。这种运动是一类广泛的实际运动，即一个振动着的力学体系还受到一个作周期变化的力的作用时的运动的一种简化模型。如我们将会看到的，可以使这个体系按照与施加力相同的频率振动，共振幅既取决于力的大小也取决于力的频率。当力的频率接近体系的固有振动频率时，“受迫振动”的振幅可以变得非常大，这种现象称为共振。共振现象是重要的，它普遍地存在于自然界，工程技术和物理学各领域中．共振概念具有广泛的应用，根据具体问题中共振是“利”还是“害”，再相应地进行趋利避害的处理。 两个相互耦合的简谐振子称为耦合振子，耦合振子乃是晶体中原子在其平衡位置附近振动的理想模型。 本实验目的在于研究阻尼振动和受迫振动的特性,要求学生测量弹簧重物振动系统的阻尼常数，共振频率。 二、实验原理 1．受迫振动 砝码和挂钩 弹簧 弹簧 振荡器 图13.1 受迫振动 质量M 的重物按图1放置在两个弹簧中间。静止平衡时，重物收到的合外力为0。当重物被偏离平衡位置时，系统开始振动。由于阻尼衰减(例如摩擦力)，最终系统会停止振动。振动频率较低时，可以近似认为阻力与振动频率成线性关系。作用在重物上的合力： x M x Kx x x k x k F 21=--=---=ββ 其中k1, k2是弹簧的倔强系数。
K = k1+ k2是系统的等效倔强系数。 x 是重物偏离平衡位置的距离, β 是阻尼系数。 因此重物的运动方程可表示为： 22 0=++x x x ωγ 其中 γβ=M and ω02 =K M 。 在欠阻尼状态时(ωγ0>),方程解为： ) cos(22 0 φγωγ+-=-t Ae x t A, φ 由系统初始态决定。方程的解是一个幅度衰减的谐振动，如图2所示。 T 图13.2 衰减振动 振动频率是： f T = =-11202 2π ωγ (13.1) 如果重物下面的弹簧1k 由一个幅度为a 的振荡器驱动，那么这个弹簧作用于重物的力是) cos (1x t a k -ω。此时重物的运动方程为： M t a k x x x cos 212 0ωωγ= ++ . 方程的稳态解为： ) cos(4)(2 2 2 22 1θωω γωω-+-= t M a k x (13.2) 其中 )2(tan 2 201 ωωγω θ-=-。图13.3显示振动的幅度与频率的关系。
大学物理仿真实验报告 实验目的 利用气垫导轨研究一维碰撞的三种情况，验证动量守恒和能量守恒定律， 定量研究动量损失和能量损失在工程技术中有重要意义。 同时通过实验还可提高误差分析的能力。 实验原理 如果一个力学系统所受合外力为零或在某方向上的合外力为零，则该力学系统总动量守恒或在某方向上守恒，即 实验中用两个质量分别为m1、m2的滑块来碰撞（图1），若忽略气流阻力，根据动量守恒有 对于完全弹性碰撞，要求两个滑行器的碰撞面有用弹性良好的弹簧组成的缓冲器，我们可用钢圈作完全弹性碰撞器；对于完全非弹性碰撞，碰撞面可用尼龙搭扣、橡皮泥或油灰；一般非弹性碰撞用一般金属如合金、铁等，无论哪种碰撞面，必须保证是对心碰撞。 当两滑块在水平的导轨上作对心碰撞时，忽略气流阻力，且不受他任何水平方向外力的影响，因此这两个滑块组成的力学系统在水平方向动量守恒。由于滑块作一维运动，式（2）中矢量v可 改成标量，的方向由正负号决定，若与所选取的坐标轴方向相同则取正号，反之，则取 负号。 完全弹性碰撞 完全弹性碰撞的标志是碰撞前后动量守恒，动能也守恒，即 由（3）、（4）两式可解得碰撞后的速度为
如果v20=0，则有 动量损失率为 能量损失率为 理论上，动量损失和能量损失都为零，但在实验中，由于空气阻力和气垫导轨本身的原因，不可能完全为零，但在一定误差范围内可认为是守恒的。 完全非弹性碰撞 碰撞后，二滑块粘在一起以10同一速度运动，即为完全非弹性碰撞。在完全非弹性碰撞中，系统动量守恒，动能不守恒。 在实验中，让v20=0，则有 动量损失率 动能损失率
一般非弹性碰撞 一般情况下，碰撞后，一部分机械能将转变为其他形式的能量，机械能守恒在此情况已不适用。牛顿总结实验结果并提出碰撞定律：碰撞后两物体的分离速度与碰撞前两物体的接近速度成正比，比值称为恢复系数，即 恢复系数e由碰撞物体的质料决定。E值由实验测定，一般情况下0