观察弹簧振子的位移与力的关系

弹簧振子在做简谐振动时，其位移与所受的力呈现同周期反相变化

实验器材：GQY数据采集器，力传感器（一个），位移传感器（一套）

实验装置图：如下图

实验步骤：

1．将力传感器接受器和位移传感器分别接入数据采集器的1、2号口。

2．将力传感器固定在铁架台上，将弹簧及振子挂在其测钩上。

3．把位移传感器接收端和发射端正面相对，方向一致组合成反射应用方式，放置在振子的正下方。

4．使用单机运行平台软件做此实验，★ 请进行“GQY实验必备操作” ★，打开专用模板“弹簧振子的简谐振动”。

5．取下振子，轻按力传感器上的较零按键，使弹簧振子静止。打开位移传感器发射端的电源；点击“开始”按钮，点击“结束”按钮，结束第一次采集，关闭位移传感器发射端电源。

6．采集到振子的重力和平衡位置值，选择到“实验数据”一栏，在界面中点击鼠标右键“装

载最新数据”，把采集到的力（重力）和位移（平衡位置）值填入实时数据页的相应输

入框、。

7．参照产品使用说明书第四部分：单机运行平台操作说明——实验数据整理

点击“数据整理”按钮，从实验记录选中第一次数据，清除掉。

8．向下拉动振子，松手后弹簧振子上下振动。打开位移传感器发射端的电源。点击“开始”按钮，同时得到振子振动的位移和作用力图线。几个周期后，点击“结束”按钮，关闭位移传感器发射端电源。

9．得到实验曲线，观察实时数据可知：在位移最小时（振子最靠近位移传感器），振子对弹簧的拉力最大；在位移最大时，振子对弹簧的拉力最小，可见两图线反相。图像中红色直线为平衡位置时测得，蓝色曲线为振子振动时测得（图1、图2）。

10．观察位移图像，发现有点象正弦图像。参照产品使用说明书第四部分：单机运行平台操作说明——拟合方式2——（2）预设拟合，选择2—3个周期。选择“实验次数（是第几次实验，现为第2次）”——点击“查找”——“Y轴选用：位移”—点击“确认”—点击“退出”，拟合完成选定预设的拟合（正弦拟合），可见基本符合（图3）。

11．同时可得到回复力、振动位移与时间的关系，回复力、速度与时间的关系，回复力、加速度与时间的关系，回复力与振动位移的关系，四幅实验数据曲线。