简谐振动实验 物理实验二组

研究简谐振动的规律电子信息工程一班

物理实验第二小组演讲人：王康宁

组员：刘超，郭俊良，吕一川，魏宇明关于实验3.学会使用最小二乘法拟合直线【实验目的】2.验证振动周期与振动系统参量的关系1.观测简谐振动的运动特征【实验仪器】1.气垫导轨及附件（滑块、挡光片、弹簧、砝码片）2.气泵3.数字毫秒计仪器介绍——气垫导轨

气垫导轨是利用气源将压缩空气打入导轨的空腔内，再由导轨表面按一定规律分布的小孔中喷射出来，在导轨平面与滑行器内表面之间形成一个薄空气层——气垫，使滑行器悬浮在导轨上，滑行器在运动中只受很小的空气粘滞阻力的影响，能量损失极小，故可以近似地看作是无摩擦阻力的运动。极大地减少了摩擦引起的误差，使实验结果基本上接近理论值，提高了实验精度，实验现象真实直观，效果明显。与气垫导轨配套的主要附件有滑块和光电门。滑块的截面呈倒“Y”形，其内表面与导轨的两喷漆侧面精密吻合，其两端也装有缓冲弹簧，滑块上可以安装挡光片或附加重物等。当导轨的喷气孔喷气时，滑块则可以“漂浮”于导轨上自由滑动。光电门的作用是借助于滑块上的挡光片在通过光电门时给出光电变化的电脉冲信号，并以此信号来触发计时器的门电路，使之开始计时或停止计时。仪器介绍——数字计时器 J0201-CHJ型存贮式数字毫秒计是一种具有存储功能的测量时间间隔的数字计量仪器。该计时器可以实现测量挡光时间、间隔时间、振动周期、累加计数、碰撞实验速度、加速度、重力加速度等功能，另可存储20组数据，是专供学校物理教学实验使用的一种通用仪器。它一般与气垫导轨、小型气源配套使用；仪器同时也可以与斜槽轨道、自由落体实验仪等仪器配套使用，完成普通物理有关力学方面的实验。仪器介绍——数字计时器（1）数据显示窗口：显示测量数据、光电门故障信息等；（2）单位显示：s、ms、cm/s、cm/s2或不显示（计数时不显示单位）；（3）功能选择指示：C:计数、a:加速度、S1:遮光计时、g:重力加速度、S2:间隔计时、Col:碰撞、T:振子周期、Sgl:时标；（4）功能键：功能选择；（5）清零键：清除所有实验数据；（6）停止键：停止测量，进入循环显示数据或锁存显示数据。操作使用说明——测量振子周期用弹簧振子配合一个光电门和一个挡光片做实验。在振子上安装挡光片，使挡光片通过光电门作简谐振动。屏幕仅显示振动次数，待完成了第n（1~255任选）个振动之后（屏幕上显示n+1），立即按停止键。这时，屏幕便自动循环显示n个振动周期及n次振动时间的总和将质量为m的物体，系于一弹簧的自由端，放置在光滑的水平台上，弹簧一端固定，就构成了一个弹簧振子。若将物体拉离平衡位置x，释放后物体将在其平衡位置作简谐振动，如图1-2（a）所示。【实验原理】【实验内容和步骤】测量弹簧振子的振动周期：将导轨调整为水平状态；(2)将其一滑行器装上0.5cm宽挡光条（装在中心处），并在滑行器两侧各安装挂钩座架：取两条弹簧，每条弹簧的一端挂在滑行器的挂钩座架上，另一端挂在导轨两端堵板的孔上。滑行器放在通了气的导轨上，就组成了气垫导轨上作简谐振动的弹簧振子；(3)滑行器静止时，挡光条的位置即为弹簧振子的振动平衡位置。将光电门G1固定在平衡位置上，另一光电门G2可置于导轨的某端不用，注意保持光照状态，不能有其它物体挡光；【实验内容和步骤】测量弹簧振子的振动周期：(4)计时器功能键选择在“T”档，用手将弹簧振子（滑行器）离开平衡位置到最大位移为15cm处，按下计时器[清零]键开始计时，随后松手，滑行器通过平衡位置往复作简谐振动；(5)当挡光片反复通过光电门G1时，计时器自动测出其振动周期，并自动保存在计时器中，当完成所需要的振动次数后按下[停止]键停止计时。测出10次振动的周期，取平均周期作为简谐振动的周期。1.由于“气垫”只有10～100μｍ的厚度，如果导轨面有灰尘、污物，轨面精度便会遭到破坏，所以，在实验前应清洗导轨面和滑行器的内表面；2.严禁滑行器和导轨表面直接接触，因此应严格按照先通气源再放滑行器，先拿下滑行器再关通气泵的步骤操作；3.在实