实验 8．1

［目的]研究弹簧振子振动的规律和产生条件。

［器材］弹簧振子。

如图 8-3 所示，在一根水平的光滑金属杆上穿一根轻质螺旋弹簧， 弹簧的一端固定，另一端和一个质量为 m 的带孔小球（振子）相连接， 这样就构成了一个弹簧振子。

［步骤］1．观察振子静止在 O 点时的情况，分析振子受到哪些力的作用。

2．用手将振子向右拉到 B 处，然后释放，观察振子的振动情况。

〔结果］1.振子静止在 O 点时，受到 和 的共同作用， 处 于 状 态 。

2．振子由 B 到 O 作 运动；由 O 到 C 作 运动；由C 到 O 作 运 动 ； 由 O 到 B 作 运动。

下面来分析是什么力促使振子不断地改变运动状态的。

振子被拉到 B 处后释放，受到指向 O 点弹簧弹力的作用，使振子向 O 点作加速运动；过了 O 点后弹簧被压缩，振子受到指向 O 点的弹力作用， 振子作减速运动；到达 C 点时速度为零，振子在弹簧弹力的作用下返回

到 O 点，振子继续运动到 B 点时速度为零。振子就在平衡位置 O 点两侧作往复运动。

振子由 B 点开始运动，待再次回到 B 点时，振子就完成了一次全振动。在实验中，由于振子受到摩擦力的作用，所以来回振动几次就停下来了。

【讨论】

1. 振子回到 O 点时为什么不立即停下来？

2. 振子所作的运动是匀变速直线运动吗？为什么？

作往复运动的物体始终受到一个指向平衡位置的力的作用，这个力就叫做回复力。对于弹簧振子来说，这个回复力就是弹簧对振子的弹力， 它的大小与弹簧的形变量，即振子的位移成正比，但与振子的位移方向总是相反的，即

F=－kx，

式中 F 是回复力，x 是对平衡位置的位移，而 k 是比例常数，对于弹簧振子来说，k 就是弹簧的劲度，负号表示回复力和位移的方向始终相反。回复力是机械振动的产生条件。像这种回复力与位移成正比，与位移方向始终相反的振动叫做简谐振动。