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关于锯条的振动周期与长度的研究


  锯条是生活中常用的一种钢性工具,很有弹性,也易在使用中折断。为了能更好地利用和节约锯条,应该研究锯条的长度与其振动周期的关系,以便能了解弹性与其材料的关系,更好地发挥锯条的功用。

方案设计:

用一固定装置把锯条的一端固定,使其在弹力作用下自由振动,利用光电门探头计录锯条振动的周期,用CBL进行数据采集,再和TI图形计算器相结合,很方便地将相应的数据进行处理并很快得到结论:锯条的振动周期与长度的关系。这是普通的物理实验仪器较难处理的问题,这里的介绍让你喜上眉梢。

准备器材:

TI—83计算器、CBL、光电门探头、稳压直流电源、相关连接线、常用锯条、直尺、铁架台等;

研究过程:

1、请将TI-83与CBL连接,CBL与光电门连接,所有接口插紧;将锯条固定在铁架台上,准备实验。

2、按ON,打开TI-83,按以下操作进行:

1. 打开TI-83+图形计算器,按APPS,选择physcics应用程序,进入主菜单。

 

2. 进入主菜单后。按ENTER

 

3. 按照提示选择探头设置:

1:SETUPPRIBSES

按ENTER

 

4.选择项选择一个探头。按ENTER

 

5.选择探头种类,选择more。按ENTER

 

6.再选择more。按ENTER

 

7.选择photogate光电门探头选项。按ENTER

 

8.计算器连接光电门探头,按ENTER

 

9.进入光电门探头计时方法选项,选择PENOULUM单摆选项。按ENTER

 

10.在使用光电门探头前,检查其探头是否运作正常,选择5:CHECKGATE选项。按ENTER

 

11.检查探头运作正常后按回车,再选择计时振动次数,;输入2次。按ENTER

 

12.调节钢锯长度为14长度单位后按按ENTER,开始振动并计时。再按ENTER

 

13.TI-83+图形计算器测出钢锯振动周期为0.168秒。

 

14.按回车后,选择重复计时:2:YES

按ENTER

 

15.调节钢锯长度为13长度单位后按ENTER,开始振动并计时。得出又一周期数值。

 

16.调节钢锯长度为12长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

17.调节钢锯长度为11长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

18.调节钢锯长度为10长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

19.调节钢锯长度为9长度单后按回车,开始振动并计时。

 

20.调节钢锯长度为8长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

21.调节钢锯长度为7长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

22.调节钢锯长度为6长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

23.调节钢锯长度为5长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

24.调节钢锯长度为4长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

25.调节钢锯长度为3长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

26.调节钢锯长度为2长度单位后按回车,开始振动并计时。

 

27.将所有数据存入表格,得到如图列表。

 

28.按[GRAPH]键作图:由图可知,锯条的振动周期随着锯条长度的增大而增大。满足幂函数曲线关系。

 

29.得一完整的曲线。

 

30.按CATALOG键在命令列表中找到

函数拟合关系:PwrReg按ENTER

 

31.得到函数拟合方程。

 

实验数据的分析:

从实验的数据和曲线来看,在其实条件不变的前提下,钢锯条的振动周期随着长度的增加而增加,其关系满足幂函数曲线关系,在实验误差范围内,钢锯条的振动周期与其振动长度的平方成正比。

问题的思考:

这一实验仅仅是探究了钢锯条的长度与其振动周期的关系,而钢锯条的振动周期必然还与其它的因素有关,比如钢锯条的宽度、振动的方式、以及温度等,而它们之间又满足什么样的关系,根据这些因素的相互关系,怎样制造一种科学、经济、耐用的钢锯条,将是我们继续要研究的课题。


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