中學物理實驗改進及探究論文正稿

興義民族師范學院本科畢業(yè)論文興義民族師范學院2013屆本科畢業(yè)生學位論文中學物理實驗改進及探究姓名向飛波教學系物理系專業(yè)物理學導師姓名許江勇中國貴州興義2013年5月分類號論文編號密級興義民族師范學院本科畢業(yè)論文目錄摘要IABSTRACTII第一章緒論1第二章力學實驗研究的前提、存在的價值和研究意義221力學實驗研究的對象和方法222力學實驗在課堂上的應用223力學實驗驗證定理定律3第三章改進實驗的方案和應注意的事項431靜態(tài)拉伸法測量實驗原理的科學性432實驗前的準備階段4第四章簡述實驗目的、原理、操作和要求目的5第五章數(shù)據(jù)處理與理論值的比較，改進后實驗的值8第六章結(jié)論9致謝10參考文獻11誠信承諾書12關于學位論文使用授權(quán)的聲明12興義民族師范學院本科畢業(yè)論文I摘要本論文開篇見題首先用傳統(tǒng)的實驗測量楊氏模量，簡明闡述實驗的原理及測量的物理量。然后對實驗開始探究概括了實驗的原理和實驗的推導過程。然而楊氏模量測定的是實驗對鋼絲變化量的測量，利用彈性限度測量將其轉(zhuǎn)化為長度和直徑之間的關系。關鍵詞楊氏模量，彈性限度，長度，直徑。興義民族師范學院本科畢業(yè)論文IIABSTRACTTHISTHESISBEGINSWITHTHEFIRSTQUESTIONSEETRADITIONALEXPERIMENTALMEASURINGYOUNGSMODULUS,CONCISEEXPOSITIONOFTHEPRINCIPLESANDEXPERIMENTALMEASUREMENTOFPHYSICALQUANTITIESTHENTHEBEGINNINGOFTHEEXPERIMENTTOEXPLORETHEPRINCIPLEANDSUMMARIZESTHEEXPERIMENTALDERIVATIONOFEXPERIMENTSHOWEVER,THEDETERMINATIONOFYOUNGSMODULUSVARIATIONOFTHEEXPERIMENTALMEASUREMENTOFTHEWIRE,THEELASTICLIMITOFMEASUREMENTTOBECONVERTEDTOTHERELATIONSHIPBETWEENLENGTHANDDIAMETERKEYWORDSYOUNGSMODULUS,ELASTICLIMIT,THELENGTH,DIAMETER興義民族師范學院本科畢業(yè)論文1第一章緒論物理學是研究物質(zhì)運動及其行為和運動的科學。它是最早形成的自然科學之一，如果把天文學包括在內(nèi)則有可能是名副其實歷史最悠久的的自然學科。最早的物理學著作是古希臘科學家亞里士多德的物理學。形成物理學的元素主要來源于天文學、光學和力學的研究，而這些研究通過幾何學的方法統(tǒng)合在一起形成了物理學。這些方法形成于古巴比和古希臘時期，當時的數(shù)學家阿基米和天文學家托勒；隨后這些學說被傳入阿拉伯世界，并被當時的阿拉伯科學家海什木等人發(fā)展為更具有物理性和實驗性的傳統(tǒng)學說；最終傳入西歐，首先研究這些內(nèi)容的學者代表人物是羅吉爾培根。然而在當時的西方世界，哲學家普遍認為這些學說在本質(zhì)上是技術(shù)性的，從而一般沒有察覺到它們所描述的內(nèi)容反映著自然界中重要的哲學意義。力學實驗是原始的物理學分支之一，而最早的力學則是靜力學。靜力學來源于人類文明初期生產(chǎn)勞動中所使用的簡單機械，如杠桿、斜面等然而在發(fā)展中有些人得到了經(jīng)驗，如杠桿原理的阿基米德。隨著社會的發(fā)展，資本主義的工業(yè)進步才促進了為研究自然科學創(chuàng)造物質(zhì)條件，尤其是在航海事業(yè)的興起，人類磚研觀測天文學所花費的心力前所未有，其中以丹麥的天文學家第谷和德國天文學家開普勒。進一步為人類研究力學運動的絕佳領域。牛頓英格蘭物理學家、數(shù)學家、天文學家、自然哲學家于1687年出版了一書自然哲學的數(shù)學原理，標志著經(jīng)典力學體系的正式建立。在歷史上人類用一組普遍性的基礎數(shù)學原理即牛頓三大運動定律和萬有引力定律來描述宇宙間所有物體的運動。興義民族師范學院本科畢業(yè)論文2第二章力學實驗研究的前提、存在的價值和研究意義21力學實驗研究的對象和方法力學實驗是研究固體在外界因素作用下而發(fā)生的變形、應力、應變以及破壞的學科。實驗力學是固體力學的一個分支，它是用各種實驗方法和手段對變形固體進行應力應變分析的一門學科。通過學習，了解實驗力學發(fā)展的新動態(tài)，重點掌握以現(xiàn)代光、電、振動力學為主的各種實驗方法的原理、技術(shù)和應用；通過實驗力學方法檢查驗證按固體力學理論在一定假設條件下所得到的理論分析結(jié)果和計算結(jié)果的可靠程度和可靠性；通過實驗力學方法進行直接量測以提供一些用理論分析難以獲得的力學參數(shù)，并通過觀察、實驗和量測，認識問題的本質(zhì)，在此基礎上，提供假設，建立力學模型和理論系統(tǒng)，給出材料的本構(gòu)關系等；同時通過實驗力學方法對某些力學規(guī)律的探討，為細觀力學、界面力學、斷裂力學等新學科的發(fā)展提供實驗依據(jù)，最終為解決工程技術(shù)領域中廣泛存在的力學問題的提供有效途徑。實驗是通過動手和動腦來完成，力學實驗所采用的是定理定律的驗證。實驗方案的完善，通過實驗的數(shù)據(jù)來完成。通過作圖法，最小二乘法，格拉數(shù)據(jù)定理來處理實驗數(shù)據(jù)從而得到正確的結(jié)果和減小相對誤差接近有效值。22力學實驗在課堂上的應用力學課堂教學中常用的模擬實驗方法,包括實物演示、數(shù)值模擬、多媒體模擬等實驗進行了詳細的闡述。結(jié)合實例給出每一種力學模擬實驗在工程力學課程上的具體運用,并指出這些模擬演示對加深學生對力學基本概念、基本原理的理解有事半功倍的效果。主要是研究物體的受力分析、應力變形分析,也包含物體的材料性能分析,既包含固體力學學科又包含材料力學學科的內(nèi)容力學實驗是研究研究物理學的一種方式之一，力學實驗又是實驗中的基礎。物理實驗是學習物理學的基礎，在諸多理論知識中不僅要有理論知識做輔導，而且還要實驗來幫助說明某些定理定律，更加有力的說明它存在的科學性。實驗既能培養(yǎng)學生的動手能力和操作能力，又能開發(fā)學生的抽象思維。引導學生提出問題、分析問題和解興義民族師范學院本科畢業(yè)論文3決問題的創(chuàng)新思維，達到思維多元化，從而提高思維判斷能力來加深對知識的鞏固。開發(fā)學生的學習興趣，探索一些未知的問題，提出新見解新方法。23力學實驗驗證定理定律在實驗時我們要科學的動手動腦，如在驗證動量守恒定律是，很多人想到在水平方向動量，少數(shù)人想到在數(shù)值方向，但是又有多少人想到在夾角方向呢不管是宏觀還是微觀粒子，都滿足這個定理。通過很多實驗得到驗證提出的設計實驗是正確的。啟發(fā)我們要大膽假設合理的提出問題，尋找有效的方法去處理問題和解決問題。興義民族師范學院本科畢業(yè)論文4第三章改進實驗的方案和應注意的事項31靜態(tài)拉伸法測量實驗原理的科學性靜態(tài)拉伸法是測量楊氏模量的一種重要的方法，是直接通過借助實驗儀器直接來測量微小變化量來測量的，目的是為了減少實驗數(shù)據(jù)誤差對實驗值的影響。它卻是一種直接方便快捷的實驗之一。而在用傳感電路、電橋測量楊氏模量要求的技術(shù)高而復雜，相對要求的實驗儀器也不一樣。靜態(tài)的很容易就得到，儀器的價值也很可觀，容易得到滿足。32實驗前的準備階段1、儀器的調(diào)整楊氏模量測定儀調(diào)整1、調(diào)節(jié)光杠桿與尺度望遠鏡在同一平面，鏡面盡可能與地面垂直。2、|在尺度望遠鏡里面存在標尺的像。3、調(diào)節(jié)目鏡，能夠清楚的看到十字像。4、調(diào)節(jié)焦距先看到鏡子，在看到標尺，標尺讀書與十字叉絲重合。2、實驗前，實驗時，實驗后應注意的事項和處理方法1、調(diào)節(jié)望遠鏡時注意消除視差，所謂視差就是在標尺與讀數(shù)相對十字叉絲無距離2、實驗要求標尺應滿足足夠長在望遠鏡中。3、注意保護儀器的整潔，防止讀數(shù)產(chǎn)生誤差或者錯誤。4、不可隨便觸摸儀器，輕拿輕放。興義民族師范學院本科畢業(yè)論文5第四章簡述實驗目的、原理、操作和要求目的1、測定金屬絲的楊氏模量。2、掌握光杠桿的微小變化原理。3、公式之間的轉(zhuǎn)換原理。儀器及用具螺旋測微計、游標卡尺、鋼絲、鐵架裝置、米尺、尺子。原理一1、楊氏模量是固體本身固有的一種熟悉，在力熱實驗中我們用的是應變力F，橫截面積S，伸長量L，原長為L存在一個系數(shù)E有這樣的一個關系我們稱為楊氏模量LLESF1因此我們知道應變力F，原長L，在用光杠桿測量L，且遵從胡可定律，有LLSEMG2有光杠桿測量微小變化量，從而達到測量的目的得LLDYMSKG23L為金屬絲的原長，D為鏡面到標尺的垂直距離，S為金屬絲橫截面積。MG為外力，S為金屬絲的橫截面積，K為光桿桿的前后之間的鉛直距離M為單個發(fā)嗎質(zhì)量，L為每增加一次的標尺變化量。原理二由LLESF知道，推出LLSFE，RRS，所以LDFLE4。在物理學中質(zhì)量M一定時由VM，可知質(zhì)量不變,物體的密度也不變在此實驗中是宏觀低速滿足，得出體積不變，所以有XRRLRRV其中LLX推出LLLLLLXRRRR14現(xiàn)在知道只需要測量一次對應的LL和RRRR之間的關系興義民族師范學院本科畢業(yè)論文6TANLB由反射定律可知當反面轉(zhuǎn)動角時，反射角入射角反射角轉(zhuǎn)過的角度為2，有SINTAN得到2TANHD推導出2LHBD得到，2BHLD，L轉(zhuǎn)換成H即兩次只差得到TAN4DDH為兩次只差，即為L1RLRL，12RBHRD2212RRRRDRBHDBHD所以LNLMAGBMA0ATCS興義民族師范學院本科畢業(yè)論文7操作、要求及實驗步驟1、調(diào)節(jié)測定儀，使支架垂直。2、金屬絲上掛一負重2千克為初始狀態(tài)。3、用米尺測出金屬絲長度L。4、在不同位置測量金屬絲直徑8次取其平均值D。5、裝好光杠桿，調(diào)節(jié)望遠鏡讀數(shù)為X每增加記為X一共8次記錄望遠鏡讀數(shù)，再依次減少8次記錄讀數(shù)。6、用尺子測量光杠桿到鏡面的距離D。7、用游標卡尺測量前足到后足之間的垂直距離K。0HHHL240HDB尺標H尺米桿線射反杠光線射反節(jié)調(diào)望遠鏡興義民族師范學院本科畢業(yè)論文8第五章數(shù)據(jù)處理與理論值的比較，改進后實驗的值表一長度的測量測量次數(shù)1234567平均值直徑（MM）0542054005380546054005420532長度（MM）7638763276367640763676347636D1（CM）6882688668846886688068846886D2（CM）1614161616181616161616181618增加和減少鋼絲的變化拉伸力（N）標尺讀數(shù)（CM）增加減少平均值123456興義民族師范學院本科畢業(yè)論文9第六章結(jié)論XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX興義民族師范學院本科畢業(yè)論文10致謝本論文在準備和寫作過程中,筆者得到了許江勇老師的悉心指導和熱情幫助。許以他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,在無形當中影響著我。為我將來的學習和工作點亮了一盞指路明燈。在此對他表示衷心的感謝和誠摯的敬意亦感謝同班同學閔中陽楊云和吳新強，他們的合作與幫助，在論文的準備以及寫作過程中，受益菲淺。特別是閔中陽同學，他給了筆者極大的幫助。在此對他們致以誠摯的謝意大學四年,在物理學院學到了很多知識,各方面都得到了很大的鍛煉。尤其是物理學院的老師們,他們以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以及兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神,對筆者產(chǎn)生了潛移默化的影響。筆者將受益終生。在此對他們表示衷心的感謝感謝興義民族師范學院大物理物理系的所有關心和幫助過筆者的老師和同學們,是他們給筆者提供了一個良好的學習環(huán)境和氛圍,是他們的關心、幫助和鼓勵讓筆者有了良好的精神狀態(tài),讓筆者一步步健康地成長起來再次對筆者的指導老師許江勇老師的悉心指導和幫助表示衷心的感謝興義民族師范學院本科畢業(yè)論文11參考文獻1方興，楊氏模量實驗的改進J,山西保定師范學院高等專科學院，20072鮑宇，羅致。靜態(tài)拉伸法測量金屬絲楊氏彈性模量實驗結(jié)果的偏差分析M，長沙20073嚴一民，用磁場感應法則測量金屬絲楊氏模量方法J,成都20074楊述武，趙立波，沈國土，普通物理實驗M北京高等教育出版社，20065用雙臂電橋測量楊氏模量的可行性研究，重慶交通大學第三屆物理綜合設計M，20076許江勇，在豎直方向的動量守恒J20077劉兵，史廣安干涉光杠桿測量原理及運用J，山東紡織工學院興義民族師范學院本科畢業(yè)論文12誠信承諾書本人鄭重聲明所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)