3114001837 李嘉祺 波爾共振實(shí)驗(yàn)

五邑大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)學(xué)號(hào)140704姓名李嘉祺日期2015/03/31實(shí)驗(yàn)名稱波爾共振實(shí)驗(yàn)座號(hào)/組號(hào)CD組儀器用具(報(bào)告)：ZKY-BG型波爾共振儀實(shí)驗(yàn)?zāi)康模A(yù)習(xí)）：1.研究波爾共振儀中彈性擺輪受迫振動(dòng)的幅頻、相頻特性。

2研究不同阻尼力矩對受迫振動(dòng)的影響，觀察共振現(xiàn)象。

3學(xué)習(xí)用頻閃法測定運(yùn)動(dòng)物體的某些量，如相位差。實(shí)驗(yàn)原理（預(yù)習(xí)）：1、受迫振動(dòng)：物體在周期外力的持續(xù)作用下發(fā)生的振動(dòng)稱為受迫振動(dòng)，這種周期性的外力稱為強(qiáng)迫力。2、受迫振動(dòng)特點(diǎn)：如果外力是按簡諧振動(dòng)規(guī)律變化，那么穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的受迫振動(dòng)也是簡諧振動(dòng)，此時(shí)，振幅保持恒定，振幅的大小與強(qiáng)迫力的頻率和原振動(dòng)系統(tǒng)無阻尼時(shí)的固有振動(dòng)頻率以及阻尼系數(shù)有關(guān)。在受迫振動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)除了受到強(qiáng)迫力的作用外，同時(shí)還受到回復(fù)力和阻尼力的作用。所以在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)物體的位移、速度變化與強(qiáng)迫力變化不是同相位的，存在一個(gè)相位差。當(dāng)強(qiáng)迫力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)產(chǎn)生共振，此時(shí)振幅最大，相位差為90°。擺輪運(yùn)動(dòng)方程為式中，J為擺輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，-kθ為彈性力矩，M0為強(qiáng)迫力矩的幅值，ω為強(qiáng)迫力的圓頻率。3、本實(shí)驗(yàn)研究方法：本實(shí)驗(yàn)采用擺輪在彈性力矩作用下自由擺動(dòng)，在電磁阻尼力矩作用下作受迫振動(dòng)來研究受迫振動(dòng)特性，可直觀地顯示機(jī)械振動(dòng)中的一些物理現(xiàn)象。【實(shí)驗(yàn)步驟】自由振蕩—擺輪振幅θ與系統(tǒng)固有周期T。的對應(yīng)值的測量。選擇自由振蕩，用手轉(zhuǎn)動(dòng)160°左右，使測量狀態(tài)變?yōu)椤伴_”。開始記錄數(shù)據(jù)，振幅的有限數(shù)值范圍為50°~160°。選中回查，查看所有的數(shù)據(jù)?；夭橥戤?，按確認(rèn)鍵。運(yùn)用此法可作出θ與T。的對應(yīng)表。測定阻尼示數(shù)β。選擇阻尼振蕩，按確認(rèn)鍵顯示。阻尼分三個(gè)擋次，阻尼1最小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選擇阻尼擋。這里選擇阻尼1，按確認(rèn)鍵顯示。首先將角度盤指針G放在0°位置，用手轉(zhuǎn)動(dòng)擺輪160°左右，選取θ。在150°左右，按下對應(yīng)鍵，將測量關(guān)系變?yōu)椤伴_”并記錄數(shù)據(jù)，儀器記錄10組數(shù)據(jù)后自動(dòng)關(guān)閉。從液顯窗口讀出擺輪作阻尼振動(dòng)時(shí)的振幅數(shù)值θ1、θ2、θ3……θn，利用公式求出β值。式中n為阻尼振動(dòng)的周期次數(shù)，θn為第n次振動(dòng)時(shí)的振幅，T為阻尼振動(dòng)周期的平均值。此值可以測出10個(gè)擺輪振動(dòng)周期值，然而取其平均值。測定受迫振動(dòng)的幅度特性和相頻特性曲線。選中強(qiáng)迫振蕩，按鍵確認(rèn)，選中電動(dòng)機(jī)。按對應(yīng)鍵讓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。此時(shí)保持周期為1，待擺輪和電動(dòng)機(jī)的周期相同，特別是振幅已穩(wěn)定，變化不大于1，表明兩者已經(jīng)穩(wěn)定了，方可開始測量。在進(jìn)行強(qiáng)迫前必須進(jìn)行阻尼振蕩，否則無法實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟（報(bào)告）：自由振蕩—擺輪振幅θ與系統(tǒng)固有周期T。的對應(yīng)值的測量。選擇自由振蕩，用手轉(zhuǎn)動(dòng)160°左右，使測量狀態(tài)變?yōu)椤伴_”。開始記錄數(shù)據(jù)，振幅的有限數(shù)值范圍為50°~160°。選中回查，查看所有的數(shù)據(jù)?；夭橥戤?，按確認(rèn)鍵。運(yùn)用此法可作出θ與T。的對應(yīng)表。測定阻尼示數(shù)β選擇阻尼振蕩，按確認(rèn)鍵顯示。阻尼分三個(gè)擋次，阻尼1最小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選擇阻尼擋。這里選擇阻尼1，按確認(rèn)鍵顯示。首先將角度盤指針G放在0°位置，用手轉(zhuǎn)動(dòng)擺輪160°左右，選取θ。在150°左右，按下對應(yīng)鍵，將測量關(guān)系變?yōu)椤伴_”并記錄數(shù)據(jù)，儀器記錄10組數(shù)據(jù)后自動(dòng)關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如圖表3-2。從液顯窗口讀出擺輪作阻尼振動(dòng)時(shí)的振幅數(shù)值θ1、θ2、θ3……θn，利用公式求出β值。式中n為阻尼振動(dòng)的周期次數(shù)，θn為第n次振動(dòng)時(shí)的振幅，T為阻尼振動(dòng)周期的平均值。此值可以測出10個(gè)擺輪振動(dòng)周期值，然而取其平均值。測定受迫振動(dòng)的幅度特性和相頻特性曲線。選中強(qiáng)迫振蕩，按鍵確認(rèn)，選中電動(dòng)機(jī)。按對應(yīng)鍵讓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。此時(shí)保持周期為1，待擺輪和電動(dòng)機(jī)的周期相同，特別是振幅已穩(wěn)定，變化不大于1，表明兩者已經(jīng)穩(wěn)定了，方可開始測量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如圖表3-3。在進(jìn)行強(qiáng)迫前必須進(jìn)行阻尼振蕩，否則無法實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理及誤差計(jì)算（報(bào)告）：原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)粘貼處實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及問題討論：1.什么條件下強(qiáng)迫力的周期與擺輪的周期相同？達(dá)到共振的時(shí)候。擺輪上方的光電門為什么能同時(shí)測出擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)的振幅與周期？測出擺動(dòng)的位置,就能計(jì)算出振幅；測出擺動(dòng)的時(shí)間,就能計(jì)算出周期。頻閃法測相位差的原理是什么？.閃光燈受擺輪信號(hào)燈電門控制，每當(dāng)擺輪上長形凹槽通過平衡點(diǎn)時(shí)