4、周期和频率与振幅的关系
实验仪器:两个劲度系数相差较大的弹簧振子、停表;音叉
教师操作:让两个弹簧振子开始振动,用停表或者脉搏计时,比较一下这两个振子的周期和频率。
实验结论:周期越小的弹簧振子,频率就越大;周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为:
T= 或 f=
教师操作:继续观察两个振子的运动,测出振子在不同情况下的周期.填下表:
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振子1 |
振子2 |
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振幅 (cm) |
1 |
2 |
5 |
1 |
2 |
5 |
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周期 (s) |
1.2 |
1.2 |
1.3 |
0.8 |
0.8 |
0.7 |
(表中数据仅供参考)
实验结论:同一个振子完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节。不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的;简谐运动的周期或频率与振幅无关。
教师操作(引导学生注意听):敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变。
实验结论:振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率。
2、简谐运动
实验仪器:气垫弹簧振子(J2201)、微型气源(J2126)
教师操作:演示气垫弹簧振子的振动。
实验结论:
①滑块的运动是平动,可以看作质点。
②弹簧的质量远远小于滑块的质量,可以忽略不计。
明确:一个轻质弹簧连接一个质点,弹簧的另一端固定,就构成了一个弹簧振子。
③没有气垫时,阻力太大,振子不振动;有了气垫时,阻力很小,振子振动。
说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。
教师操作:不给气垫供气,分析滑块在各处各量的值及变化。
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实验结论:
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振子的振动 |
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对O点位移的方向和大小变化 |
向右 减小 |
向左 增大 |
向左 减小 |
向右 增大 |
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回复力的方向和大小变化 |
向左 减小 |
向右 增大 |
向右 减小 |
向左 增大 |
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加速度的方向和大小变化 |
向左 减小 |
向右 增大 |
向右 减小 |
向左 增大 |
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速度的方向和大小变化 |
向左 增大 |
向左 减小 |
向右 增大 |
向右 减小 |