高中物理力学实验大全(三)bw

高中物理力学实验大全(三)

机械振动

8.1 简谐运动振动图像

1、机械振动

实验仪器：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球

教师操作：演示振动

(1)一端固定的钢板尺

(2)单摆

(3)弹簧振子

(4)穿在橡皮绳上的塑料球

提出问题：这些物体的运动各不相同——运动轨迹是

直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分

运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特

征？

实验归纳：物体振动时有一中心位置，物体(或物体

的一部分)在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动

的简称。

2、简谐运动

实验仪器：气垫弹簧振子(J2201)、微型气源(J2126)

教师操作：演示气垫弹簧振子的振动。

实验结论：

①滑块的运动是平动，可以看作质点。

②弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略

不计。

明确：一个轻质弹簧连接一个质点，弹簧的另

一端固定，就构成了一个弹簧振子。

③没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了

气垫时，阻力很小，振子振动。

说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振

子的运动。

教师操作：不给气垫供气，分析滑块在各处各量的值及变化。

振子的振动 A O O A′A′ O O A

对O点位移的方向和大小变化向右

减小

向左

增大

向左

减小

向右

增大

回复力的方向和大小变化向左

减小

向右

增大

向右

减小

向左

增大

加速度的方向和大小变化向左

减小

向右

增大

向右

减小

向左

增大

速度的方向和大小变化

向左

增大

向左

减小

向右

增大

向右

减小

3、振幅

实验仪器：气垫弹簧振子(J2201)、微型气源(J2126)；音叉

教师操作：轻敲和重敲音叉，比较声音。

教师操作：把振子拉离到不同位置释放。

4、周期和频率与振幅的关系

实验仪器：两个劲度系数相差较大的弹簧振子、停表；音叉

教师操作：让两个弹簧振子开始振动，用停表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。

实验结论：周期越小的弹簧振子，频率就越大；周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为：

T=1

f

或 f=

1

T

教师操作：继续观察两个振子的运动,测出振子在不同情况下的周期.填下表:

振子1 振子2

振幅 (cm) 1 2 5 1 2 5

周期 (s) 1.2 1.2 1.3 0.8 0.8 0.7 (表中数据仅供参考)

实验结论：同一个振子完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节。不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的；简谐运动的周期或频率与振幅无关。

教师操作(引导学生注意听)：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变。

实验结论：振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率。

5、简谐运动周期的测定

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、滑快、挡光片、弹簧2根

教师操作：

(1)在导轨两端盖上安装弹簧挂钩，并在滑行器的两端也安装弹簧挂钩，在滑行器中间位置安装挡

光条，将两个弹簧如图挂在滑行器和两端盖之间。通气后滑行器将在弹簧的作用下做简谐运动。注意弹簧的长度和安装高度要合适，不要使它们收缩下垂时接触气轨表面。

(2)选择“T”计时方式，把一个光电门安装在气轨中部并和计时器连接好。打开气源，把滑行器向某端盖拉到最大位移处放手、滑行器开始做简谐运动。待运动平稳后，按一下“复位”键。计时器就自动计下多个周期及累加和。计算可得到一个周期(平均值)的时间。

6、沙摆

实验仪器：单摆振动图像演示器(J2222)、电池AA(3节)

教师操作：塑料薄膜不动，让沙摆振动。

实验现象：

(1)、沙在塑料薄膜上来回划出一条直线，说明振动物体仅仅只在平衡位置两侧来回运动，但由于各个不同时刻的位移在塑料薄膜上留下的痕迹相互重叠而呈现为一条直线。

(2)、沙子堆砌在一条直线上，堆砌的沙子堆，沙子不是均匀分布的，中央部分(即平衡位置处)堆的少，在摆的两个静止点下方，沙子堆的多，因为摆在平衡位置运动的最快。

实验结论：质点做的是直线运动，但它每时刻的位移都有所不同。

教师操作：起动开关，让塑料薄膜匀速运动，同时让沙摆振动。

实验现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。

7、简谐运动图像研究

实验仪器：简谐振动投影演示器(2220)、软笔、铅笔、刻度尺、墨水

教师操作：将软笔汲满墨水，固定在笔杆上；使圆盘逆时针旋转，矢

量端点随着圆盘作圆周运动，从而推动振动架作左右振动，固定在其上的投

影点也作左右振动，同时卷纸筒不断地将纸往上卷，固定在振动架上的笔杆

和软笔在纸上便画出振动图像来。

数据处理：在纸上画出坐标，研究图像。

8.2 单摆

1、等时性(单摆振动周期与振幅无关)

实验仪器：铁球2个、细线2条、标志旗(红纸制作)

教师操作：摆长摆球完全相同的两个单摆，从不同位置(振幅不同)释放。

实验现象：两个摆球每次都同时经过标志旗(最低点)。

2、周期与摆球质量的关系

实验仪器：铁球2个(质量不同)、细线2条、标志旗(红纸制作)

教师操作：摆长相同，摆球不同的两个单摆，从同一位置释放(振幅相同)。

实验现象：两个摆球每次都同时经过标志旗(最低点)。

3、周期与摆长的关系

实验仪器：铁球2个、细线2条、标志旗(红纸制作)

教师操作：摆长不同，摆球相同的两个单摆，从同一位置释放(振幅相同)。

实验现象：两个摆球不能同时通过标志旗(最低点)，摆长短的振动快。

4、单摆的周期

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、铁架台、米尺、挡光片(钥匙)、铁球、细线

教师操作：数字计时器选择T；光电门尽量对准挡光片底端；量出摆长；使单摆振动，摆动10次停止计时，求出周期；改变摆长的长度，重复上述实验。

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