动力学组合试验.pdf

PASCO 物理组合实验系列 动力学组合实验 朱良铱 白志刚 编译 上海交通大学物理实验中心 目 录 实验 3 简谐振子……………………………………………………………………3 实验 4 斜面上的振动………………………………………………………………6 实验 5 弹簧的串、并联…………………………………………………………. 8 实验 8 简谐振动——小车与弹簧系统………………………………………….9 实验 9 能量守恒………………………………………………………………….10 2 实验3 简谐振子 实验设备 带质量块的力学小车（ＭＥ-9430 ） 力学小车轨道 2 根弹簧 支架轻滑轮 砝码架和砝码 停表 细线 天平（ＳＥ-8723 ） 实验目的 测量一个弹簧和质量系统的振动周期，并与理论值比较。 实验原理 m 理论上弹簧振子的振动周期T 2π ，式中Ｔ为一个完整的往复运动时间，ｍ为振子 k 的质量，ｋ为弹性系数。 根据虎克定律，对弹簧的作用力与弹簧压缩或伸长的距离成正比，F=kx ，这里 k 是弹性 系数。因此弹性系数可以用实验来确定，即加不同的力使弹簧伸长不同的距离，然后绘制力与 距离的关系曲线，得到的直线的斜率等于 k 。 实验步骤 Ⅰ 计算理论上周期的测量 ① 用天平称出小车的质量，填入表 3.1 表端。 ② 用静止放在轨道上的小车看它如何滚动来调轨道水平。调节轨道端部水平调节脚的升 降，直到静止放置的小车不会在轨道上滚动为止。将带有桌式夹座的轻滑轮安装在轨道 一端。 ③ 将小车放在轨道上，在小车两端各装一个弹簧，弹簧的一端插在小车的小孔内，另一端 装在轨道端部止动架上（见图 3.1 ） 图3.1 ④ 缚一根细线在小车的端部，并绕过滑轮挂一砝码架如图。 ⑤ 在表 3.1 中记下平衡位置。 3 ⑥ 增加砝码架上砝码，记下新的位置。对 5 次不同的砝码量重复做这项工作。小心不可超 过弹簧的弹性限度。由于有两根弹簧作用在质量上，这种方法给出的是两根弹簧的总弹 性系数。 表 3.1 小车质量＝ 平衡位置＝ 增加的质量 位置 相对平衡位置的位移 作用力（mg ） Ⅱ 实验周期的测量 ⑦ 将小车从平衡位置移开一个特定的距离，测量振动 5 次的时间，并记在表 3.2 中。 ⑧ 对同一初位移（振幅），至少重复 5 次测量。 ⑨ 在小车上增加 500 ｇ质量，测量5 次 5 个振动的时间。将这些数据记录在表 3.2 中。 表 3.2 实验次数 振动 5 次的时间 周期 1 没有附加质量 2 3