驻波演示器

驻波演示实验,一般是用30cm长的弦线作振动体,电动音叉(或电磁铁)作振动源(策动力),产生的驻波小而细。通过书写投影仪投影到屏幕上,图形虽然可以放大,但不够直观。这种传统的演示方法,振动频率不能控制,驻波的形成靠调节振动体张力的大小或长短来实现,所以存在着调节困难,稳定性差等缺点。 笔者制作了一个驻波演示器,它可演示线形驻波和环形驻波。产生的驻波直观性强,波形大而稳定,振动频率连续可调,操作方便。课前准备好后,上课时只要按记录数据进行演示即可。现介绍如下,供参考。     

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。     

利用打点计时器演示驻波现象

演示驻波现象一般是采用音叉。由于音叉持续振动的时间不长,振动幅度不大,所以效果不甚理想。 我用打点计时器代替音叉,用普通白棉线绳做弦。利用学生实验用的斜面木板上的定滑轮悬吊线绳,线绳的下端依旧用钩码绷紧,当接通电源后,     

弦的振动实验

本文介绍了用电动振动器或振动音叉来驱动的弦的振动。可用于研究驻波的形成,波长与弦的张力、质量诸因素的关系等。     

关于弦振动激振装置的改进

弦振动实验,是力学实验的基本内容之一.原装置,如图1所示. 该装置是采用音叉激振.当调节螺钉与弹簧片接触后,电源接通,电磁铁吸引音叉,弹簧片和螺钉脱开,电源切断,电磁铁线圈断电,音叉又恢复原来位置.这样,音叉 在电磁力的周期重复作用下处于共振状态,从而达到对弦线激振的目的.实践证明,这一装置有如下缺点:     

集装箱岸桥模型的动力特性计算与试验分析

基于有限元基本理论,采用多种单元混合建模方法,建立集装箱岸桥模型的有限元分析模型,分析岸桥模型在多种工况下的模态特性变化规律,进行岸桥模型的动力特性试验.通过理论计算模态频率和实际测试模态频率的比较,验证有限元模型的有效性.模态特性试验中采用锤击脉冲法和惯性载荷法两种激励方式,通过分析两种激励方式获得的模态频率结果的一致性,验证现场振动试验采用的惯性加载激励方式的正确性和可行性.     

弹簧共振演示仪

1　仪器装置图仪器装置如图 1所示。图 1　2　仪器特点及用途2 .1　特点(1)选用充气自行车内胎传递策动力 ,使共振演示效果特别良好。(2 )多种共振现象的演示 ,观之妙趣横生 ,寓教学研究于趣味之中 ,给人留下深刻印象。(3)根据弹簧振动周期公式 T=2 π mK,本仪器可以从多方面改变条件 (a.改变 m　 b.改变 k　 c.同时改变 m和 k) ,从而既可定性又可定量地研究和用实验验证发生共振的条件 ,鲜明突出地显示同频率产生共振现象 ,给学生以直观而又深刻的印象 ,比较单摆共振演示仪等具有更独特的优点。(4 )部队齐步过桥引起桥毁的现象历史上多次…     

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…     

用米尺做振动实验

研究振动米尺的周期和频率,为高中学生提供一个很好的带有启发性的波动实验.所用材料为米尺,秒表(或数字电子手表),软尖墨水笔,胶带纸和白纸.四名学生或多一些人为一组进行实验.用胶带纸将软尖墨水笔固定在米尺的一.     

声速测量仪的设计与使用

在中学物理课中,测量声速的方法一般有两种。一种方法是:先测得发声物地点与听到声音地点间的距离s,再测出从发声到接到声音的时间间隔t,如果传播声音的介质是均匀介质,温度又是一致的,则可用匀速直线运动的公式u=s/t来求得声音传播的速度。另一种方法是:如果声音的频率f已知,只要测得波长λ的值,则可用公式u=fλ来求得声音传播的速度。u=s/t、u=fλ这二个公式课本上都有,所以关于声速测量的原理学生们是不难掌握的。可是在课堂教学中,以往却因实验室计时工具的落后,要用u=s/t公式来测声速误差较大,所以在课堂上或实验室内大多用u=fλ公式来…     

全身振动刺激对肌肉力量和柔韧性的影响

首次采用自制的振动台力量训练器,对10名体育系学生进行8周下肢抗负荷半蹲起全身振动刺激力量训练,膝关节角度控制在110～120°.振动刺激的频率为20～25 HZ,加速度为15～20 m/s2.采用对比实验证实,全身振动刺激能够有效的提高肌肉的最大力量和爆发力,亦可提高主动肌和对抗肌的柔韧性,保证肌肉力量与柔韧性的协调平衡发展,但对肌肉耐力的作用效果较差.     

振动频率影响肌肉力量振动训练效果的实验研究

目的:通过对受试者采用不同振动频率进行附加振动的负重蹲训练,探讨振动频率对肌肉力量振动训练效果的影响及其机理.方法:以大学男生30人为受试者,在振动台上进行不同振动频率的负重蹲训练.使用三维影像测量和测力台同步采集50cm跳深和负重蹲的运动学及动力学数据;使用瑞士多关节等速肌力测试系统采集膝关节向心和离心收缩时的肌力指标.对实验前后两次采集的数据进行统计学分析.结果:高频组在跳深的净冲量、反跳时间和反跳高度等方面明显优于低频组;高频组在负重蹲的最大力值、蹬伸时间、冲量的改变幅度要优于低频组;高频组在肌力数据的力矩峰值和最大功率的增大幅度上也明显高于低频组.结论:较高振动频率(35-45Hz)更有利于促进下肢肌群超等长运动能力的提高,有利于促进下肢伸肌群的向心工作能力以及能力储备,能够提高膝关节在离心和向心两种工作状态下的力矩峰值以及最大工作效率.     

用耳机代替话筒演示声音的波形

正北师大版初中物理八年级上册教材84页有这样一个实验:用话筒将物体振动产生的声音转化为电流,并将这一电流输入教学示波器,从而显示声音的频率,探究声音的音调与物体振动频率的关系。按照课本提示,如果想要开展这一演示实验,话筒作为将声音转化为电流的设备就是必不可少的。但按照中学物理实验室的配备标准,话筒仅仅是选配设备,又因为其价格昂贵,所以许多学校的物理实验室实际上没有配备话筒,导致这一实验无法进行。本人在实际的教学实践中通过反复试验发现,可以用以下两种设备代替话筒进行实验。     

可代替手摇实验的动力装置

中学物理实验中有许多是需要动力来实现的。如离心实验、交直流发电机、电机原理说明器等实验只能通过教师手摇动力来完成,给教师讲课带来不便。我积多年的中学物理教学经验,用拖拉机上直流发电机(电滚)改装成直流电动机,再配上合适的直流电原,就成了一套实验用的动力装置。这一装置可以代替手摇来完成课堂演示实验,大大减轻了教师的负担。用此装置为动力做实验,运转平稳,效果良好,方便实用。制作方法如下。1.电滚的外壳和励磁线圈作定子,电枢作转子,按图中的方法接好。注意直流电动机的接线往和碳刷架各有一个与外壳绝缘。改装完用万用电表…     

共振现象演示仪

共振现象是中学物理教材中的重点内容。目前用于演示机械共振现象的共振摆,驱动摆的摆角要很小(小于5°),系统能量很小。由于阻力的存在,各摆都处于阻尼振动状态,加之实验只限于定性研究等,这些使实验效果受到很大的影响。 为了克服上述的弊端,并使实验达到量化,增强实验效果,设计了“共振演示仪”。与共振摆相比,此仪器具有以下特点: (一)可直接计算或测出策动力频率和固有频率。而且计算值与测量值相符合。 (二)实验过程中可直接测出振子的振幅。 (三)通过对实验现象的观察和对测得数据的分析,能定量研究共振现象。更有助于学生对共振的理解。     

振动测量中霍尔位置传感器特性自标定

为实现对象等幅振动条件下对测振传感器进行传输特性的自标定,提出以对象振动幅值为位置参考点、在振动测量过程中实时标定传感器传输特性的方案,并通过采用位置随动机构,定时控制霍尔模拟位置传感器与被测对象振动方向平行等距离移动,在每个位移点上测量传感器输出电压信号的幅值,实现对象等幅振动条件下霍尔位置传感器位移—电压特性的实时自标定的实验方法,该方法对于特定对象的振动测试具有一定的参考价值.     

验证向心力公式实验的改进

通常做这个实验的困难是不易形成匀速圆周运动和测量线速度。本文介绍的装置利用高压放电产生的力,热效应解决了上述问题。若在教学中安排在高中后期,可进行综合技能训练。 一、实验装置 见图1.竖直的转动轴a上部安装水平的转动臂b,轴上端穿过轴架f,下端磨成尖状,由中央有凹槽的轴架f′支承,f和f′固定在支架B上。转动臂两端各焊接放电针c和c′,针尖朝向相反。臂上对称的两点各磨出凹槽,一边悬挂直径约1厘米的摆球g,另一边挂平衡体H.以上部件中,底座A和支架B为绝缘体,其余都由金属制成。     

用Timoshenko梁理论求解框架动力响应的解析方法

本文采用Timoshenko梁理论,对平面框架进行了振动分析。综合考虑纵向横向两个方面的振动,用拐角处的连续和平衡条件,推得了悬浮框架频率方程的解析式。文中采用Lagrange法导出所论框架的正交条件,进而得到对各种初始条件及载荷的动力响应的表达式,并且做了应用计算。     

不同频率振动训练对排球运动员核心区力量及稳定性的影响

目的：：研究旨在分析不同频率振动训练对核心区力量及稳定性的影响,选择两种较有代表性的频率(45Hz、30Hz)进行实验研究,探究排球力量训练的新思路,为振动训练方法的完善和排球体能训练的发展提供可参考的依据。方法：将受试者随机分为三组,对照组(无附加振动刺激)、30Hz组、45Hz组,训练时间为9周。实验后采用DAVID核心区力量测试系统对核心区力量进行测试,采用八级腹桥对核心区稳定性进行测试。结果：实验组核心部位后伸、前屈、侧屈、回旋、臀肌力量及核心区稳定性各测试指标提高幅度大于对照组;45Hz组在核心部位后伸、前屈、臀肌力量及稳定性测试成绩优于30Hz组,两实验组侧屈、回旋力量无明显差异。结论：振动训练能够改善核心区力量及稳定性,其中45Hz的振动频率对于提高核心区屈伸肌、臀肌力量和核心区稳定性的效果更好。     

船舶自振特性分析

为分析上海海事大学教学实习船全船振动和局部振动特性,采用经验公式法和有限元三维建模的方法,对两种典型工况下该船整船及其上层建筑的振动模态进行计算.计算结果表明,该船整船的自由振动性能良好,上层建筑部分一阶频率接近危险共振范围.根据计算结果,对上层建筑的结构和后续研究提出建议.该研究表明,经验公式法与有限元法的结合使用可以简化计算模型.