線漲系數(shù)和耦合擺實驗

線漲系數(shù)和耦合擺實驗第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實驗課要求：

課前預習;認真聽講;仔細操作;搞好善后;寫出完整實驗報告實驗報告要點：

實驗原理：理論依據(jù)、重要公式和原理圖/電路圖數(shù)據(jù)記錄：忠實記錄列表(測量儀器精度,注意估讀)

數(shù)據(jù)處理：處理方法、結(jié)果誤差分析、實驗結(jié)論思考題討論：回答分析、改進建議、心得體會物理實驗第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六學校動態(tài)關(guān)于舉辦我校2014年“創(chuàng)青春”大學生創(chuàng)業(yè)大賽的通知山東大學（威海）2013-2014學年秋季學期大學生科技創(chuàng)新學分獲得者公示2014年天文臺公眾開放科普活動計劃山東大學（威海）2014年海外經(jīng)歷訪學項目公告第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六近期熱點新聞1、默克爾向習近平贈德1735年繪制的中國地圖2、臺灣超21萬反服貿(mào)民眾在“總統(tǒng)府”前示威3、CBA總決賽北京4-2新疆奪隊史第2冠4、“周一見”！第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六普通物理實驗固體線漲系數(shù)的測定山東大學（威海）邢贊揚王愛芳劉芬等Email:xingzanyang@Tel.dd.:空間科學與物理學院412室第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實驗目的]

★了解固體的熱膨脹現(xiàn)象；

★掌握用光杠桿測量長度微小變化量的原理和方法；★學習逐差法處理數(shù)據(jù)。[儀器和用具]線膨脹系數(shù)測定儀、溫度計、望遠鏡尺組、米尺、游標卡尺第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實驗原理]

熱膨冷縮。物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)，固體材料的線度隨溫度的變化：

式中L0為t=0℃時的固體長度，Lt為溫度升高至t℃時的固體的長度，α為固體的線膨脹系數(shù)。α的物理意義是溫度每升高1℃時，固體單位長度的相對伸長量。在實際測量時，可將固體材料做成桿狀或條狀。設固體在室溫t1時的長度為L1，受熱后，溫度變?yōu)閠2時的長度為L2，則有:

整理后得:第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六

★★測量線脹系數(shù)：測準由溫度變化引起長度的微小變化。本實驗是利用光放大原理設計的光杠桿及望遠鏡尺組測量微小長度的變化。實驗裝置圖光杠桿原理圖在t1–t2之間固體材料的平均線膨脹系數(shù)第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實驗內(nèi)容]1.首先測量被測金屬棒長度L1(米尺)2.放置溫度計；3.放置光桿干（兩前足在溝槽，彎足金屬桿的上端）；4.望遠鏡和標尺（1-1.5米）；5.調(diào)節(jié)儀器系統(tǒng)（按照要求），調(diào)好后切勿碰動整個系統(tǒng)；6.實驗記錄（溫度，標尺刻度）；7.打開儀器電源，加熱，并記錄10組數(shù)據(jù)；（t和y）8.關(guān)閉電源，停止加熱。測量小鏡面到標尺的距離D(米尺)。取下光杠桿，在實驗報告紙上輕壓得到三足點，記錄三邊長度，通過計算能得到k(游標卡尺)。注意不同測量儀器的精度，正確估讀數(shù)據(jù)第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[數(shù)據(jù)記錄及處理]

表1溫度及標尺讀數(shù)T（℃）升溫（cm）1.按照要求調(diào)整系統(tǒng)（調(diào)望遠鏡位置，需耐心）；2．調(diào)好后切勿碰動整個系統(tǒng)；讀數(shù)時，雙手不要靠在桌面上，以免碰動系統(tǒng)的位置；實驗要點及難點

第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實驗要點及難點

3．由于溫度上升較快，為了盡量減少誤差，需要迅速讀出標尺和溫度計刻度（兩人協(xié)作）；4.如實記錄實驗數(shù)據(jù)（注意估讀數(shù)據(jù)）。思考題P741-3

第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六普通物理實驗耦合擺的研究山東大學（威海）邢贊揚王愛芳劉芬等Email:xingzanyang@Tel.dd.:空間科學與物理學院412室第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實驗目的★了解耦合擺的拍振現(xiàn)象；★觀察不同耦合長度對振動系統(tǒng)的影響和規(guī)律，驗證拍頻與耦合長度關(guān)系；★學習作圖法處理數(shù)據(jù)。耦合振動：深刻含義且極其普遍。在電學中電容和電感耦合的振蕩回路、固體晶格中相鄰原子以及光子和聲子耦合的電磁耦合場等。第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實驗儀器耦合擺：多功能毫秒儀：激光光電門：第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實驗原理單擺：為彈簧的倔強系數(shù)，為擺球有效質(zhì)量。為有效擺長固有圓頻率：耦合擺：兩個完全相同的單擺通過勁度系數(shù)為K的彈簧連接起來。支頻率：一個擺固定，另一個擺振動第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六耦合擺兩種特有的振動方式同相振動：兩擺往同方向從平衡位置移開相等的距離引起的振動。其簡正頻率為反相振動：兩擺從平衡位置往相反方向移開相等距離引起的振動。其簡正頻率為實驗原理第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六xt耦合擺的拍振一般情況下耦合系統(tǒng)的振動是兩個簡正振動的組合：實驗原理第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實驗步驟及內(nèi)容]1.選定五個擺桿位置：20,25,30,35,40cm,測定單個擺的固有振動頻率、調(diào)整使兩擺的振動頻率相同。2.分別在不同擺桿位置處用彈簧耦合連接，依次測定：

耦合系統(tǒng)的支頻率，

耦合擺的同相振動頻率，

耦合擺的反相振動頻率，

觀察耦合擺的拍現(xiàn)象并測量耦合擺的拍頻率，驗證耦合長度的平方與其反相振動頻率的平方成線性關(guān)系;驗證耦合長度的平方與拍頻成線性關(guān)系.第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實驗要點及難點

1.首先要對儀器調(diào)水平。2.擺動幅度不要過大，以免兩擺相撞，可以通過向內(nèi)撥動擺錘啟動以避免相撞。擺動的幅度也不要太小。3.每設定一次耦合長度都應測量一下兩擺的支頻率，以保證耦合長度一致。調(diào)整好后，依次測量支頻率、同相簡正頻率、反相簡正頻率和拍頻率。4.在測量同相和反相簡正頻率時，應盡量使兩擺的初始振幅相同