实验十五 简谐 振动 的研究
生活中的振动
固体中原子的振动
物体在一定位置附近往复的运动
主讲教师:李艳琴
质点沿轴在某点附近作往复的直线运动,其位移随时间按余弦规律变化
)cos( tAx
简谐振动是最简单的振动形式,一切复杂的振动都可由简谐振动合成。
Simple Harmonic Motion
实验十五 简谐 振动 的研究
振幅 A
初相位角频率
简谐运动的图像
生活中常见简谐振动
傅科摆
1851 年法国科学家傅科在巴黎万圣殿教堂用摆成功地证明了地球的自转,这个摆的摆长为 67m, 摆锤重达 28kg ,振幅为 3m ,摆动一次用时 17s. 世界各地都有傅科摆的模型,北京天文馆也有一个 . 图中看不见悬挂摆锤的线,它太长了,只能看到摆锤在圆池中摆动,圆池边缘有刻度,以测量平面的转动角度 .
傅科摆的运动演示——摆角: 2.57 。
转动惯量的测量
实验 4
简谐振动图象的实际运用之----心电图仪
地震仪
简谐振动图象的实际运用之----
一、实验任务• 实验对象:弹簧振子
• 验证振动周期 T 与振子质量 m 的关系• 验证振动周期 T 与振幅 A 的关系
二、实验原理及内容
k
mm
k
mT
022
2
简谐振动的周期
弹簧振子质量
弹簧等效质量
结论:振动系统的振动周期仅决定于振动系统本身的特性, 与初始条件无关
1 、通过改变 ,验证 T 与 m 的关系。求 k 和
m m
滑块+垫片质量
改变量
2 、改变 A ,验证 T 与 A 无关
轨 标 尺导
弹 射 架 光 电 门 挡 光 条
滑 块弹 射 架
甲
气 孔
气 垫
导 轨
滑 块
乙
三、实验仪器---气垫导轨
气垫导轨的使用——实验 14
牛顿第二定律的研究
累积放大法?
气垫:创造一个无 摩擦的环境
滑块质量 m0 ,通过加垫片来改变弹簧振子质量 m
转动惯量
配合计数器记录振动50 周期所需要的时间
三、实验仪器---电脑通用计数器
power
import
MUJ-II B 电脑通用计数器
T perio
d
ms
取数
功能 转换
1 、按功能键,打到周期档;
2 、按转换键,设定 50 个周期;
3 、制动弹簧振子,进行计数。
50
四、操作步骤1. 打开气源;2. 调节气垫导轨水平;3. 把弹簧挂在滑块上面;4. 设置电脑通用计数器,开始实验。
五、注意事项
• 气垫导轨的水平调节水平仪铅锤
?密度、转动惯量
• 没有通气前,滑块放置?
动态调节法--利用仪器本身的特点
滑块放在导轨中央,不动
放在弹簧振子的平衡位置
• 光电们位置,挡光?——转动惯量计数?
六、实验数据实例1 、T与m的数据记录表
使用作图法验证 T 与 m 的关系
k
mT 2 简化
mk
mk
T 2
0
22 44
baxy N/m120.4
584.9
142.344 22
b
k
gkgb
am 0.70070.0
密度
2 、 T 与 A 的数据记录表
•简谐振动周期的与振幅无关。
•各个周期值的微小差异,随着振幅的增加而增大。
气垫导轨运动过程中阻尼因素的存在、渐增是其主要原因。