大学物理仿真实验--单摆及膨胀教材

单摆完整版课件一、教学内容本节课我们将探讨物理中的单摆运动。

教学内容主要依据教材《物理学》第十二章第三节“单摆”部分。

详细内容包括：单摆的定义、单摆的周期公式、单摆的物理原理以及在实践中的应用。

二、教学目标1. 理解单摆的定义，掌握单摆的周期公式。

2. 能够运用单摆的物理原理解决实际问题，如测定重力加速度等。

3. 培养学生的实验操作能力、观察能力及数据分析能力。

三、教学难点与重点难点：单摆周期公式的推导及运用。

重点：单摆的定义、单摆的物理原理及实验操作。

四、教具与学具准备教具：单摆实验装置、演示用摆球、计时器、尺子。

学具：每组一套单摆实验装置、计时器、尺子。

五、教学过程1. 实践情景引入（1）向学生展示单摆实验装置，引导学生观察摆球在运动过程中的特点。

（2）提问：摆球在运动过程中，哪些物理量保持不变？哪些物理量会发生变化？2. 教学内容讲解（1）讲解单摆的定义，引导学生了解单摆的构成。

（2）推导单摆的周期公式，解释公式中各个参数的含义。

（3）讲解单摆的物理原理，引导学生理解摆动过程中能量转换的原理。

3. 例题讲解（1）例题1：一个摆长为1米的单摆，其周期是多少？（2）例题2：测定当地的重力加速度。

4. 随堂练习（1）练习1：计算摆长为0.8米的单摆的周期。

（2）练习2：根据实验数据，计算当地的重力加速度。

5. 实验操作（1）分组进行单摆实验，要求学生准确测量摆长、周期等数据。

（2）指导学生进行数据处理，得出实验结果。

六、板书设计1. 单摆的定义2. 单摆的周期公式3. 单摆的物理原理4. 例题及解答5. 实验数据处理方法七、作业设计1. 作业题目：（1）计算摆长为1.2米的单摆的周期。

（2）根据实验数据，计算当地的重力加速度。

2. 答案：（1）T = 2π√(L/g) = 2π√(1.2/9.8) ≈ 2.0秒（2）g = 4π²L/T² = 4π²×1.2/(2.0)² ≈ 9.6 m/s²八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生掌握了单摆的基本概念和实验操作，但在数据处理方面仍存在一定困难，需要加强练习。

大学物理仿真实验报告单摆测量重力加速度一、实验目的本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。

二、实验原理单摆的结构如实验仪器中所示，其一级近似周期公式为：由此公式可知，测量周期与摆长就可以计算得到重力加速度g三、实验内容一用误差均分原理设计一单摆装置,测量重力加速度g.设计要求:(1) 根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.(2) 写出详细的推导过程,试验步骤.(3) 用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数:游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线(尼龙线)、钢球、摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制)、天平(公用).假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s; 米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s.二. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求.三. 自拟实验步骤研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小. 四. 自拟试验步骤用单摆实验验证机械能守恒定律.四、实验仪器实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度；测量摆线长度；测量摆线长度；2. 用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；用游标卡尺测量小球直径；3. 把摆线偏移中心不超过把摆线偏移中心不超过把摆线偏移中心不超过5度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过度，释放单摆开始计时过50 个周期后停止计时，个周期后停止计时，个周期后停止计时，记录所用时间；记录所用时间；六、实验结果七、数据处理D(平均)=（1.722+1.702+1.732+1.662+1.682+1.692）/6=1.698cm摆线长度+摆球直径=92.00cm摆长L=(摆线长度+摆球直径)-摆球半径=92.00-D/2=91.15cm=0.9115mT1=57.55/30=1.918sT2=76.77/40=1.919sT3=96.00/50=1.920sT=(T1+T2+T3)/3=1.919s由得：g=(4**)*L/(T*T)=9.77m/s*s=9.80-9.77=0.03m/s*sE=/g*100%=0.31%<1% 满足实验要求八、误差分析、心得体会及实验建议误差分析：1、周期的测量存在较大误差，摆线来回摆，刚开始计时以及最后一次摆结束的时刻，由于人眼的反应速度会造成或大或小的偏差；2、摆长的测量存在误差，由于不是亲手拿测量仪器测量，故而有些读数不准确，由此引起一部分误差。

《单摆及单摆实验》课件一、教学内容本节课我们将探讨《物理学》第十一章《振动与波》中的第三节“单摆及单摆实验”。

具体内容包括：单摆的定义、摆动周期与摆长的关系，以及单摆实验的步骤和注意事项。

二、教学目标1. 理解单摆的定义，掌握摆动周期与摆长的关系。

2. 学会进行单摆实验，并能够分析实验数据，得出结论。

3. 培养学生的实验操作能力、观察能力以及团队协作能力。

三、教学难点与重点重点：单摆的摆动周期与摆长之间的关系。

难点：如何准确地进行单摆实验，以及如何处理实验数据。

四、教具与学具准备1. 教具：单摆演示仪、米尺、秒表、粉笔。

2. 学具：每组一个单摆装置、米尺、秒表、铅笔、记录纸。

五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用单摆演示仪，展示不同摆长下单摆的摆动情况，引导学生观察摆动周期与摆长的关系。

2. 理论知识讲解（15分钟）介绍单摆的定义，摆动周期与摆长的关系，引导学生理解物理原理。

3. 例题讲解（10分钟）出示例题，讲解如何计算单摆的摆动周期，以及如何根据摆动周期求解摆长。

4. 随堂练习（10分钟）学生独立完成练习题，巩固所学知识。

5. 单摆实验（30分钟）学生分组进行实验，记录不同摆长下单摆的摆动周期，教师巡回指导。

6. 数据分析（15分钟）学生根据实验数据，计算摆动周期与摆长的关系，得出结论。

六、板书设计1. 单摆的定义2. 摆动周期与摆长的关系3. 单摆实验步骤及注意事项4. 例题解析5. 作业布置七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：给定一个单摆的摆长，求其摆动周期。

（2）实验题：根据实验数据，分析摆动周期与摆长的关系。

答案：（1）摆动周期T = 2π√(L/g)，其中 L 为摆长，g 为重力加速度。

（2）根据实验数据，摆动周期 T 与摆长 L 成正比。

2. 作业要求：完成作业后，进行自我检查，确保计算准确，实验数据合理。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：引导学生思考如何运用单摆实验测量重力加速度，以及如何改进实验方法提高实验精度。

单摆实验报告,大学篇一：单摆实验报告单摆一、实验目的1. 验证单摆的振动周期的平方与摆长成正比，测定本地重力加速度的值2. 从摆动N次的时间和周期的数据关系，体会积累放大法测量周期的优点二、实验仪器单摆秒表（0.01s）游标卡尺(0.02mm) 米尺(0.1cm)三、实验原理如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将小球自平衡位置拉至一边（摆角小于5°），然后释放，小球即在平衡位置左右往返作周期性的摆动，这里的装置就是单摆。

设摆点O为极点，通过O且与地面垂直的直线为极轴，逆时针方向为角位移?的正方向。

由于作用于小球的重力和绳子张力的合力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置，其大小f?mgsin 设摆长为L，根据牛顿第二定律，并注意到加速度d2?的切向方向分量a??l?2 ，即得单摆的动力学方程dtd2?ml2??mgsin?dt结果得d2?g2????? 2ldt由上式可知单摆作简谐振动，其振动周期 T?2??2?2?lg或 g?4?l T利用上式测得重力加速度g ，可采取两种方法：第一，选取某给定的摆长L，利用多次测量对应的振动周期T，算出平均值，然后求出g ；第二，选取若干个摆长li，测出各对应的周期Ti，作出Ti2?li图线，它是一条直线，由该直线的斜率K 可求得重力加速度。

四、实验内容和步骤（1）仪器的调整1．调节立柱，使它沿着铅直方向，衡量标准是单摆悬线、反射镜上的竖直刻线及单摆悬线的像三者重合。

2．为使标尺的角度值能真正表示单摆的摆角，移动标尺，使其中心与单摆悬点间的距离y满足下式y??AB???180????5??AB式中为标尺的角度数，可取，而是标尺上与此5°相对应的弧长，可用米尺量度。

（2）利用给定摆长的单摆测定重力加速度1．适当选择单摆长度，测出摆长。

注意，摆长等于悬线长度和摆球半径之和。

2．用于使摆球离开平衡位置（?﹤5°），然后令它在一个圆弧上摆动，待摆动稳定后，测出连续摆动50次的时间t ，重复4次。

大学物理实验报告单摆
大学物理实验报告：单摆
实验目的：
本实验旨在通过观察和测量单摆的运动规律，探究单摆的周期与摆长、摆角以及重力加速度的关系，进一步理解简谐振动的特性。

实验器材：
1. 单摆装置
2. 计时器
3. 直尺
4. 测角器
5. 夹具
实验原理：
单摆是一种简单的机械振动系统，其运动规律可以用简谐振动的理论来描述。

单摆的周期与摆长、摆角以及重力加速度有密切的关系，可以通过实验来进行验证。

实验步骤：
1. 将单摆装置固定在支架上，并调整摆长为一定数值。

2. 将单摆摆动到一定角度，使其达到平衡位置。

3. 释放单摆，并用计时器测量单摆的周期。

4. 改变摆长或摆角，重复步骤2和3，记录数据。

5. 根据实验数据，分析单摆的周期与摆长、摆角的关系。

实验数据及分析：
通过实验测量得到的数据表明，单摆的周期与摆长成正比，与摆角无关。

这与理论预期相符合。

根据周期与摆长的关系，可以利用公式T=2π√(L/g)来计算重力加速度g的数值。

实验结论：
通过本实验，我们验证了单摆的周期与摆长成正比的规律，并利用实验数据计算得到了重力加速度的数值。

这些结果与理论预期相符合，进一步加深了我们对简谐振动的理解。

总结：
单摆实验是一种简单而重要的物理实验，通过实验可以直观地观察和测量振动系统的运动规律，加深对物理学原理的理解。

希望通过本实验，同学们能够更加深入地理解简谐振动的特性，并将理论知识与实际应用相结合。

西安交通大学
大学物理仿真实验
实验报告
利用单摆测量重力加速度
实验简介
单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。

本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。

实验原理
单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为
T=2π√l
g
由此通过测量周期摆长求重力加速度。

实验仪器
单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺，秒表，刻度尺实验过程及原始记录
测量内容及数据处理
T=1.825s
L=91.50cm
g=4π2L−D2⁄
T2
=4π2
(91.50−1.7462⁄)
1.8252
=10.74m s2
⁄
E g=
△D2⁄
L−D2⁄
=
0.022⁄
91.50−1.7462⁄
=0.11%△g=gE g=0.012m s2
⁄
所以实验结果：
g=10.74±0.012m/s2
误差分析
1.游标卡尺，直尺等读书误差；
2.钢球摆过平衡位置时未能及时计时；
总结反思
实验结果与实际结果存在一定偏差，实验过程检查无误，原理清晰，以后做类似实验需要设计更为精确的实验方案。

⼤学物理实验仿真实验实验报告仿真实验（单摆测重⼒加速度和单透镜焦距的测定）引⾔随着计算机应⽤的普及，在各个应⽤领域都采⽤计算机设计和仿真，在⼤学物理实验课教学中，除了实际操作外还可以进⾏计算机仿真实验，对有些内容采⽤仿真实验也可以起到很好的效果。

⼀、实验⽬的：1、了解仿真实验特点2、学会⽤仿真实验完成单摆测重⼒加速度3、学会⽤仿真实验完成单透镜焦距的测定⼆、实验仪器：计算机、仿真软件三、实验原理1、单摆的⼯作原理单摆在摆动过程中，当摆⾓⼩于5度时，其运动为简谐运动，周期2224LT g Tπ=?=，通过测定摆长L 与T 可测定加速度g 。

详细请见：课本240-243页 2、单透镜焦距测定的原理凸透镜的成像规律为：像的⼤⼩和位置是依照物体离透镜的距离⽽决定的当u f >>时，极远处的物体经过透镜在后焦点附近成缩⼩的倒⽴实像。

当u f >时，物体越靠近前焦点，像逐渐远离后焦点且逐渐变⼤。

当u f =时，物体位于前焦点，像存在于⽆穷远处。

当u f <时，物体位于前焦点以内，像为正⽴放⼤的虚像，与物体位于同侧，由于虚像点是光线反⽅向延长的交点，因此不能⽤像屏接收，只能通过透镜观察。

（１）、⾃准直法测凸透镜的焦距光路图如下图1所⽰。

当物体A 处在凸透镜的焦距平⾯时，物A 上各点发出的光束，经透镜后成为不同⽅向的平⾏光束。

若⽤⼀与主光轴垂直的平⾯镜M 将平⾏光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平⾯上，此关系就称为⾃准直原理。

所成像是⼀个与原物等⼤的倒⽴实像A ′。

所以⾃准直法的特点是，物、像在同⼀焦平⾯上。

⾃准直法除了⽤于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常⽤的重要⽅法。

凸透镜焦距： 12f x x =- (1)x 1为物屏在光具座上位置读数，x 2为凸透镜在光具座上位置读数。

（２）、贝塞尔法（共轭法，⼆次成像法）测凸透镜的焦利⽤凸透镜物像共轭对称成像的性质测量凸透镜焦距的⽅法，叫共轭法。

编号：__________ 《单摆及单摆实验》课件年级：___________________老师：___________________教案日期：_____年_____月_____日《单摆及单摆实验》课件目录一、教学内容1.1 单摆的定义与特点1.2 单摆的周期公式1.3 单摆实验的原理与方法1.4 单摆实验的操作步骤二、教学目标2.1 知识与技能2.2 过程与方法2.3 情感态度与价值观三、教学难点与重点3.1 难点3.2 重点四、教具与学具准备4.1 教具4.2 学具五、教学过程5.1 引入新课5.2 讲解与演示5.3 学生实验与观察5.4 分析与讨论六、板书设计6.1 板书内容6.2 板书结构七、作业设计7.1 作业内容7.2 作业要求八、课后反思8.1 教学效果评价8.2 教学方法改进8.3 学生反馈与改进措施九、拓展及延伸9.1 拓展内容9.2 延伸内容9.3 相关实验与课题推荐教案如下：一、教学内容1.1 单摆的定义与特点单摆是一种理想化的物理模型，它由一个质点（摆球）和一根不可伸长的细线组成，细线与竖直方向呈固定角度固定在一点上。

单摆的特点在于其运动具有周期性，且周期与摆长和当地的重力加速度有关。

1.2 单摆的周期公式单摆的周期公式为T=2π√(L/g)，其中T表示周期，L表示摆长，g表示当地的重力加速度。

1.3 单摆实验的原理与方法单摆实验是通过测量单摆的周期来计算重力加速度的一种实验方法。

实验中，测量摆长和周期，然后根据周期公式计算重力加速度。

1.4 单摆实验的操作步骤实验步骤包括：搭建单摆装置，测量摆长，进行实验测量周期，计算重力加速度。

二、教学目标2.1 知识与技能通过本节课的学习，使学生掌握单摆的定义、特点、周期公式，以及单摆实验的原理和方法。

2.2 过程与方法通过实验观察和数据分析，培养学生的实验操作能力和数据处理能力。

2.3 情感态度与价值观培养学生对物理实验的兴趣，增强学生对科学的探究精神。