慣性稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、慣性稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)報(bào)告總體不錯(cuò)！ 班 級(jí)_信工 c 班_ 組 別_f_ 姓 名_郭潔_ 學(xué) 號(hào)_1111000187_ 日 期_2013.3.6_ 指導(dǎo)教師_劉麗峰_ 【實(shí)驗(yàn)題目】 慣性秤 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.掌握用慣性秤測(cè)量物體質(zhì)量的原理和方法； 2.學(xué)習(xí)慣性秤的定標(biāo)和使用方法； 3.研究重力對(duì)慣性秤的影響。 【實(shí)驗(yàn)儀器】 慣性秤及附件一套，光電控制數(shù)字計(jì)時(shí)器，米尺，天平( 公用) ，水平儀 【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 1.安裝和調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)，包括慣性秤和計(jì)時(shí)系統(tǒng)。使用前要將平臺(tái) c 調(diào)成 水平，并檢查計(jì)時(shí)器工作是否正常。 2.檢查標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是否相等，可逐一將標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊置于秤臺(tái)上測(cè)周

2、期，如果各質(zhì)量塊的周期測(cè)定值的平均值相差不超過 1%，在這里就認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是相等的，并取標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量的平均值為此實(shí)驗(yàn)中的質(zhì)量單位。用所給質(zhì)量大致相等的砝碼作出慣性秤的 定標(biāo)曲線。 3.測(cè)定以圓柱體為負(fù)載時(shí)秤的周期 ，并由定標(biāo)曲線查出該圓柱體的慣性質(zhì) 量。 4.測(cè)定慣性秤的勁度系數(shù) 和秤臺(tái)的有效質(zhì)量 。 5.將被測(cè)圓柱體懸吊于支架上，細(xì)心調(diào)整其自由懸垂位置，使之恰好處在秤 臺(tái)中心。測(cè)定懸點(diǎn)到圓柱體中心的距離 (用米尺測(cè)量)和此時(shí)秤臺(tái)的周期，研究重力對(duì)系統(tǒng)周期的影響，驗(yàn)證(2-9)式是否成立。 6.將秤臂鉛直放置，測(cè)定秤臂長(zhǎng) (用米尺測(cè)量)和秤的周期(負(fù)載仍為圓柱 體)，驗(yàn)證(2-10

3、)式是否成立(選做)。 7.用天平稱衡砝碼和被測(cè)圓柱體的引力質(zhì)量，分析它與慣性質(zhì)量的關(guān)系。 【預(yù)習(xí)報(bào)告】 小圓柱質(zhì)量 大圓柱質(zhì)量 103 1895 s k b m 小圓柱質(zhì)量 大圓柱 拉線 1.9251 20.50720358 0.0962 0.04997143 0.101750661 0.197021902 0.158752856 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析】 1.小圓柱本身質(zhì)量是 103g，用我們這種方法測(cè)出來(lái)的是 102g，相差 1g。 2.大圓柱本身質(zhì)量是 189.5g，用我們這種方法測(cè)出來(lái)的是 197g，相差 7g。 3.驗(yàn)證公式。等式左邊 1.183347，等式右邊 1.244553，相差 0

4、.061206。 可見這些實(shí)驗(yàn)都是有誤差的。 我們自己測(cè)出來(lái)的值出現(xiàn)誤差的原因可能和鋼帶振動(dòng)幅度有很大關(guān)系，因?yàn)橥粋€(gè)物體幅度只要變化一點(diǎn)兒，我們就能在周期上發(fā)現(xiàn)直觀發(fā)現(xiàn)區(qū)別。有些質(zhì)量較大的物體，我們?yōu)榱耸顾_(dá)到 30 次的周期，會(huì)把幅度調(diào)大。而實(shí)驗(yàn)并不是在真空無(wú)空氣阻力的條件下進(jìn)行。這應(yīng)該會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定影響。 另外測(cè)量 l 的值，估讀時(shí)也會(huì)具有誤差，這就導(dǎo)致等式左右可能不完全相等。 【思考題】 在太空失重的條件下，宇航員是如何測(cè)體重的？ 答：宇航員在空間站上稱體重時(shí)，宇航員坐在特制的振動(dòng)裝置中（已知的裝置彈簧勁度系數(shù)）使彈簧發(fā)生振動(dòng)。測(cè)量?jī)x通過測(cè)量彈簧的振動(dòng)周期，即可測(cè)量出宇航員的體重

5、。篇二：物理實(shí)驗(yàn)-慣性秤-實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班 級(jí)_信工 c 班_ 組 別_d_ 姓 名_李鈴_ 學(xué) 號(hào)_1111000048_ 日 期_2013.3.20_ 指導(dǎo)教師_劉麗峰_ 【實(shí)驗(yàn)題目】_慣性秤 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.掌握用慣性秤測(cè)量物體質(zhì)量的原理和方法； 2.學(xué)習(xí)慣性秤的定標(biāo)和使用方法； 3.研究重力對(duì)慣性秤的影響。 【實(shí)驗(yàn)儀器】 慣性秤及附件一套，光電控制數(shù)字計(jì)時(shí)器，米尺，天平(公用)，水平儀。 【實(shí)驗(yàn)原理】 慣性秤的主要部分是兩條相同的彈性鋼帶(稱為 秤臂)連成的一個(gè)懸臂振動(dòng)體 a，振動(dòng)體的一端是秤臺(tái) b，秤臺(tái)的槽中可放入定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊。a 的另一 端是平臺(tái) c，通過固定螺栓 d 把 a

6、固定在 e 座上，旋松 固定螺栓 d ，則整個(gè)懸臂可繞固定螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，e 座可 在立柱 f 上移動(dòng)，擋光片 g 和光電門 h 是測(cè)周期用的。 光電門和計(jì)時(shí)器用導(dǎo)線相連。將秤臺(tái)沿水平方向稍稍 拉離平衡位置后釋放，則秤臺(tái)在秤臂的彈性恢復(fù)力作 用下，沿水平方向作往復(fù)振動(dòng)。其振動(dòng)頻率隨著秤臺(tái) 的載荷的變化而變化，其相應(yīng)周期可用光電控制的數(shù) 字計(jì)時(shí)器測(cè)定，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)，可測(cè)定負(fù)載的慣性 質(zhì)量。立柱頂上的吊竿 i 可用來(lái)懸掛待測(cè)物(一圓柱形 物體)，另外本儀器還可將秤臂鉛垂地安裝，研究重力 對(duì)秤的振動(dòng)周期的影響。 根據(jù)牛頓第二定律 f=ma，可以寫成 m=f/a。若以此式作為質(zhì)量的定義，則稱為慣性質(zhì)量。

7、在秤臂水平放置時(shí)，將秤臺(tái)沿水平方向拉離平衡位置后釋放。秤臺(tái)及加于其上的負(fù)載在秤臂彈性恢復(fù)力 f 作用下，將做水平往復(fù)振動(dòng)，此時(shí)重力因與運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)水平方向的運(yùn)動(dòng)影響很小，可以忽略不計(jì)。當(dāng)振幅較小時(shí)，可以把這一振動(dòng)當(dāng)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)處理。若秤臺(tái)偏離平衡位置的位移為 x 時(shí)，秤臺(tái)所受到的彈性恢復(fù)力為 f=-kx，其中 k 為懸臂振動(dòng)體的勁度系數(shù)。根據(jù)牛頓第二定律，其運(yùn)動(dòng)方程可寫成 (2-1) 其中 m0 為振動(dòng)體空載時(shí)的等效質(zhì)量，m 為秤臺(tái)上加入的附加質(zhì)量塊(砝碼或被測(cè)物)的質(zhì)量。當(dāng)初相為零時(shí)，(2-1)式的解可表示為 其中 x0 為秤臺(tái)的振幅，其圓頻率， 其周期 t 則可表示為 (2-2) 一、慣

8、性質(zhì)量的測(cè)定與慣性秤的定標(biāo) 在彈性限度內(nèi)，即 k 為常數(shù)(更確切的說是忽略隨負(fù)載的微小變化)的情況下，對(duì)應(yīng)于空秤和不同負(fù)載 m1 和 mx，由(2-2)式可以分別得到 (2-3) 從(2-3)式中消去 k 及 m0，得： (2-4) 由(2-4)式可見，當(dāng)已知質(zhì)量 m1 時(shí)，只要分別測(cè)得 t0、t1 和 tx，就可以求得未知質(zhì)量 mx。這就是使用慣性秤測(cè)質(zhì)量的基本原理和方法。這種方法是以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的，是通過測(cè)量周期求得質(zhì)量值，不依賴于地球的引力，因此以這種方式測(cè)定的物體質(zhì)量即為慣性質(zhì)量。在失重狀態(tài)下，無(wú)法用天平稱衡質(zhì)量，而慣性秤仍然可以使用。由(2-4)式還可以看到，該秤不能只通過測(cè)定

9、 tx 來(lái)確定 mx，還必須測(cè)定以某已知慣性質(zhì)量 m1 為負(fù)載時(shí)秤的周期 t1，因此這樣使用該秤很不方便。為了更迅速、更準(zhǔn)確地讀出被測(cè)物體慣性質(zhì)量的大小，可先用多個(gè)已知質(zhì)量的砝碼作出 t-m 定標(biāo)曲線備用。（定標(biāo))此后，當(dāng)欲測(cè)定某負(fù)載的質(zhì)量時(shí)，只要將該負(fù)載置于秤臺(tái)中心，測(cè)出其周期，再由定標(biāo)曲線查出其相應(yīng)慣性質(zhì)量即可。 定標(biāo)曲線可用如下方法標(biāo)定：先測(cè)定空秤即負(fù)載質(zhì)量 m=0 時(shí)的周期 t0，然后依次將質(zhì)量相等(或質(zhì)量不等，但已知其慣性質(zhì)量)的砝碼加放在秤臺(tái)上，分別測(cè)出相應(yīng)的周期 t1、t2,最后用這些數(shù)據(jù)作出如圖(2.2)和(2.3)所示的定標(biāo)曲線。 二、慣性秤的 k 值 利用(2-3)式中的前

10、兩個(gè)式子，消去 m0(腳標(biāo) 1 可以略去)便可得到 (2-5) 由(2-5)式可知，通過測(cè)定空秤周期 t0 和負(fù)載為 m 時(shí)的周期 t 可求得秤的勁度系數(shù) k(其中 m 用慣性質(zhì)量單位表示)。 當(dāng) k 值測(cè)定以后可以根據(jù)(2-3)式中的第一式求得秤臺(tái)的有效質(zhì)量為 (2-6) 另外，我們也可以直接將(2-2)式兩端平方，整理后得到 (2-7) 利用線形回歸的方法計(jì)算出勁度系數(shù) k 及振動(dòng)體空載時(shí)的等效質(zhì)量 m0，由測(cè)出的周期值得出未知慣性質(zhì)量 m。 三、重力對(duì)慣性秤振動(dòng)的影響 1秤臂水平安裝 當(dāng)質(zhì)量為 m 的被測(cè)物體直接放在秤臺(tái)中心時(shí)，其重量被秤臂鉛直方向的彈力所支撐。因而被測(cè)物的重力對(duì)秤作水平

11、方向的運(yùn)動(dòng)幾乎沒有影響，設(shè)此時(shí)測(cè)得的振動(dòng)周期為 ta，顯然有 (2-8) 現(xiàn)將被測(cè)物懸吊于秤臺(tái)中心孔的正上方，仍使被懸物處于 秤臺(tái)中心，但此時(shí)被測(cè)物的重量變?yōu)橛蓱揖€張力所平衡，不再 鉛直地作 用于秤臂上。若再讓秤振動(dòng)起來(lái)，由于被測(cè)物在偏離 平衡位置后，其重力的水平分力作用于秤臺(tái)上，從而使秤的振 動(dòng)周期有所變化，如圖(2.4)所示 在位移 x 與懸線長(zhǎng) l(由懸點(diǎn)到圓柱體中心的距離) 相比較 小時(shí)，作用于振動(dòng)系統(tǒng)上的恢復(fù)力為，顯然此時(shí)振動(dòng)周期為 (2-9) 由(2-8)(2-9)兩式可見，后一種情況下秤臂振動(dòng)的周期 tb 比前者周期 tb 要小些，兩者比值為 (2-10) 這一關(guān)系可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

12、證。 2秤臂鉛直放置 當(dāng)秤臂鉛直放置時(shí)，秤臺(tái)和砝碼(或被測(cè)物)的振動(dòng)亦在鉛直面內(nèi)進(jìn)行，由于重力的影響，其振動(dòng)周期也會(huì)比水平放置時(shí)減小。 由以上原理可見，重力對(duì)慣性秤的周期是有明顯影響的。對(duì)不同安裝情況，秤的定標(biāo)曲線形狀也會(huì)有所不同。因此在使用慣性秤測(cè)定質(zhì)量時(shí)，必須在同樣的定標(biāo)條件下測(cè)定。一般 為避免重力的影響，應(yīng)在水平安裝情況下使用，此時(shí)秤臂應(yīng)盡量保持水平。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 1.安裝和調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)，包括慣性秤和計(jì)時(shí)系統(tǒng)。使用前要將平臺(tái) c 調(diào)成水平，并檢查計(jì)時(shí)器工作是否正常。 2.檢查標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是否相等，可逐一將標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊置于秤臺(tái)上測(cè)周期，如果各質(zhì)量塊的周期測(cè)定值的平均值相差不超過 1%，

13、在這里就認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是相等的，并取標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量的平均值為此實(shí)驗(yàn)中的質(zhì)量單位。用所給質(zhì)量大致相等的砝碼作出慣性秤的定標(biāo)曲線。 3.測(cè)定以圓柱體為負(fù)載時(shí)秤的周期 t，并由定標(biāo)曲線查出該圓柱體的慣性質(zhì)量。 4.測(cè)定慣性秤的勁度系數(shù) k 和秤臺(tái)的有效質(zhì)量 。 5.將被測(cè)圓柱體懸吊于支架上，細(xì)心調(diào)整其自由懸垂位置，使之恰好處在秤臺(tái)中心。測(cè)定懸點(diǎn)到圓柱體中心的距離 (用米尺測(cè)量)和此時(shí)秤臺(tái)的周期，研究重力對(duì)系統(tǒng)周期的影響，驗(yàn)證(2-9)式是否成立。 6.將秤臂鉛直放置，測(cè)定秤臂長(zhǎng) (用米尺測(cè)量)和秤的周期(負(fù)載仍為圓柱體)，驗(yàn)證(2-10)式是否成立(選做)。 7.用天平稱衡砝碼和被測(cè)圓柱體的

14、引力質(zhì)量，分析它與慣性質(zhì)量的關(guān)系。 注意： 1.水平或鉛直安裝慣性秤時(shí)應(yīng)使用水平儀檢驗(yàn)。 2.測(cè)定周期時(shí)，累計(jì) 2030 個(gè)周期即可。 3.秤臺(tái)振動(dòng)時(shí)，擺角要盡量小些(5以內(nèi))，秤臺(tái)的水平位移約 12cm 即可，并且使各次測(cè)量時(shí)都相同。 【 原 始 數(shù) 據(jù) 】 篇三：慣性秤實(shí)驗(yàn)報(bào)告 由圖表可知，在誤差允許范圍內(nèi)，所測(cè)數(shù)據(jù)繪制出的圖表線性相關(guān) r2=0.9994，基本符 42m0m合 t，誤差原因是與鋼帶振動(dòng)幅度有關(guān)；存在空氣阻力。 k2 思考題： 1.說明慣性秤的特點(diǎn) 慣性秤稱量質(zhì)量的最大特點(diǎn)是用振動(dòng)法來(lái)測(cè)定物體慣性質(zhì)量的裝置；稱量時(shí)秤臺(tái)一定要嚴(yán)格地保持在水平方向運(yùn)動(dòng)，避免重力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響；所

15、稱物體的質(zhì)量不宜過大。 2.能否設(shè)想出其他的測(cè)量慣性質(zhì)量的方案 在物體處于特定存在狀態(tài)的時(shí)候，如果要改變這種存在狀態(tài)，那么必然要對(duì)這個(gè)物體施加作用力，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，我們可以得到，在物體所受到的作用力不變的情況下，物體的質(zhì)量同加速度成反比。我們只要測(cè)定了作用力的大小和物體加速度的大小，那么就可以確定物體的慣性質(zhì)量。 dt42m0m23.根據(jù) t，分析慣性秤的測(cè)量靈敏度，即和那些因素有關(guān)？根據(jù)所 dmk2 用周期測(cè)試儀的時(shí)間測(cè)量的分辨率，此慣性秤所能達(dá)到的質(zhì)量靈敏度是多少（不考慮其他誤差）。 秤臂的倔強(qiáng)系數(shù) k 和秤臺(tái)的質(zhì)量有關(guān)，所能達(dá)到的靈敏度為 0.01。篇四：慣性稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班 級(jí)

16、b 班 組 別 c 組 6 號(hào) 姓 名 胡艷雙 學(xué) 號(hào) 1111000021 日 期 2013.3.27 指導(dǎo)教師 劉麗峰 【實(shí)驗(yàn)題目】 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.掌握用慣性秤測(cè)量物體質(zhì)量的原理和方法； 2.學(xué)習(xí)慣性秤的定標(biāo)和使用方法； 3.研究重力對(duì)慣性秤的影響。 【實(shí)驗(yàn)儀器】 慣性秤及附件一套，光電控制數(shù)字計(jì)時(shí)器，米尺，天平(公用)，水平儀 【實(shí)驗(yàn)原理】 1、 安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，逐次增加砝碼個(gè)數(shù)，測(cè)出周期，得到曲線，由公式 ，轉(zhuǎn)化可得公式 的斜率和截距，得慣性勁度和慣性秤的質(zhì)量以及圓柱的質(zhì)量。 2、 為了了解重力對(duì)慣性秤振動(dòng)的影響： 1) 秤臂水平安裝： 由曲線 當(dāng)被測(cè)物體直接放在秤臺(tái)中心時(shí)，周期

17、為， 當(dāng)被測(cè)物體懸掛在秤臺(tái)中心孔的正上方時(shí)，重力由拉力所平衡， 周期為 ，所以為驗(yàn)證 （2-9） 2）秤臂鉛直放置 當(dāng)秤臂鉛直放置時(shí)，由于重力的影響，振動(dòng)周期會(huì)比水平放置時(shí)小，所以在使用時(shí)，要讓其在相同的條件下進(jìn)行，盡量保持水平。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 1.安裝和調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)，包括慣性秤和計(jì)時(shí)系統(tǒng)。使用前要將平臺(tái) c 調(diào)成水平，并檢 查計(jì)時(shí)器工作是否正常。 2.檢查標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是否相等，可逐一將標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊置于秤臺(tái)上測(cè)周期，如果各 質(zhì)量塊的周期測(cè)定值的平均值相差不超過 1%，在這里就認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是相等的，并取標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量的平均值為此實(shí)驗(yàn)中的質(zhì)量單位。用所給質(zhì)量大致相等的砝碼作出慣性秤的

18、定標(biāo)曲線。 3.測(cè)定以圓柱體為負(fù)載時(shí)秤的周期 ，并由定標(biāo)曲線查出該圓柱體的慣性質(zhì)量。 4.測(cè)定慣性秤的勁度系數(shù) 和秤臺(tái)的有效質(zhì)量 。 5.將被測(cè)圓柱體懸吊于支架上，細(xì)心調(diào)整其自由懸垂位置，使之恰好處在秤臺(tái)中心。 測(cè)定懸點(diǎn)到圓柱體中心的距離 (用米尺測(cè)量)和此時(shí)秤臺(tái)的周期，研究重力對(duì)系統(tǒng)周期的影響，驗(yàn)證(2-9)式是否成立。 6.將秤臂鉛直放置，測(cè)定秤臂長(zhǎng) (用米尺測(cè)量)和秤的周期(負(fù)載仍為圓柱體)，驗(yàn)證(2-10) 式是否成立(選做)。 7.用天平稱衡砝碼和被測(cè)圓柱體的引力質(zhì)量，分析它與慣性質(zhì)量的關(guān)系。 【預(yù)習(xí)報(bào)告】 【原始數(shù)據(jù)】 慣性秤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 砝碼質(zhì) 30t1(s） 30t2(s） 30t

19、3(s） 30 平均 t 平均 量（g） (s） (s） 0 9.27 9.27 9.26 9.267 0.3089 25 11.14 11.16 11.17 11.157 0.3719 t 平方(s2) 0.0954 0.1383 50 75 100 125 150 175 小圓柱 大圓柱 大圓柱吊起 12.81 14.31 15.57 16.99 18.17 19.35 15.85 20.04 17.48 12.8 14.26 15.68 16.94 18.17 19.39 15.85 20.04 17.47 12.78 14.25 15.65 16.96 18.15 19.4 15.86

20、 20.05 17.47 12.797 14.273 15.633 16.963 18.163 19.38 15.853 20.043 0.4266 0.4758 0.5211 0.5654 0.6054 0.646 0.5284 0.6681 0.182 0.2264 0.2715 0.3197 0.3665 0.4173 0.2792 0.4464 17.473 0.5824 0.3392 大圓柱吊起時(shí)，測(cè)得長(zhǎng)度 l 為 32.55cm 【數(shù)據(jù)處理】 根據(jù)每組數(shù)據(jù)中三次測(cè)量的 t 值求出平均值,之后算出 t2,具體數(shù)據(jù)如上表。 利用線形回歸的方法計(jì)算出勁度系數(shù) k 及振動(dòng)體空載時(shí)的等效質(zhì)量 m0，由測(cè)出的周期值得出未知慣性質(zhì)量 m。 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析】 1. 由 得:k=21.5160(n/m) m0=0.0499kg，小圓柱體質(zhì)量 m=0.1022kg，大圓柱體的質(zhì)量 mb=0.1934kg。 2. 因?yàn)?ta/tb=1.0134，1+mg/kl=1.2706，可得在誤差范圍內(nèi)，兩者是相等的，所以結(jié)論篇五：物理實(shí)