




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、弦線上波的傳播規(guī)律實驗介紹: 波動的研究幾乎出現(xiàn)在物理學(xué)的每一領(lǐng)域中。如果在空間某處發(fā)生的擾動,以一定的速度由近及遠(yuǎn)向四處傳播,則這種傳播著的擾動稱為波。機械擾動在介質(zhì)內(nèi)的傳播形成機械波,電磁擾動在真空或介質(zhì)內(nèi)的傳播形成電磁波。不同性質(zhì)的擾動的傳播機制雖然不相同,但由此形成的波卻具有共同的規(guī)律性。本試驗利用弦線上駐波實驗儀,通過弦線上駐波的觀察與測量,研究弦線上橫波的傳播規(guī)律。各種樂器,包括弦樂器、管樂器和打擊樂器等,都是由于產(chǎn)生駐波而發(fā)聲的。為得到最強的駐波,弦或管內(nèi)空氣柱的長度必須等于半波長的整數(shù)倍。實驗?zāi)康模?、觀察弦振動及駐波的形成;2、在振動源頻率不變時,用實驗確定駐波波長與張力的關(guān)
2、系;3、在弦線張力不變時,用實驗確定駐波波長與振動頻率的關(guān)系;4、定量測定某一恒定波源的振動頻率;5、學(xué)習(xí)用對數(shù)作圖法處理數(shù)據(jù)。實驗儀器:弦線上駐波實驗儀(FD-FEW-II型)及其附件,包括:可調(diào)頻率的數(shù)顯機械振動源、平臺、固定滑輪、可動刀口、可動卡口、米尺、弦線、砝碼等;分析天平,卷尺。圖1 弦線上駐波實驗儀示意圖1、可調(diào)頻率數(shù)顯機械振動源;2、振動簧片;3、金屬絲弦線;4、可動刀口支架;5、可動卡口支架;6、標(biāo)尺;7、固定滑輪;8、砝碼與砝碼盤;9、變壓器;10、實驗平臺;11、實驗桌實驗原理:1、弦線上橫波傳播規(guī)律在一根拉緊的弦線上,其中張力為T,線密度為,則沿弦線傳播的橫波應(yīng)滿足下述
3、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;由運動學(xué)知識知,關(guān)系為: 比較式和式可得: 為了用實驗證明公式成立,將該式兩邊取對數(shù),得: 若固定頻率及線密度不變,而改變張力T ,并測出各相應(yīng)波長,作 圖,若得一直線,計算其斜率,如為,則證明了的關(guān)系成立;同理,固定線密度及張力不變,改變波源振動頻率,測出各對應(yīng)波長,作圖,如得一斜率為的直線,就驗證了:的關(guān)系。將公式變形,可得: 實驗中測出、T、的值,利用公式(6)可以定量計算出的值;若計算值和試驗值相吻合,也可以定量地證明了式成立。
4、2、駐波原理當(dāng)兩列振幅和頻率相同的相干波在同一直線相向傳播時,合成的波是一種波形不隨時間變化的波,稱為駐波。我們可以在一根張緊的弦弦上觀察到駐波,如圖1示,將弦線一端系在震動簧片上,弦線的另一端系一定質(zhì)量的砝碼,調(diào)節(jié)可動卡口位置適中,就會在弦線上出現(xiàn)波幅、波節(jié)明顯而穩(wěn)定的駐波。取x軸沿弦線向右,并將波源取為坐標(biāo)原點,波源傳出的入射波沿x正向傳播,入射波在處受阻,產(chǎn)生半波損失并反射回來。入射波可表示為:反射波表示為:則合成波為:上式中,為駐波的振幅,是x的函數(shù): 當(dāng) ,k=0,1,2,,振幅最大,為波幅處; 當(dāng) ,k=0,1,2,,振幅為零,為波節(jié)處。相鄰兩波幅或相鄰波節(jié)的距離都是半波長。3、T
5、、值的測量實驗時,調(diào)節(jié)可動卡口位置,使弦線上出現(xiàn)穩(wěn)定的駐波,將指示刀口放至某一波節(jié)的正下方,設(shè)、間的間距為L,半波個數(shù)為n,則波長: 此時,跨過定滑輪的弦線所懸掛的砝碼和砝碼鉤的總質(zhì)量若為m,則弦線所受的張力為:。設(shè)弦線的長為,質(zhì)量為M,則弦線的線密度(單位長度的質(zhì)量)為:。波源的振動頻率,可以從儀器上直接讀出,也可以通過公式計算出。實驗內(nèi)容及要求:1、驗證橫波的波長與弦線中的張力的關(guān)系(不變)固定波源振動的頻率,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),均要左右移動可動卡口的位置,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L值,數(shù)出對應(yīng)
6、的半波數(shù),即可根據(jù)式(7)算出波長(張力改變5次,每一張力下測2次,求其平均值);列表記錄和處理數(shù)據(jù),計算出,的一一對應(yīng)關(guān)系;在二維直角坐標(biāo)紙上用描點法作出直線圖,由圖求出直線的斜率;分析實驗所得間關(guān)系及其誤差。波源的頻率可固定在80120Hz之間的某一個值上;為了使直線圖上的點分布比較均勻些,砝碼鉤上依次增加砝碼的量采取非等間距遞增。2、驗證橫波的波長與波源振動頻率的關(guān)系(不變)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(改變5次,每一下測2次,求平均值)。作圖,求其斜率;分析實驗所得間關(guān)系及其誤差。波源振動頻率的調(diào)節(jié)范圍可控制在601
7、60Hz,為了使直線圖上的點分布均勻一些,波源頻率依次增加的量采取非等間距遞增。3、測定波源的振動頻率 f 用卷尺、分析天平測弦線的線密度。固定波源振動的頻率為不變,在砝碼盤上依次添加砝碼(5次),以改變弦上的張力,測每一張力下的穩(wěn)定駐波的波長(2次,求其平均值)。利用公式(6)算出,將計算結(jié)果和實驗時儀器所顯示的頻率比較,分析兩者的誤差及誤差來源。實驗時須注意的問題:1、注意安全用電。2、振動儀的振幅要適當(dāng),不必過大;須在弦線上出現(xiàn)振幅較大且穩(wěn)定的駐波時,再測量駐波波長,并從波點開始測量。3、弦線所受的張力是砝碼與砝碼鉤的總重量,砝碼和砝碼鉤的的質(zhì)量均已標(biāo)出。4、實驗時,發(fā)現(xiàn)波源發(fā)生機械共振
8、時,應(yīng)減小振幅或改變波源頻率,便于調(diào)節(jié)出振幅大且穩(wěn)定的駐波。5、使用分析天平時要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作:先調(diào)底座水平,再調(diào)衡量水平;取放物品和砝碼時必須使衡量制動,動作要輕,要從側(cè)門進(jìn)行,且隨開隨關(guān);取放小片碼時要夾牢,謹(jǐn)防掉落、丟失;注意保持分析天平的清潔。實驗原始數(shù)據(jù)紀(jì)錄 :(預(yù)習(xí)報告中寫)1、驗證 與 T 的關(guān)系(f Hz)測量次數(shù)12345m/10-3KgnL/10-2m/ 10-2mm為砝碼和砝碼鉤的總質(zhì)量,L為產(chǎn)生駐波的弦線長度,n為在L長度內(nèi)的半波個數(shù)。2、驗證 與f 的關(guān)系砝碼加掛鉤的總質(zhì)量m 10-3K;張力Tmg N()測量次數(shù)12345f /HznL/10-2m/ 10-2
9、m3、測定波源的振動頻率 f (儀器上顯示頻率f0 Hz)弦線型號: ,弦線長= m,弦線的質(zhì)量M 103Kg,弦線線密度 Kgm-1(實驗數(shù)據(jù)測量及記錄參考“1” )數(shù)據(jù)處理與結(jié)果:(實驗報告中寫)1、驗證 與T 的關(guān)系 ( f Hz )測量次數(shù)12345Tmg /N / mlgTlg根據(jù)以上數(shù)據(jù)作圖,由圖求出其斜率為 。(附上圖) 2、驗證 與 f 的關(guān)系張力 Tmg N 測量次數(shù)12345f /Hz / mlgTlg根據(jù)以上數(shù)據(jù)作 圖,由圖求出其斜率為 。(附上圖)3、測定波源的振動頻率 f ( f0 Hz)弦線型號:;弦線的線密度 Kgm-1弦線測量次數(shù)12345T /N / mf/H
10、z/Hz求與 f0 間的相對誤差:E = 。4444、實驗結(jié)果分析:(1)實驗結(jié)果1、2表明:lg- lgT的斜率非常接近0.5;lg -lgf 的斜率接近-1,驗證了弦線上橫波的傳播規(guī)律,即橫波的波長與弦線張力 T 的平方根成正比,與波源的振動頻率 f 成反比。()實驗結(jié)果3表明:用駐波法可以測出波源的振動頻率,測得值(f Hz)接近于儀器顯示的振動波源頻率(f0 Hz)。()實驗誤差來源分析:實驗結(jié)果1、2、3與理論值相比均有差別,產(chǎn)生誤差的來源主要有以下幾點:););); 思考題:1、實驗中可能存在哪些誤差?弦線的粗細(xì)和彈性對實驗各有什么影響,應(yīng)如何選擇?2、測L 時,駐波的個數(shù)n 是多一些好還是少一些好?為什么? 3、測量半波長時,為什么不測駐波波腹間的距離,而測波節(jié)之間的距離?、為了使 lg - lgT 直線圖上的數(shù)據(jù)點分布比較均勻,砝碼盤中砝碼質(zhì)量應(yīng)如何改變?、為了使 lg - lg f 直線圖上的數(shù)據(jù)點分布
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年四川省綿陽市綿陽中學(xué)物理高二下期末達(dá)標(biāo)測試試題含解析
- 廣東省華南師大附中、省實驗中學(xué)、廣雅中學(xué)、深圳高級中學(xué)四校2025屆物理高二第二學(xué)期期末復(fù)習(xí)檢測試題含解析
- 吉林省長春八中2025屆高二物理第二學(xué)期期末監(jiān)測試題含解析
- 2025年遼寧省朝陽市凌源市聯(lián)合校物理高一下期末經(jīng)典試題含解析
- 八年級下冊物理期末復(fù)習(xí)計劃
- 量子衛(wèi)星測控技術(shù)-洞察及研究
- 2025屆湖南省汨羅市第二中學(xué)高一物理第二學(xué)期期末聯(lián)考試題含解析
- 會計班的期末總結(jié)
- 代客理財協(xié)議書
- 人力資源管理專業(yè)畢業(yè)生自我鑒定
- 吉林省吉林市亞橋中學(xué)2023-2024學(xué)年七年級下學(xué)期期末考試數(shù)學(xué)試卷
- 貴州省貴陽市南明區(qū)2023-2024學(xué)年四年級下學(xué)期期末數(shù)學(xué)質(zhì)量監(jiān)測
- DL-T5706-2014火力發(fā)電工程施工組織設(shè)計導(dǎo)則
- 2024-2030年殷瓦鋼行業(yè)市場現(xiàn)狀供需分析及重點企業(yè)投資評估規(guī)劃分析研究報告
- 第一目擊者理論考試題題庫110題
- 2024年縣鄉(xiāng)教師選調(diào)進(jìn)城考試《教育學(xué)》題庫附答案【綜合卷】
- 2022智慧健康養(yǎng)老服務(wù)與管理專業(yè)人才培養(yǎng)調(diào)研報告
- 機動車駕駛員安全教育培訓(xùn)課件
- 三坐標(biāo)檢測報告樣本
- 焊條烘烤操作規(guī)程
- 2022海南省財金集團(tuán)有限公司招聘試題及答案解析
評論
0/150
提交評論