气垫导轨上的实验——弹簧振子的简谐振动.doc

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1、实验2.2气垫导轨上的实验——弹簧振子的简谐振动【实验目的】1、测量弹簧振子的振动周期2、求弹簧的劲度系数和有效质量【实验器材】气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、光电门、数字毫秒计。实验装置如教材图2.2.3所示。导轨可以喷出气流,在导轨表面和滑块之间形成很薄的气层,滑块与轨面脱离,极大地减小了阻力。滑块上安装挡光板,当滑块通过光电门时,挡光板会遮拦光电门发出的光,以此计时。通过调节计时仪面板和光电插座上的开关,可以使毫秒计时器记录从第一次遮光到底次遮光的时间【实验原理】在弹性限度内,弹簧的伸长量x与它所受的拉力成正比,即,为弹簧倔强系数,。以平衡位置为原点水平建立坐标轴,则有,为弹簧伸长量

2、即物块的位置。若忽略空气阻力,根据牛顿第二定律,其运动方程为:,令,则前面公式又可写成:解得物块的运动方程为:。说明物块做简谐振动,式中,为振幅,为初相位,叫做振动系统的固有圆频率。周期。在本实验中是振动系统的有效质量,,是弹簧的有效质量,是滑块和砝码的总质量,,是弹簧的倔强系数。【实验内容】1、打开并调整仪器,使导轨处在水平位置,选择适当的毫秒计信号选择指数,若直接测量一个周期,则(滑块上有两个挡板)。2、将滑块从平衡位置拉至光电门左边某一位置后释放,记录。测量10次,数据保留5位有效数字。1、将滑块拉至光电门右边,重复步骤2,数据记为,与取平均值即为振动周期。2、在滑块上加2块砝码,重

3、复步骤2、3,共加3次。每次加砝码均须记录砝码编号以便称量各自的质量。3、测量完毕,取下滑块和弹簧,关闭气源,切断电源,整理好仪器。4、称量弹簧实际质量与其有效质量进行比较。【实验数据和表格】m1m2m3m4次数TA/msTB/msTA/msTB/msTA/msTB/msTA/msTB/ms11848.91848.71942.71942.52032.22031.62115.02115.021848.91848.91942.91942.82032.62032.62115.22115.131849.11848.81943.11942.72032.62032.42115.12115.041849

4、.21848.91943.21943.02032.42032.42115.22115.251849.01849.11942.71942.82032.32032.32114.92115.561849.01848.81942.81943.22032.42032.52114.82115.571849.01848.81943.11943.22032.42032.22115.52115.381848.91849.01943.01943.12032.12032.72115.22115.191849.01848.71943.21942.92032.32033.02115.72114.9101848.81

5、848.71943.11942.92032.32032.72115.22115.3平均值1848.981848.841942.981942.912032.362032.442115.182115.191848.91942.92032.42115.2第一次加的两个砝码质量分别为17.480g和17.750g第二次加的两个砝码质量分别为17.641g和17.541g第三次加的两个砝码质量分别为16.200g和17.643g测得滑块质量因此【数据处理】用逐差法处理数据弹簧有效质量实际测得弹簧质量21.104g,因此有效质量与实际质量的比值约为0.35450【误差分析】1.导轨没有严格调整到水平位

6、置。2.不能严格在平衡位置开始计时。3.数字毫秒计和电子称的精度有限。

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1、实验2.2气垫导轨上的实验——弹簧振子的简谐振动【实验目的】1、测量弹簧振子的振动周期2、求弹簧的劲度系数和有效质量【实验器材】气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、光电门、数字毫秒计。实验装置如教材图2.2.3所示。导轨可以喷出气流,在导轨表面和滑块之间形成很薄的气层,滑块与轨面脱离,极大地减小了阻力。滑块上安装挡光板,当滑块通过光电门时,挡光板会遮拦光电门发出的光,以此计时。通过调节计时仪面板和光电插座上的开关,可以使毫秒计时器记录从第一次遮光到底次遮光的时间【实验原理】在弹性限度内,弹簧的伸长量x与它所受的拉力成正比,即,为弹簧倔强系数,。以平衡位置为原点水平建立坐标轴,则有,为弹簧伸长量

2、即物块的位置。若忽略空气阻力,根据牛顿第二定律,其运动方程为:,令,则前面公式又可写成:解得物块的运动方程为:。说明物块做简谐振动,式中,为振幅,为初相位,叫做振动系统的固有圆频率。周期。在本实验中是振动系统的有效质量,,是弹簧的有效质量,是滑块和砝码的总质量,,是弹簧的倔强系数。【实验内容】1、打开并调整仪器,使导轨处在水平位置,选择适当的毫秒计信号选择指数,若直接测量一个周期,则(滑块上有两个挡板)。2、将滑块从平衡位置拉至光电门左边某一位置后释放,记录。测量10次,数据保留5位有效数字。1、将滑块拉至光电门右边,重复步骤2,数据记为,与取平均值即为振动周期。2、在滑块上加2块砝码,重

3、复步骤2、3,共加3次。每次加砝码均须记录砝码编号以便称量各自的质量。3、测量完毕,取下滑块和弹簧,关闭气源,切断电源,整理好仪器。4、称量弹簧实际质量与其有效质量进行比较。【实验数据和表格】m1m2m3m4次数TA/msTB/msTA/msTB/msTA/msTB/msTA/msTB/ms11848.91848.71942.71942.52032.22031.62115.02115.021848.91848.91942.91942.82032.62032.62115.22115.131849.11848.81943.11942.72032.62032.42115.12115.041849

4、.21848.91943.21943.02032.42032.42115.22115.251849.01849.11942.71942.82032.32032.32114.92115.561849.01848.81942.81943.22032.42032.52114.82115.571849.01848.81943.11943.22032.42032.22115.52115.381848.91849.01943.01943.12032.12032.72115.22115.191849.01848.71943.21942.92032.32033.02115.72114.9101848.81

5、848.71943.11942.92032.32032.72115.22115.3平均值1848.981848.841942.981942.912032.362032.442115.182115.191848.91942.92032.42115.2第一次加的两个砝码质量分别为17.480g和17.750g第二次加的两个砝码质量分别为17.641g和17.541g第三次加的两个砝码质量分别为16.200g和17.643g测得滑块质量因此【数据处理】用逐差法处理数据弹簧有效质量实际测得弹簧质量21.104g,因此有效质量与实际质量的比值约为0.35450【误差分析】1.导轨没有严格调整到水平位

6、置。2.不能严格在平衡位置开始计时。3.数字毫秒计和电子称的精度有限。

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