線漲系數(shù)和耦合擺實(shí)驗(yàn)

線漲系數(shù)和耦合擺實(shí)驗(yàn)第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)課要求：

課前預(yù)習(xí);認(rèn)真聽講;仔細(xì)操作;搞好善后;寫出完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要點(diǎn)：

實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)論思考題討論：回答分析、改進(jìn)建議、心得體會物理實(shí)驗(yàn)第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六學(xué)校動態(tài)關(guān)于舉辦我校2014年“創(chuàng)青春”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽的通知山東大學(xué)（威海）2013-2014學(xué)年秋季學(xué)期大學(xué)生科技創(chuàng)新學(xué)分獲得者公示2014年天文臺公眾開放科普活動計(jì)劃山東大學(xué)（威海）2014年海外經(jīng)歷訪學(xué)項(xiàng)目公告第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六近期熱點(diǎn)新聞1、默克爾向習(xí)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(duì)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(shí)驗(yàn)固體線漲系數(shù)的測定山東大學(xué)（威海）邢贊揚(yáng)王愛芳劉芬等Email:xingzanyang@Tel.dd.:空間科學(xué)與物理學(xué)院412室第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯

★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(xué)習(xí)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(jì)、望遠(yuǎn)鏡尺組、米尺、游標(biāo)卡尺第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實(shí)驗(yàn)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(shí)的固體長度，Lt為溫度升高至t℃時(shí)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(shí)，固體單位長度的相對伸長量。在實(shí)際測量時(shí)，可將固體材料做成桿狀或條狀。設(shè)固體在室溫t1時(shí)的長度為L1，受熱后，溫度變?yōu)閠2時(shí)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(zhǔn)由溫度變化引起長度的微小變化。本實(shí)驗(yàn)是利用光放大原理設(shè)計(jì)的光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組測量微小長度的變化。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容]1.首先測量被測金屬棒長度L1(米尺)2.放置溫度計(jì)；3.放置光桿干（兩前足在溝槽，彎足金屬桿的上端）；4.望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)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(shí)驗(yàn)記錄（溫度，標(biāo)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(biāo)尺的距離D(米尺)。取下光杠桿，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上輕壓得到三足點(diǎn)，記錄三邊長度，通過計(jì)算能得到k(游標(biāo)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(biāo)尺讀數(shù)T（℃）升溫（cm）1.按照要求調(diào)整系統(tǒng)（調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，需耐心）；2．調(diào)好后切勿碰動整個系統(tǒng)；讀數(shù)時(shí)，雙手不要靠在桌面上，以免碰動系統(tǒng)的位置；實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)及難點(diǎn)

第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)及難點(diǎn)

3．由于溫度上升較快，為了盡量減少誤差，需要迅速讀出標(biāo)尺和溫度計(jì)刻度（兩人協(xié)作）；4.如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)耦合擺的研究山東大學(xué)（威海）邢贊揚(yáng)王愛芳劉芬等Email:xingzanyang@Tel.dd.:空間科學(xué)與物理學(xué)院412室第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹锪私怦詈蠑[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(yàn)證拍頻與耦合長度關(guān)系；★學(xué)習(xí)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(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理單擺：為彈簧的倔強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六[實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(shí)驗(yàn)要點(diǎn)及難點(diǎn)

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(shè)定一次耦合長度都應(yīng)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(shí)，應(yīng)盡量使兩擺的初始振幅相同