基于DIS传感器的受迫振动与共振实验探究装置

受迫振动与共振实验是高中物理重要内容,是教学难点.利用可调速的直线电机提供更稳定的驱动力,通过光电门传感器采集驱动频率;设计位移传感器的发射端做为振子,观察受迫振动与共振现象,并实时采集振子的位移与时间图像,通过图像处理获取振子振动的频率和振幅值,采集多组数据,定量探究振子振动的频率与驱动频率的关系,绘制共振曲线,得到共振的条件.     

共振演示实验的纰缪与装置的改进

针对高中物理教科书中共振现象的演示实验装置存在着纰缪,在大学物理实验弹簧振子的受迫振动仪的基础上改进了共振实验演示装置。装置由T形支架下的弹簧和小球组成振动系统,通过比较浸没在水中的小球的固有周期和转动圆盘出现最大振幅时的周期,进而得到二者频率的关系,即共振产生的条件.     

自制受迫振动与共振演示探究仪

教材手摇式受迫振动与手动共振实验装置稳定性差,演示的实验现象不直观且不连续,均未达到定量探究.针对装置和实验现象的不足,制作了受迫振动与共振演示探究仪,该装置能直观演示阻尼振动、受迫振动和共振现象;借助Tracker、Origin和Pr视频软件的辅助能更高效率地实现可视化教学.     

自制受迫振动演示器

人教版高中《物理》第九章"受迫振动共振"一节中,用图1所示的装置研究受迫振动的频率与哪些因素有关.在演示操作过程中,振子上下振动的同时还左右前后摆动,特别是驱动力频率与弹簧振子的频率接近时,振子摆动幅度更大,导致振子碰撞支架,不能形成稳定的演示效果.针对该装置的不足,笔者自制了如图2所示的演示器.     

自制受迫振动演示器

高中物理教材中受迫振动是用手摇把手下挂弹簧振子来演示的,由于弹簧振子振动时易摇晃,手摇控制策动力的频率也不易掌握,因而共振现象不易观察。单摆的共振现象教材中是用张紧的绳上挂几个单摆来演示的,装置虽简单,效果并不好。原因一是挂单摆的绳形成“弧垂”,造成对各单摆的策动力强弱不等。二是由于绳上形成“波”的反射,使作用到各单摆的策动力变得复杂,实验中很难调节到受迫共振摆和“策动摆”基本同相位,策     

波耳共振仪受迫振动的运动方程

对一般教材中波耳共振仪受迫振动的运动方程作了修正.     

受迫振动实验的计算机实时测量

本文介绍了一种“波尔共振仪”在自由振动、阻尼振动、受迫振动及共振现象等实验中实时测量的应用。     

用功能原理讨论稳定受迫振动

(一)前言 在通用的力学教材中,讨论在简谐强迫力作用下阻尼谐振子受迫振动时,从受力分析得到运动微分方程其中 　为固有圆频率 为介质的阻尼因数,γ是介质的阻力系数 为强迫力幅值F与振子质量m之比。 由(1)式得稳定受迫振动的规律为 为要定出稳定受迫振动的振幅A以及与强迫力的位相差θ,是将(2)式代回(1)式用比较系数法求得的。并通过比较tgθ和cosθ的表达式知,两者总是反号而得出θ为第三、四象限的角度,由此才确定受迫振动的位相总是落后于强迫力,落后的相角为0到π。 上述确定A和θ的方法无疑是正确的。但是,由于在全部讨论过程中,没…     

受迫振动的策动力和暂态过程

本文拟对受迫振动中的策动力及暂态过程作简短讨论,以期澄清教科书中某些不完全正确的叙述和未予深入讨论的概念。 一个阻力和速率成正比的线性弹簧振子,在时间的谐和策动力作用下,其运动方程为式中m为振子质量,γ为阻尼系数,κ为弹簧的倔强系数,F0为策动力力幅,ω为其角频率。我们强调指出,(1)式中的策动力只是时间的函数,和振子在什么地方无关,这才有一般书上给出的响应结果特别是共振现象。 如何应用机械力实现谐和策动力呢?一些作者引用图1所示的例子:一半径为R的轮缘通过长为l的杆与一弹簧振子相联结。当轮以角速度ω转动时,将给振子m…     

波尔共振仪实验的不确定度分析

共振现象普遍存在于物理学领域,高校开设波尔共振仪实验以加深学生对共振概念的认识,文中讨论了摆轮作自由振荡、阻尼振荡和受迫振动的测量结果的不确定度,并分析了可能影响测量结果的因素,该结果对理解共振现象和分析测量不确度具有一定的指导和借鉴意义。     

用功能原理讨论稳定受迫振动

应用功能原理讨论稳定受迫振动,得出受迫振动与强迫力之间的相位差关系式(9),定量讨论了在一周期中速度共振和振幅共振的能量,以及强迫力做功输入能量的阻力做功耗散能量的关系,从而得出了一些有意义的结论.     

受迫振动的演示

由于受迫振动比简谐振动和阻尼振动更为复杂。因此要使学生在定性方面清楚地了解受迫振动,显然为一难题;但如果能讲好这一节,对讲共振那就方便得多,因为共振是受迫振动的一个特例。在讲受迫振动时,首先要使学生认识具有“周期性变化的策动力”这一概念。教     

波尔共振实验中基于旋转矢量的相位差分析

在波尔共振实验中,通过引入两个旋转矢量分别描述受迫振动和强迫力,解决了实验中频闪法测相位差原理阐述不清的问题.针对有机玻璃转盘上白线与刻度盘零刻线分别成锐角和钝角的情况,由旋转矢量法分别给出了受迫振动与强迫力的相位差.研究发现,无论白线指向刻度盘的哪个区域,受迫振动与强迫力的相位差始终为-π/2与有机玻璃转盘的白线所指向角度之差.     

受迫振动仪光控打火电路的改进

受迫振动仪是用来进行研究物体振动特性实验的必不可少的仪器.学生用它测试受迫振动的物体的幅频特性,相频特性,从而加深对振动理论的理解.我校近年来实验中所使用的受迫振动仪为南京师范学院生产的 GZY-1型共振仪.仪器的原光控打火电路易出故障且不易检修,影响了教学.为了减少仪器的故障率和     

外力驱动下耦合弹簧振子的法诺共振

法诺共振是物理体系中普遍存在的一种非对称共振现象,它最早起源于量子物理,其微观图像是原子谱线中窄的分离态与宽的连续态之间的相干干涉.本文利用经典力学体系中两个弹簧振子的耦合,使其中一个弹簧振子受到周期性外力的驱动,成功类比了量子力学中的法诺共振现象.通过分析每个弹簧振子的动力学方程,严格求解它们的振动公式,从而得到每个弹簧振子的振幅和位相与外部驱动力频率之间的关系.结果表明,耦合体系中受外力驱动的那个弹簧振子既可以发生非对称的法诺共振,又可以发生对称的洛仑兹共振,而另一个弹簧振子只能发生洛仑兹共振.本文的推导与分析能够使读者更好地理解法诺共振现象及其激发条件.     

利用波耳共振仪研究受迫振动的非线性特性

利用波耳共振仪实测数据,通过对其轴承摩擦进行理论修正,建立受迫振动的非线性方程,并采用Matlab软件求解其数值解的方法,研究了受迫振动的非线性特性.     

介绍一种演示共振、驻波的自制实验仪器

工科大学物理课是一门实践性很强的理论课,围绕课堂教学组织演示实验,引导学生观察基本的实验现象,能激发学生的学习兴趣,起到投石激浪的作用.这里介绍一种演示受迫振动、共振,以及多种形式驻波的自制实验仪器,供兄弟院校同行参考.(一)受迫振动、共振演示如图1所示,一台微型直流电动机固定在     

用钕铁硼制作阻尼振动、受迫振动及共振演示仪

利用稀土永磁性材料钕铁硼(Nd-Fe-B)设计制作出了新型阻尼振动、受迫振动及共振演示仪.该演示仪器可演示阻尼振动的3种状态(欠阻尼状态、临界阻尼状态、过阻尼状态)、受迫振动及共振现象.     

利用打点计时器原理制作受迫振动演示装置

介绍一种演示受迫振动和共振现象的装置.     

共振系列实验教具的创新设计

通过自主设计共振的系列实验教具, 把受迫振动振幅与驱动力频率和固有频率的关系定性和定量展现 出来, 从定性到定量研究受迫振动的振幅规律. 教师在课堂中演示系列共振实验, 能促进学生对共振的有意义学习