基于智能手机的亥姆霍兹共振声速测量实验

本文详细介绍了亥姆霍兹共振的基本原理,设计了一种可以在非实验室环境下完成的声速测量实验,使用算数平均及数据拟合两种数据处理方法对测量结果进行验证,相对误差分别为3.0%和2.8%,并分析了测量过程中声音的频谱分辨率对于共振腔大小的限制.该实验所需的器材在生活中容易获取,可用于学生居家或课外自主实验项目.

数值差分算法在静电场模拟实验中的设计与应用

在普通物理实验中,一般先测出空间电势的分布或等势线,再根据电场线与等势线垂直和沿着电场线的方向电势逐渐降低的原理,画出电极之间的电场强度分布。但这是一种定性的研究方法,无法得到电场强度的具体数值。将数值差分算法引入到静电场模拟实验中,基于MATLAB计算得到空间电场强度的具体数值,进一步还可以得到空间电荷的具体数值,这样可以得到更更富的静电场信息。该方法可以拓展静电场模拟实验的深度和广度,有效地训练同学们利用计算机编程方法处理数据的能力。

基于智能手机的地球半径测量居家实验

本文是在新冠肺炎疫情的大背景下,基于智能手机设计了日落时差法、太阳仰角差值法和GPS定位法三种方法进行地球半径的测量,本文所提供的实验方法不需要专业的物理实验测量工具并可以居家完成,其中日落时差法和太阳仰角法测量得到的地球半径分别为6246km和6239km,测量的相对误差分别为2.0%和2.1%;GPS定位法中设计了同经度取点、同纬度取点和任意取点三种取点方法,测量得到的地球半径分别为6432km、6400km、6343km,测量的相对误差可以达到1.0%、0.5%和0.4%。本文所有方法的误差精度都可以满足基础物理实验课程设计的要求,GPS定位法的测量精度要明显优于日落时差法和太阳仰角法。同时本文还分析了各方法测量误差最主要的影响因素。