利用光电计数器研究弹簧振子的周期——知识扩展

在气垫导轨上测量弹簧振子的周期是中学物理中的重要实验,实验一般采用一个光电门和一个挡光片测量弹簧振子的周期,实验方法较单一,实验过程容易出现错误,为此,文章提供了几种不同的光电门和挡光片的组合下弹簧振子周期的计算方法,解决了实验测量中的问题,培养了学生的发散思维,锻炼了学生解决问题的能力.     

基于智能手机测量液体黏滞系数的方法研究

基于阻尼振动的原理,利用智能手机测量弹簧振子的加速度,通过阻尼振动的动力学方程计算出金属球做阻尼振动时液体的阻尼系数和黏滞系数,并将黏滞系数测量值与理论值进行比较,相对误差为0.39%,进一步论证了本实验方案的可行性。与传统方案相比,基于智能手机的液体黏滞系数测量方法操作简单且趣味性强,同时降低了传统实验方法的仪器成本,对物理实验的线上教学具有一定的参考意义。     

弹簧振子实验不确定度的分析研究

采用静力伸长法和振动周期法测量并计算弹簧振子的劲度系数,通过分析不确定度,比较了用静伸长法求弹簧劲度系数中逐差法和用最小二乘法作Excel直线拟合这两种数据处理方法的精确性差异,并通过计算得出测量弹簧劲度系数时静伸长精确度高于振动法的结论。实验结果具有一定的理论意义,并对于改进弹簧振子实验过程有重要的指导作用。     

光电门技术在重力加速度测量中的应用

根据简谐振动的特点，构建出一个简易的弹簧振子简谐振动实验装置，利用光电门技术测量弹簧振子做简谐振动的周期，同时结合最小二乘法处理实验数据，计算出重力加速度.研究发现利用该装置测量的重力加速度，结果准确度高，稳定性好，易于推广.     

简谐振动实验中相关物理量间的关系与能量守恒的研究

介绍了如何较为精确地在气垫导轨上测量滑块做简谐振动时的速度、周期、弹簧的等效质量和劲度系数等物理量。利用焦利氏秤对实验中的三对弹簧进行测量,通过逐差法计算得出弹簧的等效质量和劲度系数,其结果和气垫导轨实验所得结论符合较好。在此基础上,对实验中物理量之间的关系进行定量研究,得到周期与振幅无关、周期的平方与滑块的配重块质量呈线性关系。分析了气垫导轨测量速度产生误差的原因,在对测得的速度进行修正后,通过多组实验验证了简谐振动过程中机械能是守恒的。利用Origin软件绘制曲线描述物理量之间的关系和能量变化趋势,生动形象地展示了实验中存在的规律,有利于学生更好地理解实验结论,对实验教学效果有一定的促进作用。     

利用智能手机测定刚体转动惯量

基于传统方法,将智能手机与传统方法相结合,将其运用于传统三线摆测量刚体的转动惯量实验之中,利用智能手机自带的角速度传感器和SensorKinetics传感器软件,通过绘制"角速度—时间"图像来进行周期的计算,再将得到的两次周期数值代入原计算公式中,进而求得刚体转动惯量。经过多次实验后,利用智能手机得到的结果和传统方法相近,与理论值比较其相对误差也较小。在传统三线摆实验中运用智能手机不仅测量方便,而且增加了实验的趣味性和可操作性。     

利用智能手机研究气垫导轨上的阻尼振动

在气垫导轨上探究弹簧振子的阻尼振动实验中, 一般采用半衰期法来测量黏性阻尼常量. 而半衰期通 常是依靠肉眼判断半衰点并利用手动控制电子秒表来测量的, 这种方法不仅误差大而且不易操作. 利用智能手机 传感器和S P ARK v u e软件, 通过绘制弹簧振子的“ 加速度 时间”图像来测量黏性阻尼常量, 既提高了实验精度也增 强了实验的可操作性     

利用多普勒效应实验仪器研究垂直简谐振动测量方法的改进

利用多普勒效应实验仪器测量垂直简谐振动的周期和频率实验中,对传统测量方法进行了改进,测量接收器悬挂弹簧后再加挂砝码时的弹簧的伸长量.采用2种方法进行实验,测量结果表明改进后的方法误差更小、更精确.     

传感器和Origin7.0软件在电脑控制韦伯福斯摆的实验研究中应用

研究用电脑控制韦伯福斯摆的实验中,用光电传感器、位移传感器和力传感器测量摆的振动周期和摆幅、角速度等及弹簧的劲度系数,由此来学习一种测量刚体转动惯量的方法。     

东南大学物理系 南京培中科技开发研究所 本期推荐

一、SP-2型弹簧振子实验仪 通过用本实验仪时弹簧振子周期公式的研究，学习如何对一个运动过程进行观察、分析、假设、测量、再通过数据处理，寻找实验规律的研究方法。     

一种用三线摆测量重力加速度的方法探讨

重力加速度的测量在大学物理实验教学中占有重要地位,它能加深学生对于运动和力的理解。本方法利用智能手机集传感器和处理器于一体的特点,开发了专门的滤波算法和手机应用,实现了数据输入,周期采集和数据处理一体化的功能。相比起原有的三线摆测量重力加速度或者物体转动惯量的实验,大大简化了实验步骤,降低了对于实验器材的要求,能够让学生直接抓住物理实验背后的物理本质。实验证明智能手机测量具有与传统毫秒计时器方法相同的精度,实验条件的改变并不会显著影响智能手机的测量结果。     

用Audition软件辅助测量弹簧振子的振动周期

介绍利用adobe audition 1.5软件测量弹簧振子的周期,研究周期与质量的关系.该方法能将测量值精确到0.001,从而提高实验精确度.     

基于智能手机的振动现象研究及应用

本文利用智能手机内置传感器与Phyphox软件,探究了简谐振动的周期公式和耦合双自由度振动的规律,测量了多自由度振动系统(人行天桥)的固有频率.实验结果表明,用手机和Phyphox得出的简谐振动周期公式与理论公式非常接近.对双自由度系统,验证了简正模思想在分析耦合振动系统是可行的.对于桥梁这样复杂的多自由度振动系统,运用手机就可以很方便地测量其固有频率.     

利用手机研究简谐运动

利用IOS平台上Sparkvue软件,将iPhone手机应用到弹簧振子和单摆的周期测量实验,在手机屏幕可实时显示测量图像.     

利用智能手机旋转传感器测量转动惯量

在用三线摆测量转动惯量的实验中,利用智能手机旋转传感器测量出刚体在转动时的旋转角度与时间的图像,然后计算出摆动的周期,进而测量出刚体的转动惯量。并将手机测量结果与传统实验结果进行比较,验证其可行性。     

基于智能手机加速度和速度传感器刚体转动惯量的测量

将智能手机的加速度和速度传感器引入三线摆法测量刚体转动惯量实验中，使刚体摆动的周期性过程更加形象化，并通过手机自动绘制的“加速度-时间”和“速度-时间”图像获取刚体摆动周期，实现对刚体转动惯量的测量。实验结果表明，智能手机传感器测量数据合理，相对误差在实验允许范围内。将智能手机引入大学物理实验教学，不仅可以增强学生对新技术的认知，激发学生对新知识的渴望，而且可以拓展学生思维，培养学生创新精神。     

磁性弹簧振动研究

本文研究了＂磁性弹簧＂（两个细长磁铁相向放置）在气垫导轨上的振动情况,对＂磁性弹簧＂的受力情况和振动周期等物理量的研究表明,理论计算的预测结果与实验测量基本一致.本实验的研究对磁体及静磁场间的受力分析计算以及磁性弹簧的应用具有重要意义.     

拉脱法测量纯水表面张力系数实验的研究

从实验和理论上对拉脱法测量表面张力系数的实验进行了研究.用微力传感器代替约利弹簧,并在此基础上改进了实验仪器.研究分析了使用约利弹簧和传感器测量表面张力系数实验的实验原理,指出了它们的区别,并给出了利用传感器测量表面张力系数实验的理论计算公式.改进后的实验降低了拉脱法测量表面张力系数实验的技术难度,提高了测量表面张力系数的精确度.     

弹簧振子实验方法的运用和改进

对弹簧振子振动周期经验公式的实验拟合中所用的实验方法进行了总结,对部分实验方法和实验装置进行了改进。     

实数编码自适应遗传算法在弹簧振子实验中的应用

在普通物理实验教学中,提出了用实数编码自适应遗传算法构建弹簧振子振动周期经验公式的新方法。利用遗传算法拟合弹簧振子振动周期的实验数据,不但可以得到高精度的振动周期公式,加深对物理理论的理解,而且有利于培养学生的综合研究能力和科学探索精神。