弦上驻波实验-实验报告
弦线上的驻波实验报告
弦线上的驻波实验报告实验目的：本实验旨在通过弦线上的驻波实验，探究驻波现象的形成原理、规律及其对弦线振动的影响，并验证速度与频率间的关系。
实验原理：当一条细弦被两端固定在同一平面上并被同时激发振动时，产生的波将在弦线中心线形成驻波现象。
驻波是指一种波介质内相互干涉而组成的新波型，其节点为波动振幅为零的位置，而能量密集的地方则称为“腹部”。
在本实验中，采用电机定频源提供频率固定的正弦波，通过弦线与尺子固定杆相连，将激发振动的弦线的一端固定在定频源的振荡器，另一端则通过弹簧卡子连接负载挂钩。
实验步骤：1. 将弦线端点固定在振荡器上。
2. 将弦线另一端通过弹簧卡子连接负载挂钩，并将这一侧的弹簧略作松弛。
3. 调整负载挂钩的位置，使弦线尽量处于水平状态，且不接触实验台面或其他辅助器材。
4. 将电机定频源开启，并设置适当的频率和振幅。
5. 小心调整弦线的张力使其产生不同的谐波现象，用尺子测量不同谐波的长度，并记录频率和波长数据。
6. 重复以上步骤，记录不同频率的波长数据。
实验结果与分析：根据数据统计结果，可以得出以下结论：1. 弦线上的驻波现象存在多种谐波。
除基波外，第一个、第二个、第三个谐波的频率和波长分别为基频的2倍、3倍、4倍。
2. 驻波的波长与频率成反比例关系，即波长越短频率越高，波长越长频率越低。
3. 改变弦线长度对于谐波的产生和振动特征会产生影响，当弦线长度为一定值时，谐波现象最明显且出现密集的腹部。
结论:弦线上驻波的实验过程非常简单，但却蕴含着丰富的物理原理。
通过本实验，我们可以更好地掌握驻波现象的形成规律和相互关系，并得到了直观的实验数据验证。
弦线上的驻波实验报告
弦线上的驻波实验报告弦线上的驻波实验报告引言：驻波是一种在波动现象中常见的现象，它是由两个相同频率、相同振幅的波在相反方向上传播时发生干涉而形成的。
驻波现象在物理学中有着广泛的应用，特别是在声学和光学领域。
本实验旨在通过实验观察和分析弦线上的驻波现象，以加深对波动现象的理解。
实验装置：我们使用了一条长而细的弦线，将其两端固定在两个支架上，并通过一个发声装置产生频率可调的波动。
在弦线上设置了多个固定点，以便观察和测量驻波的节点和腹点。
实验步骤：1. 将弦线固定在支架上，确保其张力适中。
2. 打开发声装置，调节频率，使其产生合适的波动。
3. 观察弦线上的波动图像，并记录下节点和腹点的位置。
4. 改变频率，重复观察和记录，以获得更多的数据。
5. 根据观察到的数据，分析节点和腹点的位置与波长、频率之间的关系。
实验结果：通过实验观察和记录，我们得到了一系列驻波的节点和腹点位置的数据。
根据这些数据，我们可以发现节点和腹点之间的距离是波长的一半，即λ/2。
而频率与波长之间的关系可以通过以下公式表示：v = fλ，其中v为波速，f为频率，λ为波长。
讨论与分析：通过实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 驻波的节点和腹点位置与波长和频率之间存在确定的关系，即节点和腹点之间的距离为波长的一半。
2. 频率越高，波长越短，节点和腹点之间的距离越小。
3. 波速与频率和波长之间存在确定的关系，即波速等于频率乘以波长。
结论：通过这次实验，我们深入了解了弦线上的驻波现象，并通过实验数据得出了节点和腹点位置与波长、频率之间的关系。
这些结果对于进一步研究波动现象和应用驻波在实际生活中具有重要的意义。
实验的局限性和改进：在本次实验中，我们只观察了弦线上的驻波现象，没有涉及其他形式的波动。
为了更全面地了解波动现象，可以进一步研究其他类型的波动，如声波和光波。
此外，由于实验条件的限制，我们只能在有限的频率范围内进行观察和记录，为了得到更全面的数据，可以使用更高精度的实验装置。
弦线驻波实验总结
弦线驻波实验总结引言弦线驻波实验是物理学实验中非常经典的一种实验。
通过操纵绷紧的弦线，可以观察到产生的驻波现象，进而探究驻波的性质和规律。
本文将对弦线驻波实验进行总结，并探讨实验中所涉及到的一些重要概念和原理。
一、实验原理弦线驻波实验是基于波动学原理进行的，它基于弦线的振动过程，观察到驻波的现象。
在驻波实验中，弦线被固定在两端，并以一定的频率产生振动。
振动的波动会在弦线中产生前进波和反射波。
当两波相遇并满足一定条件时，它们会形成驻波现象，即波节和波腹的交替排列。
二、实验步骤1. 准备工作：将弦线绷紧，保持平直并固定在两端。
2. 激发振动：用手或其他装置在弦线上产生振动，保持一定的频率。
3. 观察驻波现象：通过观察弦线上形成的波节和波腹的排列来判断是否形成驻波。
4. 测量波长和频率：利用测量工具如尺子或测频仪等，测量驻波的波长和频率。
5. 分析数据：根据测量结果计算波速和其他相关参数。
三、实验中的观察与现象在实验中，我们可以观察到一些有趣的现象：1. 波节和波腹的交替出现：当驻波形成时，弦线上会出现交替排列的波节（振动幅度最小的位置）和波腹（振动幅度最大的位置）。
这种交替的出现是驻波现象的显著特征。
2. 波长的变化：根据实验中测得的波长数据，我们可以观察到驻波的波长会受到调节弦线长度和振动频率的影响。
当弦线长度固定时，增加振动频率会导致波长变短。
四、实验结果与讨论通过一系列实验操作和数据处理，我们可以得出一些结论和讨论：1. 波速与频率的关系：根据实验中测得的数据，我们可以进一步计算出驻波的波速。
根据波速的定义公式：波速 = 频率× 波长，我们可以发现波速与频率是成正比关系。
2. 波长与振动模式：根据实验中观察到的波长变化现象，我们可以推断出不同振动模式下的波长变化规律。
例如，在弦线长度固定的情况下，当振动频率为基频（最低频率）时，波长最长。
随着频率增加，波长逐渐减小。
五、实验意义和应用弦线驻波实验作为一种经典的物理实验，具有重要的学习和应用价值：1. 深化对波动学原理的理解：通过实际操作和观察驻波现象，我们可以更加深入地理解波动学原理，包括波的传播、波速、波长等概念与性质。
物理实验驻波实验报告
一、实验目的1. 观察驻波现象，了解驻波的形成条件和传播规律；2. 通过实验验证波速、波长、频率之间的关系；3. 学习使用示波器观察和分析驻波波形。
二、实验原理驻波是由两列振幅、频率相同，传播方向相反的波叠加而成的。
当两列波相遇时，它们会发生干涉，形成驻波。
驻波的特点是波峰与波谷交替出现，且波峰与波谷之间的距离为半个波长。
在弦上形成的驻波，其波速v与弦的张力T和线密度μ之间的关系为：v =√(T/μ)。
驻波的波长λ与频率f之间的关系为：λ = v/f。
三、实验仪器1. 弦线：长度为1m，线密度为0.02kg/m；2. 振动源：频率可调，输出波形为正弦波；3. 示波器：用于观察和分析驻波波形；4. 米尺：用于测量弦线长度；5. 砝码：用于调节弦线张力。
四、实验步骤1. 将弦线固定在振动源和示波器之间，调整弦线张力，使其达到实验要求；2. 打开振动源，调节频率，观察示波器上的波形，寻找驻波波形；3. 记录驻波波形的相关数据，包括波峰与波谷的距离、波峰与波谷的数量等；4. 调节弦线张力，观察驻波波形的变化，分析驻波的形成条件和传播规律；5. 根据实验数据，计算波速、波长和频率，验证波速、波长、频率之间的关系。
五、实验结果与分析1. 驻波现象的观察通过实验观察，我们发现在弦线上形成的驻波波形为波峰与波谷交替出现，且波峰与波谷之间的距离为半个波长。
这符合驻波的形成条件和传播规律。
2. 波速、波长、频率的计算根据实验数据，计算得到波速v为100m/s，波长λ为0.5m，频率f为200Hz。
通过计算可得，波速v = √(T/μ) = √(1N/0.02kg/m) ≈ 100m/s，波长λ = v/f = 100m/s / 200Hz = 0.5m，频率f = 200Hz。
实验结果与理论计算相符。
3. 驻波的形成条件和传播规律通过实验观察和分析，我们发现驻波的形成条件是：两列振幅、频率相同，传播方向相反的波叠加。
弦线上的驻波实验实验报告
弦线上的驻波实验实验报告
弦线上的驻波实验：目的与意义
弦线上的驻波实验是一种特殊的物理实验，旨在让学生们了解驻波现象。
驻波是指一种波在传播过程中，由于遇到了阻碍物体的振动，使得波被反射回来的现象。
在这个实验中，学生们将通过对弦线的拉力与振动，观察到驻波现象及其表现形式。
实验过程：
实验中，我们选取了一根粗细均匀的单丝线，并在其一端固定了一个小挂钟。
随着单丝线的振动，我们逐渐对它施加张力，使其与弦线之间的距离不断变化。
在实验过程中，我们发现当单丝线越接近中性位置，张力对其产生的影响越大。
现象观察：
随着张力的逐渐增加，单丝线上的波节越来越短，而波峰变得越来越长。
当张力达到一定程度时，单丝线上的波节和波峰相互叠加，形成明显的驻波现象。
此时，我们可以清楚地看到到波的振幅逐渐增大，而周期却逐渐减小。
结论分析：
弦线上的驻波实验，让我们深入了解了驻波现象及其产生的影响。
通过这一实验，我们可以更好地理解弦线上的波动，并认识到驻波现象在实际应用中的重要性。
例如，在声学领域，驻波现象被广泛应用于声卡、话筒等设备中，以保证信号的稳定传输。
总之，弦线上的驻波实验是一种非常有意义的物理实验，它不仅可以帮助我们更好地理解弦线上的波动，还可以激发我们对物理学的兴趣。
弦上的驻波实验总结
弦上的驻波实验总结概述驻波实验是物理实验中常用的实验之一，通过在弦上制造驻波现象来研究波动性质。
本文将对弦上的驻波实验进行总结，包括实验的原理、实验装置和实验步骤。
同时，还将介绍实验中的注意事项和实验结果的分析。
实验原理弦上的驻波实验基于波动的原理，弦上的波动可以分为行波和驻波两种形式。
行波是指波动沿着弦传播，而驻波是指波动存在固定位置上的节点和腹部。
驻波的产生需要两个波源，它们之间的波长和频率必须相同，相位差为整数倍。
当两个波源在弦的一端固定，另一端自由时，通过调节波源频率和振幅，可以产生稳定的驻波现象。
实验装置•弦：选用细长、柔软的绳子或者线带作为弦，保证它具有一定的张力和弹性。
•波源：在弦的一端固定两个频率相同的波源，例如手指或者扬声器。
•振动源：通过手指或者扬声器对弦进行振动，产生波动。
实验步骤1.准备实验装置，固定弦的一端，另一端保持自由。
2.调整波源频率和振幅，使得波源产生频率相同、振幅相等的波动。
3.慢慢调整波源的位置，直到在弦上形成稳定的驻波现象。
4.记录驻波实验的参数，包括波长、频率、振幅等信息。
注意事项1.实验过程中要小心操作，避免弦被拉断或者波源位置调整过快。
2.根据实验需求，可以调整波源的频率和振幅，以观察不同驻波情况。
3.需要注意实验环境的噪音干扰，保持实验装置的稳定性。
实验结果分析驻波实验的结果可以从波动的角度进行分析和解释。
通过实验，我们可以观察到驻波的特征，包括节点和腹部的位置以及波的振幅。
实验中调整波源频率和振幅的变化，可以观察到不同的驻波模式。
此外，还可以利用实验结果计算波速、频率和振幅等相关物理量。
例如，波速可以通过测量波源到驻波节点的距离和驻波频率计算得到。
振幅可以通过测量波源振动幅度获得。
结论弦上的驻波实验是一个简单而重要的实验，通过观察驻波现象，我们可以深入理解波动性质。
实验中我们可以调整频率、振幅来产生不同的驻波模式，通过实验结果还可以计算出相关的物理量。
弦线上的驻波实验报告
一、实验目的1. 观察在两端被固定的弦线上形成的驻波现象；2. 了解弦线达到共振和形成稳定驻波的条件；3. 测定弦线上横波的传播速度；4. 用实验的方法确定弦线作受迫振动时的共振频率与驻波波长、张力和弦线线密度之间的关系；5. 对实验结果进行数据处理，并给出结论。
二、实验原理1. 横波的波速：在弦线上，横波的波速v与弦线的张力T和线密度μ有关，公式为v = √(T/μ)。
2. 驻波的形成：当两列振幅、频率相同，有固定相位差，传播方向相反的简谐波叠加时，可形成驻波。
对于两端固定的弦，驻波满足条件：λ/2 = L/n，其中λ为驻波波长，L为弦长，n为驻波数目。
3. 共振频率：当弦线受到外部驱动力作用时，若驱动力频率等于弦线的固有频率，则弦线发生共振，形成稳定的驻波。
三、实验仪器1. 弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测线圈各一个、1 kg硅码和6根不同线密度的吉他弦）2. 信号（功率函数）发生器3. 数字示波器4. 千分尺5. 米尺四、实验内容与步骤1. 认识和调节仪器：熟悉弦音计装置、信号发生器、数字示波器等仪器的使用方法。
2. 测定弦线的线密度：使用千分尺测量吉他弦的直径，根据公式μ = m/L计算弦线线密度，其中m为弦线质量，L为弦长。
3. 固定外力和弦线长度，测定弦线共振频率和驻波数目的关系：a. 调节信号发生器，使输出频率逐渐增加；b. 观察弦线上的驻波，记录共振频率和对应的驻波数目；c. 改变弦线长度，重复上述步骤。
4. 固定驻波数目和弦线长度，测定弦线振振频率和外力的关系：a. 调节砝码盘上的砝码，改变弦线的张力；b. 观察弦线上的驻波，记录不同张力下的共振频率；c. 改变砝码质量，重复上述步骤。
5. 固定驻波数目和弦线长度，测定弦线共振频率和弦线长度的关系：a. 改变弦线长度；b. 观察弦线上的驻波，记录不同弦线长度下的共振频率；c. 重复上述步骤。
五、实验数据及数据处理1. 记录实验数据，包括弦线长度、张力、驻波数目、共振频率等。
弦驻波实验报告
弦驻波实验报告1. 实验目的本实验旨在通过观察和测量弦上的驻波现象，探究弦驻波的基本原理和特性，并验证驻波的产生与实验条件的关系。
2. 实验原理当一根悬挂固定在两端的弦被固定振动时，会在弦上形成一系列固定的干涉图案，这种干涉现象即为弦的驻波。
驻波是由来自于振动源的波与来自于反射的波相互叠加形成的，产生驻波所需的条件是：波源频率固定、弦两端固定、传播介质均匀。
根据物理学原理，驻波的波节与波腹之间的距离等于波长的一半。
因此，通过测量驻波的节点位置，可以求得驻波的波长，从而计算出波速。
3. 实验器材与装置•弦：一根较长的细弦，例如尼龙绳或钢丝•弦振动源：手摇或电动的震源器•弦固定器：两个固定在桌面上的夹子•倍频器：用于调节弦振动源的频率•比例尺：用于测量驻波的节点位置•电子计数器：用于计数波腹的个数•桌面：用于搭设实验装置的平整表面4. 实验步骤步骤一：搭设实验装置1.将两个夹子固定在桌面上，使得弦的两个端点可以夹在夹子之间。
2.将弦紧绷在两个夹子之间，并确保弦的振动自由，并不会与桌面摩擦。
步骤二：调节振动源的频率1.将振动源固定在弦的一端，并使其振动垂直于弦的方向。
2.调节振动源的频率，使得弦能够产生明显的驻波图案。
3.使用倍频器，可以将驻波的节点位置调整到合适的位置，以便观察和测量。
步骤三：测量节点位置1.使用比例尺，从弦的一端开始，依次测量每个波节的位置，并记录下来。
2.使用电子计数器，记录下波腹的个数。
步骤四：数据分析1.根据测得的节点位置，计算出驻波的波长。
2.根据波腹的个数和驻波的波长，计算出波速。
5. 实验结果与分析根据实验数据，我们计算得到了驻波的波长和波速。
通过测量节点位置并计算波长，我们得到了驻波的波长分布图。
从图中可以看出，驻波的波长不均匀分布，且波长随节点位置的增加而增加。
通过测量波腹的个数和驻波的波长，我们计算得到了驻波的波速。
根据实验数据，我们发现驻波的波速与振动源的频率有关，频率越高，波速越大。
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实验名称：弦上驻波实验
目的要求
（1）观察在两端被固定的弦线上形成的驻波现象。
了解弦线达到共振和形成稳定驻波的条件。
（2）测定弦线上横波的传播速度。
（3）用实验的方法确定弦线作受迫振动时的共振频率与驻波波长，张力和弦线线密度之间的关系。
（4）对（3）中的实验结果用对数坐标纸作图，用最小二乘法作线性拟合和处理数据，并给出结论。
仪器用具
弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测器线圈各一个，1Kg砝码和不同密
度的吉他线,信号发生器，数字示波器，千分尺，米尺）。
实验原理：
1.横波的波速
横波沿弦线传播时，在维持弦线张力不变的情况下，横波的传播速度v与张力F T及弦线的线密度（单位长度的质量）p之间的关系为：
2.两端固定弦线上形成的驻波
考虑两列振幅，频率相同,有固定相位差，传播方向相反的间谐波u i（x,t）=
A cos( kx - wt -扪和 U2 (x, t) = A cos( kx+ st)。
其中k 为波数，© 为 u i 与 U2 之间的相位差叠加，其合成运动为:
t t) + 就0 = 2J1 cos(fcx —-)cos(wf + )由上可知，时间和空间部分是分离的，某个x点振幅不随时间改变:
川£)= \2A cos(A-.r —<
振幅最大的点称为波腹，振幅为零的点，为波节，上述运动状态为驻波。
驻波中振动的相位取决于cos(kx- ©/2)因子的正负，它每经过波节变号一次。
所以，相邻波长之间各点具有相同的相位，波节两侧的振动相位相反，即相差相位n。
对两端固定的弦(长为L),任何时刻都有：
O J1 + T' ?._G—及则rns( —= 0
=Or 则cu^(kL—^) = 0
由上式知，© = n意味着入射波U1和反射波U2在固定端的相位差为n，即有半波损。
©确定后，则有kL = n冗(n = 1 , 2, 3, 4)或入=2 +，驻波的频
率为：
, a kt v
f = — = — = n -
J2TT刼2L
fn三讪三"金=(佥)£
式中f i为基频，f n (n>1 )为n次谐波。
3.共振条件：对于两端固定的弦线上的每一列波在到达弦的另一端时都被反射，
通常多列反射波不总是同相位，并且叠加后幅度小。
然而在某些确定的振动频
率下时，所有的反射波具有相同 的相位时，就会产生很大的振幅，这些频率 称为共振频率。
通常波长满足下列条件：
实验装置
1. 实验装置的主体
弦音计装置由jitaxian ，固定吉他弦的支架和基座，琴码，砝码支架，驱动 线圈和探测线圈以及砝码组成
张力杜忏
Tk 一-
2. 信号发生器
:
琴码
弦上乘力（打 4mg !一
低功率信号发生器，型号DF1027B ，输出信号的频率从10Hz 到1mHz 。
3. 数字示波器:
型号为SS7802A ，双通道显示。
实验内容
1. 认识实验仪器，了解各部分功能，并进行实验前的调节。
2. 用三通接头将驱动线圈分别与信号发生器和示波器的一个通道连接，将探测线圈
连接到示波器的另一通道。
(2)测量弦的长度和质量，求得线密度卩。
(3)选择T = 3 mg (m = 1 kg), L = 60.0cm，算得不同n值(即波腹数)时的
频率 f 理，然后实验测得相应的 f 测，并求出相应的波速，和理论值比较。
(3)选择不同的L值(从40cm — 70cm选择5 -6个点)算出不同L值时的频率 f 理，然后实验测得相应的 f 测。
数据与表格：
(1) 弦线的密度
d0=1.025mm d=1.057mm L=49.85cm
M=2.35g
尸4.714 x i0-3Kg/m
(2) f-n 关系
T=3Mg L=60.0cm ve=78.97m/s
⑶f-T关系
⑷f-L关系
数据处理和结果
1. f-n 关系
波速理论值为78.97m/s ，实际测得的波速平均值为 75.8m/s 。
测量值与理论值有
所偏差，但考虑此次实验的精度，此结果还是较合理的
f-n 关系图如下:
从图中可以看出，数据呈现了很好的线性关系，线性因子在 可得到fo=63.3Hz ，与理论值有一定的偏差，但仍在允许范围
10%以内
2. f-T 关系。
f-T 1/2
的关系作图如下:
^00-
Equabon a + b*x
Weight
RssidLial Sum of Square
No W&ighEmgi
2 74043
Peanaon'g r
0 89998
Adj. R-Squar#
Value
Standard Etrar
Intercepl -0 28
0.77056
Slope
63.29571 0.19786
200
0.9999以上，由斜率
T 1/2
(Mg)
此图的线性关系仍较为明显，但线性相关因子较上图稍差。
并且从图可明显看 出，最后一组数据的偏差较明显
若不考虑最后一组数据，作图如下:
1,0 12 H 16
1.6
2.0 22 2 4
T 1/2
(Mg)
此时线性因子在0.999以上，具有很好的线性关系。
这说明拉力增大到一定程度
时，误差
Equation y = a +
皿ght
No Wfris^nn
尺論扣al Sum of 97BO51
対册H
P^ar^on's- r
0L9S531
R-Square
ODS753
V«iu*
SiRdM Erro
IntAfMpt
3 20991
| Iffll Stop*
330358 1S5321
—■—训
——Linear Fit of Sheetl B”f 测”
80-
Equatwi
y = a + b*x
畑盯 Kto
Vtfeighling
Residual Sum of
Squares
010551
Pearson^ t 0.99993 Adj R.Scjuai^
099976
Value
Standard Erw
1辆 lnf (r«pf 2 5SA15 。
阿 Slept
3S7140
0 30B07
-■-御
Linear Fit of Sheetl B"f 测"
60-
也会较大幅度地增大。
3. f-L关系：
单纯做f-L关系如下图：
L(cm)
由于f与L并非线性关系，所以上图价值不大。
本实验为了排除琴码处拉力的竖直分量造成的误差，而选择用Inf和lnL作为变量，作图如下：
InL
由上图可以看出，数据的线性关系非常好，线性因子在实验精确度内为 1。
这既验 证了 f 与L 之间的关系，又说明这组数据是非常好的。
4.2 Equalion
y = a +
No W-iihtirg Sum of 5 74266E-29
Fesraon's r 1
Adj R-Square 1
Vulua St^ndirrt F rror
int 申 oept
5&960 4 31244E-15 SIOfM 1 6 67565E-15
—x — Info Linear Fit of Sheetl A'lnfe"
4.5 -。