上海市2014高考物理一轮复习 实验三十 受迫振动导学案.doc

PAGE-4-实验三十受迫振动实验目的观察受迫振动的位移图像，了解在简谐策动力的作用下，系统振动的规律。实验原理物质系统在策动力作用下所作的振动，叫做受迫振动。如果策动力是简谐力，系统将做简谐振动。在稳定状态下，振幅不变，振动频率即为策动力频率，跟它的固有频率无关。当策动力的频率跟振动系统的固有频率接近或相等时，出现振幅急剧增大的共振现象。当策动力消失，系统受阻力影响，呈现为振幅越来越小的阻尼振动。实验器材朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、DISLab受迫振动策动源（图30-1）、学生电源、弹簧、细线等。图30-1DISLab受迫振动策动源实验装置图见图30-2。图30-2实验装置图实验过程与数据分析将位移传感器发射器固定在小车上，小车一端用弹簧固定在滑轨上，另一端用弹簧和细线与策动源电机上的曲轴连接在一起（图30-3）；图30-3策动源与轨道及小车的组装将位移传感器接收器固定在滑轨的另一端，并接入数据采集器的第一通道（图30-4）；图30-4策动源与轨道、及小车的组装连接供电电源与策动源电机，打开位移传感器发射器电源开关；调节显示方式为“示波”，打开学生电源开关，调节输出电压，控制小电机的转速由慢到快（低、中、高三档），可得到显示小车振动变化的“位移-时间”图线（图30-5）；图30-5受迫振动s-t图线实验表明：当小电机的转动频率为某一值时，系统的振动幅度最大（共振）（图30-6），大于或小于这个频率，振幅都会减小；图30-6出现共振利用“图线控制”功能对X轴放大，用波形个数除以时间方法计算出策动力的频率，计算结果为：低速时为0.588Hz、中速时为0.727Hz、高速时为1.032Hz（图30-7）；图30-7计算策动力频率在系统共振时，关闭小电机电源，系统转而做阻尼振动，振幅越来越小，直到停止振动（图30-8）。图30-8策动力消失，呈现阻尼振动建议简化实验装置，构造手动阻尼振动实验系统，观察形成的阻尼振动周期。