波尔共振实验报告模板

一、实验名称
波尔共振实验
二、实验目的
1. 研究波尔共振仪中弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性。

2. 研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响，观察共振现象。

3. 学习用频闪法测定运动物体的某些量，例如相位差。

4. 学习系统误差的修正。

三、实验原理
物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动。

这种周期性的外力称为强迫力。

当外力是按简谐振动规律变化时，稳定状态时的受迫振动也是简谐振动，此时，振幅保持恒定。

振幅的大小与强迫力的频率、原振动系统无阻尼时的固有振动频率以及阻尼系数有关。

在受迫振动状态下，系统除了受到强迫力的作用外，同时还受到回复力和阻尼力的作用。

因此，在稳定状态时，物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的，存在一个相位差。

当强迫力频率与系统的固有频率相同时，产生共振，此时振幅最大，相位差为90度。

四、实验仪器与材料
1. 波尔共振仪
2. 频闪仪
3. 数据采集系统
4. 计算器
5. 记录本
五、实验步骤
1. 准备工作
- 检查波尔共振仪的各个部件是否完好。

- 调整波尔共振仪的初始位置，使其摆轮处于平衡状态。

2. 测量固有频率
- 在无阻尼力矩的情况下，通过改变摆轮的长度，记录不同长度下的振动周期，计算出固有频率。

3. 测量幅频特性
- 在不同的强迫力频率下，记录摆轮的振幅，绘制幅频特性曲线。

4. 测量相频特性
- 在不同的强迫力频率下，利用频闪仪测定摆轮的相位差，绘制相频特性曲线。

5. 测量阻尼力矩的影响
- 改变阻尼力矩的大小，观察振幅和相位差的变化，分析阻尼力矩对受迫振动
的影响。

6. 数据处理与误差分析
- 对实验数据进行处理，计算振幅、相位差等参数，分析实验结果与理论值的
差异，并进行误差分析。

六、实验数据与分析
1. 固有频率的测量结果
- 记录不同摆轮长度下的振动周期，计算固有频率。

2. 幅频特性的测量结果
- 记录不同强迫力频率下的振幅，绘制幅频特性曲线。

3. 相频特性的测量结果
- 记录不同强迫力频率下的相位差，绘制相频特性曲线。

4. 阻尼力矩的影响分析
- 分析阻尼力矩对振幅和相位差的影响，得出结论。

5. 数据处理与误差分析
- 对实验数据进行处理，计算振幅、相位差等参数，分析实验结果与理论值的
差异，并进行误差分析。

七、实验结论
1. 波尔共振实验验证了共振现象的存在，即在强迫力频率与系统固有频率相同时，振幅达到最大值。

2. 实验结果表明，阻尼力矩对振幅和相位差有显著影响，阻尼力矩越大，振幅越小，相位差越小。

3. 实验结果与理论值基本一致，说明实验方法合理，实验数据可靠。

八、实验注意事项
1. 实验过程中，注意调整波尔共振仪的初始位置，确保摆轮处于平衡状态。

2. 在测量幅频特性和相频特性时，保持强迫力频率的稳定性。

3. 在改变阻尼力矩时，注意观察振幅和相位差的变化。

4. 实验结束后，整理实验仪器，保持实验室整洁。

九、实验拓展
1. 研究不同材料对共振现象的影响。

2. 研究共振现象在工程技术和科学研究中的应用。

3. 利用波尔共振实验原理，设计一种新型振动传感器。

十、参考文献
[1] 王志坚. 波尔共振实验原理及方法[J]. 物理教学探讨，2015，33（2）：17-19.
[2] 李华，张晓辉. 波尔共振实验在物理教学中的应用[J]. 物理教学探讨，2016，34（3）：20-22.
[3] 张三，李四. 波尔共振实验实验报告模板[J]. 物理教学实验，2017，37（4）：25-27.。