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物理科課程-彈簧的振盪(簡諧運動)
AUG 11 ,2023
<本內容參考PASCO教學資源,轉載請註明出處>
在生活中有許多物體振盪的例子,例如鐘擺的擺動、吉他的弦振動等等,根據定義,振盪的物體以某種重複的運動形式來回移動,因此它們具有週期性,這代表儘管振盪的幅度不一樣,每次運動的週期皆相同。
當物體振盪時,它必須經過起始位置(或未受干擾的位置),此點稱為平衡點,一次完整振盪所需的時間稱為週期,振盪物體距離平衡點最大的距離稱為振幅。所以是什麼原因造成物體進行來回振盪的運動?現在來看一下固定於彈簧上的物體,受彈簧的影響物體在直線上滑動(不計摩擦力)。
若彈簧未被拉伸,則物體不會受到任何的彈力作用,當彈簧(彈性係數為k)被拉伸或壓縮時,使物體移動一段距離x,彈簧對物體施與作用力Fs,此作用力的大小正比於位移,但方向與位移相反(虎克定律)。
當物體移動後,若讓其自由的移動,物體將朝平衡點加速,直到通過該位置,此後,物體又受到彈簧施與的作用力,再次將其拉回至平衡點的位置,此循環重複的進行,便形成了週期性的運動,又稱為簡諧運動。
實驗目的
探索各種不同變因對彈簧振盪週期的影響,進而驗證理論中的簡諧運動週期公式
實驗材料與方法
SPARKvue軟體 |
ME-8736 45cm支桿 |
以下感應器可擇一進行操作: (若使用滑車,須再搭配ME-1244滑車支桿夾具) |
ME-9507直交夾 |
米尺 |
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ME-8979 砝碼與掛鉤組 |
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ME-8735大型基座or ME-8995桌邊夾 |
ME-8999 彈簧組 |
ME-8977 60 cm支桿 |
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