弦線上的駐波實驗Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式弦線上的駐波實驗在自然現(xiàn)象中，振動現(xiàn)象廣泛地存在著，振動在媒質(zhì)中傳播就形成波，波的傳播有兩種形式：縱波和橫波。駐波是一種波的干涉，比如樂器中的管、弦、膜、板的共振干涉都是駐波振動。實驗?zāi)康挠^察在弦線上形成的駐波；頻率不變時，驗證橫波的波長與弦線中張力的關(guān)系；張力不變時，驗證橫波的波長與波源振動頻率的關(guān)系。實驗原理在一根拉緊的弦線上，其中張力為，線密度為，則沿弦線傳播的橫波應(yīng)滿足下述運動方程： 式中為波在傳播方向（與弦線平行）的位置坐標(biāo)，為振動位移。將（1）式與典型的波動方程： 相比較，即可得到波的傳播速度： 若波源的振動頻率為，橫波波長為，由于，故波長與張力及線密度之間的關(guān)系為： 為了用實驗證明公式（2）成立，將該式兩邊取對數(shù)，得整理為word格式整理為word格式整理為word格式 若固定頻率及線密度，而改變張力，并測出各相應(yīng)波長，作圖，若得一直線，計算其斜率值（如為1/2），則證明了的關(guān)系成立。同理，固定線密度及張力，改變振動頻率，測出各相應(yīng)波長，作圖，如得一斜率為-1的直線就驗證了的關(guān)系。實驗儀器可調(diào)頻率的數(shù)顯機械振動源、平臺、固定滑輪、可調(diào)滑輪、砝碼盤、米尺、弦線、砝碼、分析天平等。圖1儀器結(jié)構(gòu)圖1、機械振動源；2、振動簧片；3、弦線；4、可動刀口支架；5、可動滑輪支架；6、標(biāo)尺；7、固定滑輪；8、砝碼與砝碼盤；9、變壓器。實驗裝置如圖1所示，金屬弦線的一端系在能作水平方向振動的可調(diào)頻率數(shù)顯機械振動源的振簧片上，頻率變化范圍從0~200Hz連續(xù)可調(diào)，頻率最小變化量為0.01Hz，弦線一端通過滑輪懸掛一砝碼盤；在振動裝置（振動簧片）的附近有可動刀口，在實驗裝置上還有一個可沿弦線方向左右移動并撐住弦線的動滑輪。這兩個滑輪固定在實驗平臺上，其產(chǎn)生的摩擦力很小，可以忽略不計。若弦線下端所懸掛的砝碼（包含砝碼盤）的質(zhì)量為，張力。當(dāng)波源振動時，即在弦線上形成向右傳播的橫波；當(dāng)此波傳播到可動滑輪與弦線相切點時，由于弦線在該點受滑輪兩臂阻擋而不能振動，故波在切點被反射形成了向左傳播的反射波。這種傳播方向相反的兩列波疊加即形成駐波。當(dāng)振動端簧片與弦線固定點至可動滑輪與弦線切點的長度等于半波長的整數(shù)倍時，即可得到振幅較大而穩(wěn)定的駐波，振動簧片與弦線固定點為近似波節(jié)，弦線與動滑輪相切點為波節(jié)。他們的間距為整理為word格式整理為word格式整理為word格式，則 其中為任意正整數(shù)。利用上式，即可測量弦線上橫波波長?？烧{(diào)頻率的數(shù)顯機械振動源的使用實驗時，將變壓器（黑色殼）輸入插頭與220V交流電源接通，輸出端(五芯航空線)與主機上的航空座相連接。打開數(shù)顯振動源面板上的電源開關(guān)eq\o\ac(○,1)（振動源面板如圖2所示）。面板上數(shù)碼管顯示振動源振動頻率×××.××Hz。根據(jù)需要按頻率調(diào)節(jié)eq\o\ac(○,2)中▲（增加頻率）或▼（減小頻率）鍵，改變振動源的振動頻率，調(diào)節(jié)面板上幅度調(diào)節(jié)旋鈕eq\o\ac(○,4)，使振動源有振動輸出；當(dāng)不需要振動源振動時，可按面板上復(fù)位鍵eq\o\ac(○,3)復(fù)位，數(shù)碼管顯示全部清零。圖2振動源面板圖實驗步驟驗證橫波的波長與弦線中的張力的關(guān)系固定一個波源振動的頻率，在砝碼盤上添加不同質(zhì)量的砝碼，以改變同一弦上的張力。每改變一次張力（即增加一次砝碼），均要左右移動可動滑輪的位置，使弦線出現(xiàn)振幅較大而穩(wěn)定的駐波。用實驗平臺上的標(biāo)尺測量值并記錄n值。驗證橫波的波長與波源振動頻率的關(guān)系在砝碼盤上放上一定質(zhì)量的砝碼，以固定弦線上所受的張力，改變波源振動的頻率，用駐波法測量各相應(yīng)的波長。整理為word格式整理為word格式整理為word格式數(shù)據(jù)處理驗證橫波的波長與弦線中的張力的關(guān)系根據(jù)式（3）算出波長。作圖，求其斜率。驗證橫波的波長與波源振動頻率的關(guān)系作圖，求其斜率。得出弦線上波傳播的規(guī)律結(jié)論。注意事項實驗中，要準(zhǔn)確求得駐波的波長，必須在弦線上調(diào)出振幅較大且穩(wěn)定的駐波。在固定頻率和張力的條件下，可沿弦線方向左、右移動可動滑輪⑤的位置，找出“近似駐波狀態(tài)”，然后細(xì)細(xì)移動可動滑輪位置，逐步逼近，最終使弦線出現(xiàn)振幅較大且穩(wěn)定的駐波；調(diào)節(jié)振動頻率，當(dāng)振簧片達(dá)到某一頻率（或其整數(shù)倍頻率）時，會引起整個振動源（包括弦線）的機械共振，從而引起振動不穩(wěn)定。此時，可逆時針旋轉(zhuǎn)面板上的輸出信號幅度旋鈕，減小振幅，或避開共振頻率進(jìn)行實驗。思考題測時，取個節(jié)點好，還是取一個節(jié)點好？如何設(shè)計測量的實驗？弦線的質(zhì)量及伸長對實驗有何影響？弦線的粗細(xì)和彈性對實驗各有什么影響，應(yīng)如何選擇？MACROBUTTONMTEditEqu