大物实验报告-波尔共振仪
大学生波尔共振仪实验报告
大学生波尔共振仪实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用波尔共振仪，探究原子核磁共振的原理和应用，并学习实验仪器的使用方法。
二、实验原理1. 原子核磁共振的原理原子核磁共振是指当原子核处于外加磁场中时，通过吸收或发射辐射能级间的能量差的现象。
原子核在磁场中会产生自旋角动量，而不同的原子核具有不同的自旋量子数。
当外加磁场的能级间距与自旋角动量的的频率匹配时，会发生共振吸收或发射现象。
2. 波尔共振仪的原理波尔共振仪是一种用于测量原子核磁共振的仪器。
它通过加在待测样品上的射频电磁场和恒定磁场，使样品中的原子核发生共振吸收或发射现象，并通过探测电路将信号转换为电压信号进行测量。
三、实验步骤1. 加样将待测样品（如氢氧化钠溶液）注入样品管中，并将样品管放置在波尔共振仪的仪器槽中。
2. 调整磁场调整波尔共振仪上的磁场强度，使其与待测样品的共振频率匹配。
根据样品的特性和磁场强度的不同，调整频率区间，并逐渐逼近共振频率。
3. 测量信号通过波尔共振仪上的探测电路，将吸收或发射的信号转换为电压信号。
调整探测器的灵敏度，确保测量的信号质量。
4. 记录数据记录实验测得的原子核磁共振的频率和电压信号。
可以通过改变样品的浓度、温度等条件，观察其对共振频率和信号强度的影响。
四、实验结果与分析通过实验测量，我们得到了不同条件下原子核磁共振的频率和电压信号。
通过对数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 不同样品的原子核磁共振频率不同，这是由于不同原子核的自旋量子数和能级分布不同所致。
例如，氢原子核的共振频率为常见的400 MHz 左右，氟原子核的共振频率则为常见的200 MHz左右。
2. 原子核磁共振的信号强度与样品的浓度、温度等因素有关。
当样品浓度较低或温度较高时，信号强度会减弱。
这是由于原子核在高浓度或低温条件下，由于相互作用引起的线宽增大，从而使信号质量变差。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了原子核磁共振的原理和应用，并学习了波尔共振仪的使用方法。
共振的研究实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解共振现象的基本原理。
2. 探究不同因素对共振现象的影响。
3. 学习使用共振实验装置进行实验操作。
4. 分析实验数据，验证共振现象的理论。
二、实验原理共振现象是指当系统受到周期性外力作用时，系统振动的振幅达到最大值的现象。
共振现象的产生与以下因素有关：1. 外力的频率：当外力的频率与系统的固有频率相等时，共振现象最明显。
2. 阻尼系数：阻尼系数越小，共振现象越明显。
3. 系统的质量：质量越大，共振频率越高。
三、实验装置与材料1. 共振实验装置：包括弹簧、摆锤、支架、测力计、计时器、频率计等。
2. 材料：铁块、塑料块、橡皮筋等。
四、实验步骤1. 安装共振实验装置，调整摆锤的初始位置，确保摆锤与支架垂直。
2. 在摆锤上挂上不同质量的物体，如铁块、塑料块等，观察摆锤的振动情况。
3. 改变摆锤的初始角度，观察不同初始角度对振动情况的影响。
4. 改变外力的频率，观察不同频率对共振现象的影响。
5. 改变阻尼系数，观察不同阻尼系数对共振现象的影响。
6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验数据与分析1. 不同质量物体对共振现象的影响实验结果表明，随着摆锤上挂载物体质量的增加，共振现象越明显。
这是因为质量越大，系统的固有频率越高，更容易与外力频率达到共振。
2. 不同初始角度对共振现象的影响实验结果表明，摆锤的初始角度对共振现象的影响较小。
当初始角度较小时，共振现象较为明显。
3. 不同频率对共振现象的影响实验结果表明，当外力的频率与系统的固有频率相等时，共振现象最明显。
随着外力频率的增加或减少，共振现象逐渐减弱。
4. 不同阻尼系数对共振现象的影响实验结果表明，阻尼系数越小，共振现象越明显。
当阻尼系数较大时，共振现象较弱。
六、实验结论1. 共振现象的产生与外力的频率、系统的质量、阻尼系数等因素有关。
2. 当外力的频率与系统的固有频率相等时，共振现象最明显。
3. 阻尼系数越小，共振现象越明显。
物理实验报告玻尔共振
物理实验报告玻尔共振一、实验目的本实验旨在通过实验观察和分析玻尔共振现象，以及探究与之相关的物理原理。
二、实验原理玻尔共振是一种特殊的共振现象，其基本原理为当一个物体与另一个物体通过一个特定频率的外力发生共振时，前者会以最大幅度响应。
在本实验中，我们使用的是一个声学共振装置，利用这种装置中的共振现象，可以测量出它的共振频率，并通过测量数据计算共振频率相位差。
三、实验器材和药品1. 声学共振装置2. 音频发生器3. 功率放大器4. 示波器5. 双踏频率计6. 示数型孔隙板四、实验步骤1. 将音频发生器的输出与示波器的输入相连，通过调节音频发生器的频率，调节示波器上显示的波形，找到装置的共振频率。
2. 保持音频发生器的频率不变，并记录共振频率的大小。
3. 通过对装置引起的共振声测量出共振频率，然后使用双踏频率计测量出共振频率的相位差。
4. 将示数型孔隙板放在共振腔口，在进行测量时，保持共振频率不变，记录共振频率和相位差。
五、实验结果与数据分析通过实验测量，我们得到了以下数据：1. 不带孔隙板时，共振频率为3000Hz。
2. 带孔隙板时，共振频率为2800Hz，相位差为180。
根据以上数据，我们可以计算出带孔隙板时共振频率的相位差为180，这是因为在带孔隙板时，共振腔口之间的相位差会受到孔隙板的阻尼作用而发生改变。
六、实验结论通过实验观察和数据分析，我们可以得出以下结论：1. 玻尔共振是一种特殊的共振现象，在声学共振装置中，可以通过调节频率和测量相位差来测量共振频率。
2. 在共振现象中，引入阻尼因素会导致共振频率的变化。
七、实验心得通过这次实验，我对玻尔共振有了更深入的理解。
在实验过程中，我遇到了一些问题，例如调节装置频率时，需要耐心地寻找共振频率的点。
但是，通过实验，我学会了正确使用实验器材，进行数据记录和分析。
这次实验增强了我的实验操作能力，并且对实验中涉及的物理原理有了更深入的理解。
探究共振的实验报告
一、实验目的1. 了解共振现象的基本原理和条件。
2. 观察和记录不同条件下共振现象的发生，分析共振发生的条件。
3. 探究共振现象在工程技术和科学研究中的应用。
二、实验原理共振是指系统在受到周期性外力作用下，当外力的频率与系统的固有频率相同时，系统振动幅度显著增大的现象。
共振现象在自然界和工程领域都有广泛的应用，如桥梁、建筑、机械等。
三、实验仪器与材料1. 波尔共振仪2. 频率计3. 秒表4. 摆锤5. 振动传感器6. 计算机7. 数据采集软件四、实验步骤1. 将摆锤固定在波尔共振仪上，调整摆锤的长度，使其自由振动。
2. 利用频率计测量摆锤自由振动的频率，并记录下来。
3. 改变波尔共振仪的振动频率，使其在摆锤自由振动频率的附近。
4. 观察摆锤的振动幅度，记录共振发生时的频率和振动幅度。
5. 改变摆锤的质量和阻尼系数，重复步骤3和4，观察共振现象的变化。
6. 利用振动传感器和计算机采集摆锤的振动数据，分析共振现象。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当波尔共振仪的振动频率与摆锤自由振动频率相同时，摆锤的振动幅度显著增大，共振现象发生。
2. 当摆锤的质量增加时，共振频率减小；当阻尼系数增加时，共振幅度减小。
3. 数据分析表明，共振现象的发生与摆锤的固有频率、质量、阻尼系数等因素有关。
六、实验结论1. 共振现象是指系统在受到周期性外力作用下，当外力的频率与系统的固有频率相同时，系统振动幅度显著增大的现象。
2. 共振现象的发生与摆锤的固有频率、质量、阻尼系数等因素有关。
3. 共振现象在工程技术和科学研究中具有广泛的应用，如桥梁、建筑、机械等。
七、实验拓展1. 研究不同形状、质量的摆锤在共振现象中的表现。
2. 探究共振现象在不同材料、结构中的应用。
3. 利用共振现象提高机械设备的振动效率。
八、实验总结本次实验通过对共振现象的观察和分析，了解了共振现象的基本原理和条件，以及共振现象在工程技术和科学研究中的应用。
玻尔共振仪实验报告
玻尔共振仪实验报告一、实验目标1.学习并掌握玻尔共振仪的原理及操作方法。
2.通过实验，观察共振现象，了解共振频率、品质因数等参数。
3.掌握共振曲线、阻尼曲线的测量方法，理解阻尼对振荡系统的影响。
二、实验原理玻尔共振仪是一种用于研究振荡系统的共振特性的实验装置。
其核心部分是一个弹性元件（如音叉或弹簧振子），通过电磁驱动或压电驱动方式使其振动。
当外加驱动力频率与弹性元件的固有频率相同时，系统发生共振，振幅达到最大值。
三、实验步骤1.准备实验器材：玻尔共振仪、信号源、示波器、频率计、扫频信号发生器。
2.搭建实验装置：将玻尔共振仪放置在稳定的实验台上，连接信号源、示波器、频率计等设备。
3.调整信号源：设置信号源的输出频率，使接近玻尔共振仪的固有频率。
4.观察共振现象：通过示波器观察共振现象，记录振幅最大时的频率值。
5.测量阻尼曲线：改变信号源的频率，观察振幅随频率的变化，绘制阻尼曲线。
6.数据处理与分析：整理实验数据，分析共振频率、品质因数等参数，理解阻尼对振荡系统的影响。
7.清理实验现场：实验结束后，断开连接的线路，将实验器材归位。
四、数据分析与结论通过对实验数据的分析，我们可以得到以下结论：1.共振频率：当外加驱动力频率与弹性元件的固有频率相同时，系统发生共振，此时振幅达到最大值。
通过实验数据，我们可以确定玻尔共振仪的共振频率。
2.品质因数：品质因数（Q值）是衡量振荡系统性能的一个重要参数。
Q值越高，表示系统的能量损耗越小，振荡越稳定。
通过阻尼曲线的测量，我们可以计算出玻尔共振仪的Q值。
3.阻尼对振荡系统的影响：阻尼的存在会使振荡系统的振幅逐渐减小，直至消失。
在阻尼曲线的测量过程中，我们可以观察到随着阻尼的增大，共振频率点向低频方向移动，且振幅减小。
这表明阻尼对振荡系统的行为具有重要影响。
通过本次实验，我们深入了解了玻尔共振仪的工作原理和操作方法，掌握了共振现象的观察和测量方法。
同时，通过对实验数据的分析，我们能够更好地理解阻尼对振荡系统的影响。
玻耳共振仪实验报告
玻耳共振仪实验报告玻耳共振仪实验报告引言：玻耳共振仪是一种用于测量物体的质量和弹性模量的仪器。
它基于玻耳共振现象，即当一个物体受到外力作用时，如果其固有频率与外力频率相等，物体会发生共振现象。
本实验旨在通过玻耳共振仪，测量出给定物体的质量和弹性模量，并分析实验结果。
实验步骤：1. 实验器材准备：玻耳共振仪、物体样品、频率发生器、振动传感器、示波器等。
2. 将物体样品固定在玻耳共振仪上，并调整玻耳共振仪的固有频率。
3. 连接频率发生器和振动传感器，将频率发生器的输出信号输入到振动传感器上。
4. 调整频率发生器的频率，使其逐渐接近玻耳共振仪的固有频率。
5. 当频率发生器的频率与玻耳共振仪的固有频率相等时，示波器上会显示出共振现象，此时记录下频率发生器的频率。
6. 根据玻耳共振的公式，计算出物体的质量和弹性模量。
实验结果：通过实验，我们得到了频率发生器的频率与物体的质量和弹性模量之间的关系。
根据玻耳共振的公式，我们可以得到以下结论：1. 质量与频率的关系：根据玻耳共振的公式，质量与频率的关系可以表示为：m = (π² * f² * L) / (4 * k)，其中m为物体的质量，f为频率，L为玻耳共振仪的长度，k为弹性模量。
通过实验数据的分析，我们可以绘制出质量与频率的曲线图，从而得到物体的质量。
2. 弹性模量与频率的关系：根据玻耳共振的公式，弹性模量与频率的关系可以表示为：k = (π² * f² * L * m)/ (4 * m)，其中k为弹性模量。
通过实验数据的分析，我们可以绘制出弹性模量与频率的曲线图，从而得到物体的弹性模量。
实验讨论：在实验过程中，我们发现了一些与实际情况不符的现象，这可能是由于实验条件的限制或者仪器的误差造成的。
例如，在调整频率发生器的频率时，由于频率发生器的精度有限，可能无法完全精确地调整到与玻耳共振仪的固有频率相等。
此外，由于实验器材和环境的噪声等因素的干扰，示波器上显示的共振现象可能并不完全清晰。
大学物理实验报告 玻耳共振仪
b
d ）下运动时，其运动方程 dt
（1）
J
d 2 d k b M 0 cos t 2 dx dt
式中， J 为摆轮的转动惯量， k 为弹性力矩， M 0 为强迫力矩的幅值， 为策 动力的圆频率。令 0 2
M k b , 2 , m 0 ，则式（1）变为 J J J
特性曲线和幅频特性曲线。
六、参考文献
【1】沈元华 陆申龙 基础物理实验 高等教育出版社 2003 【2】复旦大学物理教学实验中心/物理实验（上）/利用波尔共振仪研究受迫振 动 /doku.php?id=exp:common:spzd 【3】董霖,王涵,朱洪波 波尔共振实验异常现象的研究 (北京邮电大学理学院, 北京 100876)
二、实验原理
物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动， 这种周期性的外力 称为策动力。表征受迫振动性质是受迫振动的振幅—频率特性和相位—频率特 性。在受迫振动状态下，系统除了受到策动力的作用外，同时还受到回复力和阻 尼力的作用。 所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与策动力变化不是同相位 的，而是存在一个相位差。当策动力频率与系统的固有频率相同产生共振，测试 振幅最大，相位差为90°。 当摆轮受到周期性策动力矩 M M 0 cos t 的作用并在阻尼（阻尼力矩为
k 0.055 0.001 ，计算得
0
k 6.858 103 s 1 ， T
2 2
u k u T 3 1 u 0 0 0.110 s ， k T
0 6.8 0.1 10 s ，百分比误差为 1.5%。
2 0 2 2
由极值条件可知共振时频率和振幅分别为 r 02 2 2 ， r 对应的相频特性曲线和幅频特性曲线分别如图1和图2所示。
利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告
利用波尔共振仪研究受迫振动实验报告一、实验目的1、观察摆轮的自由振动、阻尼振动和受迫振动现象。
2、研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响，并测定阻尼系数。
3、研究受迫振动的幅频特性和相频特性，观察共振现象，测定受迫振动的共振频率和共振振幅。
二、实验仪器波尔共振仪，包括振动系统、电磁阻尼系统、电机驱动系统、光电计数系统和智能控制仪等部分。
三、实验原理1、自由振动无阻尼的自由振动方程为：＄m\frac{d^2\theta}｛dt^2}＝k\theta$，其中$m$为摆轮的转动惯量，＄k$为扭转弹性系数，＄＼theta$为角位移。
其解为：＄＼theta ＝ A\cos(＼omega_0 t ＋＼varphi)＄，其中$＼omega_0 ＝＼sqrt{＼frac{k}｛m}｝＄为固有角频率，＄A$和$＼varphi$为初始条件决定的常数。
2、阻尼振动考虑阻尼时，振动方程为：＄m\frac{d^2\theta}｛dt^2} ＋b\frac{d\theta}｛dt} ＋ k\theta ＝ 0$，其中$b$为阻尼系数。
根据阻尼的大小，可分为三种情况：小阻尼：＄＼omega ＝＼sqrt{＼omega_0^2 ＼frac{b^2}｛4m^2}｝＄，振动逐渐衰减。
临界阻尼：振动较快地回到平衡位置。
大阻尼：不产生振动。
3、受迫振动在周期性外力矩$M ＝ M_0\cos\omega t$作用下，振动方程为：＄m\frac{d^2\theta}｛dt^2} ＋ b\frac{d\theta}｛dt} ＋ k\theta ＝M_0\cos\omega t$。
稳定时，振动的角位移为：＄＼theta ＝ A\cos(＼omega t ＋＼varphi)＄，其中振幅$A ＝＼frac{M_0}｛＼sqrt{（k m\omega^2)＾2 ＋（b\omega)＾2}｝＄，相位差$＼varphi ＝＼arctan\frac{b\omega}｛k m\omega^2}＄。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验报告：波尔共振仪实验
一、摘要
实验简介&意义：振动是自然界的基本运动形式之一，简谐振动是最简单最基本的振动。
而借助波尔共振仪，则可以研究阻尼振动及受迫振动的基本规律。
实验目的：
（1）学习测量振动系统基本参量的方法。
（2）观察共振现象，研究波尔共振仪摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性。
（3）观测不同粘滞阻尼对受迫振动的影响。
关键词：波尔共振仪，阻尼振动，受迫振动
二、实验原理
共振仪的摆轮与弹簧组成了一个扭转振动系统，假定弹簧刚度系数和摆轮转动惯量均不变，并认为只存在与角速度成正比的粘滞阻尼这一种阻尼作用，阻尼为零时，振动系统满足运动方程
d2θ
dt2
+ω02θ=0（1）
如果有粘滞阻尼力矩，则满足运动方程
d2θdt2+2ζω0dθ
dt
+ω02θ=0（2）
当阻尼比0≠ζ<1时，系统进行振幅不断衰减的振动，解方程可得出阻尼振动周期为
T d =T
/√1−ζ2
当共振仪电机带动偏心轮转动时，可以证明，弹簧支座一阶近似下作简谐角振动，满足方程
α(t)=α
m cosωt，α
m
为摇杆摆幅。
这时摆轮的运动方程为
J d2θdt2+γdθ
dt
+kθ=kαm cosωt（3）
等效于受周期性外力矩作用的受迫振动。
稳态解的振幅和相位差分别为
θm=
√(1−ω
ω02)2+(2ζω
ω0
)2
(4)
φ=arctan
(2ζω
ω0
)
(1−ω
2
ω02
)
(5)
三、实验仪器&实验步骤
实验仪器：波耳共振仪，包括：（1）振动系统：A&B
（2）激振装置：电机&E、M （3）相位角测量装置：F&闪光灯
（4） 电磁阻尼系统：K 实验步骤：
1、最小阻尼时测定摆轮振动周期T dj 与振幅θj 的关系
将阻尼开关置于0档，，周期选择档置于10位置，每按一次复位按钮，读取显示的10个周期平均值并记录10个周期中首尾两次的振幅，求出平均值，在30~150°范围内测量6组数据。
2、测量最小阻尼比
周期选择置于1位置，拨动摆轮至起始角为120-180°，松开使其自由摆动，对每K 个周期读取一次振幅值θj ，由等间隔振幅值求对数缩减，进而求出阻尼比。
3、测量其他档位阻尼比、测定受迫振动的幅频特性和相频特性曲线
选择阻尼档为3、4、5档之一，用前述方法测得阻尼比，之后保持阻尼档位不变，开启电机开关，调节强迫激励周期旋钮，测定幅频特性和相频特性。
四、数据处理
2、 测量最小阻尼比
Δ=-b 1/K;
ς=Δ/(Δ^2+4*PI^2) U Δ=t p(v)s b1/(K*n^1/2) U ς=Δ√(1
Δ−
ΔΔ2
+4π2
)U Δ
τ=1
ςω0
Q=1
2ς
由练习一所得ωj =2π
T dj
，求解ω0j =
T dj √1−ς2
，并得出θj ̅和ω0j 的关系，结果如下
3、其他阻尼档位的阻尼比、幅频特性和相频特性曲线
结论：○1此法求出的ω0和方法一中求出的值接近，则在某些计算中可以使用方法一中的估测值。
○2拟合斜率和理论值存在较大偏差，初步分析则发现，主要的偏差是由相位差在90度附近的几个点导致的，而在这些点，振幅甚至超过180，而这是不允许的，因为此时能量会抵消耗散掉；其它原因可能是在阻尼运动时少考虑了某种阻力或测得的阻尼比较小。
（4）幅频、相频特性曲线
五、讨论：
误差分析：（1）在实验的分析过程中，将阻尼系数视为一个常值，而当振动幅度较大，运动速度较快时，阻尼系数可能变化；
（2）在实验中，电机转速可能不稳定，扭摆可能存在偏心，使得测量时扭摆不稳定，带来误差；
（3）弹簧的弹力可能存在非线性效应；
（4）实验时若未等示数稳定再读数，则会导致误差；
探究性：（1）理论上，受迫振动共振点对应的频率应当小于ω0，但是实验中出现了接近甚至大于的情况，这一方面是由实验的精度导致的，另一方面可能和电机的不稳定有关；
（2）发现很多时候共振点对应的相位差不是90度；
思考题：（1）可以通过判断观察振幅和频率是否都稳定受迫振动是否已处于稳定状态；
（2）结果接近；
（3）结果接近，令导数为零可得;tan(ω0t√1−ς2+φi)=
√1−2
阻尼比较小时，则和余弦函数等于∓1的时候相当；。