慣性稱實驗報告

1、慣性稱實驗報告 精品文檔，僅供參考慣性稱實驗報告 實驗報告總體不錯！ 班 級_信工 c 班_ 組 別_f_ 姓 名_郭潔_ 學(xué) 號_1111000187_ 日 期_2013.3.6_ 指導(dǎo)教師_劉麗峰_ 【實驗題目】 慣性秤 【實驗?zāi)康摹?1.掌握用慣性秤測量物體質(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.研究重力對慣性秤的影響。 【實驗儀器】 慣性秤及附件一套，光電控制數(shù)字計時器，米尺，天平( 公用) ，水平儀 【實驗原理】 【實驗內(nèi)容】 1.安裝和調(diào)整測量系統(tǒng)，包括慣性秤和計時系統(tǒng)。使用前要將平臺 c 調(diào)成 水平，并檢查計時器工作是否正常。 2.檢查標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量是否相等，

2、可逐一將標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊置于秤臺上測周 期，如果各質(zhì)量塊的周期測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)量的平均值為此實驗中的質(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.測定以圓柱體為負(fù)載時秤的周期 ，并由定標(biāo)曲線查出該圓柱體的慣性質(zhì) 量。 4.測定慣性秤的勁度系數(shù) 和秤臺的有效質(zhì)量 。 5.將被測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 臺中心。測定懸點到圓柱體中心的距離 (用米尺測量)和此時秤臺的周期，研究重力對系統(tǒng)周期的影響，驗證(2-9)式是否成立。 6.將秤臂鉛直放置，測定秤臂長 (用米尺測量)和秤的周期(

3、負(fù)載仍為圓柱 體)，驗證(2-10)式是否成立(選做)。 7.用天平稱衡砝碼和被測圓柱體的引力質(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 【實驗數(shù)據(jù)分析】 1.小圓柱本身質(zhì)量是 103g，用我們這種方法測出來的是 102g，相差 1g。 2.大圓柱本身質(zhì)量是 189.5g，用我們這種方法測出來的是 197g，相差 7g。 3.驗證公式。等式左邊 1.183347，等

4、式右邊 1.244553，相差 0.061206。 可見這些實驗都是有誤差的。 我們自己測出來的值出現(xiàn)誤差的原因可能和鋼帶振動幅度有很大關(guān)系，因為同一個物體幅度只要變化一點兒，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，會把幅度調(diào)大。而實驗并不是在真空無空氣阻力的條件下進(jìn)行。這應(yīng)該會對實驗結(jié)果造成一定影響。 另外測量 l 的值，估讀時也會具有誤差，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，宇航員是如何測體重的？ 答：宇航員在空間站上稱體重時，宇航員坐在特制的振動裝置中（已知的裝置彈簧勁度系數(shù)）使彈簧發(fā)生振動。測量儀通過測量彈簧

5、的振動周期，即可測量出宇航員的體重。篇二：物理實驗-慣性秤-實驗報告 班 級_信工 c 班_ 組 別_d_ 姓 名_李鈴_ 學(xué) 號_1111000048_ 日 期_2013.3.20_ 指導(dǎo)教師_劉麗峰_ 【實驗題目】_慣性秤 【實驗?zāi)康摹?1.掌握用慣性秤測量物體質(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.研究重力對慣性秤的影響。 【實驗儀器】 慣性秤及附件一套，光電控制數(shù)字計時器，米尺，天平(公用)，水平儀。 【實驗原理】 慣性秤的主要部分是兩條相同的彈性鋼帶(稱為 秤臂)連成的一個懸臂振動體 a，振動體的一端是秤臺 b，秤臺的槽中可放入定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊。a 的另一 端是平

6、臺 c，通過固定螺栓 d 把 a 固定在 e 座上，旋松 固定螺栓 d ，則整個懸臂可繞固定螺栓轉(zhuǎn)動，e 座可 在立柱 f 上移動，擋光片 g 和光電門 h 是測周期用的。 光電門和計時器用導(dǎo)線相連。將秤臺沿水平方向稍稍 拉離平衡位置后釋放，則秤臺在秤臂的彈性恢復(fù)力作 用下，沿水平方向作往復(fù)振動。其振動頻率隨著秤臺 的載荷的變化而變化，其相應(yīng)周期可用光電控制的數(shù) 字計時器測定，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)，可測定負(fù)載的慣性 質(zhì)量。立柱頂上的吊竿 i 可用來懸掛待測物(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 對秤的振動周期的影響。 根據(jù)牛頓第二定律 f=ma，可以寫成 m=f/a。若以此式

7、作為質(zhì)量的定義，則稱為慣性質(zhì)量。 在秤臂水平放置時，將秤臺沿水平方向拉離平衡位置后釋放。秤臺及加于其上的負(fù)載在秤臂彈性恢復(fù)力 f 作用下，將做水平往復(fù)振動，此時重力因與運動方向垂直，對水平方向的運動影響很小，可以忽略不計。當(dāng)振幅較小時，可以把這一振動當(dāng)作簡諧振動處理。若秤臺偏離平衡位置的位移為 x 時，秤臺所受到的彈性恢復(fù)力為 f=-kx，其中 k 為懸臂振動體的勁度系數(shù)。根據(jù)牛頓第二定律，其運動方程可寫成 (2-1) 其中 m0 為振動體空載時的等效質(zhì)量，m 為秤臺上加入的附加質(zhì)量塊(砝碼或被測物)的質(zhì)量。當(dāng)初相為零時，(2-1)式的解可表示為 其中 x0 為秤臺的振幅，其圓頻率， 其周期

8、t 則可表示為 (2-2) 一、慣性質(zhì)量的測定與慣性秤的定標(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，只要分別測得 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，因此以這種方式測定的物體質(zhì)量即為慣性質(zhì)量。在失重狀態(tài)下，無法用天平稱衡質(zhì)量，而慣性秤仍然可以使用。由(2-4

9、)式還可以看到，該秤不能只通過測定 tx 來確定 mx，還必須測定以某已知慣性質(zhì)量 m1 為負(fù)載時秤的周期 t1，因此這樣使用該秤很不方便。為了更迅速、更準(zhǔn)確地讀出被測物體慣性質(zhì)量的大小，可先用多個已知質(zhì)量的砝碼作出 t-m 定標(biāo)曲線備用。（定標(biāo))此后，當(dāng)欲測定某負(fù)載的質(zhì)量時，只要將該負(fù)載置于秤臺中心，測出其周期，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：先測定空秤即負(fù)載質(zhì)量 m=0 時的周期 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)的砝碼加放在秤臺上，分別測出相應(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

10、的 k 值 利用(2-3)式中的前兩個式子，消去 m0(腳標(biāo) 1 可以略去)便可得到 (2-5) 由(2-5)式可知，通過測定空秤周期 t0 和負(fù)載為 m 時的周期 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 值測定以后可以根據(jù)(2-3)式中的第一式求得秤臺的有效質(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算出勁度系數(shù) k 及振動體空載時的等效質(zhì)量 m0，由測出的周期值得出未知慣性質(zhì)量 m。 三、重力對慣性秤振動的影響 1秤臂水平安裝 當(dāng)質(zhì)量為 m 的被測物體直接放在秤臺中心時，其重量被秤臂鉛直方向的彈力

11、所支撐。因而被測物的重力對秤作水平方向的運動幾乎沒有影響，設(shè)此時測得的振動周期為 ta，顯然有 (2-8) 現(xiàn)將被測物懸吊于秤臺中心孔的正上方，仍使被懸物處于 秤臺中心，但此時被測物的重量變?yōu)橛蓱揖€張力所平衡，不再 鉛直地作 用于秤臂上。若再讓秤振動起來，由于被測物在偏離 平衡位置后，其重力的水平分力作用于秤臺上，從而使秤的振 動周期有所變化，如圖(2.4)所示 在位移 x 與懸線長 l(由懸點到圓柱體中心的距離) 相比較 小時，作用于振動系統(tǒng)上的恢復(fù)力為，顯然此時振動周期為 (2-9) 由(2-8)(2-9)兩式可見，后一種情況下秤臂振動的周期 tb 比前者周期 tb 要小些，兩者比值為 (

12、2-10) 這一關(guān)系可以通過實驗驗證。 2秤臂鉛直放置 當(dāng)秤臂鉛直放置時，秤臺和砝碼(或被測物)的振動亦在鉛直面內(nèi)進(jìn)行，由于重力的影響，其振動周期也會比水平放置時減小。 由以上原理可見，重力對慣性秤的周期是有明顯影響的。對不同安裝情況，秤的定標(biāo)曲線形狀也會有所不同。因此在使用慣性秤測定質(zhì)量時，必須在同樣的定標(biāo)條件下測定。一般 為避免重力的影響，應(yīng)在水平安裝情況下使用，此時秤臂應(yīng)盡量保持水平。 【實驗內(nèi)容】 1.安裝和調(diào)整測量系統(tǒng)，包括慣性秤和計時系統(tǒng)。使用前要將平臺 c 調(diào)成水平，并檢查計時器工作是否正常。 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)量塊置于秤臺上測周期，如果各質(zhì)量塊的周

13、期測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)量的平均值為此實驗中的質(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.測定以圓柱體為負(fù)載時秤的周期 t，并由定標(biāo)曲線查出該圓柱體的慣性質(zhì)量。 4.測定慣性秤的勁度系數(shù) k 和秤臺的有效質(zhì)量 。 5.將被測圓柱體懸吊于支架上，細(xì)心調(diào)整其自由懸垂位置，使之恰好處在秤臺中心。測定懸點到圓柱體中心的距離 (用米尺測量)和此時秤臺的周期，研究重力對系統(tǒng)周期的影響，驗證(2-9)式是否成立。 6.將秤臂鉛直放置，測定秤臂長 (用米尺測量)和秤的周期(負(fù)載仍為圓柱體)，驗證(2-10)式是否成立(選做)。

14、 7.用天平稱衡砝碼和被測圓柱體的引力質(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應(yīng)使用水平儀檢驗。 2.測定周期時，累計 2030 個周期即可。 3.秤臺振動時，擺角要盡量小些(5以內(nèi))，秤臺的水平位移約 12cm 即可，并且使各次測量時都相同。 【 原 始 數(shù) 據(jù) 】 篇三：慣性秤實驗報告 由圖表可知，在誤差允許范圍內(nèi)，所測數(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幅度有關(guān)；存在空氣阻力。 k2 思考題： 1.說明慣性秤的特點 慣性秤稱量質(zhì)量的最大特點是用振動法來測定物體慣性質(zhì)量的裝置；稱量時秤臺一定要嚴(yán)格地保持在水平

15、方向運動，避免重力對運動的影響；所稱物體的質(zhì)量不宜過大。 2.能否設(shè)想出其他的測量慣性質(zhì)量的方案 在物體處于特定存在狀態(tài)的時候，如果要改變這種存在狀態(tài)，那么必然要對這個物體施加作用力，根據(jù)牛頓第二運動定律，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，分析慣性秤的測量靈敏度，即和那些因素有關(guān)？根據(jù)所 dmk2 用周期測試儀的時間測量的分辨率，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）。 秤臂的倔強系數(shù) k 和秤臺的質(zhì)量有關(guān)，所能達(dá)到的靈敏度為 0.0

16、1。篇四：慣性稱實驗報告 班 級 b 班 組 別 c 組 6 號 姓 名 胡艷雙 學(xué) 號 1111000021 日 期 2013.3.27 指導(dǎo)教師 劉麗峰 【實驗題目】 【實驗?zāi)康摹?1.掌握用慣性秤測量物體質(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.研究重力對慣性秤的影響。 【實驗儀器】 慣性秤及附件一套，光電控制數(shù)字計時器，米尺，天平(公用)，水平儀 【實驗原理】 1、 安裝好實驗裝置后，逐次增加砝碼個數(shù)，測出周期，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、 為了了解重力對慣性秤振動的影響： 1) 秤臂水平安裝： 由曲線

17、當(dāng)被測物體直接放在秤臺中心時，周期為， 當(dāng)被測物體懸掛在秤臺中心孔的正上方時，重力由拉力所平衡， 周期為 ，所以為驗證 （2-9） 2）秤臂鉛直放置 當(dāng)秤臂鉛直放置時，由于重力的影響，振動周期會比水平放置時小，所以在使用時，要讓其在相同的條件下進(jìn)行，盡量保持水平。 【實驗內(nèi)容】 1.安裝和調(diào)整測量系統(tǒng)，包括慣性秤和計時系統(tǒng)。使用前要將平臺 c 調(diào)成水平，并檢 查計時器工作是否正常。 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)量塊置于秤臺上測周期，如果各 質(zhì)量塊的周期測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)量的平均值為此實驗中的質(zhì)量單位。用所

18、給質(zhì)量大致相等的砝碼作出慣性秤的 定標(biāo)曲線。 3.測定以圓柱體為負(fù)載時秤的周期 ，并由定標(biāo)曲線查出該圓柱體的慣性質(zhì)量。 4.測定慣性秤的勁度系數(shù) 和秤臺的有效質(zhì)量 。 5.將被測圓柱體懸吊于支架上，細(xì)心調(diào)整其自由懸垂位置，使之恰好處在秤臺中心。 測定懸點到圓柱體中心的距離 (用米尺測量)和此時秤臺的周期，研究重力對系統(tǒng)周期的影響，驗證(2-9)式是否成立。 6.將秤臂鉛直放置，測定秤臂長 (用米尺測量)和秤的周期(負(fù)載仍為圓柱體)，驗證(2-10) 式是否成立(選做)。 7.用天平稱衡砝碼和被測圓柱體的引力質(zhì)量，分析它與慣性質(zhì)量的關(guān)系。 【預(yù)習(xí)報告】 【原始數(shù)據(jù)】 慣性秤實驗數(shù)據(jù) 砝碼質(zhì) 30

19、t1(s） 30t2(s） 30t3(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

20、 18.15 19.4 15.86 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，測得長度 l 為 32.55cm 【數(shù)據(jù)處理】 根據(jù)每組數(shù)據(jù)中三次測量的 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算出勁度系數(shù) k 及振動體空載時的等效質(zhì)量 m0，由測出的周期值得出未知慣性質(zhì)量 m。 【實驗數(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. 因為 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