FDGLBII型新型焦利秤实验仪使用说明080530修订Word格式文档下载.docx

1、 （2）式中是待定系数，它的值近似为1/3，可由实验测得，是弹簧本身的质量，而被称为弹簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期，就可由（2）式计算出弹簧的劲度系数。3.磁开关（磁场控制开关）如图1所示，集成霍耳传感器是一种磁敏开关。“”“”间加直流电压，“”接电源正极、“”接电源负极。当垂直于该传感器的磁感应强度大于某值Bop时,该传感器处于“导通”状态，这时处于“”脚和“”脚之间输出电压极小，近似为零，当磁感强度小于某值Brp（BrpBop）时，输出电压等于“”、“”端所加的电源电压，利用集成霍耳开关这个特性，可以将传感器输出信号输入周期测定仪，测量物体转动的周期或物体移动所经时间。图 1三

2、、实验内容1验证胡克定律，测量弹簧劲度系数。 2研究弹簧振子作简谐振动的特性，测量简谐振动的周期，用理论公式计算弹簧劲度系数，对两种方法的测量结果进行比较。3学习集成霍耳开关的特性及使用方法，用集成霍耳开关准确测量弹簧振子的振动周期。4用新型焦利秤测量微小拉力。5测量本地区的重力加速度。四、仪器组成图21调节旋钮（调节弹簧与主尺之间的距离） 2.横臂 3.吊钩 4.弹簧 5.初始砝码6.小指针 7.挂钩 8.小镜子 9.砝码托盘 10.游标尺 11.主尺 12.水平调节螺丝13.砝码 14.小磁钢 15.集成霍耳开关传感器 16.同轴电缆接线柱 17.计数显示18.计时显示 19.复位键 20

3、.设置/阅览功能按键 21.触发指示灯五、技术指标1焦利秤标尺量程：0-600mm，读数精度为0.02mm。2计时计数毫秒仪读数精度为1ms，周期有存储功能，计时结束后可查阅每个振动周期值。3集成霍耳开关传感器使用临界距离：9mm。4小磁钢直径为10mm，厚度为2mm。5弹簧丝的线径为0.5mm，弹簧的外径为12mm。6砝码组：1g砝码，10片（用于静态拉伸法测量弹簧的劲度系数）20g左右砝码1个；50g左右砝码1个（用于动态简谐振动法测量弹簧丝的劲度系数）六、实验过程必做内容：测量弹簧劲度系数（一）用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K（1）调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤水平。（2）在主尺顶部

4、安装弹簧，再依次挂入吊钩、初始砝码，使小指针被夹在两个初始砝码中间，下方的初始砝码通过吊钩和金属丝连接砝码托盘，这时弹簧已被拉伸一段距离。（见图2）（3）调整小游标的高度使小游标左侧的基准刻线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和像重合时，观察者方能通过主尺和游标尺读出读数。（4）先在砝码托盘中放入1克砝码，然后再重复实验步骤（3），读出此时指针所在的位置值。先后放入9个1克砝码，通过主尺和游标尺依次读出每个砝码被放入后小指针的位置，再依次从托盘中把这9个砝码一个个取下，记下对应的位置值。（读数时必须消除视差）（5）根据每次

5、放入或取下砝码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值，用作图法或逐差法，求得弹簧的劲度系数。（二）测量弹簧简谐振动周期，计算得出弹簧的劲度系数。（1）取下弹簧下的砝码托盘、吊钩和校准砝码、指针，挂入20g铁砝码，铁砝码下吸有小磁钢（磁极需正确摆放，否则不能使霍耳开关传感器导通）。（2）把带有传感器的探测器装在镜尺的左侧面，探测器通过同轴电缆线与计数计时器输入端连接。（3）拨通计时器的电源开关，使计时器预热10分钟。（4）移动镜尺调整霍耳开关探测器与小磁钢间距，使小磁钢与霍耳传感器正面对准，并调整霍耳开关的高度，以便小磁钢在振动过程中比较好的使霍耳传感器触发，当传感器被触发时，计数计时器上的触发指示灯将

6、变暗。（5）向下拉动砝码使其拉伸一定距离，使小磁钢面贴近霍耳传感器的正面，这时可看到计数计时器上的触发指示灯是暗的，然后松开手，让砝码上下振动，此时触发指示灯在闪烁。（6）计数器停止计数后，记录计时器显示的数值，计算振动周期，代入（2）式，计算弹簧的劲度系数。（7）将伸长法和振动法测得的劲度系数进行比较选做内容：（一）用新型焦利称测量微小拉力，求液体的表面张力系数在弹簧称下挂一个薄型圆环。在其下面另配一个升降台，升降台上放一个玻璃器皿，器皿中放置纯水，测量金属与圆环接触后，水柱因液面下降，到液柱变薄直至拉断前瞬间的力，和拉断后的力，此二力之差便是液体水的表面张力。已知表面张力及作用力的长度，可

7、求得表面张力系数。（关于表面张力系数测量，请查阅沈元华 陆申龙主编，基础物理实验，高等教育出版社，2003，116-117）（二）用新型焦利称测量本地区的重力加速度（提示：弹簧劲度系数用振动法求得，通过测出力与伸长量的关系，用胡克定律求出重力加速度）七、实验数据例（仅供参考）（一）用新型焦利秤测定弹簧劲度系数每次增加1（或减少1）砝码，记录关系数据，实验数据如表1。取上海地区重力加速度表1 关系数据1.000291.18291.28291.236.000321.28322.36321.722.000297.00297.26297.137.000327.80327.50327.653.00030

8、4.08303.20303.648.000333.84333.78333.814.000309.20309.32309.269.000339.62339.76339.695.000315.26315.46315.3610.000345.98用逐差法处理后，可得盘中没增加5砝码，弹簧平均伸长，根据（1）式可得该弹簧的劲度系数（二）测量弹簧简谐振动周期，求弹簧的劲度系数轻轻拉动弹簧使其振动，即可测得震动50次时间为39.463，于是得弹簧震动周期为。当P 近似取1/3 ，且用天平称得，（包括小磁钢质量）时，由（2）式计算出弹簧的劲度系数。两种方法测量弹簧劲度系数的百分误差为1%八、注意事项（1）实

9、验时弹簧需有一定伸长，即弹簧须每圈间要拉开些，克服静摩擦力，否则会带来较大的误差。（2）弹簧拉伸不能超过弹性限度，弹簧拉伸过长将发生形变使其损坏。（3）做完实验后，为防止弹簧长期处于拉伸状态，须将弹簧取下，使弹簧恢复自然状态。（4）砝码取下后应放入砝码盒中。（5）切勿将小指针弯折，以防止其变形。九、参考资料1 沈元华 陆申龙主编，基础物理实验，北京：高等教育出版社，2003，103-1082 贾玉润等，大学物理实验，上海：复旦大学出版社，1987.73 陆申龙 张平，用集成霍耳传感器测量周期的新型焦利称的研制实验技术与管理，2001，18（2）：119-122附录：计时计数毫秒仪使用说明一、工

10、作原理此仪器利用单片机芯片，同时具有计时和计数功能。为了适应实验要求，当单片机中断口前两次接收到下降沿信号或正在设定计数值时，不对其计数，只有当第三次接收到信号或设定完成时才开始计数，同时开始计时，每接收到一个下降沿信号就计数一次，直至使用者预设的值，则停止计数和计时。这时可从计时显示中读出发生触发信号所用的时间，例：弹簧的振动周期。二、使用步骤1计数计时器输入端通过同轴电缆线与探测器连接。2打开电源，先设定计数值，计数显示屏上将显示此数值，此时仪器处于等待状态，仪器右上角的低电平指示灯一直为暗，接收到一个触发信号，灯就亮一次，当接收到第三个触发信号后开始计时。3计时结束后，可读出计时值。这时

11、,若按设定/阅览值，可阅览前面每次触发间隔的时间。三、仪器用途本仪器可用于测量周期性运动物体的工作周期。（20080530钱晨整理）上海复旦天欣科教仪器有限公司FD-GLB-II型简谐振动与弹簧劲度系数实验仪装 箱 清 单您购买的产品与装箱清单中是否符合，请验收。日期： 年 月 日编号名称数量备注1实验平台壹台2计时计数毫秒仪3霍耳开关探测器连接线壹根4霍耳开关探测器壹只5弹簧贰根线径：0.5mm，外径：12mm6初始砝码贰只7小指针8挂钩9砝码托盘10砝码20克左右一只，50克左右一只11片码拾只12小镊子13小磁钢14电源线15说明书壹本16合格证壹张此装箱清单所列内容是指包装箱内应包括的设备和资料，不包括您选用的其它配件，如您还选用其它配件，请您在购机时一并检查清楚。