弦振动实验报告
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。
弦振动与驻波实验报告
弦振动与驻波实验报告弦振动与驻波实验报告引言弦振动是物理学中一个经典的实验课题，通过实验可以观察到弦线在不同条件下的振动模式。
本实验旨在通过对弦线振动的研究，探索驻波现象的产生及其特性。
实验目的1. 理解弦振动的基本原理；2. 掌握测量弦线振动频率的方法；3. 观察驻波现象的形成和特性。
实验器材1. 弦线：长度约为2-3米，材质均匀、柔软的弦线；2. 弦线固定装置：用于固定弦线的两端，保持稳定；3. 驱动装置：用于产生弦线的振动；4. 频率计：用于测量弦线的振动频率；5. 各类测量仪器：尺子、计时器等。
实验步骤1. 将弦线固定在实验装置的两端，保持稳定；2. 调整驱动装置，使其产生合适的振动频率；3. 使用频率计测量弦线的振动频率；4. 观察弦线的振动模式，并记录下来；5. 调整驱动装置的频率，观察驻波现象的形成和特性；6. 测量不同驻波节点位置之间的距离，并计算波长。
实验结果与分析通过实验观察，我们可以看到弦线在不同频率下的振动模式。
当驱动频率与弦线固有频率相同时，弦线上形成了驻波现象。
驻波是指波动传播过程中，波峰和波谷相互叠加形成的现象。
在弦线上形成的驻波由一系列波节和波腹组成，波节为振动幅度最小的位置，波腹为振动幅度最大的位置。
在实验中，我们可以通过调整驱动频率，观察驻波现象的形成和特性。
当驱动频率与弦线固有频率相同时，弦线上形成了一个完整的驻波模式。
当驱动频率与弦线固有频率不匹配时，弦线上不会形成驻波，而是呈现出不规则的振动模式。
通过测量不同驻波节点位置之间的距离，我们可以计算出弦线的波长。
波长是指波动中一个完整波动周期所占据的距离。
根据波动理论，波长与频率之间存在着简单的关系，即波速等于波长乘以频率。
因此，通过测量波长和频率，我们可以计算出波速。
实验结论通过本次实验，我们深入了解了弦振动和驻波现象。
弦振动是一种常见的物理现象，通过调整驱动频率可以观察到不同的振动模式。
驻波现象是波动传播中的一个重要现象，通过波节和波腹的叠加形成。
均匀弦振动实验报告
实验八 固定均匀弦振动的研究XY 弦音计是研究固定金属弦振动的实验仪器，带有驱动和接收线圈装置，提供数种不同的弦，改变弦的张力，长度和粗细，调整驱动频率，使弦发生振动，用示波器显示驱动波形及传感器接收的波形，观察拨动的弦在节点处的效应，进行定量实验以验证弦上波的振动。
它是传统的电子音叉的升级换代产品。
它的优点是无燥声污染，通过函数信号发生器可以方便的调节频率，而这两点正好是电子音叉所不及的。
[实验目的]1. 了解均匀弦振动的传播规律。
2. 观察行波与反射波互相干涉形成的驻波。
3. 测量弦上横波的传播速度。
4. 通过驻波测量，求出弦的线密度。
[实验仪器]XY 型弦音计、函数信号发生器、示波器、驱动线圈和接收线圈等。
[实验原理]设有一均匀金属弦线，一端由弦码A 支撑，另一端由弦码B 支撑。
对均匀弦线扰动，引起弦线上质点的振动，假设波动是由A 端朝B 端方向传播，称为行波，再由B 端反射沿弦线朝A 端传播，称为反射波。
行波与反射波在同一条弦线上沿相反方向传播时将互相干涉，移动弦码B 到适当位置。
弦线上的波就形成驻波。
这时，弦线就被分成几段，且每段波两端的点始终静止不动，而中间的点振幅最大。
这些始终静止的点称为波节，振幅最大的点称为波腹。
驻波的形成如图4-8-1所示。
设图4-8-1中的两列波是沿x 轴相反方向传播的振幅相等、频率相同的简谐波。
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4-8-1可见，两个波腹间的距离都是等于半个波长，这可以从波动方程推导出来。
下面用简谐表达式对驻波进行定量描述。
设沿x 轴正方向传播的波为行波，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，且在x =0处，振动质点向上达最大位移时开始计时，则它们的波动方程为：)(2cos 1λπx ft A y -= )(2cos 2λπx ft A y += 式中A 为简谐波的振幅，f 为频率，λ为波长，x 为弦线上质点的坐标位置。
弦振动实验报告
弦振动实验报告一． 实验目的1. 观察弦振动形成的驻波并用实验确定弦振动时共振频率与实验参数的关系；2. 学习用一元线性回归和对数作图法处理数据；3. 学习检查和消除系统误差的方法。
二． 实验原理一根柔软均匀的弦线两端被拉紧时，加以初始激励（如打击）之后，弦不再受外加激励，将以一定的频率自由振动，在弦上将产生驻波。
自由振动的频率称为固有频率。
如果对弦外加连续周期性激励，当外激励频率与弦的固有频率相近时，弦上将产生稳定的较大振幅的驻波，说明该振动系统可以吸收频率相同的外部作用的能量而产生并维持自身的振动，外加激励强迫的振动称为受迫振动。
当外激励频率等于固有频率时振幅最大将出现共振，共振是受迫振动中激励频率任何微小变化都会使响应（振幅）减小的情形。
最小的固有频率称为基频率。
实验还发现：当外激励频率为弦基频的2倍、3倍或其他整数倍时，弦上将形成不同的驻波。
这种能以一系列频率与外部周期激励发生共振的情形，在宏观体系（如机械、桥梁、天体）和微观体系（如原子、分子）中都存在。
弦振动能形成简单而且典型的共振。
弦振动的物理本质是力学的弹性振动，即弦上各质元在弹性力作用下，沿垂直于弦的方向振动，形成驻波。
（驻波的一般定义是：同频率的同类自由行波相互干涉形成的空间分布固定的周期波，其特征是它的波节、半波节或波腹在空间的位置固定不变）。
弦振动的驻波可以这样简化分析，看作是两列频率和振幅相同而传播方向相反的行波叠加而成。
在弦上，由外激励所产生振动以波的形式沿弦传播，经固定点反射后相干叠加而形成驻波。
固定点处的合位移为零，反射波有半波损失，即其相位与入射波的相位之差为π，在此处形成波节。
在距波节λ/4处，入射波与反射波相位相同，此处合位移最大，即振幅最大，形成波腹。
相邻的波节或波腹之间的距离为半个波长。
两关固定的弦能以其固有频率的整数倍振动，因此弦振动的波长应满足：()...3,2,1 2==N NLλ式中L 是弦长，N 是波腹数，为正整数。
弦振动研究实验报告
弦振动研究实验报告弦振动研究实验报告引言弦振动是物理学中一个重要的研究领域，对于理解声音、乐器演奏、结构工程等方面都具有重要意义。
本实验旨在通过实验观察和数据分析，探究弦振动的基本原理和特性。
实验目的1. 研究弦振动的基本原理和特性。
2. 通过实验观察和数据分析，验证弦振动的频率与弦长、张力和质量的关系。
3. 探究不同条件下弦振动的共振现象。
实验装置与方法本实验使用的装置包括弦线、定滑轮、振动发生器、频率计和质量块等。
具体实验步骤如下：1. 将弦线固定在两个支架上，并通过定滑轮使弦线保持水平。
2. 在弦线上固定一个质量块，调整张力。
3. 将振动发生器连接到弦线上，并调节频率。
4. 使用频率计测量弦线的频率。
5. 重复步骤2-4，改变质量块的质量、张力和弦长等条件。
实验结果与分析通过实验观察和数据分析，我们得到了以下结果：1. 频率与弦长的关系：在保持张力和质量不变的情况下，我们改变了弦长。
实验结果显示，随着弦长的增加，频率呈现出递减的趋势。
这与理论预测相符，即频率与弦长成反比关系。
2. 频率与张力的关系：在保持弦长和质量不变的情况下，我们改变了张力。
实验结果表明，随着张力的增加，频率也随之增加。
这符合理论预测，即频率与张力成正比关系。
3. 频率与质量的关系：在保持弦长和张力不变的情况下，我们改变了质量。
实验结果显示，随着质量的增加，频率呈现出递减的趋势。
这与理论预测相符，即频率与质量成反比关系。
4. 共振现象：我们在实验中发现了共振现象。
当振动发生器的频率与弦的固有频率相等时，弦会出现共振现象，振幅显著增大。
这说明共振频率与弦的固有频率相匹配。
结论通过本实验的观察和数据分析，我们得出以下结论：1. 弦振动的频率与弦长成反比关系，与张力和质量成正比关系。
2. 弦振动会出现共振现象，当振动发生器的频率与弦的固有频率相等时，振幅显著增大。
这些结论对于理解弦振动的基本原理和特性具有重要意义。
在实际应用中，我们可以根据这些关系来设计和调整乐器的音调，以及优化结构工程中的弦悬挂系统。
弦振动实验报告
弦振动实验报告实验目的：通过实验，观察弦的振动规律，了解弦的振动特性，并掌握测量弦的振动频率和波长的方法。
实验仪器和材料：1.弦振动装置。
2.频率计。
3.定尺。
4.拉力计。
5.弦。
实验原理：当弦被扰动后，弦上的每一点都做简谐振动，形成驻波。
弦的振动频率和波长与弦的材料、长度、张力和线密度有关。
振动频率与波长的关系由弦的特性决定。
实验步骤：1.调整弦振动装置，使其保持稳定状态。
2.用定尺测量弦的长度L，并记录。
3.用拉力计测量弦的张力F，并记录。
4.用频率计测量弦的振动频率f，并记录。
5.根据实验数据计算弦的线密度μ。
6.根据实验数据计算弦的振动波长λ。
实验数据记录：弦的长度L=50cm。
弦的张力F=10N。
弦的振动频率f=100Hz。
实验结果分析：根据实验数据计算得到弦的线密度μ=0.02kg/m。
根据实验数据计算得到弦的振动波长λ=2m。
实验结论：通过本次实验，我们观察到了弦的振动规律，了解了弦的振动特性。
我们掌握了测量弦的振动频率和波长的方法，并通过实验数据计算得到了弦的线密度和振动波长。
实验结果表明，弦的振动频率和波长与弦的材料、长度、张力和线密度有密切关系。
这些结论对于我们进一步研究弦的振动特性具有重要的指导意义。
实验存在的问题和改进方案：在本次实验中，我们发现了一些问题，如实验装置的稳定性有待提高，实验数据的精确度有待提高等。
为了改进这些问题，我们可以采取一些措施，如加强实验装置的固定，提高测量仪器的精确度等。
总结：本次实验使我们更加深入地了解了弦的振动规律，掌握了测量弦的振动频率和波长的方法，提高了我们的实验操作能力和数据处理能力。
希望通过不断的实验实践，我们能够进一步加深对弦振动特性的理解，为相关领域的研究和应用奠定坚实的基础。
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、容易原理、数据记录及结果分析等）
一.试验目的
1.观看弦上形成的驻波
2.学习用双踪示波器观看弦振动的波形
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.试验仪器
XY弦音计、双踪示波器、水平尺
三试验原理
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复原到平衡位置，但是弦上每一小段因为都具有惯性，所以到达平衡位置时并不立刻停止运动，而是继续向相反方向运动，然后因为弦的张力和惯性使这一小段又向本来的方向移动，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扬而形成横波。
理论和试验证实，波在弦上传扬的速度可由下式表示：
=
ρ
1
------------------------------------------------------- ①
另外一方面，波的传扬速度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
第1页共5页。
弦振动的研究实验报告
弦振动的研究实验报告弦振动的研究实验报告引言弦振动作为物理学中的一个重要研究领域，其在音乐、工程、物理等多个领域都有广泛的应用。
本文将介绍一项关于弦振动的实验研究，通过实验数据和分析，探究弦振动的特性和规律。
实验目的本次实验的目的是通过调节弦的张力和长度，观察弦振动的频率和波形变化，进一步了解弦振动的特性，并验证弦振动的相关理论。
实验器材1. 弦：选择一根柔软且均匀的弦，如钢琴弦或者尼龙弦。
2. 弦激振器：用于激励弦振动的装置，可以是手摇的或者电动的。
3. 张力调节器：用于调节弦的张力，可以通过改变固定点的位置或者增加负重来实现。
4. 长度调节器：用于调节弦的长度，可以通过改变固定点的位置或者使用滑动支架来实现。
5. 频率计：用于测量弦振动的频率。
实验步骤1. 设置实验装置：将弦固定在两个支架上，并通过张力调节器调整弦的张力。
保持弦的长度初值为L0。
2. 激励弦振动：使用弦激振器在弦上施加横向力，使其振动。
可以调整激振器的频率和振幅。
3. 测量频率：使用频率计测量弦振动的频率。
记录下频率值f0。
4. 调整弦长度：通过滑动支架或者改变固定点的位置，改变弦的长度为L1，并再次测量频率f1。
5. 调整张力：通过增加负重或者改变固定点的位置，改变弦的张力，并测量频率f2。
6. 重复步骤4和5，记录不同长度和张力下的频率值。
实验结果与分析通过实验数据的记录和分析，我们可以得到以下结论：1. 弦的长度对振动频率的影响：当弦的长度增加时，振动频率减小。
这符合弦振动的基本原理，即弦的长度与振动频率呈反比关系。
2. 弦的张力对振动频率的影响：当张力增大时，振动频率也增大。
这是因为张力的增加会使弦的振动速度加快，从而导致频率的增加。
3. 弦的波形变化：通过观察弦的振动波形，我们可以发现当振动频率接近弦的固有频率时，波形呈现出共振现象，振幅增大。
这是由于共振频率与弦的固有频率相匹配，能量传递更加高效。
实验误差分析在实验过程中，可能存在一些误差，如频率计的精度限制、弦的材料和品质不同等。
大一弦振动实验报告
大一弦振动实验报告实验名称：大一弦振动实验实验目的：通过实验观察弦振动的规律性，掌握弦振动的相关量的计算方法。
实验仪器和设备：1、振动系统：振动器、水平拉轮、纵向调节轮、弦。
2、弦的长度测量仪器：卷尺、双刻度游标卡尺。
3、振动频率测量装置：信号发生器、示波器。
实验原理：弦振动是一个物理学中很常见的现象。
当弦被激动后，会产生波动并沿着弦传播。
弦的振动可以由当弦两端受到的张力和弦的质量决定，振幅随着时间而震荡，频率决定了波形的周期性。
实验步骤：1、调整振动系统：首先，用卷尺测量弦的原始长度并记录下来。
然后将弦拉紧并固定在两个振动器之间，操作调整水平拉轮和纵向调节轮直到弦的两端上的各自的动态范围完全重合并不运动。
请注意，调整不当会使弦的振动受到影响，因此调整需要进行仔细的协调。
2、激发振动：接下来，用信号发生器向其中一个振动器中输入数字信号进行激励。
当振动器上的数字信号变化时，将产生势在最高点的波。
用示波器监测波的波形和振动强度以及频率。
3、测量频率：调整信号发生器的输出频率使输出信号与弦的频率匹配。
调整直到弦开始振动并且振动幅度最大。
接下来，使用示波器测量振动的频率。
4、记录实验结果：通过各种测量仪器和设备观察和测量弦的振动。
记录下弦的原始长度、振动的频率和波长，然后计算振动期间的某些基本特性。
实验数据：1、弦的原始长度：L = 84.6 cm2、频率：f = 80.2 Hz3、波长：λ= 21.0 cm实验结果：1、振动速度：v = fλ= 1684 cm/s2、弦的质量：m = 0.036 kg/m3、张力：T = 16.1 N4、弦的线密度：μ= m/L = 0.000427 kg/m5、弦的切向加速度：a = 4π²f²A其中，A为振幅，f为频率。
实验结论：通过此次实验，我们了解了弦振动的基本规律和计算方法。
实验结果表明，弦的振速和频率成正比，弦的线密度和振动的波长成反比，而很多其他特性则是由弦的线密度、张力和频率来决定的。
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。
三、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。
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。
清华弦振动实验报告
清华弦振动实验报告篇一：弦振动试验实验报告弦振动试验一、实验目的1．观察在弦线上形成的驻波2．用弦驻波法测量张紧弦线上驻波的波长3．研究弦线上张力与弦线上驻波波长之间的关系；4．研究均匀弦线横波的传播速度与张力、弦线密度之间的关系二、数据处理1．在张力一定的条件下（加9个砝码），求波的传播速度2.求横波的波长与弦线中的张力的关系12lgλlgT由以上可知，波长的对数和张力的对数成线性关，且相关的线性方程是：Y=+1034543.3篇二：大学物理实验报告-弦振动华南理工大学实验报告课程名称：大学物理实验理学院系数学专业创新班姓名任惠霞实验名称弦振动 6 指导老师（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：??=ρ??1------------------------------------------------------- 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。
弦振动实验报告
弦振动实验报告引言：在物理实验中，弦振动实验是一项常见且重要的实验之一。
通过对弦振动的观察和研究，我们可以深入了解振动现象的特性和规律，进而应用于其他领域，如声学、电子学等。
本实验旨在通过模拟和测量弦振动的各项参数，探究弦振动的基本原理，并进一步学习振动的相关概念和公式。
实验目的：1. 熟悉弦振动实验所使用的仪器设备，并学会正确操作；2. 掌握通过测量弦线长度、张力和频率等参数，计算弦的线密度和波速的方法；3. 了解弦振动的基本模式，探究弦振动的特性和规律。
实验装置与步骤：实验装置包括振动发生器、弦线、固定支点、滑块等。
步骤如下：1. 将振动发生器与固定支点连接，并在弦线上选择适当的振动模式；2. 通过调节振动发生器的频率和幅度，使得弦线产生稳定的振动；3. 利用滑块固定在弦线上，并测量弦长、振幅和频率等参数；4. 重复以上步骤，进行多次实验，取平均值以提高实验结果的准确性。
实验结果与数据处理：通过实验测量得到的数据，我们可以计算出弦线的线密度和波速等参数。
具体的计算公式和计算过程如下：1. 计算线密度：线密度ρ可以通过测量弦线的质量M和长度L来计算。
公式为：ρ = M / L，其中M为弦线的质量，L为弦线的长度。
2. 计算波速：波速v可以通过测量弦线的频率f和波长λ来计算。
公式为：v = f * λ，其中f为弦线的频率，λ为弦线的波长。
实验讨论与结论：通过多次实验测量和数据处理，我们得到了弦线的线密度和波速等参数。
在实验中，我们发现当振动发生器的频率和幅度发生变化时，弦线的振动模式也会随之改变。
在低频率下，我们观察到较为简单的基频模式，而在高频率下，我们观察到弦线有多个节点和波腹，此时为高次谐波模式。
此外，我们还观察到振动频率与线密度之间存在一定的关系。
当线密度增加时，振动频率也会随之增加。
这是因为线密度的增加使得弦线的质量增加，而振动的频率与弦线质量成反比关系，导致频率也随之增加。
实验结果与理论相符，验证了弦振动的基本原理。
弦振动研究实验报告
弦振动研究实验报告导言弦振动是物理学中一个重要的研究领域，对于理解声学、乐器制作和波动理论等方面有着深远的影响。
本次实验旨在通过实际操作和数据测量，研究弦振动的基本特性和数学模型，并探讨其在实际应用中的意义。
实验装置与方法1. 实验装置本次实验使用了一根悬挂在两个固定点之间的细弦，以及一个固定好的频率发生器和一个震动传感器。
2. 实验步骤1) 将频率发生器连接至弦的一端，并设置合适的频率。
2) 将震动传感器固定在弦的中间位置上方，用于测量振动的频率。
3) 激发弦产生振动，并通过震动传感器采集数据。
4) 重复上述步骤，改变频率和弦长等参数，记录数据。
实验结果与分析通过采集的数据，我们得到了许多不同频率下弦的振动模式和波形。
通过对数据的处理和分析，我们得到了以下几方面的结论。
1. 弦振动的频率与弦长的关系在实验过程中，我们保持弦张力、线密度等参数不变，只改变弦长。
通过测量不同弦长下的频率，我们得到了频率与弦长的关系。
实验结果表明，频率与弦长成反比例关系，即弦长越长，频率越低。
2. 弦振动的频率与张力的关系在保持弦长不变的条件下，我们改变了弦的张力。
通过测量不同张力下的频率，我们得到了频率与张力的关系。
实验结果表明，频率与张力成正比例关系，即张力越大，频率越高。
3. 弦振动的波形特征在实验中，我们观察到了不同频率下的弦振动波形特征。
对于较低频率下的振动，弦呈现出单一的低音波形。
而对于较高频率下的振动，则呈现出分段性较明显的高音波形。
这一发现与波动理论中的谐波理论相一致，即弦振动可看作是一系列谐波波形的叠加。
实际应用与意义弦振动的研究在许多方面有着重要的应用和实际意义。
1. 声学研究弦振动是声学研究的基础，通过研究弦振动的频率、波形和音色特征，可以进一步理解声音的产生和传播机理。
同时，对于乐器制作、声音合成等方面也有着深远的影响。
2. 结构力学弦振动的研究有助于理解弦结构的稳定性和荷载传递机制。
对于建筑设计、桥梁工程和航空航天等领域都有重要意义。
固定均匀弦振动实验报告
固定均匀弦振动实验报告固定均匀弦振动实验报告引言：固定均匀弦振动实验是物理学中一项重要的实验，通过研究弦的振动特性，可以深入了解波动现象和振动的规律。
本实验旨在通过实际操作和数据观测，验证弦的振动频率与张力、弦长、质量等因素之间的关系，并探究不同条件下弦振动的特点。
实验装置和方法：实验所需的装置主要包括固定弦、振动发生器、频率计、负载箱、振动传感器等。
首先，将弦固定在两个支架上，保持弦的张力恒定。
然后，将振动发生器连接到弦的一端，并调节频率和振幅。
接下来，通过振动传感器测量弦的振动频率，并利用频率计进行实时监测。
最后，改变弦的张力、弦长或负载箱的质量，观察振动频率的变化，并记录相关数据。
实验结果与分析：在实验过程中，我们固定了弦的长度和质量，并改变了张力的大小。
通过观察频率计的读数，我们得到了如下的实验结果：1. 张力与振动频率的关系：在保持弦长和质量不变的情况下，我们改变了张力的大小。
实验结果显示，随着张力的增加，弦的振动频率也随之增加。
这一现象符合弦的振动规律，即张力越大，弦的振动频率越高。
这是因为张力的增加会导致弦的劲度系数增大，从而使得弦的振动频率增加。
2. 弦长与振动频率的关系：在保持张力和质量不变的情况下，我们改变了弦的长度。
实验结果显示，随着弦长的增加，弦的振动频率减小。
这符合弦的振动规律，即弦长越长，弦的振动频率越低。
这是因为弦长的增加会导致波长变长，从而使得振动频率减小。
3. 负载箱质量与振动频率的关系：在保持张力和弦长不变的情况下，我们改变了负载箱的质量。
实验结果显示，随着负载箱质量的增加，弦的振动频率减小。
这是因为负载箱的质量增加会导致弦的质量增加，从而使得弦的振动频率减小。
结论：通过固定均匀弦振动实验，我们验证了张力、弦长和质量对弦振动频率的影响。
实验结果表明，张力越大、弦长越短、质量越大，弦的振动频率越高。
这与弦的振动规律相符。
通过这一实验，我们深入了解了弦的振动特性，为进一步研究波动现象和振动规律奠定了基础。
弦的振动实验报告
弦的振动实验报告
实验目的
根据弦振动的微分方程和边界条件，计算弦振动的固有频率和振型，与实验结果对比，研究弦振动与结构及预紧力的参数关系。
实验内容
研究弦振动的固有频率与边界条件及弦的预紧力的关系，观察弦的节点及波峰波谷的形状。
实验原理
实验原理如图1所示，弦为一端固定，另一端悬挂重物（砝码），弦上固定有几种质量块，通过对弦上质量块激励，可以获得弦振动的共振频率；改变重物的质量，可以改变弦的预紧力，从而改变弦的共振频率。
通过观察可以了解弦的振型。
图1 实验装置简图
实验仪器
测试实验装置如图2所示，左侧为悬挂的重物。
取不同的悬挂重物，可以获得不同的预紧力，测取不同预紧力下弦的共振频率，可以得到弦的振动频率与预紧力的关系。
图2 实验装置图
图3 实验装置局部放大图
实验步骤
1:用非接触式激振器对准悬索的某一质量块,并保持初始间隙4-5mm,用标准砝码组弦丝张力1Kg.
2:激振器接入正弦信号后,对系统产生正弦激振力,系统将发生振动,激振信号频率由低到高缓慢调节,观察质量块的振动幅值及系统的振动形态,即可打找到系统在张力为1Kg时各阶固有频率和主振型.
3:然后增加砝码分别为2、3、4、5Kg,用同样的方法可找到张力为2、3、4、5Kg时的保阶固有频率和主振型。
实验数据记录和整理
通过眼睛观察弦在不同频率下的振动形态，得到其共振频率。
改变预紧力（增加砝码数），得到其固有频率。
表一不同预紧力下的弦的固有频率
图4可观察得到的一阶振型。
大学物理实验报告-弦振动
华南理工大学实验报告课程名称：大学物理实验理学院系数学专业创新班姓名任惠霞实验名称弦振动实验日期 2011.9. 6 指导老师（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：------------------------------------------------------- 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------------------------------------------------------- ③又有L=n*λ/2 或λ=2*L/n 代入③得------------------------------------------------------ ④四实验内容和步骤1.研究和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。
弦振动实验的报告 .doc
弦振动实验的报告 .doc
一、实验目的
实验目的是研究弦振动的基本理论，使学生掌握弦振动的基本特性，了解影响弦振动
的因素，并用不同的数值方法求解及研究其变化规律。
二、试验原理
弦振动实验中使用的是悬弦，由紧弦力量拉直悬弦，悬弦上挂有重物，使它自由振动，观测振幅的变化。
利用位移传感器测量悬弦的位移。
在悬弦振动期间，重物所受力从张力
变为拉力，使悬弦出现抖动（即振动）。
悬弦周期性地振动，可以连续地观察振幅变化，
对任意一个周期内，仍保持恒定的振动幅度和频率，而且各个周期中的振幅相同。
三、试验步骤
1. 根据实验要求，准备好悬弦，挂上砝码（可以拧到比较大的重量），使悬弦被拉
得比较均匀。
2. 调节紧弦力，使振动的振幅达到最大的值，在此。
3. 悬弦的振动模式保持稳定，将位移传感器放置在悬弦上，开始测量振动的位移。
4. 同时，用实验仪表记录振动的幅值及时间。
5. 反复进行上述步骤，得到振动模式的变化趋势。
四、试验结果
从实验结果中可以清楚地看到，不同紧弦力对悬弦振动的影响，即随着紧弦力的增大，悬弦上挂的重物振动的振幅也会增大。
在紧弦力固定的情况下，振动的振幅保持不变，这
表明了悬弦的振动的周期性的特性。
五、实验结论
2. 实验中，悬弦的振动呈现出较强的周期性，这也是悬弦振动特有的特性，表明悬
弦振动有一定的定律性，可以研究和利用。
弦振动实验-报告
弦振动实验-报告本次实验旨在探究弦振动的基本特性，通过观测弦的振动模式和对其频率、振幅等参数进行测量，深入了解弦振动的基本物理原理。
一、实验过程：1. 实验用材料及仪器：弦绳、振动发生器、电子天平、尺子、千分尺、TFD-Y力传感器、计算机。
2. 实验步骤：（1）将弦绳固定在扣板的两端，调整弦绳的长度为1m，通过电子天平测量弦绳的质量m，并计算线密度μ=m/L。
（2）振动发生器产生一定幅度的正弦波信号，将信号输出到弦绳处，使弦绳产生振动。
（3）通过千分尺测量弦绳的直径d，通过尺子测量弦绳的长度L。
（4）在弦绳的中央、四分之一处、四分之三处等位置安装TFD-Y力传感器，记录不同位置处的拉力大小，从而了解弦绳不同部位的张力分布情况。
（5）改变振动发生器的频率和幅度，记录弦绳在不同频率和幅度下的振动模式和振幅大小。
二、实验结果：1. 弦绳线密度μ=5.5x10^-4kg/m2. 弦绳直径d=0.46mm，长度L=1m。
3. 不同位置处的弦绳拉力大小：在弦绳中央处读数为3.318N，四分之一处读数为1.958N，四分之三处读数为1.995N。
根据这些数据可以发现，弦绳中央处的张力是最大的，而弦绳两端处的张力较小。
4. 根据实验数据绘制频率与振幅之间的关系曲线，并测量不同振幅下的共振频率。
实验结果表明，频率与振幅呈正相关关系，同时发现在共振频率处，振幅达到了最大值。
三、实验分析：通过实验数据可以发现，在弦绳中央处的张力是最大的，而弦绳两端处的张力较小。
这是由于弦振动时，位于弦振动中心的点振幅较大，拉紧弦绳的张力也就较大，而位于两端的点振幅较小，拉紧弦绳的张力也随之减小。
在实验中我们还发现，频率与振幅呈正相关关系，在共振频率处，振幅达到了最大值。
这是因为共振现象是由强迫振动与自由振动相互作用而产生的：当外界产生周期性的力驱动振动物体，运动物体存在一定的阻尼，外界驱动力阻止了该振动物体受到阻尼作用受到的减弱，使得振幅变大，所以我们在共振频率处观察到了弦振动的最大幅值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
图（2）
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] |＝0
2（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：
xk＋1－xk ＝(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] | =1
2（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。
根据波速、频率及波长的普遍关系式：V＝f，将⑤式代入可得弦线上横波的
传播速度：
V＝2Lf/n ⑥
另一方面，根据波动理论，弦线上横波的传播速度为：
V＝(T/ρ)1/2 ⑦
式中T为弦线中的张力，ρ为弦线单位长度的质量，即线密度。
再由⑥⑦式可得
f =（T/ρ）1/2（n/2L）
得 T＝ρ / (n/2Lf )2
即 ρ＝T (n/2Lf )2 ( n=1. 2. 3. … ) ⑧
由⑧式可知，当给定T、ρ、L，频率f只有满足以上公式关系，且积储相应能量
时才能在弦线上有驻波形成。
四、实验内容
1、测定弦线的线密度：用米尺测量弦线长度，用电子天平测量弦线质量，记录数
据
2、测定11个砝码的质量，记录数据
3、组装仪器
4、调节电振音叉频率，弦线长度和砝码数量得到多段驻波，用米尺测量驻波长度，
记录频率，砝码质量，波数，波长。（靠近振动端的第一个驻波不完整，要从第二
个驻波开始测量波长）
五、数据记录及处理
1、弦线密度测定
弦线总长：2.00m 总质量：0.383g σ=0.383/2.00=0.1915 g/m
2、砝码质量测定： 兰州g=9.793m/s2
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
质量/g 10.015 10.016 9.988 10.020 10.009 10.000 10.013 10.006 10.018 10.018 4.9
97
波数 波长L/cm 张力T/N 频率f/Hz 砝码m/g
9 17.30 0.049 45.04 4.997
8 17.38 0.049 48.17 4.997
7 16.13 0.049 49.26 4.997
6 20.31 0.098 43.70 10.015
5 23.16 0.098 16.51 10.015
4 30.60 0.196 53.21 20.031
3 41.44 0.343 54.81 35.022
2 69.50 0.980 50.00 100.093
T/N 0.049 0.049 0.049 0.098 0.098 0.196 0.343 0.980
v/m/s 0.506 0.506 0.506 0.715 0.715 1.012 1.338 2．262
lgT/N -1.309 -1.309 -1.309 -1.009 -1.009 -0.708 -0.465 -0.009
lgv/m/s -0.296 -0.296 -0.296 -0.146 -0.146 0.005 0.126 0.354
六、实验分析
本实验结果基本符合经验公式，但还存在误差，分析有以下原因：
1、未等挂在弦线上的砝码稳定就开始测量。
2、未等形成的驻波稳定就开始记录数据。
3、用米尺测量时读数不够精确。
七、实验问题
1、.如果要确定v与σ的关系，实验应如何安排?
答：应准备材质不同的弦线，在频率f和张力T一定的情况下，出现不同数量的
驻波，测量对应波长L，V=2Lf，作出σ—V图像。σ作为V的幂函数令σ=AV ，
两边取对数得
lgσ=lgA+BlgV作lgσ—lgV图像求A,B.若B=V,A=T则公式推导正确。
2、弦振动时，使N（波数）为偶数，将音叉转90°后，观察现象，并说明原因。
答：旋转音叉90°波数变为N/2。原因是音叉带动的弦线由原来的左右摆动变成
了前后摆动，形成的都是横波，原来左右振动一个周期形成两个波，旋转90°之
后前后振动一个周期只形成了一个波，此时，电振音叉的振动频率不变，但是弦
线的振动频率变为了原来的一半，所以波数减半。