[发明专利]测绘弹簧摆运动轨迹的实验方法

摘要

测绘弹簧摆运动轨迹的实验方法涉及物理实验教学领域，包括以下步骤1、在弹簧摆弹簧固定端设置拉力传感器；2、建立极坐标系；3、保持弹簧自由状态释放小球，记录运动过程中弹簧固定端拉力时程；4、根据机械能守恒建立关于小球速度时程、弹簧伸长量时程、弹簧与水平线夹角时程的关系式1；5、根据牛顿第二定律建立关于小球速度时程、弹簧伸长量时程、弹簧与水平线夹角时程的关系式2；6、联立关系式1和关系式2，求得弹簧与水平线夹角时程；7、根据小球各时间的极坐标为[，]，绘制出小球的运动轨迹。本发明通过监测弹簧张力时程，推导弹簧摆小球位置坐标，从而绘制出小球的运动轨迹，本方法简单形象，适宜物理教学。

主权项

测绘弹簧摆运动轨迹的实验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：在弹簧摆的弹簧固定点设置拉力传感器；以弹簧固定点为极点，以小球初始运动一侧的水平线为极轴，以小球初始绕固定点转动方向为正向，设初始状态弹簧与极轴夹角为，建立极坐标系；保持弹簧处于自由状态并释放小球，通过拉力传感器记录弹簧摆运动过程中弹簧固定点拉力时程，根据弹簧固定点拉力时程曲线，求得弹簧长度变化时程；根据机械能守恒建立关于小球速度时程、弹簧伸长量时程、弹簧与水平线夹角时程的关系式1：，式中m为小球质量，g为重力加速度，K为弹簧弹性系数，L为弹簧自由长度；根据牛顿第二定律建立关于小球速度时程、弹簧伸长量时程、弹簧与水平线夹角时程的关系式2：；联立关系式1和关系式2，求得弹簧与水平线夹角时程：；建立小球运动轨迹的时间极坐标为[，]，即[，]，据此绘制出小球的运动轨迹。