清华弦振动实验报告
弦振动实验-工作报告
实 验 报 告班级 姓名 学号日期 室温 气压 成绩 教师 实验名称 弦 振 动 研 究【实验目的】1. 了解波在弦上的传播及驻波形成的条件2. 测量不同弦长和不同张力情况下的共振频率3. 测量弦线的线密度4. 测量弦振动时波的传播速度【实验仪器】弦振动研究试验仪及弦振动实验信号源各一台、双综示波器一台【实验原理】驻波是由振幅、频率和传播速度都相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而成的特殊干涉现象。
当入射波沿着拉紧的弦传播，波动方程为()λπx ft A y -=2cos 当波到达端点时会反射回来，波动方程为 ()λπx ft A y +=2cos式中，A 为波的振幅；f 为频率；λ为波长；x 为弦线上质点的坐标位置，两拨叠加后的波方程为ft xA y y y πλπ2cos 2cos 221=+=这就是驻波的波函数，称为驻波方程。
式中，λπxA 2cos 2是各点的振幅 ，它只与x 有关，即各点的振幅随着其与原点的距离x 的不同而异。
上式表明，当形成驻波时，弦线上的各点作振幅为λπxA 2cos 2、频率皆为f 的简谐振动。
令02cos 2=λπxA ，可得波节的位置坐标为()412λ+±=k x 2,1,0=k令12cos 2=λπxA ，可得波腹的位置坐标为2λkx ±= 2,1,0=k相邻两波腹的距离为半个波长，由此可见，只要从实验中测得波节或波腹间的距离，就可以确定波长。
在本试验中，由于弦的两端是固定的，故两端点为波节，所以，只有当均匀弦线的两个固定端之间的距离（弦长）L 等于半波长的整数倍时，才能形成驻波。
既有 2λn L =或 nL 2=λ 2,1,0=n 式中，L 为弦长；λ为驻波波长；n 为半波数（波腹数）。
另外，根据波动离乱，假设弦柔性很好，波在弦上的传播速度v 取决于线密度和弦的张力T ，其关系式为μTv =又根据波速、频率与波长的普遍关系式λf v =,可得μλTf v ==可得横波传播速度nL fv 2= 如果已知张力和频率，由式可得线密度22⎪⎪⎭⎫⎝⎛=Lf n T μ如果已知线密度和频率，可得张力22⎪⎭⎫ ⎝⎛=n Lf T μ如果已知线密度和张力，由式可得频率μTL n f 2=【实验内容】 一、实验前准备1. 选择一条弦，将弦的带有铜圆柱的一端固定在张力杆的U 型槽中，把带孔的一端套到调整螺旋杆上圆柱螺母上。
《弦振动实验报告》
《弦振动实验报告》实验人：XXX实验日期：XXX实验目的：1. 通过观察弦线振动现象，掌握振动的基本特性；2. 探究弦线振动与振动频率、弦线长度、弦线张力、弦线质量等因素的关系。
实验器材：1. 弦线和支架；2. 弹性杆；3. 罗盘；4. 直尺；5. 引力秤；6. 钢球；7. 频率计。
实验原理：弦线的振动是一种机械波，具有波动的性质。
弦线的振动由波节和波腹组成，当弦线被扰动时，波从扰动点向两侧传播。
振动频率与弦线的长度、张力和质量有关。
实验步骤：1. 将弹性杆固定在支架上，将挂有钢球的弦线固定在弹性杆上，调整弹性杆的高度，使弦线平行于地面；2. 手按住弦线某一点，使其产生振动，用眼观察该点和其他点的振动现象；3. 使用频率计测量振动的频率；4. 改变弦线的长度，重复步骤2和3，记录频率和弦线长度的关系；5. 改变弦线的张力，重复步骤2和3，记录频率和张力的关系；6. 将钢球挂在弦线上，重复步骤2和3，记录频率和质量的关系。
实验结果：根据实验数据，绘制了频率与弦线长度、张力、质量的关系曲线。
实验结果表明，频率与弦线长度成反比关系，频率与弦线张力成正比关系，频率与弦线质量成反比关系。
实验结论：1. 弦线长度的变化会导致振动频率的变化，长度越短，频率越大；2. 弦线张力的变化会导致振动频率的变化，张力越大，频率越大；3. 弦线质量的变化会导致振动频率的变化，质量越大，频率越小。
实验思考：1. 实验中是否存在系统误差，如何进行准确测量？2. 弦线振动频率与哪些因素有关，有何实际应用？实验改进：1. 改进测量方法，减小误差；2. 增加扰动方式的多样性，观察不同扰动情况下的振动现象。
弦振动实验报告
弦振动实验报告弦振动实验报告引言弦振动是物理学中的一个重要概念，也是力学和波动学的基础。
通过对弦振动的研究，可以深入理解波动的本质以及力学规律。
本次实验旨在通过实际操作和数据采集，验证弦振动的理论模型，并探究影响弦振动频率的因素。
实验装置和步骤实验使用了一根细长的弹性绳，两端固定在实验台上。
实验步骤如下：1. 将弦拉直并固定在实验台上，保证弦的张力恒定。
2. 在弦的中心位置用手指轻轻扰动，使弦产生初级波动。
3. 使用高速摄像机记录弦振动的图像，以便后续数据分析。
4. 重复上述步骤，改变弦的长度、张力和材质等条件，观察振动的变化。
实验结果和数据分析通过高速摄像机拍摄到的图像，我们可以得到弦振动的波形。
通过分析波形的特点，我们可以计算出弦的振动频率和波速，并与理论值进行比较。
首先，我们固定弦的长度和材质，只改变张力。
实验中，我们分别设置了不同的张力值，并记录了对应的振动频率。
实验结果显示，振动频率与张力呈正相关关系。
这符合理论预期，即张力越大，弦振动的频率越高。
通过对实验数据的拟合，我们可以得到一个线性关系，进一步验证了这一结论。
接下来，我们固定张力和材质，只改变弦的长度。
实验中，我们分别设置了不同的长度值，并记录了对应的振动频率。
实验结果显示，振动频率与弦的长度呈反比关系。
这也符合理论预期，即弦的长度越长，弦振动的频率越低。
通过对实验数据的拟合，我们可以得到一个反比关系，进一步验证了这一结论。
最后，我们固定张力和长度，只改变弦的材质。
实验中，我们使用了不同材质的弦，并记录了对应的振动频率。
实验结果显示，振动频率与弦的材质并无明显关系。
不同材质的弦在相同条件下产生的振动频率基本相同。
这也符合理论预期，即弦的材质对振动频率的影响较小。
实验误差和改进在实验过程中，我们注意到一些误差可能影响实验结果的精确性。
首先，由于实际操作中的不确定性，弦的张力、长度和材质可能存在一定的误差。
其次，由于弦的振动是一个复杂的波动过程，摄像机的帧率和分辨率也会对实验结果产生一定的影响。
大学物理《弦振动》实验报告
大学物理《弦振动》实验报告（报告内容：目的、仪器装置、简单原理、数据记录及结果分析等）一.实验目的1.观察弦上形成的驻波2.学习用双踪示波器观察弦振动的波形3.验证弦振动的共振频率与弦长、张力、线密度及波腹数的关系二.实验仪器XY弦音计、双踪示波器、水平尺三实验原理当弦上某一小段受到外力拨动时便向横向移动，这时弦上的张力将使这小段恢复到平衡位置，但是弦上每一小段由于都具有惯性，所以到达平衡位置时并不立即停止运动，而是继续向相反方向运动，然后由于弦的张力和惯性使这一小段又向原来的方向移动，这样循环下去，此小段便作横向振动，这振动又以一定的速度沿整条弦传播而形成横波。
理论和实验证明，波在弦上传播的速度可由下式表示：=ρ1------------------------------------------------------- ①另外一方面，波的传播速度v和波长λ及频率γ之间的关系是：v=λγ-------------------------------------------------------- ②将②代入①中得γ=λ1-------------------------------------------------------③ρ1又有L=n*λ/2 或λ=2*L/n代入③得γn=2L------------------------------------------------------ ④ρ1四实验内容和步骤1.研究γ和n的关系①选择5根弦中的一根并将其有黄铜定位柱的一端置于张力杠杆的槽内，另一端固定在张力杠杆水平调节旋钮的螺钉上。
②设置两个弦码间的距离为60.00cm，置驱动线圈距离一个弦码大约5.00cm的位置上，将接受线圈放在两弦码中间。
将弦音计信号发生器和驱动线圈及示波器相连接，将接受线圈和示波器相连接。
③将1kg砝码悬挂于张力杠杆第一个槽内，调节张力杠杆水平调节旋钮是张力杠杆水平（张力杠杆水平是根据悬挂物的质量精确确定，弦的张力的必要条件，如果在张力杠杆的第一个槽内挂质量为m的砝码，则弦的张力T=mg，这里g 是重力加速度；若砝码挂在第二个槽，则T=2mg；若砝码挂在第三个槽，则T=3mg…….）④置示波器各个开关及旋钮于适当位置，由信号发生器的信号出发示波器，在示波器上同时显示接收器接受的信号及驱动信号两个波形，缓慢的增加驱动频率，边听弦音计的声音边观察示波器上探测信号幅度的增大，当接近共振时信号波形振幅突然增大，达到共振时示波器现实的波形是清晰稳定的振幅最大的正弦波，这时应看到弦的震动并听到弦振动引发的声音最大，若看不到弦的振动或者听不到声音，可以稍增大驱动的振幅（调节“输出调节”按钮）或改变接受线圈的位置再试，若波形失真，可稍减少驱动信号的振幅，测定记录n=1时的共振频率，继续增大驱动信号频率，测定并记录n=2,3,4,5时的共振频率，做γn图线，导出γ和n的关系。
弦振动的研究实验报告
弦振动的研究实验报告实验目的：通过实验研究弦的振动特性，并分析弦振动时的动力学特点。
实验装置和材料：1. 弦：选用一根细长的弹性绳或细细的金属丝作为实验弦。
2. 振动源：使用一个固定在实验台上的振动源，可以通过电机或手动方式产生振动。
3. 能量传输装置：使用一个振动传输装置，将振动传输到实验弦上，如夹子、固定块等。
4. 振动探测器：使用一个合适的装置或传感器，用于测量弦的振动状态，如光电传感器、激光干涉仪等。
5. 数据采集设备：使用一个数据采集器，将振动数据进行记录和分析。
实验步骤：1. 将实验弦固定在实验台上，并将振动源固定在一端，确保弦能够自由振动。
2. 施加适量的拉力到弦上，以保证弦的紧绷度。
3. 使用振动源产生一定频率和振幅的振动，并将振动传输到实验弦上。
4. 启动数据采集设备记录弦的振动数据，包括振动频率、振幅和相位等。
5. 根据需要，可以改变振动源的频率和振幅，记录不同条件下的振动数据。
6. 对实验数据进行分析，绘制振动频率与振幅的关系图，并分析振动的谐波特性。
实验结果与分析：1. 实验数据表明，弦的振动频率与振幅呈正相关关系，即振动频率随着振幅的增加而增加。
2. 弦振动呈现出谐波特性，即振动状态可分解为基频振动和多个谐波振动的叠加。
3. 弦的振动模式与弦长度、拉力和材料特性有关，可以通过改变这些参数来调节振动频率和振幅。
结论：通过实验研究弦的振动特性，我们发现弦振动具有谐波特性，振动频率与振幅呈正相关关系。
弦的振动模式受到弦长度、拉力和材料特性的影响。
这些实验结果对于理解弦乐器的音色产生原理和振动系统的动力学特性具有重要意义。
弦振动实验报告
弦振动的研究一、实验目的1、观察固定均匀弦振动共振干涉形成驻波时的波形，加深驻波的认识。
2、了解固定弦振动固有频率与弦线的线密ρ、弦长L和弦的张力Τ的关系，并进行测量。
三、波，沿X轴负方向传播的波为反射波，取它们振动位相始终相同的点作坐标原点“O”，且在X＝0处，振动质点向上达最大位移时开始计时，则它们的波动方程分别为：Y1＝Acos2 (ft－x/ )Y2＝Acos[2 (ft＋x/λ)+ ]式中A为简谐波的振幅，f为频率， 为波长，X为弦线上质点的坐标位置。
两波叠加后的合成波为驻波，其方程为：Y1＋Y2＝2Acos[2 （x/ ）+ /2]Acos2 ft ①由此可见，入射波与反射波合成后，弦上各点都在以同一频率作简谐振动，它们的振幅为｜2A cos[2 （x/ ）+ /2] |，与时间无关t，只与质点的位置x有关。
由于波节处振幅为零，即：｜cos[2 （x/ ）+ /2] |＝02 （x/ ）+ /2＝(2k+1) / 2 ( k=0. 2. 3. … )可得波节的位置为：x＝k /2 ②而相邻两波节之间的距离为：x k＋1－x k ＝(k＋1) /2－k / 2＝ / 2 ③又因为波腹处的质点振幅为最大，即｜cos[2 （x/ ）+ /2] | =12 （x/ ）+ /2 ＝k ( k=0. 1. 2. 3. )可得波腹的位置为：x＝(2k-1) /4 ④这样相邻的波腹间的距离也是半个波长。
因此，在驻波实验中，只要测得相邻两波节或相邻两波腹间的距离，就能确定该波的波长。
在本实验中，由于固定弦的两端是由劈尖支撑的，故两端点称为波节，所以，只有当弦线的两个固定端之间的距离（弦长）等于半波长的整数倍时，才能形成驻波，这就是均匀弦振动产生驻波的条件，其数学表达式为：L＝n / 2 ( n=1. 2. 3. … )由此可得沿弦线传播的横波波长为：＝2L / n ⑤式中n为弦线上驻波的段数，即半波数。
物理实验-弦振动-实验报告.doc
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弦振动实验报告
本次实验的主要目的是要研究一条自由端受外力而产生弦振动的情况，另外一端固定，利用旋转角来测量它的射线波速度。
实验步骤主要分为以下几部分：
1. 准备实验用具：重锤、振动台、时钟表和定弦轮等。
2. 将自由端固定，测量绳子的实际长度，并调节绳子的谐振频率。
3. 用重锤由最高点加载自由端，由低点释放，使其开始振动。
4. 均匀地施加入外力，使得振动出现射线状，并测量出射线波速度。
5. 根据不同质量、不同谐振频率，比较他们的射线波速度，并得出结论。
实验结果表明，当绳子的质量和谐振频率固定的情况下，射线波速度稳定，不受外力
变化的影响，大致可以接近于理论值。
质量增加时，射线波速度也随之增加，而谐振频率
增加时，射线波速度随之减少。
实验最终结果可以解释为，在受气动阻力的情况下，绳子
的振动将衰减，而随着质量的增加，振动的动能会增强，射线波速度也相应提升；当谐振
频率变得更高时，射线波将受到较大的气动阻力，波速也就随之减慢。
综上所述，本次实验基本符合预期，证实了关于弦振动的理论，为之后更深入的研究
增添了重要结论。
弦振动的实验报告
弦振动的实验报告弦振动的实验报告引言弦振动是物理学中的一个经典现象，也是许多实验室中常见的实验项目之一。
通过对弦的振动进行观察和测量，可以深入了解波动和振动的基本特性。
本实验报告旨在介绍弦振动实验的步骤、观察结果以及对结果的分析和解释。
实验目的本实验的主要目的是研究弦振动的基本特性，包括频率、振幅和波长之间的关系。
通过实验，我们将验证弦振动的频率与弦长、张力以及弦的线密度之间的关系，并探究弦振动的谐振现象。
实验装置和材料1. 弦：使用一根细长的弹性绳或钢丝，确保其能够产生明显的振动。
2. 张力装置：使用两个固定的支架，将弦固定在适当的张力下。
3. 振动源：使用一个手柄或者电动机激发弦的振动。
4. 频率计：用于测量弦振动的频率。
5. 尺子：用于测量弦的长度。
6. 夹子：用于调整弦的张力。
实验步骤1. 将弦固定在张力装置上，并调整张力，使弦保持适度的紧绷状态。
2. 用尺子测量弦的长度，并记录下来。
3. 使用振动源激发弦的振动，注意保持振动的幅度适中。
4. 使用频率计测量弦振动的频率，并记录下来。
5. 重复上述步骤，分别改变弦的长度和张力，并记录相应的频率。
实验结果在进行弦振动实验时，我们记录了不同弦长和不同张力下的振动频率。
通过对实验数据的分析，我们得到了以下结果：1. 弦长与频率的关系：在保持张力和振动幅度不变的情况下，我们发现弦长与频率之间存在着线性关系。
当弦长增加时，频率减小；当弦长减小时，频率增大。
2. 张力与频率的关系：在保持弦长和振动幅度不变的情况下，我们发现张力与频率之间也存在着线性关系。
当张力增大时，频率增大；当张力减小时，频率减小。
3. 弦振动的谐振现象：我们观察到，在特定的弦长和张力下，弦能够产生谐振现象。
谐振是指弦振动的频率与其固有频率完全匹配的现象，此时振动幅度最大。
结果分析与解释根据实验结果，我们可以得出以下分析和解释：1. 弦长与频率的关系：弦振动的频率与其长度之间存在线性关系，这符合弦振动的基本原理。
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篇一：弦振动试验实验报告
弦振动试验
一、实验目的
1．观察在弦线上形成的驻波
2．用弦驻波法测量张紧弦线上驻波的波长
3．研究弦线上张力与弦线上驻波波长之间的关系；
4．研究均匀弦线横波的传播速度与张力、弦线密度之间的关系
二、数据处理
1．在张力一定的条件下（加9个砝码），求波的传播速度
2.求横波的波长与弦线中的张力的关系
1
2
lgλ
lgT
由以上可知，波长的对数和张力的对数成线性关，且相关的线性方程是：Y=0.0035x+1034543.
3
篇二：大学物理实验报告-弦振动
华南理工大学实验报告
课程名称：大学物理实验
理学院系数学专业创新班姓名任惠霞
实验名称弦振动20XX.9.6指导老师
（报告内容：目的、仪器装置、简单原理、数据记录及结果分析等）
一.实验目的
1.观察弦上形成的驻波
2.学习用双踪示波器观察弦振动的波形
3.验证弦振动的共振频率与弦长、张力、线密度及波腹数的关系
二.实验仪器
xY弦音计、双踪示波器、水平尺
三实验原理
当弦上某一小段受到外力拨动时便向横向移动，这时弦上的张力将使这小段恢复到平衡位置，但是弦上每一小段由
于都具有惯性，所以到达平衡位置时并不立即停止运动，而是继续向相反方向运动，然后由于弦的张力和惯性使这一小段又向原来的方向移动，这样循环下去，此小段便作横向振动，这振动又以一定的速度沿整条弦传播而形成横波。
理论和实验证明，波在弦上传播的速度可由下式表示：??=
ρ
??1
-------------------------------------------------------①
另外一方面，波的传播速度v和波长λ及频率γ之间的关系是：
v=λγ
--------------------------------------------------------②
将②代入①中得γ
=λ1
??
-------------------------------------------------------③ρ1
又有L=n*λ/2或λ=2*L/n代入③得γ
n=2L
??
------------------------------------------------------④ρ1
四实验内容和步骤
1.研究γ和n的关系
①选择5根弦中的一根并将其有黄铜定位柱的一端置于张力杠杆的槽内，另一端固定在张力杠杆水平调节旋钮的螺钉上。
②设置两个弦码间的距离为60.00cm，置驱动线圈距离一个弦码大约5.00cm的位置上，将接受线圈放在两弦码中间。
将弦音计信号发生器和驱动线圈及示波器相连接，将接受线圈和示波器相连接。
③将1kg砝码悬挂于张力杠杆第一个槽内，调节张力杠杆水平调节旋钮是张力杠杆水平（张力杠杆水平是根据悬挂物的质量精确确定，弦的张力的必要条件，如果在张力杠杆的第一个槽内(:清华弦振动实验报告)挂质量为m的砝码，则弦的张力T=mg，这里g是重力加速度；若砝码挂在第二个槽，则T=2mg；若砝码挂在第三个槽，则T=3mg…….）④置示波器各个开关及旋钮于适当位置，由信号发生器的信号出
发示波器，在示波器上同时显示接收器接受的信号及驱动信号两个波形，缓慢的增加驱动频率，边听弦音计的声音边观察示波器上探测信号幅度的增大，当接近共振时信号波形振幅突然增大，达到共振时示波器现实的波形是清晰稳定的振幅最大的正弦波，这时应看到弦的震动并听到弦振动引发的声音最大，若看不到弦的振动或者听不到声音，可以稍增大驱动的振幅（调节“输出调节”按钮）或改变接受线圈的位置再试，若波形失真，可稍减少驱动信号的振幅，测定记录n=1时的共振频率，继续增大驱动信号频率，测定并记录
n=2,3,4,5时的共振频率，做γ?n图线，导出γ和n的关系
2.研究γ和T的关系保持L=60.00cm，ρ
1保持不变，将1kg的砝码依次挂在第1、2、3、4、5槽内，测出n=1
时的各共振频率。
计算lgr和lgT，以lg2为纵轴，lgT 为横轴作图，由此导出r和T的关系。
3.验证驻波公式
根据上述实验结果写出弦振动的共振频率γ与张力T、线密度ρ关系，验证驻波公式。
1、弦长l1、波腹数n的
五数据记录及处理
1.实验内容1-2数据T=1mgρ1=5.972kg/m
数据处理：
由matlab求得平均数以及标准差1.平均数
x1=117.56002.标准差σx=63.8474
最小二乘法拟合结果：
Linearmodelpoly1:f(x)=p1*x+p2
coefficients(with95%confidencebounds):p1=40.38(39.9 7,40.79)p2=-3.58(-4.953,-2.207)
goodnessoffit:sse:0.508R-square:1
AdjustedR-square:1Rmse:0.4115
此结果中R-square:1AdjustedR-square:1说明，此次数据没有异常点，并且这次实验数据n与γ关系非常接近线性关系，并可以得出结论：n与γ呈正比。
2.实验内容
3.4数据
1.平均数x1=6
2.20002.标准差σx=308.2850
最小二乘法拟合结果：
Linearmodelpoly1:f(x)=p1*x+p2
coefficients(with95%confidencebounds):p1=0.4902(0.4 467,0.5336)p2=1.574(1.553,1.595)goodnessoffit:sse:0 .0001705R-square:0.9977
AdjustedR-square:0.9969Rmse:0.007539
由分析可知，此次数据中并没有异常点，并且进行线性
拟合后R-square:0.9977AdjustedR-square:0.9969，因为都极其接近1，所以说此次拟合进行的非常成功，由此我们可以得出相应的结论：lgT与lgγ是线性关系。
六.结论
验证了弦振动的共振频率与张力是线性关系
也验证了弦振动的共振频率与波腹数是线性关系。
七.误差分析
在γ和n关系的实验中，判断是否接近共振时，会有一些误差，而且因为有外界风力等不可避免因素，所以可能会有较小误差。
在γ与T实验中，由于摩擦力，弦不是处于完全水平等可能产生较小的误差。
附录（matlab代码）
%%实验1%一
A=[137.2276.93117.14158.15198.5];
p1=mean(A(:,2));%平均数q1=sqrt(var(A(:,2)));%标准差
figure
plot(A(:,1),A(:,2),o)holdonlsline
xlabel(n波腹数);
ylabel(γ（hz）频率);title(γ和n的关系);
[kb]=polyfit(A(:,1),A(:,2),1);%拟合直线。