实验四 弹簧振子振动规律的研究
● 实验目的
研究弹簧振子运动时的加速度变化规律，从加速度变化规律可以推出位移与时间的变化规律。
● 实验原理
把加速度传感器固定在气垫导轨上的弹簧振子中。在弹簧振子运动时，动态采集弹簧振子的加速度随时间的变化规律。
● 实验器材
金华科数字化实验系统、仿真物理实验室、数据采集器、计算机、气垫导轨、气泵、弹簧振子（滑块）、水平方向加速度传感器。
● 实验装置
图 4-1 |
● 实验步骤
1. 将气垫导轨放在桌面上并调节水平。搭建实验装置如图4-1所示。
2. 将加速度传感器固定在滑块上，并连接到数据采集器。
3. 将数据采集器接入计算机的USB接口。
4. 打开金华科数字化实验室软件,用“通道1”页面采集水平加速度传感器的数据。设置传感器名称为“水平加速度传感器”，采样频率为100HZ。设置显示方式为“曲线方式”。
5. 释放气垫导轨上的滑块，点击软件中的“开始”按钮，进行数据采集。弹簧振子在运动时的加速度就以数据曲线的形式被记录下来了。
● 实验数据分析
图 4-2 |
弹簧振子做简谐运动，图4-2中可以看出振子的加速度随时间的变化关系，近似于正弦曲线，加速度是由弹力产生的，则：
由F=ma 与 F=kx可知，弹簧振子做简谐运动的位移随时间是正弦规律变化。
利用仿真物理实验室，建立理想的弹簧振子物理模型，并对建立的物理模型进行分析。利用仿真物理实验室的强大功能在一张坐标图中同时绘制出弹簧振子的位移、速度、加速度随时间的变化图象(如图4-3所示)。它们均随时间按正弦规律变化，但存在一定的相位差。
图 4-3 |
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