8.3 振动中的能量转化 受迫振动和共振

5、用单摆测定重力加速度(学生实验)

实验仪器：带孔小钢球、细线(约1m长)、铁架台、停表、米尺、游标卡尺

实验目的：

(1)学会用单摆测定当地的重力加速度。

(2)能正确熟练的使用停表。

实验原理：单摆做简谐运动时，其周期为T=2π，有g=,因此测出单摆的摆长和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度的值。

学生操作：

(1)做单摆，取约1m长线绳穿过带孔的小钢球，并打结，然后拴在桌边的支架上。

(2)用米尺量出悬线长l，准确到毫米，用游标卡尺测出小球直径，算出r，也准确到毫米，则摆长为l+r。

(3)把单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)放开它，用停表测单摆完成30次全振动所用时间，求出完成一次全振动所需的时间。反复测量三次，再算出测得周期值的平均值。

数据处理：根据公式，计算出重力加速度g。

(1)摆线应选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1m；小球应选用密度较大的金属球，直径应较小。

(2)计时应选在平衡位置。

(3)用累计法测周期，应在启动停表同时数零，以后数1、2、3……n次，则T= 。

(4)可用l-T²图像处理数据，斜率k==,即g=4π²k。

4、单摆的周期

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、铁架台、米尺、挡光片(钥匙)、铁球、细线

教师操作：数字计时器选择T；光电门尽量对准挡光片底端；量出摆长；使单摆振动，摆动10次停止计时，求出周期；改变摆长的长度，重复上述实验。

数据处理：研究摆长与周期的关系。

实验结论：T∝

3、周期与摆长的关系

实验仪器：铁球2个、细线2条、标志旗(红纸制作)

教师操作：摆长不同，摆球相同的两个单摆，从同一位置释放(振幅相同)。

实验现象：两个摆球不能同时通过标志旗(最低点)，摆长短的振动快。

2、周期与摆球质量的关系

实验仪器：铁球2个(质量不同)、细线2条、标志旗(红纸制作)

教师操作：摆长相同，摆球不同的两个单摆，从同一位置释放(振幅相同)。

实验现象：两个摆球每次都同时经过标志旗(最低点)。

1、等时性(单摆振动周期与振幅无关)

实验仪器：铁球2个、细线2条、标志旗(红纸制作)

教师操作：摆长摆球完全相同的两个单摆，从不同位置(振幅不同)释放。

实验现象：两个摆球每次都同时经过标志旗(最低点)。

8.2 单摆

7、简谐运动图像研究

实验仪器：简谐振动投影演示器(2220)、软笔、铅笔、刻度尺、墨水

教师操作：将软笔汲满墨水，固定在笔杆上；使圆盘逆时针旋转，矢量端点随着圆盘作圆周运动，从而推动振动架作左右振动，固定在其上的投影点也作左右振动，同时卷纸筒不断地将纸往上卷，固定在振动架上的笔杆和软笔在纸上便画出振动图像来。

数据处理：在纸上画出坐标，研究图像。

6、沙摆

实验仪器：单摆振动图像演示器(J2222)、电池AA(3节)

教师操作：塑料薄膜不动，让沙摆振动。

实验现象：

(1)、沙在塑料薄膜上来回划出一条直线，说明振动物体仅仅只在平衡位置两侧来回运动，但由于各个不同时刻的位移在塑料薄膜上留下的痕迹相互重叠而呈现为一条直线。

(2)、沙子堆砌在一条直线上，堆砌的沙子堆，沙子不是均匀分布的，中央部分(即平衡位置处)堆的少，在摆的两个静止点下方，沙子堆的多，因为摆在平衡位置运动的最快。

实验结论：质点做的是直线运动，但它每时刻的位移都有所不同。

教师操作：起动开关，让塑料薄膜匀速运动，同时让沙摆振动。

实验现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。