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.     

“匀速圆周运动的投影是简谐振动”演示仪器的制作

我们制作了一台如下图所示的“匀速圆周运动的投影是简谐振动”的演仪器,通过机械传动装置来带动弹簧振子的振动和圆盘的转动,能使圆盘上小球的投影和弹簧振子的投影步调达到一致。     

描述简谐运动轨迹实验的改进方案

针对人教版选修教材中简谐运动实验中的不足,对该实验装置进行了改进.改进后的实验装置在弹簧振子两端加2个滑环,并用铁丝穿过滑环,以防止弹簧振子在振动过程中旋转,且可以减小摩擦;同时又用磁性笔代替绘图笔,由慢速电机(旋转可调)牵引磁性黑板,以实现描述弹簧振子的运动轨迹的目的.     

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.     

双单摆、双弹簧振子振动示波

利用示波器演示机械振动,方法简单,效果也比较好。吉林大学物理系根据文献制做了一个单摆振动示波装置。我们在此基础上又做了一些改进,将一个单摆改为双单摆,并加进双弹簧振子,使得整个装置可以将振动的有关內容(除参考圆外)全部演示出来。原理单摆与弹簧振子示波的原理是相同的,我们以单摆示波为例。实验的基本原理如图1所示。用两个同样的单摆装置,可同时演示出两个谐振动以及它们的振动合成。实际电路如图     

滑动摩擦力作用下弹簧振子的振动

对在粗糙水平面上作振动的弹簧振子进行研究,探讨该弹簧振子最后停止的位置,估算了弹簧振子的振动总次数,得出弹簧振子的相轨迹.     

弹簧质量对振子振动周期影响的实验研究

通过对有弹簧质量弹簧振子的振动实验,分析研究弹簧振子振动周期与弹簧质量的关系,并提出"轻质弹簧"实验中的振子质量与弹簧质量关系.     

利用智能手机测量弹簧劲度系数与重力加速度

利用智能手机中多种传感器进行竖直方向弹簧振子实验.在振子上安装自制光源或弱小轻磁铁,将手机水平放置在弹簧振子正下方,利用手机光线传感器软件或磁传感器软件得到弹簧振子做简谐运动时手机所在位置的光强或磁场强度变化图像.通过分析简谐运动光强或磁场强度变化图像可分别得出弹簧的劲度系数与当地重力加速度.     

弹簧的振动

本文给出了考虑弹簧质量时弹簧振子的一般运动规律,推出振子的振动频率公式以及超越方程xtanx=c的解的渐近表示.     

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.     

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。     

利用手机加速度传感器探究竖直方向弹簧振子运动

研究开发了基于手机加速度传感器的竖直方向弹簧振子实验.使手机随着弹簧振子上下振动,利用手机加速度传感器软件得到弹簧振子做简谐振动以及阻尼振动的加速度变化图像.通过分析简谐振动加速度变化图象得出弹簧劲度系数、重力加速度;通过分析阻尼振动加速度变化图像得出弹簧振子做阻尼振动的加速度方程.     

利用DISLab进行弹簧振子简谐运动实验条件的研究

利用DISLab研究弹簧振子简谐运动中力和位移随时间变化的关系,发现弹簧在振动过程中回复力存在滞后现象.本文通过设计实验,研究了弹簧的劲度系数、振子质量和振幅对回复力滞后的影响.     

用T r a c k e r软件分析油浸弹簧振子的阻尼振动

利用T r a c k e r视频软件的自动追踪功能, 有效地跟踪油浸弹簧振子的阻尼振动, 实时描绘出振动的位 移 时间图像, 利用软件自带的功能拟合出振动曲线方程, 计算出该弹簧振子的阻尼系数, 并通过转换坐标得到运动 的相图     

简谐运动图像描绘仪的改进

针对利用电火花打点计时器研究弹簧振子简谐运动中存在的问题,进行了逐一地分析和改进,改进后的实验仪通过霍尔继电器模块可以实时、直观、准确地描绘出4种典型振动图像,同时通过改变弹簧振子的质量获得不同振动周期的图像.     

“橡皮筋振子组”的演示

除弹簧之外,橡皮筋的弹性是比较好的。把橡皮筋绳与一定质量的小球连接起来,可制成“橡皮筋振子”。在橡皮筋绳的弹性限度内,在要求不很高时,振子离开平衡位置后所受到的回复力,亦可视为与它的位移成正比,方向相反,振子做简谐振动。     

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．     

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。     

改进DIS实验系统中的“弹簧振子的振动图像”实验

对DIS实验系统中的"弹簧振子的振动图像"实验中存在的不足进行了改进,实验引入气垫导轨,减少了外界对弹簧振子的影响,得到了较为理想的弹簧振子的振动图像,并提高了原实验的精度和趣味性.     

双弹簧振子在竖直方向的自由振动研究

采用数值模拟方法研究了对称双弹簧振子在竖直方向的自由振动,揭示出这类振动的性质随系统参数及振幅的变化规律,丰富了弹簧振子振动的研究.