简谐振动与弹簧劲度系数的测量

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简谐振动实验的实验报告

简谐振动实验的实验报告

简谐振动实验的实验报告一、实验目的1、观察简谐振动的现象,加深对简谐振动特性的理解。

2、测量简谐振动的周期和频率,研究其与相关物理量的关系。

3、掌握测量简谐振动参数的实验方法和数据处理技巧。

二、实验原理简谐振动是一种理想化的振动形式,其运动方程可以表示为:$x= A\sin(\omega t +\varphi)$,其中$A$为振幅,$\omega$为角频率,$t$为时间,$\varphi$为初相位。

在本次实验中,我们通过研究弹簧振子的振动来探究简谐振动的特性。

根据胡克定律,弹簧的弹力$F =kx$,其中$k$为弹簧的劲度系数,$x$为弹簧的伸长量。

当物体在光滑水平面上振动时,其运动方程为$m\ddot{x} = kx$,解这个方程可得$\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}$,振动周期$T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$。

三、实验仪器1、气垫导轨及附件。

2、滑块。

3、弹簧。

4、光电门计时器。

5、砝码。

6、米尺。

四、实验步骤1、安装实验装置将气垫导轨调至水平,通气后检查滑块是否能在导轨上自由滑动。

将弹簧一端固定在气垫导轨的一端,另一端连接滑块。

2、测量弹簧的劲度系数$k$挂上不同质量的砝码,测量弹簧的伸长量,根据胡克定律计算$k$的值。

3、测量简谐振动的周期$T$让滑块在气垫导轨上做简谐振动,通过光电门计时器记录振动的周期。

改变滑块的质量,重复测量。

4、记录实验数据详细记录每次测量的质量、伸长量、周期等数据。

五、实验数据及处理|滑块质量$m$(kg)|弹簧伸长量$x$(m)|劲度系数$k$(N/m)|振动周期$T$(s)||||||| 010 | 005 | 200 | 063 || 020 | 010 | 200 | 090 || 030 | 015 | 200 | 109 || 040 | 020 | 200 | 126 |根据实验数据,以滑块质量$m$为横坐标,振动周期$T$的平方为纵坐标,绘制图像。

弹簧的劲度系数实验测量

弹簧的劲度系数实验测量

弹簧的劲度系数实验测量弹簧是一种常见的弹性体,广泛应用于机械、电子和其他领域。

而弹簧的劲度系数是描述其弹性特性的重要参数。

本文将介绍弹簧的劲度系数实验测量方法及其应用。

一、弹簧的劲度系数概念弹簧的劲度系数(也称弹性系数、弹性常数)是指单位长度(或单位截面)下,弹簧产生的弹性应变与弹性力之比。

通常用符号k表示。

弹簧的劲度系数决定了弹簧的弹性特性,即弹簧受力后的伸长程度与外力之间的关系。

二、弹簧的劲度系数实验测量方法测量弹簧的劲度系数一般采用静力学实验方法,即通过施加外力并测量相应的伸长量,来计算弹簧的劲度系数。

首先,准备一条弹簧和一组称重器材。

将弹簧垂直悬挂在支架上,并将一个称重器材挂在弹簧下端。

记录下弹簧的自由长度Lo。

然后,逐渐向下施加外力,使弹簧发生变形,并记录下外力对应的弹簧伸长量ΔL。

弹簧的伸长量可以通过测量弹簧下端与支架之间的距离来得到。

根据胡克定律,弹簧的劲度系数k可以表示为:k = F / ΔL其中,F是施加在弹簧上的力,ΔL是弹簧的伸长量。

根据上述实验测量得到的F和ΔL的数值,可以计算出弹簧的劲度系数k。

这种实验方法简单直接,可以有效地测量弹簧的劲度系数。

三、弹簧劲度系数的应用弹簧劲度系数的测量结果对于工程设计和科学研究具有重要意义。

1. 工程设计在机械设计中,弹簧的劲度系数是设计和选择弹簧的重要参数。

根据需求的力和变形范围,可以通过已知的弹簧劲度系数来选择合适的弹簧。

因此,准确地测量弹簧的劲度系数对于机械设计师来说至关重要。

2. 弹簧振动系统弹簧劲度系数的测量在振动系统分析中也非常重要。

当弹簧用于振动系统时,弹簧的劲度系数将决定系统的谐振频率和振动特性。

因此,准确地测量弹簧的劲度系数可以帮助工程师优化振动系统设计。

3. 材料研究弹簧劲度系数的测量在材料研究领域也具有重要价值。

通过测量不同材料制成的弹簧的劲度系数,可以了解材料的弹性特性和力学行为。

这对于材料科学家来说是非常重要的信息,可以帮助他们选择合适的材料或改进材料的性能。

弹簧振子的简谐振动

弹簧振子的简谐振动

弹簧振子的简谐振动【实验目的】:1.测量弹簧振子的振动周期T2.求弹簧的劲度系数k 和有效质量m【实验器材】:气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、秒表【实验原理】:1.弹簧振子的简谐运动方程质量为m 1的质点由两个弹簧拉着, 弹簧的劲度系数分别为k 当m 偏离平衡位置的距离为x 时, 它受弹簧作用力并用牛顿第二定律写出方程−kx = mx ¨方程的解为:x = A sin(ω0t + ϕ0) 即物体作简谐振动, 其中ω0 =kmω0是振动系统的固有角频率. m = m 1 + m 0 是振动系统的有效质量, m 0是弹簧的有效质量. A 是振幅, φ0是初相位, ω0有系统本身决定, A 和φ0由初始条件决定. 系统的振动周期: T =2πω0= 2π,mk=2πm 1 + m 0k在实验中改变质量,测出相应的T ,考虑T 与m 的关系,从而求出劲度系数与有效质量【实验过程】:1.将各装置装好并调到工作状态2.将滑块从平衡位置拉到某一合适位置,然后放手让滑块振动与此同时按下秒表,当振子振动10个周期时再按下秒表,记录下时间,重复测量10次得到每次的振动周期如下表所示: 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T/s 1.7531.7531.7531.7541.7431.7531.7561.7531.7501.7563.称量滑块质量为319.748g ,四个砝码的质量为67.862g ,六个砝码的质量为100.087g ,将四个砝码对称地放到滑块的两边,重复过程2,得到下表一的数据。

将六个砝码对称地放到滑块的两边,同样重复过程2,得到下表二的数据。

表一:次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10T/s 1.922 1.932 1.934 1.934 1.919 1.925 1.925 1.918 1.928 1.929表二:次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10T/s 2.004 2.019 1.984 2.000 1.996 1.994 1.997 1.994 1.985 1.9974.用逐差法处理上述数据得弹簧等效劲度系数k=4.39N/m弹簧等效质量m=0.218g丁朝阳2012301020025。

焦利称实验

焦利称实验

第 1 页 共 13 页简谐振动特性研究与液体表面张力系数测定(FB737新型焦利氏秤实验仪)实验一、简谐振动特性研究与弹簧劲度系数测量【实验目的】1. 胡克定律的验证与弹簧劲度系数的测量;2. 测量弹簧的简谐振动周期,求得弹簧的劲度系数;3. 测量两个不同弹簧的劲度系数,加深对弹簧的劲度系数与它的线径、外径关系的了解。

4. 了解并掌握集成霍耳开关传感器的基本工作原理和应用方法。

【实验原理】1. 弹簧在外力作用下将产生形变(伸长或缩短)。

在弹性限度内由胡克定律知:外力F 和它的变形量Y Δ成正比,即:Y K F Δ•= (1) (1)式中,K 为弹簧的劲度系数,它取决于弹簧的形状、材料的性质。

通过测量F 和Y Δ的对应关系,就可由(1)式推算出弹簧的劲度系数K 。

2. 将质量为M 的物体挂在垂直悬挂于固定支架上的弹簧的下端,构成一个弹簧振子,若物体在外力作用下(如用手下拉,或向上托)离开平衡位置少许,然后释放,则物体就在平衡点附近做简谐振动,其周期为: KPM M 2T 0+π= (2) 式中P 是待定系数,它的值近似为3/1,可由实验测得,0M 是弹簧本身的质量,而0PM 被称为弹簧的有效质量。

通过测量弹簧振子的振动周期T ,就可由(2)式计算出弹簧的劲度系数K 。

3. 磁开关(磁场控制开关):nemoxatu2011.11.21第 2 页 共 13 页如图1所示,集成霍耳传感器是一种磁敏开关。

在“1脚”和“2脚”间加V 5直流电压,“1脚”接电源正极、“2脚”接电源负极。

当垂直于该传感器的磁感应强度大于某值Bm 时,该传感器处于“导通”状态,这时处于“3”脚和“2”脚之间输出电压极小,近似为零,当磁感强度小于某值)Bm Bn (Bn <时,输出电压等于“1脚”、“2脚”端所加的电源电压,利用集成霍耳开关这个特性,可以将传感器输出信号输入周期测定仪,测量物体转动的周期或物体移动所经时间。

力学探究弹簧振子与简谐振动的关系与计算

力学探究弹簧振子与简谐振动的关系与计算

力学探究弹簧振子与简谐振动的关系与计算简谐振动是力学中一种重要的振动形式,也是自然界中普遍存在的一种振动现象。

而弹簧振子作为简谐振动的经典例子之一,其运动特点及与简谐振动之间的关系一直备受研究者的关注。

本文将探究弹簧振子与简谐振动的关系,并介绍相关计算方法。

1. 弹簧振子的运动特点弹簧振子由一个质点与一根弹簧组成,其中质点在弹簧的拉伸或压缩下做简谐振动。

弹簧的劲度系数k越大,振动频率越高。

2. 弹簧振子与简谐振动的关系弹簧振子运动的周期与弹簧劲度系数k和质点的质量m有关。

根据简谐振动的周期公式T=2π√(m/k),可以得知弹簧振子的振动周期与弹簧的劲度系数和质点的质量成反比,振动周期越短,频率越高。

3. 弹簧振子的计算方法弹簧振子的振幅、频率和周期是计算中的重要参数。

振幅A是指质点离开平衡位置的最大位移,可以通过实验测量得到。

频率f是指振动的周期数单位时间内的次数,可以用公式f=1/T计算得到,其中T为振动周期。

周期T是指振动完成一个完整往复运动所需要的时间,可以用公式T=2π√(m/k)计算得到,其中m为质点的质量,k为弹簧的劲度系数。

4. 弹簧振子在实际中的应用弹簧振子广泛应用于实际生活和科学研究中。

例如,摆钟就是通过弹簧振子的简谐振动来实现时间的测量。

此外,弹簧振子还在建筑工程、汽车悬挂系统等领域中起着重要作用。

总结:弹簧振子与简谐振动之间存在着密切的关系。

通过对弹簧振子的研究,我们能够更好地理解简谐振动的基本原理和特点,并应用到实际生活和科学研究中。

掌握对弹簧振子与简谐振动关系的计算方法,有助于更加深入地理解和应用力学的知识。

此外,本文还需要考虑排版美观以及语句的通顺等要求,以确保文章流畅易读。

同时,不涉及特定格式要求且不包含网址链接。

希望本文对读者有所帮助。

弹簧劲度系数的测定

弹簧劲度系数的测定

弹簧劲度系数的测定■□16,、实验目的1. 掌握用胡克定律测定弹簧劲度系数的原理及 方法;2. 掌握用简谐振动测定劲度系数的原理及方 法;3. 掌握数据处理的重要方法---逐差法。

1、实验仪器FD-GLB-II 型新型焦利秤实验仪,物理天平弹簧劲度系数的测定415513171821・址播寸'1 3 图116汁rwu1调节旋钮(调节弹簧与主尺之间的距离) 2.横臂3.吊钩4.弹簧5.初始砝码6.小指针7.挂钩8.小镜子9.砝码托盘10.游标尺11.主尺12.水平调节螺丝13.砝码组(1g砝码10片;20g左右砝码1个)14.小磁钢15.集成霍耳开关传感器16.同轴电缆接线柱17. 计数显示18.计时显示19. 复位键20. 设置/阅览功能按键21.触发指示灯三、实验原理1.弹簧在外力作用下将产生形变(伸长或缩短)。

在弹性限度内由胡克定律知:外力F和它的变形量沔成正比,即F二K勺(1)(1)式中,K为弹簧的劲度系数,它取决于弹簧的形状、材料的性质。

通过测量F和纫的对应关系,就可由(1)式推算出弹簧的劲度系数K。

2.将质量为M的物体挂在垂直悬挂于固定支架上的弹簧的下端,构成一个弹簧振子,若物体在外力作用下(如用手下拉,或向上托)离开平衡位置少许,然后释放,则物体就在平衡点附近做简谐振动,其周期为T=2=M PM O\ K(2)式中P是待定系数,它的值近似为1/3,M o是弹簧本身的质量,而PM o被称为弹簧的有效质量。

通过测量弹簧振子的振动周期T,就可由(2)式计算出弹簧的劲度系数K。

四、实验内容(一)用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K(1)调节底板的三个水平调节螺丝,使焦利秤水平。

(2)在主尺顶部安装弹簧,再依次挂入吊钩、初始砝码,使小指针被夹在两个初始砝码中间,下方的初始砝码通过吊钩和金属丝连接砝码托盘,这时弹簧已被拉伸一段距离。

(3)调整小游标的高度使小游标左侧的基准刻线大致对准指针,锁紧固定小游标的锁紧螺钉,然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合,当镜子边框上刻线、指针和像重合时,观察者方能通过主尺和游标尺读出读数。

111--简谐振动与弹簧劲度系数实验

111--简谐振动与弹簧劲度系数实验

简谐振动与弹簧劲度系数实验一.实验目的1.用伸长法测量弹簧劲度系数,验证胡克定律。

2.测量弹簧作简谐振动的周期,求得弹簧的劲度系数。

3.研究弹簧振子作谐振动时周期与振子的质量、弹簧劲度系数的关系。

4.了解并掌握集成霍尔开关传感器在测量周期或转速中的应用,掌握其使用方法。

5.测定液体表面张力系数(选做,需额外配置部分仪器)。

6.测定本地区的重力加速度(选做)。

二.实验原理1.弹簧在外力作用下会产生形变。

由胡克定律可知:在弹性变形范围内内,外力F 和弹簧的形变量成正比,即y ∆ (1)y K F ∆=式中,为弹簧的劲度系数,它与弹簧的形状、材料有关。

通过测量和相应的K F ,就可推算出弹簧的劲度系数。

y ∆K 2.将弹簧的一端固定在支架上,把质量为的物体垂直悬挂于弹簧的自由端,构成一M 个弹簧振子。

若物体在外力作用下离开平衡位置少许,然后释放,则物体就在平衡点附近做简谐振动,其周期为:(2)K pM M T 02+=π式中是待定系数,它的值近似为1/3;是弹簧自身的质量,称为弹簧的有p 0M 0pM 效质量。

通过测量弹簧振子的振动周期,就可由(2)式计算出弹簧的劲度系数。

T K 3. 霍尔开关(磁敏开关)图1 霍尔开关脚位分布图 图2 AH20参考应用电路集成开关型霍耳传感器简称霍耳开关,是一种高灵敏度磁敏开关。

其脚位分布如图1所示,实际应用参考电路如图2所示。

在图2所示的电路中,当垂直于该传感器的磁感应强度大于某值时,该传感器处于“导通”状态,这时在OUT脚和GND脚之间输出电压极小,近似为零;当磁感强度小于某值时,输出电压等于VCC到GND之间所加的电源电压。

利用集成霍耳开关这个特性,可以将传感器输出信号接入周期测定仪,测量物体转动的周期或物体移动所需时间。

三.实验仪器1、如图3所示,实验仪器包括新型焦利秤、多功能计时器、弹簧、霍尔开关传感器、磁钢、砝码和砝码盘等。

图3 简谐振动与弹簧劲度系数实验仪1、底座2、水平调节螺钉3、立柱4、霍尔开关组件(上端面为霍尔开关,下端面为接口)5、砝码(简谐振动实验用,开展实验时,在砝码的底面放置直径为12mm的小磁钢)6、弹簧7、挂钩8、横梁9、反射镜10、游标尺11、配重砝码组件12、指针13、砝码盘14、传感器接口(霍尔开关)15、计时器16、砝码17、霍尔开关组件与计时器专用连接线2、DHTC-3B多功能计时器详见《DHTC-3B多功能计时器》使用说明书。

简谐振动实验研究弹簧振子的周期和频率

简谐振动实验研究弹簧振子的周期和频率

简谐振动实验研究弹簧振子的周期和频率简谐振动是物理学中一个重要的研究对象,它广泛应用于各个领域。

本文将围绕简谐振动展开,重点研究弹簧振子的周期和频率,并通过实验来验证理论结果。

1. 引言简谐振动是指在恢复力的作用下,物体在平衡位置附近做往复振动的现象。

它具有周期性和定常性的特点,被广泛应用于机械、电子、光学等领域。

2. 弹簧振子的周期弹簧振子是简谐振动的一种典型实例,我们首先来研究它的周期。

根据弹簧的胡克定律,弹簧的恢复力与位移成正比,可以表示为:F =-kx,其中F为恢复力,k为弹簧的劲度系数,x为位移。

根据牛顿第二定律,我们可以得出弹簧振子的运动方程:m(d²x/dt²) = -kx,其中m为振子的质量。

将振子位置的变化表示为函数形式:x = A*cos(ωt+φ),其中A为振幅,ω为角频率,t为时间,φ为初相位。

带入运动方程,可以得到:mω²A*cos(ωt+φ) = -kA*cos(ωt+φ)。

由上式可知,振子的角频率与角位移的关系式为:ω = sqrt(k/m)。

因此,振子的周期T = 2π/ω,即T = 2π*sqrt(m/k)。

3. 弹簧振子的频率频率是指单位时间内振动的次数,可以用来描述简谐振动的快慢程度。

振子的频率f与周期T的关系为:f = 1/T。

将周期的表达式代入其中,可以得到:f = 1/(2π*sqrt(m/k))。

由此可见,弹簧振子的频率与振子的质量和劲度系数有关。

4. 实验步骤为了验证弹簧振子周期和频率的理论结果,我们可以进行如下实验。

材料和装置:- 弹簧振子装置- 秒表- 测量尺子实验步骤:1) 将弹簧挂在固定支架上,使其垂直向下悬挂。

2) 调整弹簧振子的初位移,并释放振子,开始振动。

3) 使用秒表记录振子完成若干个完整振动的时间,并计算平均时间。

4) 通过测量尺子测量弹簧振子的质量和劲度系数。

5. 数据处理与结果分析根据实验所得数据,可以计算出弹簧振子的周期和频率。

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实验三十三 简谐振动与弹簧劲度系数实验90年代以来,集成霍耳传感器技术得到了迅猛发展,各种性能的集成霍耳传感器层出不穷,在工业、交通、无线电等领域的自动控制中,此类传感器得到了广泛的应用。

如:磁感应强度测量、微小位移、周期和转速的测量,以及液位控制、流量控制、车辆行程计量、车辆气缸自动点火和自动门窗等。

为使原有传统的力学实验增加新科技内容,并使实验装置更牢靠,复旦大学物理实验教学中心与本公司协作,对原焦利秤拉线杆升降装置易断及易打滑等弊病进行了改进,采用指针加反射镜与游标尺相结合的弹簧位置读数装置,提高了测量的准确度。

在计时方法上采用了集成开关型霍耳传感器测量弹簧振动周期。

此项改进,既保留了经典的测量手段和操作技能,同时又引入了用霍耳传感器来测量周期的新方法,让学生对集成霍耳开关传感器的特性及其在自动测量和自动控制中的应用有进一步的认识。

通过本实验装置可掌握弹簧振子作简谐运动的规律,又可熟悉胡克定律,并可学习振动周期的测量新方法。

本仪器可用于高校及中专基础物理实验,也可用于传感器技术实验及物理演示实验。

一、实验目的1.胡克定律的验证与弹簧劲度系数的测量。

2. 测量弹簧的简谐振动周期,求得弹簧的劲度系数。

3. 测量两个不同弹簧的劲度系数,加深对弹簧的劲度系数与它的线径、外径关系的了解。

4. 了解并掌握集成霍耳开关传感器的基本工作原理和应用方法。

二、实验原理1.弹簧在外力作用下将产生形变(伸长或缩短)。

在弹性限度内由胡克定律知:外力F 和它的变形量y ∆成正比,即y K F ∆⋅= (1)(1)式中,K 为弹簧的劲度系数,它取决于弹簧的形状、材料的性质。

通过测量F 和y ∆的对应关系,就可由(1)式推算出弹簧的劲度系数K 。

2.将质量为M 的物体挂在垂直悬挂于固定支架上的弹簧的下端,构成一个弹簧振子,若物体在外力作用下(如用手下拉,或向上托)离开平衡位置少许,然后释放,则物体就在平衡点附近做简谐振动,其周期为KPM M T 02+=π(2)式中P 是待定系数,它的值近似为1/3,可由实验测得,0M 是弹簧本身的质量,而0PM 被称为弹簧的有效质量。

通过测量弹簧振子的振动周期T ,就可由(2)式计算出弹簧的劲度系数K 。

3.磁开关(磁场控制开关)如图1所示,集成霍耳传感器是一种磁敏开关。

“+V ”“-V ”间加V 5直流电压,“+V ”接电源正极、“-V ”接电源负极。

当垂直于该传感器的磁感应强度大于某值Bop 时,该传感器处于“导通”状态,这时处于“OUT V ”脚和“-V ”脚之间输出电压极小,近似为零,当磁感强度小于某值Brp(Brp<Bop)时,输出电压等于“+V ”、“-V ”端所加的电源电压,利用集成霍耳开关这个特性,可以将传感器输出信号输入周期测定仪,测量物体转动的周期或物体移动所经时间。

图 1三、实验仪器FD-GLB-II 简谐振动与弹簧劲度系数实验仪1.调节旋钮(调节弹簧与主尺之间的距离) 2.横臂 3.吊钩 4.弹簧 5.初始砝码6.小指针 7.挂钩 8.小镜子 9.砝码托盘 10.游标尺 11.主尺 12.水平调节螺丝 13.砝码 14.小磁钢 15.集成霍耳开关传感器 16.同轴电缆接线柱 17.计数显示18.计时显示 19.复位键 20.设置/阅览功能按键 21.触发指示灯四、技术指标1.焦利秤标尺量程:0-600mm,读数精度为0.02mm。

2.计时计数毫秒仪读数精度为1ms,周期有存储功能,计时结束后可查阅每个振动周期值。

3.集成霍耳开关传感器使用临界距离:9mm。

4.小磁钢直径为10mm,厚度为2mm。

5.弹簧丝的线径为0.5mm,弹簧的外径为12mm。

6.砝码组:1g砝码,10片(用于静态拉伸法测量弹簧的劲度系数)20g左右砝码1个;50g左右砝码1个(用于动态简谐振动法测量弹簧丝的劲度系数)五、实验内容1.验证胡克定律,测量弹簧劲度系数。

2.研究弹簧振子作简谐振动的特性,测量简谐振动的周期,用理论公式计算弹簧劲度系数,对两种方法的测量结果进行比较。

3.学习集成霍耳开关的特性及使用方法,用集成霍耳开关准确测量弹簧振子的振动周期。

4.用新型焦利秤测量微小拉力。

5.测量本地区的重力加速度。

六、实验过程必做内容:测量弹簧劲度系数(一)用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K(1)调节底板的三个水平调节螺丝,使焦利秤水平。

(2)在主尺顶部安装弹簧,再依次挂入吊钩、初始砝码,使小指针被夹在两个初始砝码中间,下方的初始砝码通过吊钩和金属丝连接砝码托盘,这时弹簧已被拉伸一段距离。

(见图2)(3)调整小游标的高度使小游标左侧的基准刻线大致对准指针,锁紧固定小游标的锁紧螺钉,然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合,当镜子边框上刻线、指针和像重合时,观察者方能通过主尺和游标尺读出读数。

(4)先在砝码托盘中放入1克砝码,然后再重复实验步骤(3),读出此时指针所在的位置值。

先后放入9个1克砝码,通过主尺和游标尺依次读出每个砝码被放入后小指针的位置,再依次从托盘中把这9个砝码一个个取下,记下对应的位置值。

(读数时必须消除视差)(5)根据每次放入或取下砝码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值,用作图法或逐差法,求得弹簧的劲度系数。

(二)测量弹簧简谐振动周期,计算得出弹簧的劲度系数。

(1)取下弹簧下的砝码托盘、吊钩和校准砝码、指针,挂入20g铁砝码,铁砝码下吸有小磁钢(磁极需正确摆放,否则不能使霍耳开关传感器导通)。

(2)把带有传感器的探测器装在镜尺的左侧面,探测器通过同轴电缆线与计数计时器输入端连接。

(3)拨通计时器的电源开关,使计时器预热10分钟。

(4)移动镜尺调整霍耳开关探测器与小磁钢间距,使小磁钢与霍耳传感器正面对准,并调整霍耳开关的高度,以便小磁钢在振动过程中比较好的使霍耳传感器触发,当传感器被触发时,计数计时器上的触发指示灯将变暗。

(5)向下拉动砝码使其拉伸一定距离,使小磁钢面贴近霍耳传感器的正面,这时可看到计数计时器上的触发指示灯是暗的,然后松开手,让砝码上下振动,此时触发指示灯在闪烁。

(6)计数器停止计数后,记录计时器显示的数值,计算振动周期,代入(2)式,计算弹簧的劲度系数。

(7)将伸长法和振动法测得的劲度系数进行比较 选做内容:(一)用新型焦利称测量微小拉力,求液体的表面张力系数在弹簧称下挂一个薄型圆环。

在其下面另配一个升降台,升降台上放一个玻璃器皿,器皿中放置纯水,测量金属与圆环接触后,水柱因液面下降,到液柱变薄直至拉断前瞬间的力,和拉断后的力,此二力之差便是液体水的表面张力。

已知表面张力及作用力的长度,可求得表面张力系数。

(关于表面张力系数测量,请查阅沈元华 陆申龙主编,《基础物理实验》,高等教育出版社,2003,116-117)(二)用新型焦利称测量本地区的重力加速度(提示:弹簧劲度系数用振动法求得,通过测出力与伸长量的关系,用胡克定律求出重力加速度) 七、实验数据记录(一)用新型焦利秤测定弹簧劲度系数每次增加1g (或减少1g )砝码,记录y m -关系数据,实验数据如表1。

取银川地区重力加速度2/794.9s m g =表1 y m -关系数据用逐差法处理后,可得盘中没增加5g 砝码,弹簧平均伸长mm y =∆,根据(1)式可得该弹簧的劲度系数m N K /=(二)测量弹簧简谐振动周期,求弹簧的劲度系数轻轻拉动弹簧使其振动,即可测得震动50次时间为( ),于是得弹簧震动周期为s T =。

当P 近似取1/3 ,且用天平称得g M =0,g M =(包括小磁钢质量)时,由(2)式计算出弹簧的劲度系数m N K /=。

两种方法测量弹簧劲度系数的百分误差为 %八、注意事项(1)实验时弹簧需有一定伸长,即弹簧须每圈间要拉开些,克服静摩擦力,否则会带来较大的误差。

(2)弹簧拉伸不能超过弹性限度,弹簧拉伸过长将发生形变使其损坏。

(3)做完实验后,为防止弹簧长期处于拉伸状态,须将弹簧取下,使弹簧恢复自然状态。

(4)砝码取下后应放入砝码盒中。

(5)切勿将小指针弯折,以防止其变形。

九、参考资料[1] 沈元华陆申龙主编,《基础物理实验》,北京:高等教育出版社,2003,103-108[2] 贾玉润等,《大学物理实验》,上海:复旦大学出版社,1987.7[3] 陆申龙张平,《用集成霍耳传感器测量周期的新型焦利称的研制》《实验技术与管理》,2001,18(2):119-122附录:计时计数毫秒仪使用说明一、工作原理此仪器利用单片机芯片,同时具有计时和计数功能。

为了适应实验要求,当单片机中断口前两次接收到下降沿信号或正在设定计数值时,不对其计数,只有当第三次接收到信号或设定完成时才开始计数,同时开始计时,每接收到一个下降沿信号就计数一次,直至使用者预设的值,则停止计数和计时。

这时可从计时显示中读出发生触发信号所用的时间,例:弹簧的振动周期。

二、使用步骤1.计数计时器输入端通过同轴电缆线与探测器连接。

2.打开电源,先设定计数值,计数显示屏上将显示此数值,此时仪器处于等待状态,仪器左下角的高电平指示灯一直为亮,接收到一个触发信号,灯就暗一次,当接收到第三个触发信号后开始计时。

3.计时结束后,可读出计时值。

这时,若按设定/阅览值,可阅览前面每次触发间隔的时间。

三、仪器用途本仪器可用于测量周期性运动物体的工作周期。

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