基于Tracker软件研究竖直方向阻尼振动的居家实验*

郭雪如 丁益民 徐瑶 张玖琪 徐钱欣

(湖北大学物理与电子科学学院 湖北 武汉 430062)

疫情防控期间，在学校实验室进行物理实验研究无法实现，为响应教育部“停课不停学”的号召，各高校利用网络进行云端教学，引导学生进行居家实验[1]．大学物理实验中，弹簧振子阻尼振动的研究通常在实验室的气垫导轨上进行[2]．本文选用居家用品自制实验器材，利用Tracker软件对自制橡皮筋振子的阻尼振动进行研究，绘制橡皮筋振子系统在竖直方向上做阻尼振动的“y-t”图像，并通过数据拟合，计算出该阻尼振动的振幅、周期、圆频率、阻尼系数等．

1 实验装置和原理

1.1 DIY实验装置

本实验所使用的实验器材由手机(用于拍摄)、橡皮筋若干(劲度系数待测)、手机支架、软尺、橘子3颗(编号)、大蒜1颗、鸭蛋1颗、鸡蛋1颗、家用电子食物秤、矿泉水瓶等组成，如图1所示．

图1 研究阻尼振动的居家实验器材

用8根橡皮筋连接成振子模型，一端由挂钩固定，另一端用3根细线连接倒置的矿泉水瓶口作为稳定架，以防振子旋转和摆动影响实验效果，稳定架上放置大小合适、形状规则的1号橘子(橘子质量为122.4 g，贴上白纸便于追踪质点)，软尺固定在平行于橡皮筋振子的一侧，将用于拍摄的手机固定在手机支架上进行拍摄．实验装置如图2所示．

图2 自制阻尼振动实验装置

1.2 阻尼振动的运动方程

阻尼振动是指一个自由振动系统由于外界和内部的原因，能量逐渐减小，振动幅度呈现衰减，最后停止的振动……