气垫导轨上滑块简谐振动的研.docx

气垫导轨上滑块简谐振动的研究吴世花楚雄师范学院物理与电(子科学院 云南675000)摘要：本文从实验出发，利用气垫导轨上弹簧振子的振动来观察和测量简 谐振动兹将实验方法介绍于下，供参考• 一、演示弹簧振子的简谐振动 首先把导轨调成水平，将一个滑块放导轨的中部，在滑块的两端各挂上一个 弹簧，弹簧的另一端分别固定在导轨的两端关键词：气垫导轨简谐振Research of the slider vibrations on the air trackWu Shihua(Physics and Electronic Science Institute of Chuxiong Normal University Yunnan675000).Abstract: This paper started from the experiments, to observe and measure the vibration of simple harmonic vibration of spring oscillator on the air track. The experimental methods described below for your reference. The simple harmonic vibration of spring oscillator, a demonstration of the rail transfer into a level, a slide on the guide rail in the middle, the slider at the two ends of the hanging the last spring, the other end of the spring are respectively fixed on the two ends of the track.Key words: air cushion guide harmonic vibration.引言：气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。

它利用小型气源将 压缩空气送入导轨内腔空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导 轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层滑行器就浮在气垫 层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动， 极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差使实验结 果接近理论值结合打点计时器、光电门、闪光照相等，测定多种 力学物理量和验证力学定律大学物理实验中，利用气垫导轨验证 动量守恒定律，研究弹簧振子的运动规律，研究物体的加速度等， 和理论值就非常接近实验原理在水平的气垫导轨上，两个相同的弹簧中间系一滑块，滑块做往返振动， 如图所示如果不考虑滑块运动的阻力，那么，滑块的振动可看成是简谐振 动设质量为ml的滑块处于平衡位置，每个弹簧的伸长量为x0，当ml距 平衡点x时，ml只受弹性力-k1(x+xO)与-kl(x-xO)的作用，其中k1是弹 簧的倔强系数根据牛顿第二定律，其运动方程为：—(x + x()) — (x — x0) = mxK=2kX=Asi n(3t+&)说明滑块是做简谐振动式中：A —振幅；&—初相位3=V(k/m)3叫做振动系统的固有频率m = m =m1 o式中：m —振动系统的有效质量；m0 —弹簧的有效质量；ml —滑块和砝码的 质量3由振动系统本身的性质所决定。

振动周期T与30有下列关系：在实验中，我们改变ml，测出相应的T，考虑T与m的关系，从而求出k 和m0.弹簧的质量不可忽略时，振子的有效质量为振动物体的质量与弹簧有 效质量的和， 振动系统的角频率可记作：k滑块气垫导轨气垫导轨上简谐振动示意图实验内容1. 按气垫导轨和计时器的使用方法和要求，将仪器调整到正常工作状态2. 测量如图所示的弹m=m子的振动周期t,重复测量6次，与t相应的振 动系统的有效质量是振=振］+振0其中振］就是滑块本身（未加砝码块）的 质量，m 2为弹簧的有效质量3. 在滑块上对称地加两块砝码，再按步骤2测量相应的周期T,这时系统的 有效质量m，其中m2应是滑块本身质量加上两块砝码的质量和4. 再用m = m3 + mo和m=m4+mo侧脸相应的周期T式中：m3=mi+ “ 4块砝码的质量” ；m4=mi+ “ 6块砝码的质量”注意记录每次所加砝码的 号数， 以便称出各自的质量5. 测量完毕，先取下滑块、弹簧等，再关闭气源，切断电源，整理好仪器6. 在天平上称衡两弹簧的实际质量与其有效质量进行比较庶量05. 1110. OS16. 0820.0725. 2245, 15Lx/cnicm弾簧1丄495.606+ 667,73& SO9,9114. 15弾黃210. 9213. 0S15.2717.4119. 5921.86恥56修警313.命15. 8017 8719. 9322. 0524. 1932. 5312 T10 rft吐綫掘合的紺rB=0 2l3a9{cmfg} 相餐棗数r-11030 40 50m /g参考文献1. 王昆林 实验小论文撰 写模 式2. 王经淘 程敏熙 李荣妹 气 垫 导轨上 滑块 阻 尼振动。