5、简谐运动周期的测定

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、滑快、挡光片、弹簧2根

教师操作：

(1)在导轨两端盖上安装弹簧挂钩，并在滑行器的两端也安装弹簧挂钩，在滑行器中间位置安装挡光条，将两个弹簧如图挂在滑行器和两端盖之间。通气后滑行器将在弹簧的作用下做简谐运动。注意弹簧的长度和安装高度要合适，不要使它们收缩下垂时接触气轨表面。

(2)选择“T”计时方式，把一个光电门安装在气轨中部并和计时器连接好。打开气源，把滑行器向某端盖拉到最大位移处放手、滑行器开始做简谐运动。待运动平稳后，按一下“复位”键。计时器就自动计下多个周期及累加和。计算可得到一个周期(平均值)的时间。

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:

(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。

3、振幅

实验仪器：气垫弹簧振子(J2201)、微型气源(J2126)；音叉

教师操作：轻敲和重敲音叉，比较声音。

教师操作：把振子拉离到不同位置释放。

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。

实验结论：

振子的振动	A　　 O	O　　 A′	A′　 O	O 　　A
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
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
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
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

1、机械振动

实验仪器：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球

教师操作：演示振动

(1)一端固定的钢板尺

(2)单摆

(3)弹簧振子

(4)穿在橡皮绳上的塑料球

提出问题：这些物体的运动各不相同--运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？

实验归纳：物体振动时有一中心位置，物体(或物体的一部分)在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。

8.1 简谐运动 振动图像

9、碰撞中的动量守恒(学生实验)

实验仪器：斜槽、玻璃球、钢球、重锤线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规、三角板

实验目的：研究碰撞(对心正碰)中的动量守恒。

实验原理：质量为m₁和m₂的两个小球发生正碰，若碰前m₁运动，m₂静止，根据动量守恒定律应有：　　 m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′。因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度若用飞行时间做时间单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离。所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入公式就可以验证动量守恒定律。即m₁OP=m₁OM+m₂O′N。

主要测量的物理量：

(1)入射球质量m₁和被碰球质量m₂。

(2)入射球和被碰球半径r。

(3)入射球平抛运动的水平位移OP，碰撞后两球的水平位移OM和O′N。

实验步骤：

(1)用天平测量出小球质量m₁和m₂。

(2)安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线水平，以确保正碰后的速度沿水平方向。

(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。

(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射球m₁碰前的位置。

(5)先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点P。

(6)把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求出入射小球落点平均位置M和被碰小球落点平均位置N。

(7)过O、N在纸上作一条直线，取OO′=2r，O′就是被碰小球碰撞时的球心投影位置。

(8)用刻度尺量出线段OM、OP、O′N的长度。把两小球的质量和相应的速度值带入m₁OP=m1OM+m₂O′N，看是否成立。

(1)斜槽末端的切线必须水平。

(2)使小支柱与槽口的距离等于小球直径。

(3)认真调节小支柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度上，球心连线与斜槽末端的延长线相平行。

(4)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。

(5)入射小球的质量应大于被碰球的质量。

(6)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置始终保持不变。

(7)若实验台过高，可把斜槽固定在铁架台上，白纸、复写纸铺在桌面上实验。

误差分析：实验所研究的过程是两个不同质量的球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。

机械振动

8、火箭

实验仪器：铝箔、火柴、支架

教师操作：用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热。

实验现象：当管内的药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反方向飞去。

7、反冲

实验仪器：气球；反冲运动演示器(J2167)、水

教师操作：拿一个气球，给它充足气，然后松手，观察现象。

实验现象：释放气球后，气球内的气体向后喷出，气球向相反的方向飞出。

教师操作：将水倒入反冲运动演示器的漏斗形容器内。

实验现象：水沿两个弯管喷出，弯管带动漏斗形容器一起转动。

6、某一方向上动量守恒

实验仪器：碰撞球系统(两球和多球)；反冲小车

教师操作：反冲小车实验--点燃酒精，将水烧成蒸汽，气压增大后将试管塞弹出，与此同时，小车后退。

教师操作：小球碰撞实验--说明在碰撞时水平方向外力为零(竖直方向有向心力)，因此水平方向动量守恒。

结论：碰撞时两球交换动量()，系统的总动量保持不变。