音叉的振动与共振实验

音叉的振动与共振实验
一、实验目的
1. 研究音叉自由状态下振动的幅频情况；
2.进行音叉双臂振动与对称双臂质量关系的测量；
3. 在音叉增加阻尼的情况下，测量音叉共振频率及锐度，并对比不同阻尼下的幅频曲线。

二、实验仪器
音叉受迫振动与共振实验仪、不同质量的小物块（5g、10g、15g）、阻尼磁铁
三、实验原理及内容
音叉在周期性外力作用下做受迫振动。

1、音叉在自由状态下的振动：
2、音叉在驱动力与阻尼下的振动：
3、在音叉臂上对称添加物块的振动：
4、锐度
四、实验过程
仪器调试: 将驱动线圈与接收线圈置于音叉末端，并保持正对状态，调节两线圈至音叉的距离。

连接线路，打开音叉受迫振动与共振实验仪。

调节实验仪频率至260Hz 左右，观察电压变化。

上下调节频率，观察电压变化，找到某一频率使得电压最大，
并以此调节电压幅度值（约1.8V）和微调线圈对正情况。

之后保持线圈位置、幅度旋钮不变。

1.测量音叉自由状态下的幅频曲线：
调节频率在共振频率上下波动2Hz（依据电压情况），改变频率，测量并记录不同频率对应的电压值。

注：在共振频率附件测量数据点相对密集些。

2.测量不同附加质量下的音叉共振频率:
在音叉上下臂上相同位置添加不同质量的物块（5g、10g、15g、20g、25g），分别测量并记录对应的共振频率。

3.测量不同阻尼下的幅频曲线：
在音叉下方加一磁性棒，通过磁性棒对音叉的电磁力作用产生阻尼力。

调节磁性棒距音叉距离来改变阻尼大小，粗侧不同阻尼下的共振频率，调节频率在共振频率上下波动2Hz（依据电压情况），改善频率，测量并记录不同频率对应的电压值。

注：在共振频率附近测量数据点相对密集些。

其他注意事项：
1、驱动线圈和接收线圈距离音叉臂的位置要合适，距离远信号变小。

测量共振曲
线时驱动线圈和接收线圈的位置确定后不能再移动，否则会造成曲线失真。

2、驱动线圈和接收线圈的连接线要小心使用，不可用力拉扯。

五、实验数据及处理
1. 测量自由状态下的音叉幅频特性曲线：
测大约40组频率（Hz）—电压（V）数据，
绘制音叉自由状态幅频特性曲线（V-f曲线），绘制曲线后，求出两个半功率点f1和f2，计算音叉的锐度（Q值）。

2. 测量不同附加质量下的音叉共振频率：
做周期平方T2与质量m的关系图，求出直线斜率4π2/k和在m轴上的截距m0（即音叉
的等效振子质量）
3. 测量未知质量的物块
用另一对10g质量的物块作为未知质量的物块，测出音叉的共振频率，计算出未知质量的物块m x，与实际值相比较，计算误差。

4. 测量不同阻尼下的幅频曲线
将阻尼块靠近音叉臂，对音叉臂施加阻尼。

改变阻尼块的上下位置，测量音叉在三种不同阻尼时的U-f数据，分别绘制幅频曲线（U-f曲线），并分别求出音叉在不同阻尼时的共振频率和音叉的锐度（Q值）。

六、思考题
1.驱动线圈位置不变，接收线圈向音叉节点处移动，共振幅度会发生怎样的变化？
2. 一对质量块加在音叉臂的不同位置会产生什么影响？试分析音叉两臂所加不同质量块时，会对音叉的振动周期产生什么影响？。