弹簧振子的低阻尼振动 实验原理 振动现象在自然界十分普遍，如喇叭，机械表，共振筛等，从普遍意义上讲，如果一个物理量在某一数值附近反复的变化，都可以称为振动，如：电压，电流，位移等，因此自然界存在着各种各样的振动，而描写振动的数学方程也存在着许多共同之处。 振动和波动的理论是声学、地震学、建筑力学、光学、无线电技术等学科的基础。而简谐振动又是振动和波的理论基础，在数学上，任何一个复杂的函数，都可以通过傅里叶级数展开成一系列正弦函数和余弦函数的和。在物理上，一切复杂的振动都可以看作是多个简谐振动的合成。因此熟悉简谐振动的规律及其特征，对于学习振动和波的理论是十分必要的。 气垫导轨是一种采用气垫进行实验的装置，它可以消除导轨对运动滑块的直接摩擦。 将两根劲度系数分别为k1，k2 的弹簧一端固定，另一端系一个质量为m 的物体，以物体的平衡位置为坐标原点，如图 1 所示。 在弹簧的弹性限度内，物体离开平衡位置的位移与它所受到弹力的关系为： F＝－k x （1 ） 若忽略空气阻力，由牛顿第二定律得，令，则前面公式又可写成： （2 ） 由此可知，系统作的是谐振动，其振动周期是 或者写成 （3）， 以上各式中，k=k1+k2。 公式（3）说明：T 仅决定于振子本身的特性，与初始条件无关；当 k 一定时，正比于 m ，即～m 图为一直线，其斜率为 b= 实验仪器 简谐振动实验所需的仪器：气垫导轨，光电门计时系统，电子天平，滑块，弹簧两根 气垫导轨及光电门门 气垫导轨原理图 如图所示，气垫导轨的主体是一根水平放置的棱柱形铝导轨，一端密封，另一端通入压缩空气，气垫导轨表明有许多排列整齐的小孔，通入的压缩空气由小孔喷出，在滑块和气垫之间形成薄薄的空气层，滑块漂浮在导轨上。气垫导轨底部有底角螺丝，可以调节导轨水平。 功能键介绍：C——计数； a——加速度； S1——遮光计时； g——重力加速度； S2——间隔计时； col——碰撞； T——振子周期； Sgl——时标； 功能键：功能选择； 停止键：停止测量，显示数据； 清零键：清除所有实验数据； 实验内容 1.调节气垫导轨水平：打开起源，给导轨充气，适当调节充气量旋钮，直到小车可以无摩擦的自由滑动，然后调节导轨的单垫脚螺丝，使放在导轨上的滑块不动，或者移动非常缓慢，这是将手指放在滑块前方，当滑块与手指接触时，立即改变运动方向而不停止，如此反复几次，都是这样，就认为气垫调平了。 2....
