研究弹簧振子的周期和振子质量的关系

1　课题简介利用弹簧振子实验 ,获得一组振动周期和振子质量的数据 ,利用ＭＡＴＬＡＢ软件处理这些数据 ,发现弹簧振子振动周期和振子质量的数学关系。2　问题提出图 1　　许多车辆在车轴上都装有减振弹簧 ,如火车和汽车的车厢 ,它们可以被看作为弹簧振子。如图 1 ,把轻螺旋弹簧上端固定 ,下端挂一砝码 ,就组成了弹簧振子。当砝码自然平衡后 ,把它稍向下拉 ,松手 ,砝码就在竖直方向上振动起来。砝码的质量ｍ被称为弹簧振子的质量 ;砝码的振动周期Ｔ被称为弹簧振子的周期 ,弹簧振子的周期和质量之间存在什么定量关系呢 ?3　制定方案图 2　实…     

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　…     

弹簧振子周期的探究——用力传感器探究振子质量对实验误差的影响

精确的实验测定表明,对于弹簧质量不可忽略的振动系统的振动周期总是略大于理论公式给定的周期。本文分别通过理论推导和实验探究得出当振子质量和弹簧质量满足一定关系时,忽略弹簧质量采用理论公式可以使实验误差控制在5%以内,这种情况下实验效果最佳。     

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     

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。     

受迫振动与共振演示仪

现行高中物理课本上演示受迫振动的仪器，很不好用。它是由一个带曲轴的摇柄和竖悬弹簧振子组成。当匀速摇转摇柄时，即有一周期性的向上、向下的力作用于弹簧振子，遂使之作受迫振动。原理固然正确，操作起来却十分困难：弹簧振子并不乖乖地上下振动，而是左右前后乱蹦乱跳，根本看不到什么受迫振动现象。这几年，物理杂志上发表了一些文章，对弹簧振子作了一些限位改进，乱蹦乱跳的现象有了一些改善。但是，一个十分关键的问题依然存在：那就是摇转摇柄的周期性和力度的均匀性，对于一个即使很有经验的物理老师来说，也是无法保证的。驱动力的周期和力度不稳定，就无法实现其受迫振动。各学校对这个实验，也是不了了之。     

怎样验证简谐振动周期的公式

简谐振动的周期公式为:T=2π(m/k)~(1/2)T为振动周期,m为振子的质量,k为弹簧的倔强系数.实践证明,用气垫导轨来进行这一验证,效果较好.使用器材:J 2125—2型气垫导轨(J 2126—1型小型气源)、倔强系数为k′_1和k′_2的弹簧(各两支)、配重金属块(数块)、秒表、天平、直尺等.实验装置:将气垫导轨水平放置在实验桌上,在滑块的两端各系一根弹簧,两根弹     

弹簧质量对振子运动的影响

通过求解弹簧中纵波的波动方程,讨论了弹簧质量对振子的振动频率及弹簧劲度系数的影响.     

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。     

弹簧振子在定常摩擦阻力作用下的振动图象

给出弹簧振子在定常摩擦阻力作用下的振动微分方程,通过分段求解,归纳出各个阶段的解的一般形式.根据振幅衰减规律及振动能够维持的半周期数,用Qbasic编程做出弹簧振子在定常摩擦阻力作用下的振动图象.     

弹簧振子在定常摩擦阻力作用下的振动图像

给出弹簧振子在定常摩擦阻力作用下的振动微分方程 ,通过分段求解 ,归纳出各个阶段的解的一般形式 .根据振幅衰减规律及振动能够维持的半周期数 ,用Qbasic编程做出弹簧振子在定常摩擦阻力作用下的振动图像     

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。     

螺旋弹簧式纵波演示器波速的分析

螺旋弹簧式纵波演示器通常用于物理教学中演示纵波的形成及其传播。当振子按一定的频率振动时,水平悬挂的弹簧圈就会将其振动从弹簧的一端传到另一端,形成疏密相间的纵波。 当我们认真分析这种弹簧疏密波的形成机理时,发现它与均匀细棒中的纵波有着极大的不同。另一方面,当弹簧的一端左右振动时,弹簧圈的质点间发生横向位移,这种位移近似地垂直子弹簧圈,弹簧的相邻截面     

研究单摆的振动周期

单摆的振动周期受多因素影响，主要有摆长和摆角。本文提供了利用实验和计算机处理的方法，发现振动周期和这些因素的关系。     

阻尼振动的计算机显示

传统的实验装置和方法很难直观、形象地演示阻尼振动过程中振幅与时间的关系，前后周期间物体振幅的变化情况，振动周期的长短及整个振动过程中周期是否衡定等有关的特性也不能直观地显示，更不用说把振动物体的振幅和周期实时地量化并将振幅与时间的关系图形象地画出来。借助计算机进行物体阻尼振动的演示是理想的选择，它不但能直观显示物体振动的阻尼特征，而且能够反映出振动物体振幅与时间的关系，量化幅值。     

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。     

多功能机械振动图象演示仪

多功能机械振动图象演示仪肖毅（广西柳铁二中５４５００７）现行高中课本中，是利用“沙摆”装置来描绘振动图象的。这种图象本应属阻尼减幅振动的图象，但因沙摆在振动中所受空气阻力小，能量损耗得慢，振幅减小得慢，在只观其振动中相邻几个周期的图象时，则可视之为自...     

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…     

基于DISLab的对弹性片振动周期影响因素的改进探究

在弹性片上吸附小磁铁块后使之振动,分别使用磁传感器和微电流传感器获得弹性片振动的相关图像,并从图像上得到弹性片的振动周期,进而分析得出弹性片的质量和长度与其振动周期的关系。     

用示波器显示气垫弹簧振子的运动图象

弹簧振子的振动是机械振动 ,要用示波器显示其振动的规律 ,关键是如何将机械振动的位移转换成电信号。笔者经过多次试验 ,设计了一种方法 ,取材方便 ,演示效果良好。1.实验设计思路在实验中 ,有时需要调节负载两端的电压 ,这时往往接成如图 1所示的分压电路。改变滑臂的位置 ,在RL 两端就可得到不同的电压。设想若滑臂按某一规律运动 ,例如按简谐振动的规律运动 ,那么在 RL 两端就可得到按简谐振动规律变化的电压。如果这时把滑臂图 1　分压电路看作弹簧振子 ,电压表换成示波器 ,就可用示波器显示弹簧振子的振动曲线。2 .实验装置实验装置…