赵　俊，丁益民，杨　蕾，王东威，王　维，余　聪，吴定益

(湖北大学，湖北 武汉　430062)



气垫导轨上弹簧振子阻尼振动的数字化实验研究

赵俊，丁益民*，杨蕾，王东威，王维，余聪，吴定益

(湖北大学，湖北 武汉430062)

对传统的气垫导轨上弹簧振子的简谐运动和阻尼振动的实验进行改进，同时利用DISLab位移传感器测量数据并结合MATLAB软件进行数据处理，能够方便精确地计算弹簧的弹性系数以及滑块与导轨间的阻尼常量，从而实现了物理实验的数字化。

数字化实验；DISLab位移传感器 ；MATLAB；弹性系数；阻尼常量

气垫导轨是一种通过产生气垫层使放置其上的物体避免与导轨直接接触，从而减小摩擦力的实验装置。通常可以采用气垫导轨来研究一些避免摩擦力干扰的力学实验，如验证牛顿第二定律和测量重力加速度等实验。介绍如何利用数字技术来研究气垫导轨上弹簧振子的阻尼振动并测量阻尼常量和弹簧的弹性系数等量。在传统的实验中，通常将测量弹簧振子的弹性系数和阻尼常量的问题分别放在简谐振动和阻尼振动这两个不同的实验中处理[1]。因为气垫导轨与滑块之间存在粘性阻尼，所以将阻尼振动近似看作简谐振动会存在系统误差，而且采用逐差法处理数据也较为麻烦。另外，在测量阻尼常量的实验中，阻尼振动的半衰期和初始振幅的测定会存在较大的偶然误差。因此，为了提高实验的效率和精度，简化实验的操作和步骤，我们将两个实验融合在一起，并结合DISLab传感器[2]和MATLAB软件[3]等工具对该实验进行合理的改进和优化，从而实现了传统实验的数字化。……