物理实验要求及数据表格实验06弦线振动
弦振动实验报告
弦振动实验报告弦振动实验报告引言弦振动是物理学中的一个重要概念，也是力学和波动学的基础。
通过对弦振动的研究，可以深入理解波动的本质以及力学规律。
本次实验旨在通过实际操作和数据采集，验证弦振动的理论模型，并探究影响弦振动频率的因素。
实验装置和步骤实验使用了一根细长的弹性绳，两端固定在实验台上。
实验步骤如下：1. 将弦拉直并固定在实验台上，保证弦的张力恒定。
2. 在弦的中心位置用手指轻轻扰动，使弦产生初级波动。
3. 使用高速摄像机记录弦振动的图像，以便后续数据分析。
4. 重复上述步骤，改变弦的长度、张力和材质等条件，观察振动的变化。
实验结果和数据分析通过高速摄像机拍摄到的图像，我们可以得到弦振动的波形。
通过分析波形的特点，我们可以计算出弦的振动频率和波速，并与理论值进行比较。
首先，我们固定弦的长度和材质，只改变张力。
实验中，我们分别设置了不同的张力值，并记录了对应的振动频率。
实验结果显示，振动频率与张力呈正相关关系。
这符合理论预期，即张力越大，弦振动的频率越高。
通过对实验数据的拟合，我们可以得到一个线性关系，进一步验证了这一结论。
接下来，我们固定张力和材质，只改变弦的长度。
实验中，我们分别设置了不同的长度值，并记录了对应的振动频率。
实验结果显示，振动频率与弦的长度呈反比关系。
这也符合理论预期，即弦的长度越长，弦振动的频率越低。
通过对实验数据的拟合，我们可以得到一个反比关系，进一步验证了这一结论。
最后，我们固定张力和长度，只改变弦的材质。
实验中，我们使用了不同材质的弦，并记录了对应的振动频率。
实验结果显示，振动频率与弦的材质并无明显关系。
不同材质的弦在相同条件下产生的振动频率基本相同。
这也符合理论预期，即弦的材质对振动频率的影响较小。
实验误差和改进在实验过程中，我们注意到一些误差可能影响实验结果的精确性。
首先，由于实际操作中的不确定性，弦的张力、长度和材质可能存在一定的误差。
其次，由于弦的振动是一个复杂的波动过程，摄像机的帧率和分辨率也会对实验结果产生一定的影响。
大学物理《弦振动》实验报告
大学物理《弦振动》实验报告（报告内容：目的、仪器装置、简单原理、数据记录及结果分析等）一.实验目的1.观察弦上形成的驻波2.学习用双踪示波器观察弦振动的波形3.验证弦振动的共振频率与弦长、张力、线密度及波腹数的关系二.实验仪器XY弦音计、双踪示波器、水平尺三实验原理当弦上某一小段受到外力拨动时便向横向移动，这时弦上的张力将使这小段恢复到平衡位置，但是弦上每一小段由于都具有惯性，所以到达平衡位置时并不立即停止运动，而是继续向相反方向运动，然后由于弦的张力和惯性使这一小段又向原来的方向移动，这样循环下去，此小段便作横向振动，这振动又以一定的速度沿整条弦传播而形成横波。
理论和实验证明，波在弦上传播的速度可由下式表示：=ρ1------------------------------------------------------- ①另外一方面，波的传播速度v和波长λ及频率γ之间的关系是：v=λγ-------------------------------------------------------- ②将②代入①中得γ=λ1-------------------------------------------------------③ρ1又有L=n*λ/2 或λ=2*L/n代入③得γn=2L------------------------------------------------------ ④ρ1四实验内容和步骤1.研究γ和n的关系①选择5根弦中的一根并将其有黄铜定位柱的一端置于张力杠杆的槽内，另一端固定在张力杠杆水平调节旋钮的螺钉上。
②设置两个弦码间的距离为60.00cm，置驱动线圈距离一个弦码大约5.00cm的位置上，将接受线圈放在两弦码中间。
将弦音计信号发生器和驱动线圈及示波器相连接，将接受线圈和示波器相连接。
③将1kg砝码悬挂于张力杠杆第一个槽内，调节张力杠杆水平调节旋钮是张力杠杆水平（张力杠杆水平是根据悬挂物的质量精确确定，弦的张力的必要条件，如果在张力杠杆的第一个槽内挂质量为m的砝码，则弦的张力T=mg，这里g 是重力加速度；若砝码挂在第二个槽，则T=2mg；若砝码挂在第三个槽，则T=3mg…….）④置示波器各个开关及旋钮于适当位置，由信号发生器的信号出发示波器，在示波器上同时显示接收器接受的信号及驱动信号两个波形，缓慢的增加驱动频率，边听弦音计的声音边观察示波器上探测信号幅度的增大，当接近共振时信号波形振幅突然增大，达到共振时示波器现实的波形是清晰稳定的振幅最大的正弦波，这时应看到弦的震动并听到弦振动引发的声音最大，若看不到弦的振动或者听不到声音，可以稍增大驱动的振幅（调节“输出调节”按钮）或改变接受线圈的位置再试，若波形失真，可稍减少驱动信号的振幅，测定记录n=1时的共振频率，继续增大驱动信号频率，测定并记录n=2,3,4,5时的共振频率，做γn图线，导出γ和n的关系。
弦振动规律研究实验指导书
弦振动规律研究实验指导书俸用格一：注意事项二：弦振动规律研究实验基本原理三：弦振动规律研究综合实验仪操作指南四：参考表格海南大学物理实验室一：注意事项1．进入实验室不可移动、摆弄实验台/桌上的所有仪器用具。
以免拉断仪器间的连接电缆/线、改变教师设置好的各种实验参数！2．实验结束后必需经任课教师检查你所使用的实验仪器与用具，器具完好无损方可离开实验室！3．实验过程中不可盲目转动示波器面板各旋钮，连线时务必正确使用探笔以免损坏探笔探针和内部芯线！4．实验过程中不可用手触碰弦线和电磁传感器线圈表面！5．实验过程中千万不可接错驱动传感器和接收传感器！6．实验过程中驱动与接收传感器不可靠得太近，以免相互产生干扰，通过观察示波器中的接收波形可以检验干扰的存在。
当他们靠得太近时，波形会改变。
为了得到较好的测量结果，至少两传感器的距离应大于cm10。
7．悬挂,、更换砝码以及砝码杆水平调节时务必动作轻巧，以免使弦线崩断，造成砝码坠落而发生事故。
二：弦振动规律研究实验基本原理【实验目的】1、巩固示波器的使用方法和操作技巧。
2、了解驻波形成的基本条件与弦振动的基本规律。
3、测量不同弦长和不同张力时弦振动的共振频率。
4、测量弦线的线密度。
5、测量弦振动时波的传播速度。
【实验仪器】301FB 型弦振动研究实验仪与弦振动实验信号源各1台，双踪示波器1台。
【实验原理】正弦波沿着拉紧的弦传播，可用式(1)来描述：)(2cos 1λπxt f y y m -⨯= (1)如果弦的一端被固定，那么当波到达固定端时会反射回来，反射波可表示为：)(2cos 1λπxt f y y m +⨯= (2)在保证这些波的振幅不超过弦所能承受的最大振幅时，两束波叠加后的波方程为: )2cos()/2cos(2t f x y y m ⋅⋅⋅=πλπ (3)等式的特点：当时间固定为0t 时，弦的形状是振幅为)2cos(20t f y m ⋅⋅π的正弦波形。
弦线振动实验资料
分析图线，验证出结论 λ ∝ f −1 ；
（3）根据图线来求出直线的截距 b ，由已知的张力 T 值 (T = Mg)，以及截距 b 表达式
b = 1 ln T − 1 ln μ ，求出弦线密度 μ ;
（1）将振幅调节钮旋至最小处，打开信号源电源开关后，顺时针调节振幅调节钮，
使振动片 A 振动； （2）改变弦线长（移动可动滑轮 B ），使之产生振幅较大且稳定的驻波，改变振动频
率或砝码质量数次，观察波形、波长的变化情况。
2．验证弦线波波长 λ 与张力 T 的关系
（1）固定振动源的频率为一定值（100 Hz ），在砝码盘（ M 0 = 45g ）上添加不同质 量的砝码，以改变同一弦线上的张力，每改变一次张力，均要记录相应张力 T 值（T 等于
能否验证波长 λ 与张力 T 的关系？能否根据弦线密度 μ 求出振动频率 f ？如果可以，怎样
验证，怎样求？ 【课后思考题】
⒈ 弦线上调出稳定的驻波后，欲增加半波数 n 的个数，是增长还是缩短弦线长？应 增加砝码还是减少砝码？
⒉ 本实验中，若只改变振动频率，将会使弦线波波长变化还是波速变化？只改变弦 线长时，弦线波频率、波长、波速中那个量随之变化？只改变砝码质量时，情况又怎样？
验证弦线波波长与张力t的关系1固定振动源的频率为一定值100在砝码盘hzgm450上添加不同质量的砝码以改变同一弦线上的张力每改变一次张力均要记录相应张力t值t等于m为砝码和砝码盘的总质量并左右移动可动滑砝码和砝码盘的总重量即mgt轮b的位置使弦线上出现振幅较大且稳定的驻波记录当半波数n分别取5432l1时所对应的弦线长
⒊ 试设计实验方案验证弦线波波长 λ 与弦线密度μ的关系。
弦振动实验报告
弦振动的研究一、实验目的1、观察固定均匀弦振动共振干涉形成驻波时的波形，加深驻波的认识。
2、了解固定弦振动固有频率与弦线的线密ρ、弦长L和弦的张力Τ的关系，并进行测量。
实验仪器弦线，电子天平，滑轮及支架，砝码，电振音叉，米尺三、实验原理为了研究问题的方便，认为波动是从A 点发出的，沿弦线朝Ｂ端方向传播，称为入射波，再由Ｂ端反射沿弦线朝Ａ端传播，称为反射波。
入射波与反射波在同一条弦线上沿相反方向传播时将相互干涉，移动劈尖Ｂ到适合位置．弦线上的波就形成驻波。
这时，弦线上的波被分成几段形成波节和波腹。
驻波形成如图（2）所示。
设图中的两列波是沿X 轴相向方向传播的振幅相等、频率相同振动方向一致的简谐波。
向右传播的用细实线表示，向左传播的用细虚线表示，它们的合成驻波用粗实线表示。
由图可见，两个波腹间的距离都是等于半个波长，这可从波动方程推导出来。
下面用简谐波表达式对驻波进行定量描述。
设沿X 轴正方向传播的波为入射波，沿X 轴负方向传播的波为反射波，取它们振动位相始终相同的点作坐标原点“ O”，且在X ＝0 处，振动质点向上达最大位移时开始计时，则它们的波动方程分别为：Y1＝ Acos2 （ft －x/ ）Y2＝ Acos[2 （ft ＋x/λ）+ ]式中A 为简谐波的振幅，f 为频率，为波长，X 为弦线上质点的坐标位置。
两波叠加后的合成波为驻波，其方程为：Y1 ＋Y2＝2Acos[2 （x/ ）+ /2]Acos2 ft ①由此可见，入射波与反射波合成后，弦上各点都在以同一频率作简谐振动，它们的振幅为｜2A cos[2 （x/ ）+ /2] |，与时间无关t，只与质点的位置x 有关。
由于波节处振幅为零，即：｜cos[2 （x/ ）+ /2] |＝02 （x/ ）+ /2＝（2k+1） / 2 （ k=0. 2. 3. ⋯）可得波节的位置为：x＝k /2 ②而相邻两波节之间的距离为：x k＋1－x k ＝（k＋1） /2－k / 2＝/ 2 ③ 又因为波腹处的质点振幅为最大，即｜cos[2 （x/ ）+ /2] |=12 （x/ ）+ /2 ＝k （ k=0. 1. 2. 3. ）可得波腹的位置为：x ＝（2k-1） /4 ④这样相邻的波腹间的距离也是半个波长。
弦振动实验报告
弦振动实验报告弦振动实验报告引言弦振动是物理学中常见的一种现象，它是指当一根弦受到外力作用时，弦上的点会产生振动。
弦振动实验是物理学实验中的经典实验之一，通过实验可以研究弦的振动特性、频率和波长等相关参数。
本报告将详细介绍弦振动实验的实验装置、实验步骤、实验结果以及实验结论。
实验装置本次实验所使用的装置包括：一根细而均匀的弦、一个固定的支架、一个固定的振动源和一个振动传感器。
实验中，弦被固定在支架上，振动源通过电磁感应的方式产生振动，振动传感器用于测量弦上各点的振动情况。
实验步骤1. 将弦固定在支架上，并保证弦的紧绷度适中。
2. 将振动源与弦的一端相连，并调节振动源的频率和振幅。
3. 将振动传感器放置在弦上的某一点处，并连接至数据采集设备。
4. 打开振动源，开始产生弦的振动。
5. 通过数据采集设备记录弦上各点的振动情况，并进行数据分析。
实验结果通过实验记录和数据分析，我们得到了以下实验结果：1. 弦上不同位置的振动情况：我们发现，弦的中央位置振动幅度最大，而离中央位置越远，振动幅度逐渐减小。
2. 弦的共振现象：我们发现，在一定的频率范围内，弦会出现共振现象，即振动幅度达到最大值。
通过实验记录和数据分析，我们确定了弦的共振频率及其对应的振动模式。
3. 弦的频率与振动模式之间的关系：我们发现，弦的频率与振动模式有密切的关系。
不同的频率对应着不同的振动模式，其中基频对应着弦的最低共振频率。
实验结论通过本次弦振动实验，我们得出了以下结论：1. 弦振动的幅度与位置有关，中央位置振动幅度最大。
2. 弦在一定频率范围内会出现共振现象，振动幅度达到最大值。
3. 弦的频率与振动模式有密切的关系，不同频率对应不同振动模式。
4. 弦的基频对应着弦的最低共振频率。
实验意义弦振动实验是物理学中重要的实验之一，它可以帮助我们深入理解弦振动的特性和规律。
通过实验，我们可以探究弦的频率、波长、振动模式等相关参数，进一步认识波动理论和振动现象的基本原理。
弦振动实验报告
弦振动实验报告Last revision on 21 December 2020弦振动的研究一、实验目的1、观察固定均匀弦振动共振干涉形成驻波时的波形，加深驻波的认识。
2、了解固定弦振动固有频率与弦线的线密ρ、弦长L 和弦的张力Τ的关系，并进行测量。
二、实验仪器三、A 于半个波长，这可从波动方程推导出来。
下面用简谐波表达式对驻波进行定量描述。
设沿X轴正方向传播的波为入射波，沿X轴负方向传播的波为反射波，取它们振动位相始终相同的点作坐标原点“O”，且在X ＝0处，振动质点向上达最大位移时开始计时，则它们的波动方程分别为：Y1＝Acos2(ft－x/ )Y2＝Acos[2 (ft＋x/λ)+ ]式中A为简谐波的振幅，f为频率，为波长，X为弦线上质点的坐标位置。
两波叠加后的合成波为驻波，其方程为：Y1＋Y2＝2Acos[2（x/ ）+/2]Acos2ft ①由此可见，入射波与反射波合成后，弦上各点都在以同一频率作简谐振动，它们的振幅为｜2A cos[2（x/ ）+/2] |，与时间无关t，只与质点的位置x有关。
由于波节处振幅为零，即：｜cos[2（x/ ）+/2] |＝02（x/ ）+/2＝(2k+1) / 2 ( k=0. 2. 3. … )可得波节的位置为：x＝k /2 ②而相邻两波节之间的距离为：x k＋1－x k ＝(k＋1)/2－k / 2＝ / 2 ③又因为波腹处的质点振幅为最大，即｜cos[2（x/ ）+/2] | =12（x/ ）+/2 ＝k ( k=0. 1. 2. 3. )可得波腹的位置为：x＝(2k-1)/4 ④这样相邻的波腹间的距离也是半个波长。
因此，在驻波实验中，只要测得相邻两波节或相邻两波腹间的距离，就能确定该波的波长。
在本实验中，由于固定弦的两端是由劈尖支撑的，故两端点称为波节，所以，只有当弦线的两个固定端之间的距离（弦长）等于半波长的整数倍时，才能形成驻波，这就是均匀弦振动产生驻波的条件，其数学表达式为：L＝n / 2 ( n=1. 2. 3. … )由此可得沿弦线传播的横波波长为：＝2L / n ⑤式中n为弦线上驻波的段数，即半波数。
大学物理弦振动实验报告
大学物理弦振动实验报告大学物理弦振动实验报告一、实验目的1.通过实验观察弦振动现象，了解弦振动的基本规律；2.学习使用振动测量仪器，掌握振动信号的测量方法；3.分析弦振动的影响因素，加深对振动理论的理解。
二、实验原理弦振动是指一根张紧的弦在垂直于弦的方向上做往返运动。
根据牛顿第二定律和胡克定律，可以得到弦振动的微分方程。
当弦的振动幅度较小时，可近似认为弦的质量分布是均匀的，此时弦振动的微分方程可简化为波动方程。
波动方程描述了波在弦上的传播过程，其解为一系列正弦波的叠加。
三、实验器材1.弦振动实验装置；2.振动测量仪器（如示波器、频率计等）；3.砝码、尺子、计时器等辅助工具。
四、实验步骤1.预备工作：检查实验装置是否完好，调整弦的张紧程度，确保弦在垂直方向上做往返运动。
2.实验操作：（1）使用尺子测量弦的长度L和张紧力T，记录数据；（2）将振动测量仪器连接到弦振动实验装置上，调整仪器参数，使仪器正常工作；（3）在弦的端点施加一个初始扰动，使弦开始振动；（4）观察并记录弦的振动情况，如振幅、频率等；（5）改变弦的张紧力T或长度L，重复步骤（3）和（4），记录数据。
3.数据处理：整理实验数据，分析弦振动的影响因素。
4.实验总结：根据实验结果，得出实验结论。
五、实验结果与分析1.实验数据记录：2.实验结果分析：（1）由实验数据可知，当弦长L和张紧力T发生变化时，弦的振幅A 和频率f也会发生变化。
这说明弦的振动受到弦长和张紧力的影响。
（2）根据波动方程，弦振动的频率f与张紧力T和弦长L之间的关系为：f=1/2L√(T/μ)，其中μ为弦的线性密度。
由实验数据可知，当张紧力T增大时，频率f增大；当弦长L增大时，频率f减小。
这与波动方程的预测结果相符。
（3）实验中还发现，当弦的振幅A较大时，弦的振动会出现非线性效应，如振幅衰减、频率变化等现象。
这说明在实际情况中，需要考虑非线性因素对弦振动的影响。
六、实验结论与讨论1.通过本次实验，我们观察到了弦振动的现象，了解了弦振动的基本规律。
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实验 弦振动的研究
专业___________________ 学号___________________ 姓名___________________
一、预习要点
1.
了解振动，波动的含义； 2.
掌握弦线振动，横波，纵波的含义； 3.
掌握形成驻波的条件，并注意观察视频，实验时是如何调出驻波现象； 4. 在课前写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。
二、实验内容
1. 验证横波的波长与弦线张力的关系（固定波源振动的频率Hz f 100=，改变砝码质量）； 固定一个波源振动的频率，在砝码盘上添加不同质量的砝码，以改变同一弦上的张力。
每改变一次张力(即增加一次砝码)，均要左右移动可动滑轮的位置，使弦线出现振幅较大而稳定的驻波。
用实验平台上的标尺测量波节的位置，即可根据实验原理算出波长。
利用坐标纸作M ln ln -λ图，求其直线斜率1k ，并由1
111ln ln ln C T k C M k '+=+=λ（1C 、1C '表示常数）说明λln 与T ln 的线性关系，验证横波的波长与弦线中的张力的关系。
2. 验证横波的波长与波源振动频率的关系（固定砝码质量M 225g =，改变波源振动的频率）； 在砝码盘上放上一定质量的砝码，以固定弦线上所受的张力，改变波源振动的频率，同样用驻波法即可算出各相应的波长。
利用坐标纸作ln ln f λ-图，求其直线斜率2k ，并由22ln ln k f C λ=+（2C 表示常数）说明λln 与ln f 的线性关系，验证横波的波长与波源振动频率的关系。
三、实验注意事项
1. 注意砝码盘本身也有质量；
2. 实验时要防止机械共振；
①刚开机时出现的50Hz 就是易共振的频率，所以开机前先关小振幅，等开机后，调节好适当的频率，再把振幅调节到最大；
②在验证横波的波长与弦线中的张力的关系实验中，加减砝码时，应把振幅调节到最小；
3. 要准确求得驻波的波长，必须在弦线上调出振幅尽可能大且稳定的驻波。
在固定频率和张力的 条件下，可沿弦线方向左、右移动可动滑轮的位置，找出“近似驻波状态”，在调节移动可动滑轮附近平台上铺一张白纸作为背景(以利观察波节或波腹)，然后仔细移动可动滑轮位置，逐步逼近，最终使弦线出现振幅较大且稳定的驻波。
注意防止假象的出现。
4. 注意各波节点的读数。
四、思考题
1. 形成相干波的条件是什么？
2. 驻波节点间距与波长的关系？
五、数据处理注意事项
1. 画图时，λln 为纵坐标，M ln 、f ln 为横坐标，作为对数值，不用标注单位；
2.
110k110100%k k E k -=⨯，220k220
100%k k E k -=⨯，1020(0.5,1)k k ==
六、原始数据记录表格
成绩__________ 教师签字_______________组号________ 同组人姓名____________________ 表1 固定频率100Hz f =，改变张力T 即砝码质量M 表2 固定砝码质量225g M =，改变频率f
注：0L ——弦振动起始位置；1L ——第一个波节点所在位置；2L ——第二个波节点所在位置；3L ——第三个波节点（即反射点）所在位置。
七、数据处理要求
1. 建议使用Excel 进行数据处理，利用各波节点读数与波长的关系进行计算，完成以下数据处理，
将结果直接填入表中；
()1102L L λ=-，()220L L λ=-，()3302
3L L λ=- ⇒ 123
3λλλλ++=
表1 固定频率100Hz f =，改变张力T 即砝码质量M
表2 固定砝码质量225g M =，改变频率f
2. 利用坐标纸作图，用作图法求直线斜率1；
3. 利用坐标纸作f ln ln -λ图，用作图法求直线斜率2k ；
4. 1k 、2k 实验结果应在误差允许范围内（相对误差E ≤10%，参考公式见数据处理注意事项）符合
理论值，否则需分析误差原因。