简谐振动实验 ppt

简谐振动实验ppt第1页，共21页，2023年，2月20日，星期三实验目的通过在气垫导轨上的实验，研究谐振子模型的运动规律和主要特征。实验示意图光电门Ⅰ光电门Ⅱ气垫导轨第2页，共21页，2023年，2月20日，星期三原理和方法在水平的气垫导轨上，组成一个简谐振动系统，根据牛顿第二定律和胡克定律得到运动方程方程的解是其中A是振幅，Φ是初位相。振子的圆频率和周期为第3页，共21页，2023年，2月20日，星期三●验证振动方程振动方程中，x和Sin(ωt+Φ)成线性关系，可以用图解法来验证振动方程。●验证周期公式及主要特征验证周期和振幅无关;和初位相无关以及周期公式。本实验有两个主要内容第4页，共21页，2023年，2月20日，星期三仪器和器材●气垫导轨和滑块

气垫导轨的剖面是中空的铝制型材，两面有两排小孔.有压缩空气喷出，使滑块和导轨之间形成空气膜，产生一个近似于没有摩擦的环境。气垫导轨挡光片滑块压缩空气光电门滑块挡光片气垫导轨第5页，共21页，2023年，2月20日，星期三●多功能测试仪

实验中我们使用的是华东师范大学科教仪器厂生产的CS—Z智能数字测试仪，实验中我们只是使用了其中的两种功能。

第6页，共21页，2023年，2月20日，星期三多功能计时器的工作原理●多功能计时器的工作状态只有“计”、“停”两种，实验中要测量振子通过距离x所需要的时t，必须使用如图的挡光片，这样它通过两个光电门时就会分别产生“计”、“停”两种工作状态，记录时间t.也可以测量平均速度。第7页，共21页，2023年，2月20日，星期三●如果要测量光电门所在位置的速度，那么通过一个光电门时要有两次挡光，因此，跟滑块一起运动的挡光片必须是带有开口槽的，这样通过一个光电门时才能有两次挡光,滑块通过一个光电门的平均速度为∆s可以近似地认为它就是滑块通过光电门时的速度.本实验中，测量周期时，要求使用带有开口槽的挡光片。第8页，共21页，2023年，2月20日，星期三●电子天平用来秤重滑块及附加质量块的质量。第9页，共21页，2023年，2月20日，星期三●其它器材四副弹簧、附加质量块、挡光片等第10页，共21页，2023年，2月20日，星期三实验内容1.调节导轨水平

●静态调节●动态验证L光电门气垫导轨滑块两点注意：1.滑块由静止释放；2.滑块应该放在导轨中央第11页，共21页，2023年，2月20日，星期三2.测量数据，验证位移方程●调节多功能测试仪挡光片要用条型的。打开电源，显示“HOLLE”，按选择键一次，显示“1pd”，仪器进入测量状态。按下执行键，显示消失，测量完成后，要重新测量必须复位，再次按下执行键复位，重新测量，要求进行多次测量（五次）。第12页，共21页，2023年，2月20日，星期三●调节光电门的位置

设置第一个光电门位置：使它处在系统平衡位置处，此时初相位Φ为零。●测量x～t数据

在系统平衡位置左面20cm处释放滑块（振幅20cm)，改变5～6次x,要求进行多次测量，每个x记录5个时间t，取平均值，计算Sinωt，画出x～Sinωt图，验证位移公式。第13页，共21页，2023年，2月20日，星期三x/cmt/Sec数据记录表格第14页，共21页，2023年，2月20日，星期三3.验证周期公式●调节多功能测试仪

挡光片要用带有开口槽的。打开电源，按选择键六次，显示“6pd”，按下执行键，显示“1”，按选择键，设置周期数，（测量1、2，3…个周期，要设置1，2，3…），按执行键，显示“YES”，测量完成后再按下执行键，重新测量。●验证周期和振幅、初位相无关

1.改变释放点位置，验证周期和振幅无关；2.改变光电门Ⅰ的位置，验证周期和初位相无关。第15页，共21页，2023年，2月20日，星期三●验证周期公式将周期公式两边取对数根据提供的四副弹簧和附加质量块，取得6种以上的值、测得相应的周期，要求进行多次测量，每钟组合测5次周期取平均，作出图，求出斜率和截距，检验它们是否符合上式的要求。(m由电子天平测量）第16页，共21页，2023年，2月20日，星期三补充：作图法直观、形象,准确度要差一些.实验图线的绘制：图纸大小的选择坐标的标记和分度实验点的标志图线的描绘图线的注解和说明第17页，共21页，2023年，2月20日，星期三图纸的描绘第18页，共21页，2023年，2月20日，星期三注意点：1.坐标轴的起点坐标不一定为零，原则是使作出的图线充满整个图纸。第19页，共21页，2023年，2月20日，星期三2.坐标轴的分度：作图纸的最小分度代表有效数字准确数的最后一位。3.实验点的标识必须明显、突出。例如，可以用“

”等符号。第20页，共21页，2023年，2月20日，星期三图解法:外推法：