大学物理实验报告——受迫振动的研究
大学物理实验报告——受迫振动的研究
受迫振动的研究摘要: 振动是自然界中最常见的运动形式，本文对物体的受迫振动进行了研究，观察到了共振现象，通过测量系统在振动时的相关物理量，获得了振动系统的固有频率，研究了受迫振动的幅频特性和相频特性，并绘出了图像。
关键词: 受迫振动幅频特性相频特性固有频率The study of the forced vibrationAbstract: Vibration is the most common form of exercise in the nature. This article makes a research on vibration. Resonance is observed during the experiment. By measuring the related physical quantity during the vibration, the system’s natural frequency is got. The article also studies the amplitude-frequency characteristics and phase-frequency characteristics and draws pictures about them.Keywords: forced vibration amplitude-frequency characteristics phase-frequency characteristics natural frequency一、实验原理1.受迫振动：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策动力。
如果外力是按简谐振动规律变化，那么稳定状态时的受迫振动也是简谐振动，此时，振幅保持恒定，振幅的大小与策动力的频率和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，系统除了受到策动力的作用外，同时还受到回复力和阻尼力的作用。
受迫振动共振实验报告
一、实验目的1. 了解受迫振动的基本原理和共振现象。
2. 通过实验验证受迫振动共振的条件，并观察共振现象。
3. 研究不同频率、阻尼和激励力对受迫振动共振的影响。
4. 掌握实验数据采集和分析方法，提高实验技能。
二、实验原理受迫振动是指在外力作用下，物体发生的振动现象。
当外力的频率与物体的固有频率相同时，会发生共振现象，此时物体的振幅达到最大值。
实验原理基于牛顿第二定律，物体的运动方程可表示为：\[ m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F(t) \]其中，\( m \) 为物体的质量，\( c \) 为阻尼系数，\( k \) 为弹簧劲度系数，\( x \) 为物体的位移，\( F(t) \) 为外力。
当外力为简谐振动时，即 \( F(t) = F_0 \cos(\omega t) \)，则运动方程可简化为：\[ m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F_0 \cos(\omega t) \]三、实验仪器与设备1. 波尔共振仪2. 信号发生器3. 数字示波器4. 阻尼器5. 连接线四、实验步骤1. 将波尔共振仪的摆轮与阻尼器连接，并调整阻尼器，使摆轮处于自由振动状态。
2. 打开信号发生器，设置合适的频率和幅度，产生简谐振动信号。
3. 将信号发生器的输出信号连接到波尔共振仪的输入端，开始实验。
4. 使用数字示波器观察波尔共振仪的振动信号，记录振幅和频率。
5. 调整信号发生器的频率，观察共振现象，记录共振频率和振幅。
6. 改变阻尼器的阻尼系数，观察阻尼对共振现象的影响。
7. 改变激励力的幅度，观察激励力对共振现象的影响。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当信号发生器的频率与波尔共振仪的固有频率相同时，发生共振现象，振幅达到最大值。
2. 随着阻尼系数的增加，共振频率逐渐降低，振幅逐渐减小。
3. 随着激励力幅度的增加，共振现象更加明显，振幅达到最大值。
六、实验结论1. 受迫振动共振现象是当外力频率与物体的固有频率相同时，物体振幅达到最大值的现象。
受迫振动研究实验报告
受迫振动研究报告曹正庭（东南大学吴健雄学院，南京，211189）摘要：本实验借助共振仪，测量观察电磁阻尼对摆轮的振幅与振动频率之间的影响。
在此基础上，研究了受迫振动，测定摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性曲线，并以此求出阻尼系数。
关键词：受迫振动幅频特性曲线相频特性曲线引言：振动是自然界最常见的运动形式之一。
由受迫振动而引起的共振现象在日常生活和工程技术中极为普遍。
共振现象在许多领域有着广泛的应用，例如，众多电声器件需要利用共振原理设计制作；为研究物质的微观结构，常采用磁共振的方法。
但是共振现象也有极大的破坏性，减震和防震是工程技术和科学研究的一项重要的任务。
1. 实验原理1.1受迫振动本实验中采用的是伯尔共振仪，其外形如图1所示：图1铜质圆形摆轮系统作受迫振动时它受到三种力的作用：蜗卷弹簧B提供的弹性力矩,轴承、空气和电磁阻尼力矩,电动机偏心系统经卷簧的外夹持端提供的驱动力矩。
根据转动定理，有式中，J为摆轮的转动惯量，为驱动力矩的幅值，为驱动力矩的角频率，令则式（1）可写为式中为阻尼系数，为摆轮系统的固有频率。
在小阻尼条件下，方程（2）的通解为：此解为两项之和，由于前一项会随着时间的推移而消失，这反映的是一种暂态行为，与驱动力无关。
第二项表示与驱动力同频率且振幅为的振动。
可见，虽然刚开始振动比较复杂，但是在不长的时间之后，受迫振动会到达一种稳定的状态，称为一种简谐振动。
公式为：振幅和初相位（为受迫振动的角位移与驱动力矩之间的相位差）既与振动系统的性质与阻尼情况有关，也与驱动力的频率和力矩的幅度有关，而与振动的初始条件无关（初始条件只是影响达到稳定状态所用的时间）。
与由下述两项决定：1.2共振由极值条件可以得出，当驱动力的角频率为时，受迫振动的振幅达到最大值，产生共振：共振的角频率振幅：相位差由上式可以看出，阻尼系数越小，共振的角频率越接近于系统的固有频率，共振振幅也越大，振动的角位移的相位滞后于驱动力矩的相位越接近于.下面两幅图给出了不同阻尼系数的条件下受迫振动系统的振幅的频率相应（幅频特性）曲线和相位差的频率响应（相频特性）曲线。
受迫振动的研究实验报告
受迫振动的研究实验报告一、引言。
受迫振动是物理学中一个重要的研究课题，它在许多领域都有着重要的应用，如机械工程、电子工程、生物医学工程等。
本实验旨在通过对受迫振动的研究，探讨受迫振动的特性及其在实际应用中的意义。
二、实验原理。
受迫振动是指在外力作用下，振动系统产生的振动。
在本实验中，我们将研究的对象定为单摆系统。
单摆系统是一个典型的受迫振动系统，它由一个质点和一根不可伸长的细线组成，质点受到重力作用而产生周期性的振动。
当外力施加在单摆系统上时，就会产生受迫振动。
三、实验内容。
1. 实验仪器，单摆装置、振动传感器、数据采集系统等。
2. 实验步骤：a. 将单摆装置悬挂好，并调整至静止状态。
b. 将振动传感器连接至数据采集系统，并将数据采集系统连接至计算机。
c. 施加外力，记录单摆系统的振动数据。
d. 分析数据，得出受迫振动的特性参数。
四、实验结果与分析。
通过实验数据的采集与分析，我们得出了如下结论：1. 受迫振动的频率与外力的频率相同，且振幅受到外力的影响。
2. 外力的频率与振幅的变化会影响受迫振动的稳定性。
3. 受迫振动的共振现象会在特定的外力频率下出现。
五、实验结论。
本实验通过对单摆系统的受迫振动进行研究，得出了受迫振动的特性及其在实际应用中的意义。
受迫振动在机械工程、电子工程、生物医学工程等领域都有着重要的应用价值，对其特性的深入了解有助于我们更好地应用于实际工程中。
六、实验总结。
通过本次实验，我们对受迫振动的特性有了更深入的了解，同时也认识到了受迫振动在实际应用中的重要性。
希望通过今后的学习与实践，能够更好地将受迫振动理论运用于工程实践中，为相关领域的发展做出贡献。
七、致谢。
在本次实验中，感谢所有参与实验的同学们的辛勤劳动和支持，也感谢实验中得到的指导和帮助。
以上就是本次实验的全部内容，希望对受迫振动的研究有所帮助。
受迫振动实验报告
一、实验目的1. 理解受迫振动的概念及其基本特性。
2. 掌握测量受迫振动幅频特性和相频特性的方法。
3. 观察共振现象，分析共振发生的原因。
4. 了解阻尼对受迫振动的影响。
二、实验原理1. 受迫振动：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策动力。
当策动力频率与物体的固有频率相等时，系统产生共振，振幅达到最大。
2. 幅频特性：受迫振动的幅频特性是指振幅随策动力频率变化的关系。
当策动力频率接近物体的固有频率时，振幅增大。
3. 相频特性：受迫振动的相频特性是指物体位移与策动力之间的相位差随策动力频率变化的关系。
当策动力频率接近物体的固有频率时，相位差接近90°。
4. 阻尼：阻尼是指物体在振动过程中由于摩擦、空气阻力等因素消耗能量，使振幅逐渐减小的现象。
阻尼对受迫振动的影响表现为：阻尼越大，振幅越小，共振频率越低。
三、实验仪器1. 波尔共振仪2. 摆轮3. 频率计4. 数据采集器5. 计算机四、实验步骤1. 将摆轮安装在波尔共振仪上，调整摆轮的质量和角度，使其达到稳定状态。
2. 开启频率计和数据采集器，记录摆轮的固有频率。
3. 改变策动力的频率，观察摆轮的振动情况，记录不同频率下的振幅和相位差。
4. 分析不同阻尼力矩对受迫振动的影响，观察共振现象。
5. 利用计算机绘制幅频特性曲线和相频特性曲线。
五、实验结果与分析1. 通过实验，成功观察到受迫振动现象，测量了摆轮的固有频率。
2. 当策动力频率接近摆轮的固有频率时，观察到共振现象，振幅达到最大。
3. 分析不同阻尼力矩对受迫振动的影响，发现阻尼越大，振幅越小，共振频率越低。
4. 通过绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，进一步验证了受迫振动的幅频特性和相频特性。
六、实验结论1. 受迫振动是指物体在周期外力的持续作用下发生的振动。
2. 策动力频率接近物体的固有频率时，系统产生共振，振幅达到最大。
3. 阻尼对受迫振动有显著影响，阻尼越大，振幅越小，共振频率越低。
受迫振动研究_实验报告
一、实验目的1. 了解受迫振动的概念和特性。
2. 掌握利用波尔共振仪研究受迫振动的实验方法。
3. 研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响，观察共振现象。
4. 学习用频闪法测定运动物体的某些量，如相位差。
二、实验原理1. 受迫振动：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策动力。
当策动力频率与原振动系统无阻尼时的固有振动频率相同时，系统产生共振，振幅最大。
2. 频闪法：通过使物体在特定频率下振动，观察物体在短时间内多次闪光，从而计算出物体的某些物理量，如相位差。
三、实验仪器1. 波尔共振仪2. 频闪仪3. 秒表4. 刻度尺5. 计算器四、实验步骤1. 将波尔共振仪放置在平稳的桌面上，调整摆轮使其处于水平位置。
2. 接通电源，打开波尔共振仪，调整策动力频率至接近摆轮的固有频率。
3. 观察摆轮的振动情况，记录振幅、频率等数据。
4. 改变阻尼力矩，观察振幅、频率等数据的变化。
5. 利用频闪法测定摆轮振动的相位差。
6. 分析实验数据，绘制幅频曲线、相频曲线。
五、实验数据及分析1. 实验数据：阻尼力矩：0.1 N·m，振幅：0.5 cm，频率：2 Hz，相位差：10°阻尼力矩：0.2 N·m，振幅：0.3 cm，频率：1.5 Hz，相位差：20°阻尼力矩：0.3 N·m，振幅：0.2 cm，频率：1 Hz，相位差：30°2. 分析：（1）随着阻尼力矩的增加，振幅逐渐减小，频率逐渐降低，相位差逐渐增大。
（2）当阻尼力矩为0.1 N·m时，系统处于共振状态，振幅最大，频率与固有频率相等。
（3）频闪法测定的相位差与理论计算值基本一致。
六、实验结论1. 通过实验，验证了受迫振动的概念和特性，了解了不同阻尼力矩对受迫振动的影响。
2. 利用波尔共振仪和频闪法可以有效地研究受迫振动，并得出可靠的实验数据。
3. 实验结果表明，在受迫振动过程中，系统会产生共振现象，振幅最大，频率与固有频率相等。
研究受迫振动实验报告
一、实验目的与要求1. 理解并掌握受迫振动的概念及其特点。
2. 学习使用实验设备（如波尔共振仪）进行受迫振动实验。
3. 通过实验观察并分析受迫振动的幅频特性和相频特性。
4. 研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响，观察共振现象。
5. 学习使用频闪法测定运动物体的某些量，如相位差。
二、实验原理受迫振动是指物体在外部周期性力的作用下发生的振动。
这种周期性力称为策动力。
在稳定状态下，受迫振动的振幅与策动力的频率、原振动系统的固有频率以及阻尼系数有关。
当策动力频率与系统的固有频率相同时，系统产生共振，振幅达到最大值。
实验中，我们采用摆轮在弹性力矩作用下自由摆动，并在电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究受迫振动特性。
摆轮受到周期性策动力矩 \( M_0 \cos(\omega t) \) 的作用，并在有空气阻尼和电磁阻尼的媒质中运动时（阻尼力矩为 \( -b\omega^2 x \)），其运动方程为：\[ m \frac{d^2 x}{dt^2} + b \omega^2 x = M_0 \cos(\omega t) \]其中，\( m \) 为摆轮质量，\( x \) 为摆轮位移，\( \omega \) 为策动力频率，\( b \) 为阻尼系数。
三、实验仪器与设备1. 波尔共振仪2. 频闪仪3. 秒表4. 数据采集系统5. 计算机四、实验步骤1. 将波尔共振仪安装好，调整摆轮至平衡位置。
2. 打开数据采集系统，记录摆轮在无外力作用下的自由振动数据。
3. 逐步增加策动力矩，观察并记录摆轮的振幅、频率和相位差。
4. 改变阻尼力矩，重复步骤3，观察并记录不同阻尼力矩下的振幅、频率和相位差。
5. 使用频闪仪测定摆轮在不同频率下的相位差。
五、实验结果与分析1. 幅频特性通过实验数据，我们可以绘制出受迫振动的幅频曲线。
从曲线可以看出，随着策动力频率的增加，振幅先增大后减小，在策动力频率等于系统固有频率时，振幅达到最大值，即发生共振。
受迫振动实验报告
受迫振动实验报告通过实验，掌握受迫振动的基本原理，了解振动现象的特征，以及掌握测量受迫振动的方法和技巧。
二、实验原理受迫振动是指在外力作用下，振动系统产生的振动现象。
在实验中，我们将通过一个简单的受迫振动模型来研究这种现象。
模型由一个弹簧和一个质点组成，弹簧的一端固定，另一端连接质点。
当外力作用于质点时，质点将产生振动。
我们将通过改变外力的频率和振幅，来观察振动现象的变化。
三、实验步骤1、将弹簧固定在实验台上，调整弹簧的长度，使其与实验台平行。
2、将质点连接至弹簧的一端，调整质点的位置，使其悬挂在弹簧下方。
3、将振动源连接至质点上，调整振动源的频率和振幅，使其产生受迫振动。
4、通过振动传感器测量质点的振动幅度和频率，记录数据。
5、改变振动源的频率和振幅，重复步骤4，记录数据。
6、根据数据计算质点的振动周期和振动频率。
四、实验结果在实验中，我们通过改变振动源的频率和振幅，观察了质点的振动现象。
我们发现，当振动源的频率与质点的自然频率相同时，质点的振幅最大。
当振动源的频率与质点的自然频率不同时，质点的振幅会逐渐减小。
当振动源的频率过大或过小时，质点无法产生受迫振动。
我们还通过测量数据，计算了质点的振动周期和振动频率。
根据计算结果，我们可以得出质点的自然频率，并与实验结果进行比较。
通过比较，我们可以验证实验结果的准确性。
五、实验分析受迫振动是一种非常常见的现象，我们可以在日常生活中的许多场景中观察到这种现象。
例如，当我们在汽车上行驶时，车辆的振动就是一种受迫振动。
通过实验，我们可以更加深入地了解这种现象的特征和规律，从而更好地理解物理学中的振动理论。
在实验中，我们还学习了测量受迫振动的方法和技巧。
这些技能对于我们进行物理实验和科学研究都非常重要。
我们应该认真掌握这些技能，并在今后的学习和工作中加以应用。
六、实验结论通过本次实验，我们深入了解了受迫振动的基本原理和特征。
我们通过观察振动现象和测量数据，验证了物理学中的振动理论。
受迫振动实验报告总结
受迫振动实验报告总结实验目的本实验旨在通过研究受控物体在受迫力作用下的振动特点，探讨谐振、共振、幅频特性等相关问题，加深对振动现象的理解。
实验装置和原理实验采用了一套受迫振动实验装置，包括：一个悬挂在弹性杆上的实验物体、一对电磁线圈、一个频率调节器、一个信号发生器、一个振动测量装置。
其中实验物体连接电磁线圈，当电磁线圈通过交流电流时，对实验物体施加周期性的受迫力。
实验步骤1. 将实验物体悬挂在弹性杆上，并调整实验物体的位置，使其处于自由落体平衡状态。
2. 调节频率调节器，采用不同的频率进行实验，观察实验物体的振动情况，并记录测得的数据。
3. 利用信号发生器调节电磁线圈的交流电流频率，将频率调至实验物体的谐振频率附近，观察实验物体的共振现象。
4. 将实验物体的频率与电流大小、振幅等参数进行测量，得出实验物体的幅频特性曲线。
实验结果与分析经过实验观察及测量，得到了一系列实验数据，并绘制了相应的图表。
实验结果显示，实验物体在受迫力作用下产生了振动，且振幅与频率存在一定的关联性。
谐振现象通过调节频率调节器，我们观察到实验物体在达到一特定频率时出现了谐振现象。
在该频率下，实验物体的振幅较大，且对外界干扰较为敏感。
这一现象说明，当受迫力的频率与实验物体的固有频率相近时，能量传递效率较高，振动幅度达到最大。
幅频特性曲线根据实验数据绘制的幅频特性曲线显示，实验物体的振幅随着频率的变化呈现出一定的规律性。
在低频范围内，振幅逐渐增加；而在谐振频率附近，振幅达到最大值；随后在高频范围内，振幅逐渐减小。
实验讨论与改进在实验过程中，我们发现了一些问题，并对实验结果进行了讨论和分析。
首先，由于实验条件的限制，我们无法精确测量实验物体的振动频率和振幅，可能存在一定的误差。
其次，实验过程中可能会受到外界干扰因素，如空气阻力、弹簧老化等，这些因素可能会对振动现象产生一定影响。
为提高实验的准确性和可靠性，我们可以进行以下改进措施：增加测量仪器的精度、减小外界干扰因素、多次重复实验取平均值等。
受迫振动实验报告
受迫振动实验报告实验目的，通过受迫振动实验，探究受迫振动系统的特性，并验证受迫振动的共振现象。
实验仪器与设备，振动台、弹簧振子、电磁振子、频率计、示波器、信号发生器等。
实验原理，受迫振动是指在外力作用下，振动系统产生的振动。
当外力的频率与振动系统的固有频率相同时，振动系统将出现共振现象。
实验步骤：1. 首先，将弹簧振子固定在振动台上，并接通电源，调整振动台的频率，使弹簧振子产生自由振动。
2. 然后，将电磁振子放置在弹簧振子旁边，接通电源，并调节信号发生器的频率，使电磁振子产生受迫振动。
3. 使用频率计测量弹簧振子和电磁振子的振动频率，并记录下数据。
4. 利用示波器观察弹簧振子和电磁振子的振动波形，分析受迫振动的特点。
实验结果与分析：经过实验测量和观察，我们得到了以下数据：1. 弹簧振子的固有频率为f1=10Hz，电磁振子的固有频率为f2=12Hz。
2. 当信号发生器的频率为10Hz时，弹簧振子和电磁振子的振幅达到最大值，出现共振现象。
3. 通过示波器观察，我们发现在共振时，振动系统的振幅明显增大，且振动波形呈现出明显的共振特征。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 受迫振动系统的共振现象是由外力频率与振动系统固有频率相匹配所导致的。
2. 在共振时，振动系统的振幅显著增大，能量传递效率提高。
3. 受迫振动实验结果与理论分析相吻合，验证了受迫振动的共振现象。
实验总结：通过本次实验，我们深入理解了受迫振动系统的特性，掌握了受迫振动的共振现象，并通过实验数据验证了理论分析的正确性。
受迫振动实验不仅加深了我们对振动现象的理解，也为日后的科研工作和工程应用提供了重要参考。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，我们遇到了信号发生器频率调节不准确的问题，影响了实验数据的准确性。
为了解决这一问题，我们反复调节信号发生器，确保频率的准确性，最终获得了可靠的实验数据。
展望：受迫振动实验为我们提供了一次宝贵的实践机会，也为我们今后的学习和科研工作提供了重要的基础。
受迫振动研究实验报告
受迫振动研究报告摘要：本实验借助共振仪，测量观察电磁阻尼对摆轮的振幅与振动频率之间的影响。
在此基础上，研究了受迫振动，测定摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性曲线，并以此求出阻尼系数6。
关键词：受迫振动幅频特性山|线相频特性曲线引言：振动是自然界最常见的运动形式之一。
由受迫振动而引起的共振现象在H常生活和工程技术中极为普遍。
共振现象在许多领域有着广泛的应用，例如，众多电声器件需要利用共振原理设计制作：为研究物质的微观结构，常采用磁共振的方法。
但是共振现象也有极大的破坏性，减震和防震是工程技术和科学研究的一项重要的任务。
1 •实验原理1.1受迫振动1.光电门H；2.长凹槽D；3.短凹槽D；4.铜质摆轮A；5.擢杆M；6.蜗卷弹簧7•支承架；8.阻尼线圈K； 9.连杆E； 10.揺杆调节蝮丝；11.光电訂I； 12.角度盘& 13•有机玻璃转盘F； 14•底座；15•弹簧夹持螺钉L； 16•闪光灯图1铜质関形摆轮系统作受迫振动时它受到三种力的作用：蜗卷弹簧B提供的弹性力矩 -灼,轴承、空气利电磁阻尼力矩-b譽，电动机偏心系统经卷簧的外夹持端提供的驱动力矩dtM = Mocoswto根据转动定理，有d2e do]—T —— b — + M o COS a)t (1)dt2dt式中，J为摆轮的转动惯星，Mo为驱动力矩的幅值，3为驱动力矩的角频率，令2 —Moa>o = j > 28 = j, in =—则式(1)可写为d2e de ,^2 + 28 — + 0)^6 = m coscot (2) 式中§为阻尼系数，3o为摆轮系统的固有频率。
在小阻尼(52 - O)2)条件下，方程(2) 的通解为：0 = 6a e^St cos(a)Qt + a) + 6bCos(a)t + <p)此解为两项之和，由于前一项会随着时间的推移而消失，这反映的是一种暂态行为, 与驱动力无关。
第二项表示与驱动力同频率且振幅为％的振动。
受迫振动的研究实验报告
受迫振动的研究实验报告实验目的，通过对受迫振动的研究，探索振动系统的特性，并验证受迫振动的理论知识。
实验仪器与设备，振动台、弹簧振子、电磁振子、频率计、示波器、电源供应器等。
实验原理，受迫振动是指在外力作用下，振动系统受到迫使而产生的振动。
当外力的频率接近振动系统的固有频率时，会出现共振现象。
在实验中，我们将通过改变外力的频率和振幅，观察振动系统的响应，从而研究受迫振动的特性。
实验步骤：1. 将弹簧振子和电磁振子分别固定在振动台上，并连接到电源供应器和频率计上。
2. 调节频率计和电源供应器，使弹簧振子和电磁振子的固有频率分别为f1和f2。
3. 分别设置外力的频率为f1、f2和f3，观察振动系统的响应，并记录数据。
4. 调节外力的振幅，重复步骤3的实验，并记录数据。
5. 对实验数据进行分析和处理，得出结论。
实验结果与分析：通过实验数据的记录和分析，我们得出以下结论：1. 当外力的频率等于弹簧振子或电磁振子的固有频率时，振动系统会出现共振现象，振幅急剧增大。
2. 外力的振幅对振动系统的响应有明显影响，振幅越大，振动系统的响应越明显。
结论，受迫振动是振动系统的一种重要现象，外力的频率和振幅对振动系统的响应有显著影响。
通过实验研究，我们可以更深入地了解受迫振动的特性，为振动系统的应用提供理论支持。
实验总结，通过本次实验，我们深入探讨了受迫振动的特性，并验证了受迫振动的理论知识。
实验结果对于进一步研究振动系统具有一定的指导意义，也为相关领域的工程应用提供了理论支持。
实验中遇到的问题与改进，在实验过程中，由于外界干扰和仪器误差等因素，可能会对实验结果产生一定影响。
在以后的实验中，我们可以进一步优化实验条件，减小误差，确保实验结果的准确性。
实验的意义与展望，受迫振动作为振动系统的重要现象，具有广泛的应用价值。
通过对受迫振动的研究，可以深入理解振动系统的特性，为相关领域的工程应用提供理论支持。
未来，我们可以进一步探索受迫振动的特性，拓展其在工程领域的应用。
大学物理实验报告—受迫振动的研究报告
大学物理实验报告—受迫振动的研究报告本文将要介绍在大学物理实验中所完成的一个受迫振动的研究报告。
通过对实验现象的观察，我们探究了受迫振动的规律，并对其中涉及到的物理理论进行了分析。
实验原理受迫振动是指在外力的作用下，振动系统被迫偏离静态平衡位置，并做周期性的振动。
如图1所示，受迫振动的系统为简谐振动系统，它由一个弹簧和一个质量块组成。
在系统达到平衡位置附近的时刻，施加一个振幅为A，频率为ω的周期性外力F(t)=F0sin(ωt)。
系统在这种情况下的动力学方程为：m(d^2x/dt^2)+kx=F0sin(ωt)其中，m是质量，k是系统的弹性系数，x(t)是动点的位移，F0是外力的振幅，ω是外力的圆频率。
根据动力学方程，我们可以得出系统振动的公式如下：其中，A是系统振动的振幅，φ是动点的初相位。
实验过程在实验过程中，我们需要完成以下步骤：1. 使用弹簧和质量块构造简谐振动系统。
2. 将一个波形发生器连接到系统上，并施加一个外力。
3. 使用一个数据采集器记录系统的振动，包括振幅和振动的周期。
4. 通过数据分析软件分析数据，并得出实验结果。
实验数据在实验过程中，我们通过数据采集器记录了系统的振动数据。
如图2所示，我们测量了振幅随时间的变化，可以看到系统的振幅随着时间的变化而周期性地增加和减少。
通过对数据的分析，我们得出了实验结果，如下：1. 振幅随时间的变化呈周期性变化。
2. 系统的振幅和外力的振幅F0呈正比关系。
3. 当外力的频率接近系统自由振动的频率时，振幅最大。
4. 当外力的频率超过系统自由振动的频率时，振幅逐渐变小。
分析与结论总之，通过这个实验，我们深入了解了受迫振动的规律和物理理论，掌握了相应的实验技能，并得出实验结论，为以后的科学研究打下了坚实的基础。
受迫振动试验实验报告
受迫振动试验实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，使学生理解受迫振动的基本原理，掌握受迫振动的频率响应特性，并学会如何通过实验数据来分析和解释受迫振动现象。
二、实验原理受迫振动是指一个振动系统在外力的持续作用下发生的振动。
当外力的频率接近系统的固有频率时，系统将发生共振，此时振幅会显著增大。
实验中，我们通过改变外力的频率，观察并记录振幅的变化，从而研究系统的频率响应特性。
三、实验设备1. 振动台2. 测量仪器（如位移传感器、力传感器等）3. 数据采集系统4. 调节装置（用于改变外力的频率和振幅）四、实验步骤1. 将振动台置于稳定的环境中，确保其水平放置。
2. 将测量仪器安装在振动台上，并连接至数据采集系统。
3. 启动数据采集系统，记录系统在无外力作用下的自由振动数据。
4. 逐渐改变外力的频率，从低于固有频率开始，逐步增加至高于固有频率。
5. 在每个频率点，保持外力频率不变，记录振幅和相位的变化。
6. 重复步骤4和5，直到覆盖所有感兴趣的频率范围。
7. 分析数据，绘制振幅-频率和相位-频率的曲线图。
五、实验结果通过实验，我们得到了振幅随外力频率变化的曲线图。
在共振频率附近，振幅显著增大，验证了共振现象的存在。
同时，通过相位-频率曲线，我们观察到了系统相位的变化，进一步证实了受迫振动的特性。
六、实验分析1. 共振现象：当外力频率接近系统的固有频率时，振幅显著增大，这是共振现象的明显表现。
2. 频率响应：实验结果表明，系统对不同频率的外力有不同的响应，这与系统的阻尼和刚度有关。
3. 阻尼效应：实验中，系统在非共振频率下振幅较小，这与系统的阻尼特性有关。
七、实验结论通过本次受迫振动试验，我们成功地观察并分析了受迫振动的频率响应特性。
实验结果与理论预期相符，验证了受迫振动理论的正确性。
此外，实验过程中对共振现象和阻尼效应的观察，加深了我们对振动系统动态行为的理解。
八、实验反思在实验过程中，我们注意到了环境因素对实验结果的影响，例如地面的稳定性和周围环境的振动。
受迫震动实验报告
一、实验目的1. 了解受迫振动的概念和特点；2. 掌握受迫振动频率与驱动频率的关系；3. 通过实验验证受迫振动频率与阻尼系数的关系；4. 学习使用相关实验仪器，提高实验操作能力。
二、实验原理受迫振动是指在外力作用下，系统被迫产生的振动。
当外力的频率与系统的固有频率相等时，系统会出现共振现象，此时振幅达到最大。
本实验中，我们将通过改变驱动频率和阻尼系数，观察受迫振动的频率变化，并分析受迫振动频率与阻尼系数的关系。
三、实验仪器与设备1. 振动实验台；2. 驱动信号发生器；3. 阻尼器；4. 振幅测量仪；5. 频率计；6. 计时器；7. 数据采集器；8. 计算机。
四、实验步骤1. 将振动实验台放置在水平平稳的工作台上，确保实验过程中台面不发生晃动；2. 将驱动信号发生器连接到振动实验台，调整驱动频率，使其略低于振动实验台的固有频率；3. 打开阻尼器，调节阻尼系数，使其略大于振动实验台的临界阻尼系数；4. 启动数据采集器，记录受迫振动的振幅和频率；5. 改变驱动频率，重复步骤3和4，记录不同驱动频率下的受迫振动振幅和频率；6. 改变阻尼系数，重复步骤3和4，记录不同阻尼系数下的受迫振动振幅和频率；7. 利用计算机分析实验数据，绘制受迫振动频率与驱动频率、阻尼系数的关系曲线。
五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验数据，绘制受迫振动频率与驱动频率、阻尼系数的关系曲线，如下：（此处插入实验结果曲线图）2. 分析（1）受迫振动频率与驱动频率的关系：当驱动频率略低于振动实验台的固有频率时，受迫振动频率随着驱动频率的增加而增加；当驱动频率接近固有频率时，受迫振动频率达到最大值；当驱动频率超过固有频率时，受迫振动频率逐渐减小。
（2）受迫振动频率与阻尼系数的关系：随着阻尼系数的增加，受迫振动频率逐渐减小；当阻尼系数达到临界阻尼系数时，受迫振动频率最小；当阻尼系数超过临界阻尼系数时，受迫振动频率逐渐增大。
六、实验结论1. 受迫振动频率与驱动频率有关，当驱动频率略低于振动实验台的固有频率时，受迫振动频率随着驱动频率的增加而增加；2. 受迫振动频率与阻尼系数有关，随着阻尼系数的增加，受迫振动频率逐渐减小；3. 本实验验证了受迫振动频率与驱动频率、阻尼系数的关系，为相关领域的研究提供了实验依据。
受迫振动研究实验报告 (2)
受迫振动研究实验报告 (2)实验题目：受迫振动研究实验目的：1、通过实验掌握受迫振动的基本原理和方法，加深对振动现象的理解；2、学会用示波器观察和记录振动现象的振幅、频率等参数，并用多种方法测量振动参数（频率、周期、振幅）及其误差；3、通过实验，在实验中养成细心、认真做实验的良好习惯，加深对实际现象的理解。
实验仪器：1、示波器：需要一个能够输出正弦波的信号源，以促使被研究的简谐振动成为受迫振动。
2、单摆实验器材：支架、单摆杆、单摆球等。
实验原理：在一个简谐振动中，振幅、频率和周期是三个基本物理量。
其中，振幅是指物体从平衡位置最大的偏离距离，频率是指每秒钟振动的周期数，周期是指振动一次所需的时间。
为了更好地观察振动现象，我们需要一个示波器。
示波器是一种电子测量仪器，能够将交流信号的波形可视化处理，以方便观察和测量。
在受迫振动中，需要一个外力的作用，以促使物体发生振动。
这个外力称为驱动力。
驱动力通常采用正弦波信号的形式，频率可以自由设定。
驱动力频率和自由振动的固有频率接近时，受迫振动会变得非常明显。
这种现象称为共振现象。
实验步骤：1、准备实验仪器：将示波器连接到正弦波信号源上。
2、振幅测量：用单摆实验器材在水平面内安装单摆，制备一个只有重力驱动的简谐振动系统。
利用单摆的振幅测量器，测量单摆的振动振幅，将该数据记录在实验记录表内。
3、受迫振动研究：稳定实验环境后，控制信号源频率与单摆自由振动频率接近。
通过示波器记录振幅、频率等数据。
测量并记录各项数据。
实验结果：实验测得，单摆自由振动的周期为2.06秒，频率为0.485Hz，振幅为13.72cm。
进行受迫振动研究时，设定驱动力频率为1Hz，当驱动力频率与单摆自由振动频率接近时，单摆振幅迅速增大，达到峰值后又迅速下降。
该现象即为共振现象，此时单摆振幅达到最大值为53.2cm。
实验讨论：实验结果表明，在受迫振动中，当驱动力频率与自由振动频率接近时，共振现象会出现，此时振幅增加明显。
利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告
利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告受迫振动是物理学中一个重要的研究方向，利用波尔共振仪可以进行受迫振动的实验研究。
本实验旨在通过波尔共振仪的搭建和调整，观察受迫振动的波形特点，并研究受迫振动的周期与频率之间的关系。
实验结果可以用以验证受迫振动的理论模型，并进一步探讨受迫振动的规律性。
一、实验目的1.理解受迫振动的概念和规律。
2.学习使用波尔共振仪进行受迫振动的实验研究。
3.通过实验观察并分析受迫振动的波形特点。
4.探究受迫振动的周期与频率之间的关系。
二、实验原理1.受迫振动的定义：当有一周期性外力作用于一个自由振动系统时，振动系统将产生受迫振动。
外力的周期等于振动系统的周期时，称之为共振。
共振时，振动系统的振幅将达到最大值。
2.波尔共振仪的构造：波尔共振仪主要由一个弹性线和其两端的摆线振子组成。
外力通过弹性线传递给摆线振子，从而产生受迫振动。
3.受迫振动的周期和频率关系：受迫振动的周期与弹性线的原长和振子质量有关。
当振子质量不变时，周期的平方与弹性线的原长成正比。
三、实验步骤1.搭建波尔共振仪：在水平台上固定一端的弹性线，将另一端的摆线振子挂在弹性线上。
2.调整外力的频率：通过调整外力的频率，使振子呈现共振状态。
可以通过改变外力的频率或改变振子的长度来调整频率。
3.观察振子的波形特点：调整合适的外力频率后，观察摆线振子的波形特点，如最大振幅、振动周期等。
4.测量振子的振动周期：利用计时器测量振子的振动周期，并记录下来。
5.调整外力的频率，并再次观察振子的波形特点和测量振动周期。
6.重复步骤3~5，完成一系列不同频率下的观察和测量。
四、实验结果与分析1.根据步骤3和4的观察和测量，我们可以得到不同外力频率下的振子振动周期。
2.根据实验原理中的周期与频率关系，我们可以计算出受迫振动的频率与周期之间的关系。
3.绘制频率与周期的关系曲线，观察是否符合受迫振动的理论模型。
4.将实验结果与理论模型进行对比和讨论，分析实验结果的合理性和可能的偏差。
受迫振动的研究 实验报告
受迫振动的研究实验报告实验目的：研究受迫振动的特性，探究受迫振动的频率与振幅之间的关系。
实验仪器与材料：弹簧振子、振动发生器、示波器、电压表、计时器。
实验原理：受迫振动是指在外界周期性力的作用下，振子产生的振动。
受迫振动的特点是振子在外力的驱动下，振动频率等于外力的频率，而振幅受到振子本身的固有频率和外力频率的共同影响。
实验步骤：1. 将弹簧振子固定在水平台上，并调整其初始位置，使其处于平衡位置。
2. 将振动发生器与振子连接，开启振动发生器，并调节频率为一定值。
3. 使用示波器观察振子的振动情况，并测量振子受迫振动的周期T。
4. 改变振动发生器的频率，重复第3步，得到不同频率下的振动周期T。
5. 根据周期T计算受迫振动的频率f=1/T。
6. 改变振动发生器的振幅，重复第2步至第5步，得到不同振幅下的振动频率f和周期T。
实验数据记录与处理：频率（Hz）周期T（s）-5 0.210 0.115 0.06720 0.0525 0.04根据上表数据计算受迫振动的频率和周期，并绘制频率-振幅示意图。
实验结果分析与讨论：根据实验数据计算可得，当受迫振动频率为5Hz时，其周期T为0.2s；当频率为10Hz时，周期T为0.1s；当频率为15Hz时，周期T为0.067s；当频率为20Hz时，周期T为0.05s；当频率为25Hz时，周期T为0.04s。
可见，受迫振动的频率与周期呈反比关系。
根据实验数据绘制的频率-振幅示意图显示，当受迫振动的频率变化时，振幅也发生了变化。
首先，当频率较小时，振幅较大；随着频率的增加，振幅呈先增大后减小的趋势；当频率过大时，振幅几乎趋近于零。
这是由于受迫振动的特性决定的。
在低频时，振子能够跟随外力的驱动进行较大幅度的振动；随着频率的增加，振子的响应速度有限，无法完全跟随外力的变化而发生滞后，导致振幅变小；当频率过大时，振子无法迅速响应外力的变化，振子的振幅几乎趋近于零。
实验中可能存在的误差主要来自于实验仪器的精度以及实际振动情况的复杂性。
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大学物理实验报告——受迫振动的研究受迫振动的研究摘要: 振动是自然界中最常见的运动形式，本文对物体的受迫振动进行了研究，观察到了共振现象，通过测量系统在振动时的相关物理量，获得了振动系统的固有频率，研究了受迫振动的幅频特性和相频特性，并绘出了图像。
关键词: 受迫振动幅频特性相频特性固有频率The study of the forced vibrationAbstract: Vibration is the most common form of exercise in the nature. This article makes a research on vibration. Resonance is observed during the experiment. By measuring the related physical quantity during the vibration, the system’s natural frequency is got. The article also studies the amplitude-frequency characteristics and phase-frequency characteristics and draws pictures about them.Keywords: forced vibration amplitude-frequency characteristics phase-frequency characteristics natural frequency一、实验原理1.受迫振动：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策动力。
如果外力是按简谐振动规律变化，那么稳定状态时的受迫振动也是简谐振动，此时，振幅保持恒定，振幅的大小与策动力的频率和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，系统除了受到策动力的作用外，同时还受到回复力和阻尼力的作用。
所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与策动力变化不是同相位的，而是存在一个相位差。
当策动力频率与系统的固有频率相同产生共振，测试振幅最大，相位差为 90°。
实验采用摆轮在弹性力矩作用下自由摆动，在电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究受迫振动特性，可直观地显示机构振动中的一些物理现象。
当摆轮受到周期性策动力矩M=M0cosωt的作用，并在有空气阻尼和电磁阻尼的媒质中运动时（阻尼力矩为−bⅆθⅆt），其运动方程为：Jⅆ2θⅆt =−kθ−bⅆθⅆt+M0cosωt (1)（1）式中，J为摆轮的转动惯量，–kθ为弹性力矩，M0为强迫力矩的幅值，ω为策动力矩的角频率。
令ω02=k∕J，2δ=bJ，m= M0J⁄。
则（1）式可写为ⅆ2θⅆt2+2δⅆθⅆt+ω02θ=mcosωt(2)式（2）即为阻尼振动方程。
阻尼系数为δ，摆轮固有频率为ω0。
在小阻尼的情况下，式（2）的通解为θ=θaⅇ−δt cos(ωa t+α)+θb cos(ωt+φ)可见，受迫振动可分成两部分：第一部分是阻尼振动，和初始条件有关，经过一定时间后衰减消失。
第二部分是振动的稳定状态，策动力矩对摆轮做功，向振动体传送能量，最后达到一个稳定的振动状态。
其中：θb=m√(ω02−ω2)2+4δ2ω2φ=arctan −2δω022.共振：由极值条件∂θb ∂ω=0可得出，当策动力的角频率ωr =√ω02−2δ2时，产生共振，θ有极大值。
若共振时角频率和振幅分别用ωr 、θr 表示，则θr =m2δ√ω02−δ2f =arctan(−√ω02−2δ2δ)表明，阻尼系数δ越小，共振时圆频率越接近固有频率，振幅θr 也越大。
振动的角位移滞后于驱动力矩的相位越接近于π/2，它们的关系如下图所示。
图一 受迫振动的幅频特性图二 受迫振动的相频特性3.阻尼系数δ的测定：(1)由振动系统作阻尼振动时的振幅比值求阻尼系数δ摆轮A 如果只受到涡卷弹簧B 提供的弹性力矩k θ-，轴承、空气和电磁阻尼力矩d bdt θ-，阻尼较小（220δω<）时，振动系统作阻尼振动。
对应的振动方程和方程的解为220220d d dt dt θθδωθ++=cos()t a a e t δθθωα-=+220a ωωδ=-注意到阻尼振动的振幅随时间按指数率衰减，对相隔n 个周期的两振幅之比去自然对数，则有0()ln ln ta t nT n a e n T e δδθθδθθ--+== （7）实际测量中，可利用上式求出δ值，其中n味阻尼振动的周期数，θ为计时开始时振动的振幅，n θ为第n 次振动时的振幅，T 为阻尼振动的周期。
(2)由受迫振动系统的频幅特性曲线求阻尼系数δ（只适合于弱阻尼22δω=情况）由幅频特性可以看出，弱阻尼220δω=的情况下，共振峰附近0/1ωω≈，002ωωω+≈，由式（4）和式（6）可得：2202222222002()4()brδωδθθωωδωωωδ-=≈-+-+当/2b r θθ=时，由上式可解得0ωωδ-≈±。
在幅频特性曲线上可以直接读出/2b r θθ=处对应的两个横坐标0/ωω+ 和0/ωω-，见图4，从而可得2ωωδ+--= (8)图4 由幅频特性曲线求δ二、实验内容(1) 测定阻尼为0情况下摆轮的振幅θ与振动频率0ω的对应关系。
在仪器上选择“自由摆动”，然后将摆轮播过半圈左右（140160︒︒:），用仪器记录摆轮自由摆动的振幅θ和周期T 的关系。
查阅并记录实验数据以备查用。
(2) 测定阻尼振动的振幅比值，求出阻尼系数δ将试验模式调为“阻尼振动”，选择阻尼一，然后将摆轮播过半圈左右（140160︒︒:），开始测量。
测量连续十个周期的摆轮振幅019,,,θθθL 。
由式（7）可以发现，用逐差法处理019,,,θθθL 这组数据，可得平均值5T δ，从而求得阻尼系数δ。
(3) 观察摆轮受迫振动现象，测定摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性曲线，并求阻尼系数δ。
将有机玻璃转盘F 的指针放在角度盘“0”处，选择实验模式为“受迫振荡”，阻尼大小为“阻尼一”，打开电机，电机的转动带动摆轮作受迫振动。
当受迫振动稳定后，测量十个周期的长度10T 、摆轮振幅θ以及相位差ϕ。
调节旋钮改变电动机的转速，重复上述测量过程，测得电机驱动力变化时，受迫振动频率、振幅和相位差。
在从内容1中的0θω-曲线中查得相应的0ω值，作出在选定阻尼条件下的摆轮受迫振动的幅频特性曲线和相频特性曲线。
最后根据式（8）求出阻尼系数δ。
三、实验结果与讨论(1) 自由振动时，振幅与周期的关系T/sθT/sθ1.573 159 1.575 102 1.573 158 1.575 101 1.573 154 1.576 981.574 148 1.575 971.574 142 1.576 931.574 136 1.575 921.575 128 1.576 871.575 126 1.575 841.575 122 1.575 781.575 119 1.575 671.575 118 1.575 621.575 116 1.574 561.576 111 1.574 551.575 108 1.574 541.576 107 1.574 50此表供以后查阅。
(2) 测定阻尼振动的振幅比，求阻尼系数δ。
振幅/()θ︒5ln(/)5i i Tθθδ+=θ 1175θ 77 0.418369 1θ 108 6θ 71 0.419451 2θ 99 7θ 65 0.420733 3θ 91 8θ 60 0.416515 4θ849θ540.441833平均值0.4233810T =15.762s T =1.5762s由相关数据可得：δ=0.053722s −1三、受迫振动的幅频特性与相频特性 实验数据如下： T ×10/s θbφ T ×10/s θb φ 15.041 38 163 15.689 147 107 15.143 44 161 15.713 152 100 15.301 58 156 15.738 154 92 15.337 62 154 15.762 154 85 15.370 66 152 15.784 150 79 15.4037215115.8101467315.451 78 145 15.848 138 65 15.466 81 144 15.872 131 60 15.491 86 142 15.943 110 49 15.512 91 141 16.010 93 40 15.554 101 136 16.064 82 35 15.606 120 129 16.104 76 32 15.640 131 121 16.144 69 30 15.672 142 112 16.154 68 29根据数据绘出幅频特性曲线，如下图所示：θbω/ω0根据数据，绘出相频特性曲线，如下图所示：由图可得：θr =154°θ√2=109° 由图可得：ω+/ω0−ω−/ω0≈0.025δ≈0.049829s −1四、参考文献[1] 钱锋，潘人培. 大学物理实验（修订版）[M]. 北京：高等教育出版社，2005. 227-238. φω/ω0。