弦振动实验中驻波波长的测量方法

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弦驻波实验报告

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弦驻波实验报告引言:弦驻波实验是物理学实验中常见的一种实验方法,通过在一根绷紧的弦上制造驻波,可以研究波动的性质和特征。

本次实验旨在通过调整绷紧弦上的振动频率,观察弦上产生的驻波现象,并探究驻波的特性及其与频率的关系。

实验准备:在进行实验之前,我们准备了一根长且绷紧的弦、一个电子频率计和一个振动源。

首先,我们用钳子夹住一端的弦并将其固定,然后调整另一端的张力,使弦保持绷紧状态。

接下来,我们将电子频率计连接到振动源,以便能够准确地测量频率。

实验准备工作完成后,我们可以开始实验。

实验步骤:1. 调整振动源频率:我们首先将振动源的频率调整到一个较低的值,然后慢慢增加频率,直到产生明显的高频振动。

2. 创建第一个驻波:当振动源频率达到一定值时,我们可以观察到弦上形成了第一个驻波。

驻波由节点和腹部组成,我们可以清楚地看到弦上产生了一系列等间距的节点和腹部。

同时,我们使用电子频率计测量并记录下当前振动源的频率。

3. 增加频率并观察:为了进一步研究驻波的特性,我们逐渐增加振动源的频率,并观察到随着频率的增加,弦上形成的驻波数量也随之增加。

同时,我们不断记录振动源频率和驻波的数量。

4. 记录驻波节点位置:在观察到明显的驻波现象后,我们使用尺子逐个测量并记录下每个驻波节点的位置。

通过这些数据,我们可以计算出弦上每个节点之间的距离,并进一步研究驻波的波长和频率之间的关系。

5. 分析实验数据:将实验数据整理并制作成图表,我们可以清晰地看到频率与驻波数量、波长和速度之间的关系。

通过这些数据的分析,我们可以进一步理解驻波现象的本质以及频率对驻波特性的影响。

实验结果:通过本次实验,我们观察到了弦上形成的驻波现象,并记录了频率、驻波数量以及驻波节点的位置。

通过实验数据的分析,我们发现频率与驻波数量呈现正相关关系,即频率越高,驻波的数量也越多。

此外,我们还观察到驻波节点之间的距离与频率呈反比关系,即频率越高,驻波节点之间的距离越小。

大学物理实验讲义~弦振动和驻波研究方案

大学物理实验讲义~弦振动和驻波研究方案

⼤学物理实验讲义~弦振动和驻波研究⽅案弦振动与驻波研究【实验⽬的】1.观察在弦上形成的驻波;2.确定弦线振动时驻波波长与张⼒的关系; 3.学习对数作图和最⼩⼆乘法进⾏数据处理。

【实验原理】在⼀根拉紧的弦线上,其中张⼒为T ,线密度为µ,则沿弦线传播的横波应满⾜下述运动⽅程:2222xyT t y ??=??µ (1) 式中x 为波在传播⽅向(与弦线平⾏)的位置坐标,y 为振动位移。

将(1)式与典型的波动⽅程 22222x y V t y ??=?? 相⽐较,即可得到波的传播速度: µTV =若波源的振动频率为f ,横波波长为λ,由于波速λf V =,故波长与张⼒及线密度之间的关系为:µλTf1=(2)为了⽤实验证明公式(2)成⽴,将该式两边取对数,得:11lg lg lg lg 22T f λµ=-- (3)固定频率f 及线密度µ,⽽改变张⼒T ,并测出各相应波长λ,作lg λ-lg T 图,若得⼀直线,计算其斜率值(如为21),则证明了λ∝21T的关系成⽴。

弦线上的波长可利⽤驻波原理测量。

当两个振幅和频率相同的相⼲波在同⼀直线上相向传播时,其所叠加⽽成的波称为驻波,⼀维驻波是波⼲涉中的⼀种特殊情形。

在弦线上出现许多静⽌点,称为驻波的波节。

相邻两波节间的距离为半个波长。

【实验仪器】1、可调频率数显机械振动源;2、振动簧⽚;3、弦线(铜丝);4、可动⼑⽚⽀架;5、可动⼑⼝⽀架;6、标尺;7、固定滑轮;8、砝码与砝码盘;9、变压器;10、实验平台;11、实验桌图1 实验装置⽰意图图2 可调频率数显机械振动源⾯板图(1、电源开关 2、频率调节 3、复位键 4、幅度调节 5、频率指⽰)实验装置如图1所⽰,⾦属弦线的⼀端系在能作⽔平⽅向振动的可调频率数显机械振动源的振簧⽚上,频率变化范围从0-200Hz 连续可调,频率最⼩变化量为0.01Hz ,弦线⼀端通过定滑轮⑦悬挂⼀砝码盘⑧;在振动装置(振动簧⽚)的附近有可动⼑⽚⽀架④,在实验装置上还有⼀个可沿弦线⽅向左右移动并撑住弦线的可动⼑⼝⑤。

弦振动与驻波实验报告

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弦振动与驻波实验报告弦振动与驻波实验报告引言:弦振动与驻波是物理学中重要的研究领域,对于理解波动现象和振动特性有着重要的作用。

本次实验旨在通过实验观测和数据分析,探究弦振动和驻波的基本特性,并验证实验结果与理论预期的一致性。

实验装置:实验装置主要由一根细长的弦、固定装置和振动源组成。

弦通过固定装置固定在两端,振动源通过机械手柄产生横向振动,使弦发生振动。

实验过程:1. 调整弦的张力:首先,我们根据实验要求调整弦的张力,使其保持稳定。

通过调节固定装置上的螺钉,可以改变弦的张力,从而影响弦的振动频率和振幅。

2. 观察弦的振动模式:接下来,我们将振动源固定在弦的一个端点,并通过机械手柄产生横向振动。

我们观察到弦在振动过程中形成了不同的振动模式。

当振动源产生的频率与弦的固有频率相等时,弦会形成稳定的驻波。

3. 测量驻波的节点和腹点:我们使用尺子测量弦上的驻波节点和腹点的位置。

节点是弦上振动幅度为零的点,而腹点则是振动幅度最大的点。

通过测量节点和腹点的位置,我们可以计算出弦的波长和振动频率。

4. 计算波长和频率:根据实验测量的数据,我们可以利用以下公式计算弦的波长和频率:波长 = 2 * 节点间距离频率 = 振动源产生的频率实验结果与分析:通过实验观测和数据分析,我们得到了一系列关于弦振动和驻波的结果。

首先,我们发现当振动源产生的频率等于弦的固有频率时,弦会形成稳定的驻波。

这是因为当振动源频率与弦的固有频率一致时,反射波和入射波在弦上形成了干涉,导致驻波的形成。

其次,我们发现驻波的节点和腹点位置与振动源产生的频率有关。

当频率增加时,节点和腹点的位置会发生变化,波长也会相应改变。

这是因为频率的增加导致波长的缩短,从而节点和腹点的位置也会随之改变。

最后,通过计算弦的波长和频率,我们发现实验结果与理论预期相符。

这进一步验证了弦振动和驻波的基本原理和公式的准确性。

结论:通过本次实验,我们深入了解了弦振动和驻波的基本特性,并通过实验结果验证了相关理论。

弦振动与驻波实验报告

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弦振动与驻波实验报告弦振动与驻波实验报告引言弦振动是物理学中一个经典的实验课题,通过实验可以观察到弦线在不同条件下的振动模式。

本实验旨在通过对弦线振动的研究,探索驻波现象的产生及其特性。

实验目的1. 理解弦振动的基本原理;2. 掌握测量弦线振动频率的方法;3. 观察驻波现象的形成和特性。

实验器材1. 弦线:长度约为2-3米,材质均匀、柔软的弦线;2. 弦线固定装置:用于固定弦线的两端,保持稳定;3. 驱动装置:用于产生弦线的振动;4. 频率计:用于测量弦线的振动频率;5. 各类测量仪器:尺子、计时器等。

实验步骤1. 将弦线固定在实验装置的两端,保持稳定;2. 调整驱动装置,使其产生合适的振动频率;3. 使用频率计测量弦线的振动频率;4. 观察弦线的振动模式,并记录下来;5. 调整驱动装置的频率,观察驻波现象的形成和特性;6. 测量不同驻波节点位置之间的距离,并计算波长。

实验结果与分析通过实验观察,我们可以看到弦线在不同频率下的振动模式。

当驱动频率与弦线固有频率相同时,弦线上形成了驻波现象。

驻波是指波动传播过程中,波峰和波谷相互叠加形成的现象。

在弦线上形成的驻波由一系列波节和波腹组成,波节为振动幅度最小的位置,波腹为振动幅度最大的位置。

在实验中,我们可以通过调整驱动频率,观察驻波现象的形成和特性。

当驱动频率与弦线固有频率相同时,弦线上形成了一个完整的驻波模式。

当驱动频率与弦线固有频率不匹配时,弦线上不会形成驻波,而是呈现出不规则的振动模式。

通过测量不同驻波节点位置之间的距离,我们可以计算出弦线的波长。

波长是指波动中一个完整波动周期所占据的距离。

根据波动理论,波长与频率之间存在着简单的关系,即波速等于波长乘以频率。

因此,通过测量波长和频率,我们可以计算出波速。

实验结论通过本次实验,我们深入了解了弦振动和驻波现象。

弦振动是一种常见的物理现象,通过调整驱动频率可以观察到不同的振动模式。

驻波现象是波动传播中的一个重要现象,通过波节和波腹的叠加形成。

弦线上的驻波实验实验报告

弦线上的驻波实验实验报告

弦线上的驻波实验实验报告实验目的:本实验的目的是通过弦线上的驻波实验,探究驻波的特性及其与弦线长度、振动频率和弦张力的关系。

同时,通过实验观察驻波现象,进一步理解波动的基本原理。

实验原理:驻波是指两个相同频率、振幅相等且沿相反方向传播的波相遇后在同一空间内定向干涉而形成的波动现象。

在弦线上,当两个反向传播的波相遇时,由于波在相接处的叠加,会产生节点和腹部。

节点是波的振动幅度为零的位置,腹部则是波的振动幅度最大的位置。

驻波的性质与弦线的长度、振动频率和弦张力密切相关。

根据弦线的特性,我们可以通过改变弦线的长度、振动频率和弦张力来观察驻波的变化情况。

实验步骤:1.准备实验装置,将一根细弦拴在平直的固定支架上,并通过转动装置与信号发生器连接。

2.设置信号发生器的频率为初始频率,并调整输出幅度使得弦线振幅合适,避免过大过小。

3.轻轻触碰弦线使其产生波动,并观察弦线上是否出现驻波现象。

如果出现驻波,继续调整信号发生器的频率,观察驻波的变化情况。

4.测量弦线上节点(振幅为零的点)的位置,并记录下来。

5.根据测得的节点位置,计算波长,并进一步计算弦线的线密度。

6.固定弦线一端的支架,并用一物体调整弦线的长度。

重复步骤3-5,记录下不同弦线长度下的节点位置,并计算波长。

7.固定弦线长度不变,调整信号发生器的频率,重复步骤3-5,记录下不同频率下的节点位置,并计算波长。

8.固定弦线长度和频率,逐渐调整弦线的张力,重复步骤3-5,记录下不同张力下的节点位置,并计算波长。

实验结果:在本次驻波实验中,我们通过改变弦线的长度、振动频率和弦张力,观察了驻波的变化情况,并记录了节点的位置,计算了波长。

实验讨论:根据实验结果可以得出以下结论:1.当弦线的长度改变时,驻波的节点位置也会发生相应的改变。

节点的位置与弦线长度成正比,即弦线长度越短,节点位置越靠近振动源。

2.频率的变化也会导致驻波节点位置的变化。

频率越大,节点位置越靠近振动源。

大学物理实验讲义-弦振动与驻波研究

大学物理实验讲义-弦振动与驻波研究

大学物理实验讲义-弦振动与驻波研究弦振动与驻波研究【实验目的】1.观察在弦上形成的驻波;2.确定弦线振动时驻波波长与张力的关系; 3.学习对数作图和最小二乘法进行数据处理。

【实验原理】在一根拉紧的弦线上,其中张力为T ,线密度为μ,则沿弦线传播的横波应满足下述运动方程:2222x yT t y ∂∂=∂∂μ(1)式中x 为波在传播方向(与弦线平行)的位置坐标,y 为振动位移。

将(1)式与典型的波动方程22222x y V t y ∂∂=∂∂相比较,即可得到波的传播速度: μTV =若波源的振动频率为f ,横波波长为λ,由于波速λf V =,故波长与张力及线密度之间的关系为:μλTf1=(2)为了用实验证明公式(2)成立,将该式两边取对数,得:11lg lg lg lg 22T f λμ=-- (3)固定频率f 及线密度μ,而改变张力T ,并测出各相应波长λ,作lg λ-lg T 图,若得一直线,计算其斜率值(如为21),则证明了λ∝21T的关系成立。

弦线上的波长可利用驻波原理测量。

当两个振幅和频率相同的相干波在同一直线上相向传播时,其所叠加而成的波称为驻波,一维驻波是波干涉中的一种特殊情形。

在弦线上出现许多静止点,称为驻波的波节。

相邻两波节间的距离为半个波长。

【实验仪器】1、可调频率数显机械振动源;2、振动簧片;3、弦线(铜丝);4、可动刀片支架;5、可动刀口支架;6、标尺;7、固定滑轮;8、砝码与砝码盘;9、变压器;10、实验平台;11、实验桌9123456781011图1 实验装置示意图图2 可调频率数显机械振动源面板图 (1、电源开关 2、频率调节 3、复位键 4、幅度调节 5、频率指示)实验装置如图1所示,金属弦线的一端系在能作水平方向振动的可调频率数显机械振动弦线上驻波实验仪电 源ON复位 幅度 调节上海复旦天欣科教仪器有限公司频率调节H Z1 2 3 45FD-SWE-II源的振簧片上,频率变化范围从0-200Hz 连续可调,频率最小变化量为0.01Hz ,弦线一端通过定滑轮⑦悬挂一砝码盘⑧;在振动装置(振动簧片)的附近有可动刀片支架④,在实验装置上还有一个可沿弦线方向左右移动并撑住弦线的可动刀口⑤。

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。

弦振动与驻波实验报告

弦振动与驻波实验报告

弦振动与驻波实验报告弦振动与驻波实验报告引言:弦振动是物理学中一个重要的研究领域,对于理解声波、光波等波动现象有着重要的意义。

驻波现象则是弦振动中一个有趣的现象,它产生于两个同频率、相位相反的波在同一介质中相遇并叠加时。

本实验旨在通过观察弦振动和驻波现象,深入理解波动性质以及相关的物理原理。

实验设备与方法:实验中我们使用了一根细而柔软的弦,将其两端固定在实验台上,并通过一个发声装置产生振动。

我们使用一个频率可调的声波发生器,将声波传导到弦上。

同时,我们在弦上设置了一系列固定的振动节点和腹点,用以观察驻波现象的形成。

实验过程与观察:在实验中,我们首先调整发声装置的频率,使其与弦的固有频率相匹配。

随着频率的逐渐增大,我们观察到弦上出现了一系列驻波现象。

通过细致观察,我们发现弦上形成了一些固定的节点和腹点,它们交替出现,并且节点和腹点之间的距离保持不变。

接下来,我们将实验中的发声装置移动到弦的不同位置,重新调整频率,观察到了不同的驻波现象。

我们发现,当发声装置位于弦的中间位置时,形成的驻波现象最为明显,节点和腹点之间的距离也最大。

而当发声装置位于弦的两端时,驻波现象几乎消失,弦上只表现出简单的振动。

实验结果分析:通过实验观察和测量,我们得出了一些结论。

首先,弦上形成的驻波现象是由两个同频率、相位相反的波在弦上相遇叠加形成的。

这两个波分别由弦的两端发出,形成了一个定态的波动模式。

其次,驻波现象的形成与弦的固有频率以及发声装置的频率密切相关。

只有当这两个频率相等时,才能形成稳定的驻波现象。

进一步分析,我们可以得出结论,驻波现象的形成是因为弦两端的波反射与干涉所致。

当波到达弦的固定端时,发生反射并改变相位,然后与原始波相叠加。

如果两个波的相位相反,它们将相互抵消,形成节点。

而如果两个波的相位相同,它们将相互增强,形成腹点。

这种反射与干涉的过程不断重复,最终形成了稳定的驻波现象。

结论:通过本次实验,我们深入理解了弦振动和驻波现象的物理原理。

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弦振动实验中驻波波长的测量方法张宇亭;赵斌;王茂香【摘要】弦驻波实验是大学物理实验之一。

相比于早期的音叉,该实验采用了钢质弦线,不仅能观察到弦线上的驻波,而且还能听到弦线振动的声音,便于研究振动与声音的关系,有助于理解弦乐器的工作原理。

文中基于新型弦振动实验仪器,对弦线上的驻波进行了研究,给出了驻波波长的两种测量方法,即驻波公式计算求波长和直接观察驻波求波长的方法,通过大量数据处理与分析,对两种方法进行了对比,为实验仪器的测评和改进提供一定的参考。

%Standing wave experiment is one of experiments of college paring to the tuning fork in the earlier time, metallic string is applied in the new experimental instruments.The standing waves can not only be observed on the string,but also the voice of string vibration can be heard.It will be convenient to study the relationship between vibration and voice,and this will help to understand the mechanics of string instruments.In this paper,we studied the standing waves on the metallic string and gave two meth-ods on the measurement of standing wavelength using the new experimental instrument.One was based on the formula of standing wave and the other was directly observing standing waves to get the wavelength.Through a lot of data processing and analysis,we compared these two methods and gave definite reference for determining and improving the experimental instrument.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2016(014)001【总页数】4页(P42-45)【关键词】关;键;词;弦振动;驻波;弦线张力【作者】张宇亭;赵斌;王茂香【作者单位】南京理工大学物理实验中心,南京 210094;南京理工大学物理实验中心,南京 210094;南京理工大学物理实验中心,南京 210094【正文语种】中文【中图分类】O4-34;O321弦振动实验一直是高等学校普通物理实验中的基础实验之一,是帮助学生理解波的形成、传播和干涉的一个重要实验[1-3]。

以前采用半柔性或柔性的弦线来观察弦线上的驻波,但在实验过程中基本听不到弦线振动的声音。

现在都改用钢质弦线,虽然弦线的振动不太明显,但通过示波器很容易得到弦线上每点的振幅,最重要的是弦线振动时可以听到清楚的声音。

在如图1所示的DH4618型弦振动研究实验仪中,驱动线圈与函数信号发生器相连接,接收线圈与示波器连接。

弦线的张力大小和砝码质量有关,也与砝码所悬挂的位置有关。

如当砝码悬挂在中央第三个沟槽时,张力大小为3倍砝码的重力。

通有交流电的金属弦线在磁场中受到安培力的作用并发生振动,当满足一定的条件时可形成驻波。

结合示波器可以进行驻波波形的观测与研究,而且通过相关测量可得到弦线的线密度以及横波传播的波长和波速,进而了解驻波传播的规律。

实验中,我们把振源定为驱动器对应的弦线处,振动沿着弦线向两边传播,当到达劈尖后通过反射又沿弦线相向传播,稳定后即可形成驻波,示意图如图2所示。

我们将入射波定义为沿x轴的正方向传播,如图2中细实线;沿轴负方向传播的波为反射波,如图2中细虚线;两列简谐波合成的驻波,如图2中的粗实线。

把原点“O”建立在入射波和反射波振动时相位始终相同的点。

在原点处振动的质点向上达到最大位移时开始计时,我们可以得到该质点的波动方程:式中,A为简谐波的振幅,x为质点在弦线上的坐标位置,λ为波长,f为频率。

驻波是由两列波叠加后产生的,方程是:弦线上各个质点的振幅大小为,可见驻波的振幅只与质点的位置x有关,与时间t 无关。

波节处,即:可得波节位置:而相邻两波节之间的距离为:波腹处=1,故波腹位置为:两个相邻波腹的间距为:由式(3)和式(4)可知,测出相邻的两个波腹或者波节间的距离即可得到波长。

在本实验中,我们用劈尖的位置来确定弦的长度,在两个劈尖处为波节。

所以只有当弦长L为半波长的整数倍时,才能形成驻波。

其应满足的数学表达式为:由此得横波波长为:式中:n为弦线上波腹数,即半波数;L为弦长。

由波动理论可知,弦线上横波的传播速度为:那么,式(6)可变型为:T=ρv2式中:ρ为弦线单位长度的质量,也叫线密度;T为弦线中张力。

根据波长、波速和频率之间具有普遍关系式v=fλ,将式(5)代入可算出横波波速为:由式(6)和式(8)可得:再由式(9)可得频率:通过式(10)分析可以知道,要形成驻波,需频率f满足一定条件。

所以,对于固定的T、ρ、L,我们要通过调节信号发生器的频率使弦线发生共振。

调节好实验装置,放上一根弦线,固定两个劈尖的位置即固定弦长,通过改变砝码的质量来改变弦线所受到的张力。

分别观察弦线上的驻波波形,并在信号发生器上读出形成稳定驻波时对应的频率f。

根据式(10)即可求出横波的波长。

本文将给出波长测量的两种方法,并给出相应的评价,为后续研究提供参考。

1)公式计算求波长。

在大学物理实验教学过程中,弦振动实验除了帮助学生理解驻波的形成规律外,还着重培养学生的数据分析和处理能力。

在课堂上,主要是观测实验现象,记录实验数据;课后要求学生对数据进行处理,根据式(10)求出波长(弦线的线密度ρ=1.03 kg/m,南京的重力加速度g=9.794 m/s2)。

为减小实验误差,常规做法就是多次测量求平均来进行数据处理。

当弦线的长度L=0.6 m时,由公式可计算出波长,实验计算结果如表1所示。

误差u=|(测量值-理论值)|×100/理论值,通过表1带入误差公式计算可以得出:当n=2时,u=|(0.563-0.600)|×100/0.600=6;当n=3时,u=|(0.375-0.400)|×100/0.400=6;当n=4时,u=|(0.281-0.300)|×100/0.300=6;当n=5时,u=|(0.225-0.250)|×100/0.250=10;当n=6时,u=|(0.186-0.200)|×100/0.200=7。

表1的测量数据量大,耗时长,在时间有限的课堂教学中难以完成。

另一方面,为了培养学生的数据处理能力,一般要求读3次频率再取平均值,课后用作图法或相关软件对数据进行处理。

当固定弦线的长度L=0.6 m,波腹数为3,实验数据及处理见表2。

根据,两边取对数得到:根据Origin拟合可以得出截距[4-5],如图3所示。

计算得到弦长L=0.568 m,理论设定的波长为0.6 m,相对误差为5。

上述两种数据处理方法,都是根据式(10)间接得到横波的波长,相对误差都在5 以上,而且实验测量值都比理论值小。

初步推断存在系统误差。

为此我们仔细察看了实验中的钢丝弦线,发现经过一段时间实验以后,在两个劈尖支起的地方,弦线的形变非常大,几乎不再是直线了,而且这个形变不会随张力的撤销而恢复[5]。

为了探测形变对波长测量的影响,我们设计了另一种测量方法。

2)直接观测求波长。

为了分析弦线两端的形变情况,我们比较了信号发射器的位置对实验结果的影响。

将驱动线圈分别移到靠近和远离砝码端进行对比。

当弦线上形成驻波时,移动接收端,在示波器上会看到电压幅度由小到大周期性地改变,幅度最小时弦线的位置就对应着驻波的波节,分别记录弦线上的波节位置,就可得到半波长。

当弦长L=0.6 m,波腹数为6 ,且发射端靠近砝码端时,实验数据见表3。

当弦长L=0.6 m,波腹数为6 ,且发射端远离砝码端时,实验数据见表4。

由表3和表4可以看出,两端的半波长的确偏大,与信号发射器的位置无关,说明弦线形变确实影响横波波长的测量。

而且两端的半波长比较接近,说明弦线上的张力分布基本均匀,在两端引起的形变也相近。

误差u=|(测量值-理论值)|×100/理论值:表3中,u=|((10.05+9.99+9.97+9.99+9.98+10.03/6-10.00)|×100/10.00=0.02;表4中,u=|((10.04+10.00+9.96+9.98+9.98+10.05)/6-10.00)|×100/10.00=0.02。

如果舍弃两端形变所影响的半波长,则:表3中,u=|((9.99+9.97+9.99+9.98)/4-10.00)|×100/10.00=0.2;表4中,u=|((10.00+9.96+9.98+9.98)/4-10.00)|×100/10.00=0.2。

本文通过反复多次实验,对大量数据进行对比分析发现,直接观测所得的波长比间接通过公式计算所得的数据更精确,而且免除了大量复杂的数据处理过程,同时还能更加直观地反映弦线形变对横波波长测量的影响。

【相关文献】[1]李相银,徐永祥,王海林,等.大学物理实验[M].2版.北京:高等教育出版社,2009.[2]苗锟,黄育红,李康,等. 弦振动形成驻波的规律和数据的Matlab处理[J].大学物理实验,2010,23(4):75-79.[3]贾金萍,张鹏. 弦线上的波动问题研究[J]. 内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版),2007,36(2):153-159.[4]王茂香,李相银. 利用Origin软件处理霍尔效应实验数据[J]. 实验科学与技术,2011,9(5):43.[5]黄莘,王茂香.弦振动实验数据处理与分析[J]. 大学物理实验,2013,26(6):89-91.。

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