论单摆的运动与简谐运动的关系

现行高中物理教材中通过弹簧振子模型的运动方式的分析建立了简谐运动,论证了单摆在竖直平面内的小角度摆振动可以看作是简谐振动.教学过程中发现学生学习了这一内容后,对简谐振动产生     

弹簧参与的微小振动一定是简谐运动吗

振动和波动是生活中的一种非常普遍而重要的运动形式,其中简谐振动是最简单、最基本的运动,弹簧振子是研究简谐运动的最基本模型.在研究弹簧参与的微小振动时,部分学生不能很好的判定弹簧参与的微小振动是否为简谐运动.本文讨论了系统作简谐运动的充要条件,并通过4个具体例子详细分析了弹簧参与的微小振动.     

适当拓宽“单摆”的教学内容

在“单摆”的教学中,将教学内容适当拓宽对学生深刻理解简谐振动是十分有利的．单摆的振动和弹簧振子是简谐振动的两个典型例子．它们的许多基本内容一致,但也有一些不同点．教学中对它们的异同点,进行比较．要向学生指出简谐振动的周期公式Ｔ＝２πｍｋ是基本的,所有...     

力学中的一维势能曲线与简谐振动

介绍了力学中的一维势能曲线与简谐振动的内在关联,对一维势能曲线、简谐振动进行了较为详尽的分析。用单摆与弹簧振子的简谐振动作为实例,进一步讨论了相关的物理问题及具体的物理图象,以期在教学中加深学生对简谐振动的理解与掌握。通过在教学实践中对一维势能曲线与简谐振动所涉及的理论问题和物理图像的具体讲解与分析,培养学生透彻理解物理问题的能力,提高学生发散思维、关联思维及自我学习的能力。     

用能量积分法解谐振动方程

以弹簧振子为例,其谐振动的动力学方程为式中,ｍ为滑块的质量,ｘ为滑块离开平衡位置的位移,ｋ为弹簧的劲度系数． 在求得运动方程时,不少教科书都假设或预测位移ｘ满足其中,Ａ为振幅,圆频率ω＝． 现在我们不作这种假设,而用能量积分法来求得运动方程式（２）．为此,将方程式（ｌ）的两边同乘以ｄｘ／ｄｔ,即从而得将上式两边积分,得式中,Ｅ为积分常数,左边第一项表示动能,第二项表示势能,因而右边．的Ｅ就是总能量,它在运动过程中保持不变．这就是说,谐振动系统是保守系统． 将（３）式再次积分式中,Ａ一人而不．积分后…     

弹簧蛇形振子的制作与探究

利用不同周期的弹簧代替原始蛇形摆装置中的单摆,制作了竖直运动的弹簧蛇形振子,所有的弹簧振子等间距排列成一条直线.弹簧蛇形振子操作简单,是较为理想的简谐振动演示装置.     

高速相机在弹簧振子实验中的应用

弹簧振子实验是高校中广泛采用的研究简谐振动规律的实验项目,本文将高速相机引入弹簧振子实验中,并在2013年对我校12级黄昆班的理科物理实验Ⅰ中进行了教学实践.从效果来看,学生通过高速相机的使用,对振子的运动形式进行了直观的实验观察,通过实验同学们对振子运动过程中的能量转化、空气阻尼对振子运动的影响、振子运动与单摆运动的耦合等实验现象进行了分析和讨论,切实加深了对简谐振动运动形式的理解.     

气垫弹簧振子简谐振动正弦曲线合成演绘仪

针对传统简谐振动图像演示仪存在的不足,气垫弹簧振子简谐振动正弦曲线合成演绘仪利用气垫导轨,在弹簧振子上安装一强激光器,在气垫导轨的前端安放一热转印卷纸的走纸机构,当弹簧振子在气垫导轨上作简谐振动时激光器跟随振子一起运动,强激光打在匀速向上运动的卷纸上,两运动一合成得到简谐振动正弦曲线图像。仪器结构简单,操作方便,学生能很好理解简谐振动曲线的形成过程,演示效果好。     

用DIS验证简谐运动中的机械能守恒定律

利用DIS验证了竖直方向做简谐运动的弹簧振子的运动规律,并探究重力势能、动能、弹性势能3种能量随时间的变化关系,进而得出机械能守恒定律.     

磁单摆的系列振动演示实验

磁单摆的系列振动演示实验复旦大学物理系刘贵兴，童培雄单摆振动与弹簧振子的振动一样，都是属于典型的简谐振动．以往演示单摆振动的实验内容较少．为了弥补这方面的不足，本文介绍用一只由铝镍钻制成的强磁性的圆柱形磁钢作为普通单摆的摆锤（我们称其为磁单摆，以下简...     

用实验验证简谐振动周期公式

高一物理现行课本简谐振动的周期一节,对简谐振动周期公式,只给出了结果没有推导过程,学生学过之后印象不深,如果教师在讲授时用实验验证一下,可以收到事半功倍的效果. 多数学校都有如图1所示的演示弹簧振子.如果用弹簧振子验证公式,则公式中的m表示振子锤的质量,k表示弹簧的倔强系数.     

位移干扰引起的受迫振动

弹簧振子的运动问题中,悬挂点(或支点)也在振动的问题或类似的问题,在有的物理教材中作为讲述两个同方向简谐振动合成前的引例,给人的印象是这类问题中振子的绝对运动是通过悬挂点的运动和弹簧振子相对悬挂点的运动两者叠加求解的.如果悬挂点的运动和弹簧振子相对悬挂点的运动都是简谐振动，则求解弹簧振子的绝对运动就是两个同方向简谐振动的合成问题．     

一维保守系统的周期运动与周期-能量关系

对于由哈密顿函数H(p，q)描述的一维保守系统，导出了当等能线是绕中心的闭合曲线时，相点始终按顺时针或逆时针方向运动的条件，以及振动的周期与系统的能量之间的关系式，讨论了质点在对称势阱内作周期运动的一类情况，并把谐振子、“x^n振子”、单摆及Duffing振子(硬非线性弹簧与软非线性弹簧)作为应用实例。     

对称非线性弹簧振子的周期特性

通过计算机编程(Quick Basic)描绘对称非线性弹簧振子振动的特性曲线,使难懂的物理过程变得直观、形象。对称非线性弹簧振子的振动是一种周期性振动,但不是严格的简谐振动,其振动周期随非线性系数、振幅的变化而偏离简谐振动的周期。     

简谐振动在非惯性系中的动力学分析

简谐振动是工科大学物理教学中一个重要的教学内容.而非惯性参照系中的简谐振动在大学物理教材中鲜有涉及.学生对于非惯性系中简谐振动的条件和运动规律物理图像不清晰,容易出现认知错误.采用最简单的分析方法,引用惯性力,以弹簧振子、单摆、复摆为例对振动系统进行了动力学分析.结果发现,在非惯性系中,系统是否仍做简谐振动,取决于被选用的非惯性参照系和振动系统.振动系统不同,所在的非惯性系不同,振动条件也各不相同.在大部分情况下,系统振动的周期和角频率不再唯一地取决于振动系统,而是与非惯性系密切相关.     

用示波器显示钢锯条的振动曲线图形

用慢扫描示波器显示物体振动(包括弹簧振子,锯条振动和单摆等)的振动曲线的关键问题是如何将机械振动的位移信号转换成电信号。目前常用的方法是用电解槽中的分压器法。它的构造原理如图1所示。 (1) 简谐振动的位移时间曲线取一根普通的钢锯条     

弹簧振子模型应用一例

近来,一些大的机关单位在院内马路上设置一些“坡”用来限制车速．这个问题正好与我们的基础物理教学有关,作为教学中理论联系实际的一个例子,我们来讨论一下． 这个问题可简化成弹簧振子的简谐振动．如图１所示：ａ为弹簧自由伸长情况,劲度系数为ｋ,质量忽略不计;ｂ为弹簧上端固连一重物ｍ１的情况,构成一个弹簧振子,平衡点在Ｏ１．如果弹簧振子被压缩在Ａ点,突然释放,便会以 Ｏ１为中心,以 Ｏ１Ａ为振幅做简谐振动; Ｃ为重物ｍｌ上再放一重物ｍ２的情况,平衡点在Ｏ２,如果弹簧振子被压缩至Ａ点,突然释放,可能两种情况：若…     

用计算机演示弹簧振子的简谐振动

本文介绍了一种用计算机演示弹簧振子简谐振动的简单方法。     

单摆周期的数值计算

单摆在小振幅情况下可近似看作简谐振动,根据其振动的微分方程,可以直接获得单摆振动的周期.本文用数值方法,计算了一般情况下单摆的振动周期,并与小振幅近似的结果作了比较.     

受迫振动中的能量转换

振动系统在周期性的策动力F=F0cosωt的作用下,其稳态受迫振动为x=Acos(ωt ),和无阻尼自由振动位移变化完全一样,但是系统的总能量一般并不守恒,动能和势能在一个周期内的平均值Ek和Ep一般也不相等,为什么会有这种情况呢?受迫振动的能量转换是如何发生的呢?下面我们以弹簧振子的受迫振动为例来说明这个问题. 设一弹簧振子在策动力F=F0cosωt的作用下作稳态受迫振动.弹簧振子重物的质量为m,运动中所受阻力为-γυ,弹簧的倔强系数为k,其运动微分方程为其中:大家知道,方程(l)的稳态解为上式中稳态受迫振动初相。随策动力频率。变化情况见图…