大学物理实验课程设计实验报告.docx

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大学物理实验课程设计实验报告

大学物理实验课程设计实验报告

北方民族大学 

大学物理实验（设计性实验） 

实验报告

指导老师：

王建明 

姓    名：

张国生 

学    号：

XX0233 

学    院：

信息与计算科学学院 

班    级：

05信计2班 

重力加速度的测定 

一、实验任务 

精确测定银川地区的重力加速度 

二、实验要求 

测量结果的相对不确定度不超过5% 

三、物理模型的建立及比较 

初步确定有以下六种模型方案：

方法一、用打点计时器测量 

所用仪器为：

打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 

利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g. 

方法二、用滴水法测重力加速度 

调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 

方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面 

重力加速度的计算公式推导如下：

取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知：

ncosα-mg=0 

（1） 

nsinα＝mω2x 

（2） 

两式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g， 

∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y. 

.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g. 

方法四、光电控制计时法 

调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 

方法五、用圆锥摆测量 

所用仪器为：

米尺、秒表、单摆. 

使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t 

摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：

g=4π2n2h/t2. 

将所测的n、t、h代入即可求得g值. 

方法六、单摆法测量重力加速度 

       在摆角很小时，摆动周期为：

则 

       通过对以上六种方法的比较，本想尝试利用光电控制计时法来测量，但因为实验室器材不全，故该方法无法进行；对其他几种方法反复比较，用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉，仪器在实验室也很齐全，故利用该方法来测最为顺利，从而可以得到更为精确的值。

四、采用模型六利用单摆法测量重力加速度 

摘要：

重力加速度是物理学中一个重要参量。

地球上各个地区重力加速度的数值，随该地区的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。

一般说，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北两极，重力加速度的值越大，最大值与最小值之差约为1/300。

研究重力加速度的分布情况，在地球物理学中具有重要意义。

利用专门仪器，仔细测绘各地区重力加速度的分布情况，还可以对地下资源进行探测。

伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动，用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间，他发现连续摆动的圣灯，其每次摆动的时间间隔是相等的，与圣灯摆动的幅度无关，并进一步用实验证实了观察的结果，为单摆作为计时装置奠定了基础。

这就是单摆的等时性原理。

应用单摆来测量重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质，即决定于重力加速度g和摆长l，只需要量出摆长，并测定摆动的周期，就可以算出g值。

实验器材：

单摆装置（自由落体测定仪），钢卷尺，游标卡尺、电脑通用计数器、光电门、单摆线 

实验原理：

 单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。

在摆长远大于球的直径，摆锥质量远大于线的质量的条件下，将悬挂的小球自平衡位置拉至一边（很小距离，摆角小于5°），然后释放，摆锥即在平衡位置左右作周期性的往返摆动，如图2-1所示。

f =p sinθ 

f  

θ 

t=p cosθ 

p = mg 

l 

图2-1  单摆原理图 

摆锥所受的力f是重力和绳子张力的合力，f指向平衡位置。

当摆角很小时（θ<5°），圆弧可近似地看成直线，f也可近似地看作沿着这一直线。

设摆长为l，小球位移为x，质量为m，则 

                    sinθ=  

           f=psinθ=-mg  =-m x             （2-1） 

由f=ma，可知a=- x 

式中负号表示f与位移x方向相反。

    单摆在摆角很小时的运动，可近似为简谐振动，比较谐振动公式：

a= =-ω2x 

可得ω=  

于是得单摆运动周期为：

               t=2π/ω=2π              （2-2） 

               t2= l                     （2-3） 

或             g=4π2                              （2-4） 

利用单摆实验测重力加速度时，一般采用某一个固定摆长l，在多次精密地测量出单摆的周期t后，代入（2-4）式，即可求得当地的重力加速度g。

 由式（2-3）可知，t2和l之间具有线性关系， 为其斜率，如对于各种不同的摆长测出各自对应的周期，则可利用t2—l图线的斜率求出重力加速度g。

试验条件及误差分析：

上述单摆测量g的方法依据的公式是（2-2）式,这个公式的成立是有条件的，否则将使测量产生如下系统误差:

 1. 单摆的摆动周期与摆角的关系，可通过测量θ<5°时两次不同摆角θ1、θ2的周期值进行比较。

在本实验的测量精度范围内，验证出单摆的t与θ无关。

 实际上，单摆的周期t随摆角θ增加而增加。

根据振动理论，周期不仅与摆长l有关，而且与摆动的角振幅有关，其公式为：

t=t0[1+（ ）2sin2 +（ ）2sin2 +……] 

 式中t0为θ接近于0o时的周期，即t0=2π  

2．悬线质量m0应远小于摆锥的质量m，摆锥的半径r应远小于摆长l，实际上任何一个单摆都不是理想的，由理论可以证明，此时考虑上述因素的影响，其摆动周期为：

3．如果考虑空气的浮力，则周期应为：

式中t0是同一单摆在真空中的摆动周期，ρ空气是空气的密度，ρ摆锥 是摆锥的密度，由上式可知单摆周期并非与摆锥材料无关，当摆锥密度很小时影响较大。

4．忽略了空气的粘滞阻力及其他因素引起的摩擦力。

实际上单摆摆动时，由于存在这些摩擦阻力，使单摆不是作简谐振动而是作阻尼振动，使周期增大。

上述四种因素带来的误差都是系统误差，均来自理论公式所要求的条件在实验中未能很好地满足，因此属于理论方法误差。

此外，使用的仪器如千

关于某某某同志转正问题的支部考察报告

校党委：

我支部某某某同志于1997年12月23日加入党组织，至1998年12月23日预备期满，其本人于1998年11月20日向党组织提出转正申请，我支部根据其本人申请，对其预备期内的各方面表现进行了认真细致的考察，现将考察结果向你们汇报如下：

某某某同志自入党以来，能够以党员标准严格要求自己，处处起先锋模范作用。

一年来，该同志针对支部大会给他提出的缺点和不足，结合具体的学习、工作、生活实际，进行了较有成效的改进。

政治理论学习方面：

他针对支部大会提出的理论水平有待进一步提高的不足，加强了对党的基本理论和基础知识的学习，尤其是对邓小平理论的学习。

一方面，他通过阅读报刊杂志等有效手段，及时了解国内外政治时事，努力提高自己的政治敏锐性；另一方面，又通过与同学交流等方式，进一步提高自己的政治素质和理论水平，思想觉悟得到很大提高。

工作方面：

他针对支部大会提出的工作上不够大胆的不足，以更大的热情积极投工作中去。

在具体工作中，他以抗洪英模为榜样，时刻牢记自己全心全意为同学服务的宗旨，注意通过各种机会锻炼自己的胆量。

98年10月份担任校学生处工作助理，在新的工作岗位上，他积极向老师和同学们请教，工作能力和魄力都得了较大的提高；专业学习方面：

他根据自己的实际情况，及时调整了学习方法，注意提高自己的学习效率，结果顺利通过国家英语四级考试，并被评为“三好学生”；生活方面：

能够和全班同学互帮互助，共同提高，努力通过自身的实际行动，调动同学的积极性，增强党组织的凝聚力和影响力。

某某某同志的不足之处在于：

1、理论水平需进一步系统提高；2、时间观念有待进一步加强；3、学习效率有待进一步提高等等。

我支部认为：

某某某同志经过一年来的培养教育，进一步确立了坚定的共产主义信念，完全树立了全心全意为人民服务的思想，已经具备了一名正式党员的条件。

建议近期召开支部大会，对其转正问题进行讨论。

化学系学生一支部

1998年12月20日

关于李丽同志转正问题的支部考察报告

校党委：

我支部李丽同志于1998年1月8日加入党组织，至1999年1月8日预备期满，其本人于1998年12月10日向党组织提出转正申请，我支部根据其本人申请，对其预备期内的各方面表现进行了认真细致的考察，现将考察结果向你们汇报如下：

李丽同志自入党以来，能够以党员标准严格要求自己，处处起先锋模范作用。

一年来，该同志针对支部大会给她提出的缺点和不足，结合具体学习、工作、生活实际，进行了较有成效的改进。

政治理论学习方面：

她针对支部大会提出的理论水平有待提高的不足，在积极组织全班同学认真学习邓小平理论的基础上，努力加强自己对党的基本理论和基础知识的学习。

通过学习，她真切地认识到，邓小平理论是马克思主义同中国社会主义现代化建设相结合的产物，是当代中国的马克思主义，进一步坚定了走社会主义道路，实现共产主义的坚定信念，树立了全心全意为人民服务的思想；工作方面：

她始终以为同学服务为己任，入党以后，更加意识到自己的党员身份，工作更加努力，赢得了同学们对自己的信任，98年6月在洛阳师专被评为“优秀团干”；专业学习方面：

目的明确，态度端正，能够始终以极大

的热情投入学习，在学习过程中，能够较好地处理工作与学习的关系，学习效率和学习成绩都有较大提高，在洛阳师专获一等奖学金；生活方面：

能够与同学们和睦相处，共同提高，能够通过自身的实际行动，影响和调动同学参与活动的积极性，团结同学，尊敬师长，关心他人，集体荣誉感强。

李丽同志的不足之处在于：

1、理论水平需进一步系统提高；2、工作中缺乏闯劲，处事不够果断；3、工作中有时不够及时，效率需进一步提高等等。

我支部认为：

李丽同志经过一年来的培养教育，进一步确立了坚定的共产主义信念，完全树立了全心全意为人民服务的思想，已经具备了一名正式党员的条件。

建议近期召开支部大会，对其转正问题进行讨论。

化学系学生一支部

1998年12月20日

关于xx同志转为正式党员的考察报告

xx同志于x年x月x日，经支部大会讨论表决，被接收为中共预备党员，至今已满一年。

一年当中，xx同志能否以党员标准要求自己，在政治、思想、工作和学习上的进步和提高；参加组织生活、遵守党的纪律、缴纳党费的情况；还存在哪些缺点和不足，针对入党时提出的缺点，如何克服的，指出今后的努力方向。

对家庭成员和社会关系的进一步审查情况。

对预备党员能否转正提出意见（经过认真的考察，我们认为xx同志已基本具备了一名共产党员的条件，现提请支部大会讨论。

）

理学院学生一支部

x年x月x日

关于***同志转正为正式党员的考察报告

***同志于****年**月**日，经支部大会讨论表决，被接受为中共预备党员，至今已满一年。

（该同志参加组织生活，遵守党的纪律，执行党的决议的情况。

在学习、思想、工作、生活等方面的进步和提高。

能否用党员的标准要求自己。

用党员的标准对照衡量。

还存在那些缺点，特别是入党时存在的缺点，在预备期内克服、改正的情况。

分析思想根源，指出今后的努力方向。

）

***同志在预备期间，本人、家庭成员及主要社会关系，未发现新的问题。

经考察，支部认为：

***同志已达到党员标准，同意按期转为中共正式党员，现提请支部大会讨论表决。

机仪学院学生第党支部

****年**月**日

农村教师队伍现状考察报告 

杜克强 

今年3月，先后到一些县市进行考察，就农村教师队伍建设问题进行了初步探讨。

一、要重视农村教师队伍建设，使之同社会主义新农村建设有机结合。

农村中小学教师，是目前我国农村人数最多的“知识密集性”群体。

他们的状况如何，不但关系当今农村人口的总体素质，而且直接影响农村的未来前途。

如果不重视农村教师队伍建设，社会主义新农村建设就不会有高的起点。

《中共中央、国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》（以下简称中央一号文件）指出：

“提高农民整体素质，培养造就有文化、懂技术、会经营的新型农民，是建设社会主义新农村的迫切需要。

”而培养造就新型农民，基础在教育，关键在教师，必须按照中央一号文件要求，“加快发展农村义务教育”，“加强农村教师队伍建设”，“促进城乡义务教育均衡发展。

”加强农村教师队伍建设，不但是社会主义新农村建设的题中应有之义，而且是一项带基础性、先导性、长效性的工程。

近些年来，我省农村教育投入加大，办学条件改善，基本普及了九年义务教育。

但是，农村基础教育的基础依然薄弱，城乡办学条件的差距还在不断拉大，农村教师队伍总体素质不高，一些农村学校难以留住学生，辍学率有所回升。

必须高度重视并采取有力措施，建设一支数量足够、质量合格、安心农村教育的师资队伍，以巩固普及义务教育的成果，提高农村学校教育质量，加快改变农村教育基础薄弱的状况，促进社会主义新农村建设。

二、要优化教师队伍结构，保证农村中小学有足额师资。

当前，农村中小学教师队伍存在着诸多结构性矛盾，有待积极化解。

一是农村中小学师资紧缺。

省编制、财政、教育三家按XX年在校学生数核定了某市教职工编制，而XX年该市学生人数比XX年增加13.5万余人，教师编制却未增加。

有些县，即使编制未满，招聘录用也受到限制，某县实有教职工比核定编制数少409人。

据测算，该县“十一五”期间初中教师需补充600人，小学教师需补充1500人。

二是教师的学科配置失衡。

一些农村中小学英语、历史、地理、生物、体育、音乐、美术、计算机等课程停开或开课不足，勉强开了课的也没有专任教师任教，只能由其他学科教师兼授，难以保证教学质量。

某市农村小学仅英语教师就缺300名。

三是教师年龄结构老化。

某市一些县、区农村教师50岁以上者占45%，某县一些乡镇小学教师平均年龄52岁。

老的将退休，青壮的想进城，新的进不来，出现断档趋势。

有不少教师体弱多病，某县一所中学初中仅有的四位化学教师，分别患有肺结核、乙肝、肝硬化，还得坚持工作。

四是农村中小学高、中级职称的职数比例远低于城市学校。

按现行规定，农村初中的高级职数设置比县城初中少8-13%；农村初中的中级职数设置比县城初中少3-8%。

农村小学的中级职数设置比县城小学少8%。

实行评聘分开后，取得高、中级职称资格的农村中小学教师获得相应聘任的几率远低于县城同等条件的教师，有的农村教师获得高、中级职称资格后，要等6-8年才得到聘任。

于是人心思走，拿到职称证书的中青年教师设法调到聘任几率高的城市或县城学校去；而在农村学校守老营者，年老病弱的比例大增。

有关部门应抓紧落实XX年《国务院关于进一步加强农村教育工作的决定》（以下简称《国务院决定》），“适当提高乡村中小学中、高级教师岗位比例”，以稳定农村教师队伍。

五是代课教师不但没有清退，反而不断增多。

有的市，农村小学代课教师达3082人，占全市小学专任教师总数的9.3%。

有的县为减少财政开支，有编制也不让进人，以月薪200-300元雇请不具教师资格者代课，用一名在编教师的工资可以请2至3名代课教师，人事、财政部门觉得很合算，故乐而为之，而教学质量则得不到保证。

有个只读过几年小学的代课教师教小学数学，知道三加四等于七，却说不清为什么四加三也等于七。

有关部门应切实执行XX年《国务院办公厅关于完善农村义务教育管理体制的通知》（以下简称《国务院办公厅通知》）的规定，“限期清退农村中小学代课人员”，“不得使用编外人员顶编在岗人员”。

农村中小学师资不足，结构性矛盾突出，根本原因是城乡二元结构迄未改变，仍沿袭建国初期优惠城市、克扣农村的编制标准。

按照省里核定的中小学教师编制，城市初中师生比为1：

16.7，农村初中师生比为1：

18。

折算农村初中一个班（按54人一班计算，下同），比城市初中一个班少配0.23名教师，同样一所18个班的初中，农村初中比城市初中少配教师4.14名。

城市小学师生比为1：

18.4，农村小学师生比为1：

23.5。

折算农村小学一个班，比城市小学一个班少配0.61名教师，同样一所18个班的小学，农村小学比城市小学少配教师11名。

这样大的反差，仅用农村学校每百个教师编制上浮3.5%的办法远不能弥补。

农村中小学，成班率低，有些边远的小学教学点，两三个年级才十几二十名学生，至少也得配备一名教师。

而且农村学校多有学生寄宿，早晚自习、食宿安排、安全管理等等要增加很大工作量。

这种特殊情况，决定了农村中小学教师编制不但不能比城市学校少，反应比城市学校多，起码城乡教师编制应该一视同仁。

省里编制、人事部门应改革编制工作中的城乡二元结构思维模式，在国家核定的全省中小学总编制数以内，对城、乡学校编制进行均衡配置。

三、要理顺管理体制，充分发挥教育行政部门配置教育人才资源的职能作用。

XX年，《国务院办公厅通知》规定，“农村中小学校长的选拔、任用、培训、交流由县级教育行政部门归口管理”。

据说到目前为止，全国绝大多数省市区都落实了此项规定，只有两个省还没有做到。

我省有的县，为了使教育行