弹簧振子振动周期的测量实验报告

预习报告内容

(1)实验名称 (2)实验目的 (3)实验原理 主要原理公式及简要说明(主要是公式的适用 条件，以及如何在实验过程中得以保证)(不 得抄书);画好必要的原理图等。 (4)实验仪器 (5)预习思考题回答 (6)实验数据表格

第一阶段实验项目

一、弹簧振子振动周期的测量 二、用三线摆测量物体的转动惯量

一、弹簧振子振动周期的测量

实验目的

测定弹簧的倔强系数(stiffness coefficient) 研究弹簧振子的振动特性，验证周期公式 学习处理实验数据

实验原理

一根上端固定的圆柱螺旋弹簧下端悬 一重物后，就构成了弹簧振子。当振 子处于静止状况时，重物所受的重力 与弹簧作用于它的弹性恢复力相平衡 ，这是振子的静止位置，叫做平衡位 置。如用外力使振子离开平衡位置然 后释放，则振子将以平衡位置为中心 作上下振动。

平衡位置

m T 2 k

√?

1、弹簧振子的振动周期验证周期公式，假设：

待定常数

T AK m倔强系数

振子质量

设计实验？

确定周期公式中的参数1、保持振子质量m不变 T=C1Kα,C1=Amβ=常数 曲线取直：lgT=lgC1+αlgK

T AK m

可求出α,lgC1 求出A

2、保持倔强系数K不变 T=C2 mβ,C2=A Kα=常数 曲线取直：lgT=lgC2+βlgm

可求出β 、lgC2

实验仪器

SP-2型弹簧振子实验仪 5个不同倔强系数的弹簧(1~5号) 砝码一盒：共6个，按照质量大小编号(0~5号 )。质量依次为20g、50g、55g、60g、65g和 70g,误差为±0.5g 计时器：0-999.9 s

实验内容1)弹簧倔强系数K的测定 用一次增荷法测定K值，K= F/ x 注：测定K时，先在弹簧下端加20g砝码，作为 初长表1 倔强系数K的测定数据(m=60g)

弹簧编号 初长(cm) 位置2(cm) l(cm) K= mg/ l (Nm-1)

1 2.686 7.950

2 3.330 9.798

3 3.760 11.492

4 6.430 15.548

5 4.452 14.200

2)振子质量不变(3号m为60g),测T-k的对应 值(每个弹簧测三次，一次振动50次) 表2 T-k的对应值的数据表格(m=60g)弹簧序号 弹簧劲度系数 k(N.m-1) 50T/s 1 2 3 平均值 周期T/s LgT 28.44 28.15 28.23 31.58 31.71 31.83 34.65 34.68 34.71 37.51 37.49 37.21 39.45 3952 39.46 1 2 3 4 5

Lgk

3)倔强系数K一定(3号弹簧),测定一组T-m,记录数据 表3 测定T-m的对应值的数据表格(K=砝码编号 振子质量(g) 50T/s 1 2 3 平均值 1 50 31.71 31.92 31.82 2 55 33.42 33.40 33.42 3 60 34.61 34.71 34.80 4 65 36.13 36.09 36.28

)5 70 37.14 37.47 37.55

周期T/sLgT Lgm

注意事项：

在测T时，先倒着数5、4、3、2、1、0,当 数到“0”时开始计时，再正数到50 把弹簧下端加20g砝码后的长度作为初长，可 以减小实验误差 测量时，

弹簧振动幅度不宜过大，避免横向摆 动 弹簧最大负荷不宜超过100g

预习检测题1. 弹簧振子的运动是一种________________运动。 2. 弹簧振子的振动周期T 与____________、___________有关。 3. 测弹簧劲度系数k 时，为减小误差，先要在弹簧下加20g 砝码的荷重， 目的是___________________。 4. 实验中，重力加速度g取_____________m/s2 5. 测量弹簧振子振动周期T 时，从1 数到50,记录的是___个周期。 6. 若将砝码直接挂在弹簧下，并将砝码质量作为振子质量，这时我们忽略 了__________的影响。 7. 用图解法求直线斜率时，解析点_______(请选择“可以”或“不可以 ”)取测量点。 8. 用图解法求弹簧质量折合系数C 时,可通过作________图线得到。 9.在测量弹簧的振动周期T时，为什么先要倒着数5、4、3、2、1、0, 当数到“0”时开始计时？如果不这样做，有什么问题？