2020年惯性称实验报告

　　实验报告总体不错！

　　班 级_____信工 c 班________

　　组 别_____f________ 姓 名______郭洁_______

　　学 号_1111000187__ 日 期_______2016______

　　指导教师___刘丽峰__

　　【实验题目】

　　惯性秤

　　【实验目的】

　　 掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 学习惯性秤的定标和使用方法； 研究重力对惯性秤的影响。

　　【实验仪器】

　　惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平(

　　公用)

　　，水平仪

　　【实验原理】

　　【实验内容】

　　 安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平台 c 调成

　　水平，并检查计时器工作是否正常。

　　 检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤台上测周

　　期，如果各质量块的周期测定值的平均值相差不超过 1%，在这里就认为标准质量块的质量是相等的，并取标准质量块的质量的平均值为此实验中的质量单位。用所给质量大致相等的砝码作出惯性秤的 定标曲线。

　　 测定以圆柱体为负载时秤的周期 ，并由定标曲线查出该圆柱体的惯性质

　　量。

　　 测定惯性秤的劲度系数 和秤台的有效质量 。

　　 将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自由悬垂位置，使之恰好处在秤

　　台中心。测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台的周期，研究重力对系统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。

　　 将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载仍为圆柱

　　体)，验证(2-10)式是否成立(选做)。

　　 用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量的关系。

　　【预习报告】

　　小圆柱质量 大圆柱质量

　　103 189．5

　　s k b m

　　小圆柱质量 大圆柱 拉线 9251 200.0962 00.101750661 0.197021902 0.158752856

　　【实验数据分析】

　　小圆柱本身质量是 103g，用我们这种方法测出来的是 102g，相差 1g。

　　大圆柱本身质量是 185g，用我们这种方法测出来的是 197g，相差 7g。

　　验证公式。等式左边 183347，等式右边 244553，相差 0.061206。

　　可见这些实验都是有误差的。

　　我们自己测出来的值出现误差的原因可能和钢带振动幅度有很大关系，因为同一个物体幅度只要变化一点儿，我们就能在周期上发现直观发现区别。有些质量较大的物体，我们为了使它达到 30 次的周期，会把幅度调大。而实验并不是在真空无空气阻力的条件下进行。这应该会对实验结果造成一定影响。

　　另外测量 l 的值，估读时也会具有误差，这就导致等式左右可能不完全相等。

　　【思考题】

　　在太空失重的条件下，宇航员是如何测体重的？

　　答宇航员在空间站上称体重时，宇航员坐在特制的振动装置中（已知的装置弹簧劲度系数）使弹簧发生振动。测量仪通过测量弹簧的振动周期，即可测量出宇航员的体重。篇二物理实验-惯性秤-实验报告

　　班 级__信工 c 班___

　　组 别______d______

　　姓 名____李铃______

　　学 号_1111000048_

　　日 期___20120___

　　指导教师__刘丽峰__

　　【实验题目】_________惯性秤

　　【实验目的】

　　掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 学习惯性秤的定标和使用方法； 研究重力对惯性秤的影响。

　　【实验仪器】

　　惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平(公用)，水平仪。

　　【实验原理】

　　惯性秤的主要部分是两条相同的弹性钢带(称为

　　秤臂)连成的一个悬臂振动体 a，振动体的一端是秤台

　　b，秤台的槽中可放入定标用的标准质量块。a 的另一

　　端是平台 c，通过固定螺栓 d 把 a 固定在 e 座上，旋松

　　固定螺栓 d ，则整个悬臂可绕固定螺栓转动，e 座可

　　在立柱 f 上移动，挡光片 g 和光电门 h 是测周期用的。

　　光电门和计时器用导线相连。将秤台沿水平方向稍稍

　　拉离平衡位置后释放，则秤台在秤臂的弹性恢复力作

　　用下，沿水平方向作往复振动。其振动频率随着秤台

　　的载荷的变化而变化，其相应周期可用光电控制的数

　　字计时器测定，进而以此为基础，可测定负载的惯性

　　质量。立柱顶上的吊竿 i 可用来悬挂待测物(一圆柱形

　　物体)，另外本仪器还可将秤臂铅垂地安装，研究重力

　　对秤的振动周期的影响。

　　根据牛顿第二定律 f=ma，可以写成 m=f/a。若以此式作为质量的定义，则称为惯性质量。

　　在秤臂水平放置时，将秤台沿水平方向拉离平衡位置后释放。秤台及加于其上的负载在秤臂弹性恢复力 f 作用下，将做水平往复振动，此时重力因与运动方向垂直，对水平方向的运动影响很小，可以忽略不计。当振幅较小时，可以把这一振动当作简谐振动处理。若秤台偏离平衡位置的位移为 x 时，秤台所受到的弹性恢复力为 f=-kx，其中 k 为悬臂振动体的劲度系数。根据牛顿第二定律，其运动方程可写成

　　(2-1)

　　其中 m0 为振动体空载时的等效质量，m 为秤台上加入的附加质量块(砝码或被测物)的质量。当初相为零时，(2-1)式的解可表示为

　　其中 x0 为秤台的振幅，其圆频率，

　　其周期 t 则可表示为 (2-2)

　　一、惯性质量的测定与惯性秤的定标

　　在弹性限度内，即 k 为常数(更确切的说是忽略随负载的微小变化)的情况下，对应于空秤和不同负载 m1 和 mx，由(2-2)式可以分别得到

　　(2-3)

　　从(2-3)式中消去 k 及 m0，得

　　(2-4)

　　由(2-4)式可见，当已知质量 m1 时，只要分别测得 t0、t1 和 tx，就可以求得未知质量

　　mx。这就是使用惯性秤测质量的基本原理和方法。这种方法是以牛顿第二定律为基础的，是通过测量周期求得质量值，不依赖于地球的引力，因此以这种方式测定的物体质量即为惯性质量。在失重状态下，无法用天平称衡质量，而惯性秤仍然可以使用。由(2-4)式还可以看到，该秤不能只通过测定 tx 来确定 mx，还必须测定以某已知惯性质量 m1 为负载时秤的周期 t1，因此这样使用该秤很不方便。为了更迅速、更准确地读出被测物体惯性质量的大小，可先用多个已知质量的砝码作出 t-m 定标曲线备用。（定标)此后，当欲测定某负载的质量时，只要将该负载置于秤台中心，测出其周期，再由定标曲线查出其相应惯性质量即可。

　　定标曲线可用如下方法标定先测定空秤即负载质量 m=0 时的周期 t0，然后依次将质量相等(或质量不等，但已知其惯性质量)的砝码加放在秤台上，分别测出相应的周期 t1、t2,……最后用这些数据作出如图(2)和(3)所示的定标曲线。

　　二、惯性秤的 k 值

　　利用(2-3)式中的前两个式子，消去 m0(脚标 1 可以略去)便可得到

　　(2-5)

　　由(2-5)式可知，通过测定空秤周期 t0 和负载为 m 时的周期 t 可求得秤的劲度系数 k(其中 m 用惯性质量单位表示)。

　　当 k 值测定以后可以根据(2-3)式中的第一式求得秤台的有效质量为

　　(2-6)

　　另外，我们也可以直接将(2-2)式两端平方，整理后得到

　　(2-7)

　　利用线形回归的方法计算出劲度系数 k 及振动体空载时的等效质量 m0，由测出的周期值得出未知惯性质量 m。

　　三、重力对惯性秤振动的影响

　　1．秤臂水平安装

　　当质量为 m 的被测物体直接放在秤台中心时，其重量被秤臂铅直方向的弹力所支撑。因而被测物的重力对秤作水平方向的运动几乎没有影响，设此时测得的振动周期为 ta，显然有

　　(2-8)

　　现将被测物悬吊于秤台中心孔的正上方，仍使被悬物处于

　　秤台中心，但此时被测物的重量变为由悬线张力所平衡，不再

　　铅直地作 用于秤臂上。若再让秤振动起来，由于被测物在偏离

　　平衡位置后，其重力的水平分力作用于秤台上，从而使秤的振

　　动周期有所变化，如图(4)所示

　　在位移 x 与悬线长 l(由悬点到圆柱体中心的距离)

　　相比较

　　小时，作用于振动系统上的恢复力为，显然此时振动周期为

　　(2-9)

　　由(2-8)(2-9)两式可见，后一种情况下秤臂振动的周期 tb 比前者周期 tb 要小些，两者比值为

　　(2-10)

　　这一关系可以通过实验验证。

　　2．秤臂铅直放置

　　当秤臂铅直放置时，秤台和砝码(或被测物)的振动亦在铅直面内进行，由于重力的影响，其振动周期也会比水平放置时减小。

　　由以上原理可见，重力对惯性秤的周期是有明显影响的。对不同安装情况，秤的定标曲线形状也会有所不同。因此在使用惯性秤测定质量时，必须在同样的定标条件下测定。一般

　　为避免重力的影响，应在水平安装情况下使用，此时秤臂应尽量保持水平。

　　【实验内容】

　　安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平台 c 调成水平，并检查计时器工作是否正常。

　　检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤台上测周期，如果各质量块的周期测定值的平均值相差不超过 1%，在这里就认为标准质量块的质量是相等的，并取标准质量块的质量的平均值为此实验中的质量单位。用所给质量大致相等的砝码作出惯性秤的定标曲线。

　　测定以圆柱体为负载时秤的周期 t，并由定标曲线查出该圆柱体的惯性质量。

　　测定惯性秤的劲度系数 k 和秤台的有效质量 。

　　将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自由悬垂位置，使之恰好处在秤台中心。测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台的周期，研究重力对系统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。

　　将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载仍为圆柱体)，验证(2-10)式是否成立(选做)。

　　用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量的关系。

　　注意

　　水平或铅直安装惯性秤时应使用水平仪检验。

　　测定周期时，累计 20~30 个周期即可。

　　秤台振动时，摆角要尽量小些(5°以内)，秤台的水平位移约 1~2cm 即可，并且使各次测量时都相同。

　　【 原 始 数 据 】

　　篇三惯性秤实验报告

　　由图表可知，在误差允许范围内，所测数据绘制出的图表线性相关 r2=0.9994，基本符

　　4π2m0m合 t，误差原因是与钢带振动幅度有关；存在空气阻力。

　　k2

　　思考题

　　说明惯性秤的特点

　　惯性秤称量质量的最大特点是用振动法来测定物体惯性质量的装置；称量时秤台一定要严格地保持在水平方向运动，避免重力对运动的影响；所称物体的质量不宜过大。

　　 能否设想出其他的测量惯性质量的方案

　　在物体处于特定存在状态的时候，如果要改变这种存在状态，那么必然要对这个物体施加作用力，根据牛顿第二运动定律，我们可以得到，在物体所受到的作用力不变的情况下，物体的质量同加速度成反比。我们只要测定了作用力的大小和物体加速度的大小，那么就可以确定物体的惯性质量。

　　dt4π2m0m2 根据 t，分析惯性秤的测量灵敏度，即和那些因素有关？根据所 dmk2

　　用周期测试仪的时间测量的分辨率，此惯性秤所能达到的质量灵敏度是多少（不考虑其他误差）。

　　秤臂的倔强系数 k 和秤台的质量有关，所能达到的灵敏度为 0.01。篇四惯性称实验报告

　　班 级 b 班

　　组 别

　　c 组 6 号 姓 名 胡艳双

　　学 号 1111000021 日 期 20127

　　指导教师 刘丽峰

　　【实验题目】

　　【实验目的】

　　 掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 学习惯性秤的定标和使用方法； 研究重力对惯性秤的影响。

　　【实验仪器】

　　惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平(公用)，水平仪

　　【实验原理】

　　1、

　　安装好实验装置后，逐次增加砝码个数，测出周期，得到曲线，由公式

　　，转化可得公式

　　的斜率和截距，得惯性劲度和惯性秤的质量以及圆柱的质量。

　　2、

　　为了了解重力对惯性秤振动的影响

　　1) 秤臂水平安装

　　由曲线

　　当被测物体直接放在秤台中心时，周期为， 当被测物体悬挂在秤台中心孔的正上方时，重力由拉力所平衡， 周期为

　　，所以为验证

　　（2-9）

　　2）秤臂铅直放置

　　当秤臂铅直放置时，由于重力的影响，振动周期会比水平放置时小，所以在使用时，要让其在相同的条件下进行，尽量保持水平。

　　【实验内容】

　　 安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平台 c 调成水平，并检

　　查计时器工作是否正常。

　　 检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤台上测周期，如果各

　　质量块的周期测定值的平均值相差不超过 1%，在这里就认为标准质量块的质量是相等的，并取标准质量块的质量的平均值为此实验中的质量单位。用所给质量大致相等的砝码作出惯性秤的 定标曲线。

　　 测定以圆柱体为负载时秤的周期 ，并由定标曲线查出该圆柱体的惯性质量。

　　 测定惯性秤的劲度系数 和秤台的有效质量 。

　　 将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自由悬垂位置，使之恰好处在秤台中心。

　　测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台的周期，研究重力对系统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。

　　 将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载仍为圆柱体)，验证(2-10)

　　式是否成立(选做)。

　　 用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量的关系。

　　【预习报告】

　　【原始数据】

　　惯性秤实验数据 砝码质 30t1(s）

　　30t2(s）

　　30t3(s）

　　30 平均

　　t 平均

　　量（g）

　　(s）

　　(s）

　　0 27 27 26 267 0.3089 25 114 116 117 1157

　　0.3719 t 平方(s^2) 0.0954 0.1383

　　50 75 100 125 150 175 小圆柱 大圆柱 大圆柱吊起

　　181 131 157 199 117 135 185 20.04 148

　　18 126 168 194 117 139 185 20.04 147

　　178 125 165 196 115 14 186 20.05 147

　　1797 1273 1633 1963 1163 138 1853 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

　　1473 0.5824 0.3392

　　大圆柱吊起时，测得长度 l 为 355cm 【数据处理】

　　根据每组数据中三次测量的 t 值求出平均值,之后算出 t2,具体数据如上表。

　　利用线形回归的方法计算出劲度系数 k 及振动体空载时的等效质量 m0，由测出的周期值得出未知惯性质量 m。

　　【实验数据分析】

　　由

　　得:k=25160(n/m)

　　m0=0.0499kg，小圆柱体质量 m=0.1022kg，大圆柱体的质量 mb=0.1934kg。

　　因为 ta/tb=0134，1+mg/kl=2706，可得在误差范围内，两者是相等的，所以结论篇五物理实验-惯性秤-实验报告

　　班 级__信工 c 班___

　　组 别______d______

　　姓 名____李铃______

　　学 号_1111000048_

　　日 期___20113__

　　指导教师___张波____

　　【实验题目】_________霍尔效应测磁场

　　【实验目的】

　　研究霍尔元件的特性，并测定其灵敏度； 测量电磁铁气隙中的磁感应强度； 了解霍尔效应的产生原理及其副效应的产生原理和消除方法。

　　【实验仪器】

　　马蹄形电磁铁，霍尔片，电流表，电池盒，数字万用表，换向开关，导线若干，霍尔效应实验仪。

　　【实验原理】

　　霍尔最初的实验是这样的在一块长方形的薄金属片（霍尔片）两边的对称点 1 和 2 之间接上一个检流计(如图 1 所示)。为方便，取如图所示

　　的直角坐标系。沿 x 轴正向通以电流 i。若不加磁场，则检流

　　计不显示任何偏转，这说明 1 和 2 两点电位相等。若在 z 轴

　　方向加上磁场 b，则检流计立即偏转。这说明 1 和 2 两点之间

　　存在电位差。霍尔发现这个电位差与电流 i 及磁感应强度 b

　　均成正比，与板的厚度 d 成反比，即

　　（7-1）

　　这叫霍尔公式。通常称 uh 为霍尔电压，rh 为霍尔系

　　数，kh 为霍尔片的灵敏度，且 kh=rh/d。在当时，式(7-1)纯

　　粹是一个经验公式 ，在洛伦兹的电子论提出来以后从理论上

　　得到证明。霍尔电压的产生可以用洛伦兹力来解释。

　　磁场力即洛仑兹力为=×b（7-2）

　　按矢积的定义，上式中 f

　　的大小为

　　（7-3），式中，为和 b 之间

　　的夹角，f 的方向垂直和 b 构成的平面，并遵守右手螺旋

　　法则，如图 2 所示。式（7-2)表明，洛仑兹力 f 的方向与

　　...