气轨上弹簧振子的简谐振动
[教学重点]
1. 用实验方法考察弹簧振子振动周期和系统参量的关系,测定弹簧的劲度系数和有效质量;
2. 测量简谐振动的机械能。
[教学内容]
1. 测量弹簧振子的振动周期并考察振动周期对振幅的依赖关系。
2. 研究振动周期和振子质量之间的关系。
3. 研究振动系统的机械能是否守恒。
[教学要求]
1. 分析总结周期与振幅的关系,了解本实验装置是否可以提供做简谐振动的条件。
2. 测量并作出周期的平方与振子质量关系图。使用最小二乘法作直线拟合,从斜率和截距分
别求出弹簧的劲度系数和有效质量。
3. 测量机械能时,找好平衡位置,两个光电门对称放置,考察阻尼对速度测量的影响,合理
安排速度的测量。由于阻尼和其它能量损耗很小,机械能应在给定的范围内近似守恒。
[教学难点]
1. 测量周期及速度时,光电门位置的确定;
2. 测量机械能时,根据势能均匀取点。
[问题讨论]
1. 在气轨上作简谐振动实验,是否需要调气轨水平?理论分析结论和实测结果是否一致?
2. 振幅的大小应如何确定?
3. 测量周期时,光电门摆放在不同的位置:平衡点、接近起始点和远离起始点时对周期测量
结果有何影响?为什么?
4. 按照所给的骑码数量,可以给出几种不同质量的组合?
5. 气轨上滑块振动会受到粘滞力的影响,在验证机械能守恒时,怎样安排对速度测量从而减
小粘滞阻力的影响?
6. U 型挡光刀片的相邻两次挡光距离δs 应如何测量?
7. 设法实测出 k1 和 k2,与实验得到的结果 k 进行比较,看用 k 替代 k1+k2 是否成立?
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