受迫振动中的能量转换

振动系统在周期性的策动力F=F0coswt的作用下,其稳态受迫振动为x=Acos(wf+φ,与无阻尼自由振动位移变化完全一样,但是系统的总能量一般并不守恒,动能和势能在一个周期内的平均值Ek^-和Ep^-一般也不相等。为什么会有这种情况呢?受迫振动的能量转换是如何发生的呢?下面以弹簧振子的受迫振动为例来说明一问题。     

受迫振动和共振演示器的设计和使用

在中学物理教学中,过去习惯用弹簧振子来演示受迫振动,用共振摆来演示共振现象。在90年代的高中物理课本中,共振在技术上的意义增加了共振筛的内容。笔者认为以共振筛作为受迫振动和共振演示器,它既能说明受迫振动和共振的原理,又有实用的意义。有一些实验书籍上,用一片弹簧片一端固定,另一端安装一只带有偏心轮的小电动机,逐渐改变电动机的旋转速度,来演示共振筛的受迫振动和共振现象,但终有"不真实"之感。所以我们完全按照书本上所提供的条件,用四只弹簧,筛架上安装偏心轮等而制作成功。今将仪器的制作和使用方法介绍如下:一、结构和原理1…     

皮唧配储气瓶是气垫式弹簧振子的较好气源

高二物理《教师教学用书》第30页的实验指导中，建议将简谐运动中的理想实验“弹簧振子的振动”，改用图1所示的短轨道气垫式弹簧振子去做。 经我校现有18个高二教学班演示的结果证实，用气垫式弹簧振子做该实验很成功。不过刚开始对照仪器说明书试做时，不那么顺利。其原因是用皮唧作气源，只能多次踏压，断续供气。而该实验必须用一定流量的持续气流才能使“气垫”稳定、振子悬浮而左右多次振动。     

弹簧振子的运动特征与其所放置的位置有无关系

水平放置的弹簧振子的振动是简谐运动，如果不考虑摩擦和空气阻力，那么振动系统的机械能守恒。即在简谐运动过程中的任一时刻，动能与势能可以互相转化，它们之和是一个不变的常数，这是大家熟知的结论。那么，弹簧振子的这一运动特征与其所放置的位置有无关系？也就是说，对于竖直吊起的弹簧振子，或者是放在无摩擦的斜面上的弹簧振子，其振动是不是简谐运动？运动过程中的任一时刻，动能与势能之和是否仍然是一个不变的常数？对此，很多学生难以给出正确结论。     

研究弹簧振子的周期和劲度系数的关系

本文利用弹簧振子实验 ,获得一组振动周期和劲度系数的数据 ,利用ＭＡＴＬＡＢ软件处理这些数据 ,发现了弹簧振子振动周期和劲度系数的数学关系。1　问题提出上期文章介绍了弹簧振子的周期和质量之间关系的研究 ,得到了“周期与质量的平方根成正比”的结论。但对比不同实验组的研究结论 ,发现得到的关系式形式相同 ,但系数有差异 ,有些差异十分明显。原来有些组使用的弹簧不同 ,这说明弹簧振子的周期还与弹簧本身有关 ,我们很自然想到弹簧的劲度系数。弹簧振子的周期和劲度系数之间存在怎样的定量关系呢 ?2　制定方案图 1　实验装置示意图　…     

研究弹簧振子的周期公式

研究了影响弹簧振子周期的两个因素，分析了提高实验精度的关键，探讨了物理实验专题教学的基本策略。     

弹簧系统振动周期的研究

本文就弹簧质量对振动周期的影响，以及在非惯性系，连接体，振子纯滚动情况下弹簧系统振动周期的确定，作了全面的讨论，并给出明确的结论。     

弹簧振子与匀速圆周运动同步演示装置

匀速圆周运动的投影是简谐运动,弹簧振子的振动也是简谐运动,只要让这两个简谐运动的振幅、周期相同,控制好弹簧振子的起振时刻,匀速圆周运动和弹簧振子的振动是可以同步的。当学生看到两个如此不同的运动竟能这样美妙和谐一致,其震撼力是一般物理现象无法比拟的。根     

韦伯福斯摆

物理实验中最引人的演示之一是韦伯福斯摆,在竖直方向上的弹簧振子既作上下振动,又耦合成绕竖直轴转动,交替转换,不息耦合,十分动人。调节振子的结构,使竖直振动频率等于水平转动频率,然后使振子振动,则振动能量逐渐从一种振动模式转移到另一种振动模式,纯振动变为纯转动,纯转动变为纯振动。图1示出韦伯福斯摆竖直位移和水平转角随时间的变化,图中细线为竖直位移-时间图象,粗线为水平转角-时间图象。韦伯福斯摆的市售商品很少,只见过一种,其转子直径为8cm,弹簧约长2m。但实验室往往可自制不同尺寸的韦伯福斯摆。落地式韦伯福斯摆见图2,在物…     

利用磁极间的相互作用演示受迫振动与共振

受迫振动与共振实验教具，结构大体上可分为两部分：一部分是驱动振动体，产生驱动力是施力物体；另一部分是受迫振动体，在驱动力的作用下做受迫振动是受力物体。传统的受迫振动与共振实验教具无论是手动还是电动的，驱动振动体与受迫振动体之间，是通过一些物体连为一体的，即驱动振动体在手动或电动下发生振动，利用转轴、细绳、金属条、木板、     

光电传感式简谐振动图象计算机输出系统

弹簧振子的简谐振动是高中物理一个重要的演示实验。本系统将传统教具与现代信息技术相结合 ,对其进行了改进。1　原理采用新型光电传感器件 ,采集弹簧振子正负位移数据 ,通过集成电路ＥＭ84 5 0 2变成计算机可识别的数字信息送给计算机程序处理 ,可在显示器上实时的显示出振子位移随时间变化的图象。仪器结构简单 ,操作方便 ,克服了机械接触式记录数据阻尼较大的缺点 ,所得图象醒目逼真 ,可打印 ,易激发学生兴趣 ,非常适合演示。电路原理图见图 1。图 12　实验装置 (如图 2 )3　制作材料　　Ｊ2 2 0 1气垫式弹簧振子一套、光电三极接收管一…     

光的干涉、衍射演示实验装置的设计和制作

在高中物理中，有关光的衍射及干涉实验是证明光具有波动性的最重要实验。目前大部分学校实验室只能做两个传统的学生实验：一个是“用卡尺观察光的衍射现象”，另一个是在光具座上的遮光筒里“观察双缝干涉、单缝衍射现象”。这两个实验都只能作为学生实验，实验现象只能由学生本人观察到，不能作为课堂演示实验和教师解说介绍用。虽然在近年来出版的各类物理教学杂志中也介绍了诸如“泊松亮斑”之类的一些自制教具，但效果并不十分理想，且大部分不能做为教师课堂演示实验讲解用。     

《观察水的沸腾》实验中常见现象的理论解析

《观察水的沸腾》是现行初中物理第一册教材热学部分中很重要的一个学生实验。该实验的目的主要是观察水的沸腾现象和测定水沸腾时的温度，即沸点。在实验中，学生很容易观察到以下几种现象：①从开始加热到沸腾前，随着温度的上升，水中出现大量的气泡，在上升过程中气泡变小或破裂。②当水温到达沸点并发生沸腾时，     

充分发挥物理实验在物理教学中的作用

物理实验本身的特点决定了它在物理教学中的地位和作用。如何发挥其作用，是一个庞大而复杂的课题，我们只从以下四个方面作一些探讨。     

几个有趣的静电实验

捷克斯洛伐克教育家夸美纽斯认为：“兴趣是创造一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一”。爱因斯坦也说过：“兴趣是最好的老帅”。因此，在教学中培养学生对物理学习的浓厚兴趣，是学好物理的关键。物理是一门以实验为基础的学科，一些有趣的实验，对导入新课，激发学生的兴趣，起到相当重要的作用。因此在教学中要多设计一些有趣的实验来提高学生学习物理的效果。下面介绍几个有趣的静电演示实验，供参考。     

简谐运动图像演示仪的制作与使用

高中物理新教材采用水平弹簧振子替代以前的砂摆演示简谐运动的图像，但目前实验室拥有的简谐运动演示仪存在着诸多不足：①描绘图像的笔与板不稳定，明显不是匀速运动；②用笔来描图多少有摩擦，实现不了等幅性；③画出的图像不规范，实验效果差。为了克服以上不足，能更直观演示简谐运动的图像，现介绍以下三种简谐运动演示仪的制作方法。     

做功和内能改变实验的改进

现行初中物理关于做功和内能的改变有两个演示实验，实验１演示的是空气被压缩时内能增大，效果明显，易于操作；而实验２演示的是物体（空气）对外做功时内能减小，虽然简单易行，但现象不是很明显，特别是容器中应该出现的雾不易清楚地被观察到。为此，我对此实验装置作了改进，现简述如下：一、装置的制作取一个较大的高橙瓶（或矿泉水瓶），在它的中下部开一小孔，装上自行车轮胎上用的气门装置，瓶口处用一软塞塞上即可。如图所示。　　二、使用方法在瓶中装上少量温水，水蒸气能在瓶壁上形成雾状物，把软塞塞上。用打气筒通过气门向里…     

物理的基础是实验——李政道教授会见天水师专部分教师时的讲话(摘要)

天水,这个汉唐以来的文化要地.我很荣幸能够到这儿并和各位见面.今天,我想稍微讲一些关于物理的基础.物理的基础是实验,这点各位必须非常明确.物理是研究物质的原理,它以实验为基础,理论是根据实验经过推理得出来的.当然,一提实验,往往有一种感觉:我们的实验仪器不够,也许应该买一些精密的仪器.这一观念有时是错误的.重要的是用一些最简单、最明了、最能表达的手段做实验.复杂精密的仪器,就有点象魔术一样,一件精密仪器是一个方盒子,它里面是怎么回事并不是所有做实验的人都清楚.因为它很贵重,你也不能碰,送进去一个东西,出来另一个.这不是真正搞物理的方法.     

通电螺线管磁性演示仪的制作

初中物理第二册中,演示通电螺线管磁性强弱的实验效果很不理想,难以成功。该实验难以成功的关键有二。(1)选用弹簧作为磁性强弱的指示器不合适。从理论上来说,由弹簧的伸缩来表征挂在弹簧下面的铁块所受磁力的大小,从而说明通电螺线管磁性的强弱,是完全正确的。问题是,在实际操作中,由于弹簧下端挂了一铁块,弹簧已经有一伸长,而空心螺线管通电后产生的磁场较弱,磁场对铁块的吸引力大大小于铁块的重力,所以用肉眼几乎观察不到弹簧的伸长。而在实验室要选择到倔强系数合适的弹簧又颇不容易。(2)实验时螺线管离铁块的距离难以把握。距离过大,磁…     

液体密度、力两用测量仪

(1)发明点 直接从测力计上读出液体密度值，达到液体密度和力两测量的目的。(2)发明背景与原理 大部分教师在初中物理浮力知识的教学中，常要求学生设计一些测定液体密度的实验，其中就有用弹簧测力计测液体密度的设计型实验，