Question

简谐振动中如何确定弹簧等效质量

Answer 1

实验题目】
气垫导轨研究简谐运动的规律
【实验目的】
1．通过实验方法验证滑块运动是简谐运动。
2．通过实验方法求两弹簧的等效弹性系数和等效质量。
实验装置如图所示。

说明：什么是两弹簧的等效弹性系数？

说明：什么是两弹簧的等效质量？

3.测定弹簧振动的振动周期。
4.验证简谐振动的振幅与周期无关。
5.验证简谐振动的周期与振子的质量的平方根成正比。
【实验仪器】
气垫导轨，滑块，配重，光电计时器，挡光板，天平，两根长弹簧，固定弹簧的支架。
【实验要求】
1．设计方案（1）写出实验原理（推导周期公式及如何计算k和m0 ）。
由滑块所受合力表达式证明滑块运动是谐振动。
给出不计弹簧质量时的T。
给出考虑弹簧质量对运动周期的影响，引入等效质量时的T。
实验中，改变滑块质量5次，测相应周期。由此，如何计算k和m0 ？
（2）列出实验步骤。
（3）画出数据表格。
2．测量
3．进行数据处理并以小论文形式写出实验报告
（1）在报告中，要求有完整的实验原理，实验步骤，实验数据，数据 处理和计算过程。
（2）明确给出实验结论。
两弹簧质量之和M= 10-3㎏ = N/m = 10-3㎏
i m
10-3㎏ 30T
s T2
s2 m0
10-3㎏ i m
10-3㎏ 20T
s T2
s2 m0
10-3㎏ K
N/m
1 4
2 5
3 6

4．数据处理时，可利用计算法或作图法计算k和m0的数值，并将m0与其理论值 M0=（1/3）M（ M为两弹簧质量之和）比较, 计算其相对误差 。
究竟选取哪种数据处理方法自定．书中提示了用计算法求k和 m0的方法。若采用，应理解并具体化．
【注意事项】
计算中注意使用国际单位制。
严禁随意拉长弹簧，以免损坏！
在气轨没有通气时，严禁将滑块拿上或拿下，更不能在轨道上滑动！
【参考资料】
1．马文蔚等《物理学》，高等教育出版社，1999
2．林抒、龚镇雄，《普通物理实验》，人民教育出版社，1982
3．华中工学院等编《物理实验》（基础部分），高等教育出版社，1981