怎么用计算机做科学实验,利用“仿真实验计算器”进行科学探究的新模式尝试...( 二 ) _仿真软件

3?设计实验探究方案
由于影响弹簧振子周期的相关因素比较多，振动过程比较快，也比较难测，所以直接用传统实验难以实现。仿真实验室恰好能提供上述影响振子周期的各种因素的的变化，并且非常自由的控制上述物理量变或不变。科技小论文，探究模式。
利用控制变量法制作五个“仿真实验计算器”进行实验方案:
1、弹簧振子周期与振幅的关系(T-A)；
2、弹簧振子周期与重力加速度的关系(T-g)；
3、弹簧振子周期与长度的关系(T-L)；
4、弹簧振子周期与质量的关系(T-m)；
5、弹簧振子周期与劲度系数的关系(T-K)；
4?仿真实验及数据采集
实验一：探究弹簧振子周期与振幅的关系(T-A)；
实验过程：
①制作“仿真实验计算器1”(如图)，利用自带振子模块及简单编程即可完成弹簧振子模型及数据图像的输出。弹簧振子的初始数据为：振幅A=10cm、振子质量m=1kg、弹簧的原长L=20cm、弹簧劲度系数K=10N/m、重力加速度g=9.8m/s2 。科技小论文，探究模式。
②多次改变振幅，观察周期的变化
③根据实验结果进行分析
实验结果显示：振幅不同时弹簧振子的周期都为1.98秒，说明弹簧振子周期与振幅无关。
实验二：探究弹簧振子周期与重力加速度的关系(T-g)；
实验在实验一的基础上制作“仿真实验计算器2”，多次调节内置重力加速度的大小，实验结果显示：重力加速度不同时弹簧振子的周期都为1.98秒，说明弹簧振子周期与重力加速度无关。
实验三：探究弹簧振子周期与长度的关系(T-L)；
实验在实验一的基础上制作“仿真实验计算器3”，在不改变劲度系数的前提下，多次调节弹簧的长度，实验结果显示：重力加速度不同时弹簧振子的周期都为1.98秒，说明弹簧振子周期与重力加速度无关。
实验四：探究弹簧振子周期与质量的关系(T-m)；
实验过程：
1制作“仿真实验计算器4”(如下图)，能输出振动图像和周期数据。科技小论文，探究模式。
2根据计算器4，观察三个振子的振动情况，观察输出的数据。。
3发现振子振动不同步，周期明显不一样，且质量大的周期大。
4增加振子质量m=0.1kg到8kg的11组数据进行深入测量。
5根据实验要求，设计表格并将数据填入表内(如下表) 。
(1)实验表格1-----在劲度系数不变的情况下，探究周期与振子质量的关系
m (kg)
T (s)
0.1
0.63
0.2
0.89
0.5
1.4
1.98
2.82

文章插图
3.42
3.95
4.41
4.83
5.22
5.58
实验五：探究弹簧振子周期与劲度系数的关系(T-K)；
实验过程：
1制作“仿真实验计算器5”(如下图)，能输出振动图像和周期数据。
2根据计算器5，观察三个振子的振动情况，观察输出的数据。
3发现振子振动不同步，周期明显不一样，且劲度系数小的周期大。
4增加弹簧振子k=1N/m到80N/m的11组数据进行深入测量。
5根据实验要求，设计表格并将数据填入表内(如下表) 。科技小论文，探究模式。
(2)实验表格2-----在振子质量不变的情况下，探究周期与劲度系数的关系
k (N/m)
T (s)
6.24
2.79
2.21
10
1.98
20
1.41
30
1.15
40
0.99
50
0.89
60
0.81
70
0.75
80
0.7
5?数据分析处理
分别对实验四、实验五两组表格的数据进行分析，找出T与m的关系及T与k的关系，其中利用作图找两物理量关系是非常有效的途径。