简谐振动特性研究实验

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1、实验一、简谐振动特性研究与弹簧劲度系数测量【实验目的】1.胡克定律的验证与弹簧劲度系数的测量；2.测fi弹簧的简谐振动周期，求得弹簧的劲度系数；3.测量两个不同弹簧的劲度系数，加深对弹簧的劲度系数与它的线径、外径关系的了解。4.了解并掌握集成霍耳开关传感器的基本工作原理和应用方法。【实验原理】1.弹簧在外力作川不将产生形变（伸长或缩短）。在弹性限度内由胡克定律知：外力F和它的变形量AY成正比，即：F=K*AY（1）（1）式中，K为弹簧的劲度系数，它取决于弹簧的形状、材料的性质。通过测量F和AY的对应关系，就可由（1）式推算出弹簧的劲度系数K。2.将质量为M的物体挂在垂直

2、悬桂于固定支架上的弹簧的下端，构成一个弹簧振子，若物体在外力作用下（如用手下拉，或向上托）离开平衡位置少许，然沿释放，则物体就在平衡点附近做简谐振动，其周期为：27LM+PM0(2)式中P是待定系数，它的值近似为1/3,可山实验测得，M（）是弹簧本身的质鲎，而PM（>被称为弹簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期T,就付由（2）式计算岀弹簧的劲度系数K。3.磁开关（磁场控制开关）：1231VCC(W)2.GNI)(V-)3.OUT(Vout)霍尔开关管脚祥列VccI+12V"112kQOUTA44E2GNI>1集成霍尔开关接线如图1所示，集成霍耳传感器是一种磁敏开关。

3、在“1脚”和“2脚”间加5V直流电压,“1脚”接电源正极、“2脚”接电源负极。当乖直于该传感器的磁感应强度人于某值Bm时，该传感器处于“导通”状态，这时处于“3”脚和“2”脚之间输出电压极小，近似为零，当磁感强度小于某值Bn（Bn

4、锤尖端对准重锤基准的尖端。仪器功能分布筒介1.弹賈挂钩锁定螺钉；2弹簧.3.游标t置细调滚花螺母;4.带記重指针吊钩；5.指针;（用于三线对齐）6.砝码托盘与砝码；7.游标祖调移动滑杆8.弹簧挂钩；9.仪器立杆与豪米刻度尺；10.铅捶线（带谓节螺钉11.带游标（刻线）清块J12.仪器底盘水平调节螺钉:13.游标粗调定位螺钉（在背面）;14.中间带基准线平面镜（用于三线对齐）;15.0.02皿n游杯；游标滑块上下限位皮2FB37型实验仪用拉伸法测量弹簧劲度系数示意（2）在主尺顶部安装1#弹簧，再依次挂入带配熏的指针吊钩、砝码托盘，松开顶端挂钩锁紧螺钉，旋转顶端弹簧挂钩，使

5、小指针正好轻轻靠在平而镜上（注意:力度要适当，若靠得太紧，可能会因摩擦太人带来附加的系统误差），以便准确读数。这吋因初始砝码等己使弹赞被拉伸了一段距离。（可参考说明书中的装置图）（3）调整小游标的高度使小游标平面镜的基准刻线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调整视差，先让桁针与镜了•中的虚像重合，冉细心调节小游标上的调节螺母，使得小游标平面镜上的基准刻线、指针以及指针在镜子屮的虚像三线重合。通过主尺和游标尺读出读数（读数原理和方法与游标卡尺相同）。（4）先在砝码托盘中放入0.500g砝码，然盾再重殳实验步骤（3），读出此时指针所在的位置值。逐个放入10个0.5

6、00g砝码，通过主尺和游标尺依次读出每个砝码放入后小指针的位置，再依次把这10个砝码取下托盘，记下对应的位置值。（5）根据每次放入或取下砧码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值，绘出外力和拉伸值曲线图，从而得出弹簧的劲度系数。（6）若改换成2#弹簧，那么初始砝码要更换成50g,其余操作步骤相同。2.测量弹簧简谐振动周期，计算出弹簧的劲度系数：(1)参考阁3,取下弹簧下的带小指针的吊钩、砝码托盘和砝码、挂入10g铁砝码，铁砝①12345678振动法测量弹簧劲度系数参考仪器功能分布筒介紧固螺钉尔霉驚器9.仪器立行及割声尺10•渡标復11.铅養幾及镇节袭置12.游标滑芦_13.0.

7、02mm游标尺14.仪器底盘水平调节爆钉醺擎麗花螺母盟觀仪3FB737新型焦利氏秤实验仪与FB213A型数显计时计数毫秒仪实物照片码下吸有磁钢片(磁钢极性需正确摆放，否则不能使崔耳丌关传感器导通，若发现不能触发计吋仪,只需将磁钢极性颠倒一下即可)。(1)把霍坏传感器附件板夹入固定架屮，固定架的另一端由一个锁紧螺丝把传感器附件板固定在游标尺的侧刖。(2)把祺耳传感器四芯插头插到FB213A数显计吋计数毫秒仪后而板的对应插座上，打斤计时器电源开关。(3)调整霍耳传感器固定板的方位与横臂的方位，使磁铁与霍耳传感器正而对准，并调整小游标的高度，以