物理仿真实验报告1
大学物理仿真实验报告

大学物理仿真实验报告大学物理仿真实验报告引言在大学物理实验中,物理仿真实验起着重要的作用。
通过仿真实验,学生可以在虚拟环境中进行各种物理实验,观察和分析实验现象,从而加深对物理原理的理解和掌握。
本文将以大学物理仿真实验为主题,探讨其在物理教学中的重要性和应用价值。
一、物理仿真实验的意义物理仿真实验是一种虚拟实验教学手段,通过计算机技术和数学模型,将真实的物理实验过程模拟到计算机软件中,使学生可以在虚拟环境中进行实验操作和观察实验现象。
与传统实验相比,物理仿真实验具有以下几个方面的意义。
1. 提供安全环境物理实验中常常涉及到高温、高压、高电压等危险因素,如果学生没有足够的实验经验和安全意识,很容易发生事故。
而物理仿真实验可以提供一个安全的环境,让学生在虚拟场景中进行实验操作,避免了实验过程中的安全隐患。
2. 提供多样实验条件物理仿真实验可以根据不同的实验要求和学生的学习进度,提供多样的实验条件。
学生可以通过调整参数、改变实验环境等方式,观察和分析不同条件下的实验现象,深入理解物理原理。
3. 提供实验重复性在传统实验中,学生可能因为操作不当或其他原因导致实验结果不准确或失败。
而物理仿真实验可以提供实验的重复性,学生可以反复进行实验,找出问题所在,并改正错误,从而提高实验的准确性和可靠性。
二、物理仿真实验的应用价值物理仿真实验在物理教学中具有广泛的应用价值,不仅可以提高学生的实验操作能力,还可以培养学生的科学思维和创新能力。
1. 提高实验操作能力物理仿真实验可以让学生熟悉实验仪器的使用方法和实验步骤,培养他们的实验操作能力。
通过虚拟实验,学生可以反复练习实验操作,掌握实验技巧,提高实验的准确性和效率。
2. 培养科学思维物理仿真实验可以培养学生的科学思维,让他们学会观察、分析和解释实验现象。
在虚拟实验中,学生需要通过观察实验现象、整理数据、分析规律等步骤,从而培养他们的科学思维和逻辑思维能力。
3. 提升创新能力物理仿真实验可以激发学生的创新能力。
仿真实验报告

仿真实验报告第一篇:仿真实验报告仿真软件实验实验名称:基于电渗流的微通道门进样的数值模拟实验日期:2013.9.4一、实验目的1、对建模及仿真技术初步了解2、学习并掌握Comsol Multiphysics的使用方法3、了解电渗进样原理并进行数值模拟4、运用Comsol Multiphysics建立多场耦合模型,加深对多耦合场的认识二、实验设备实验室计算机,Comsol Multiphysics 3.5a软件。
三、实验步骤1、建立多物理场操作平台打开软件,模型导航窗口,“新增”菜单栏,点击“多物理场”,依次新增:“微机电系统模块/微流/斯托克斯流(mmglf)”“ACDC模块/静态,电/传导介质DC(emdc)”“微机电系统模块/微流/电动流(chekf)”2、建立求解域工作界面绘制矩形,参数设置:宽度6e-5,高度3e-6,中心(0,0)。
复制该矩形,旋转90°。
两矩形取联集,消除内部边界。
5和9两端点取圆角,半径1e-6。
求解域建立完毕。
3、网格划分菜单栏,网格,自由网格参数,通常网格尺寸,最大单元尺寸:4e-7。
4、设置求解域参数求解域模式中,斯托克斯流和传导介质物理场下参数无需改动,电动流物理场下,D各向同性,扩散系数1e-8,迁移率2e-11,x速度u,y速度v,势能V。
5、设置边界条件mmglf—入口1和7边界“进口/层流流进/0.00005”出口5和12边界“出口/压力,粘滞应力/0”;emdc—入口1和7边界“电位能/10V”出口5和12边界“接地”其余边界“电绝缘”;chekf—入口1“浓度/1”,7“浓度/0”出口5和12“通量/向内通量-nmflux_c_chekf”其余边界“绝缘/对称”。
6、样品预置(1)求解器参数默认为稳态求解器,不用修改。
(2)求解器管理器设置求解模式:初始值/初始值表达式,点变量值不可解和线性化/从初始值使用设定。
(3)首先求解流体,对斯托克斯流求解,观察求解结果,用速度场表示。
物理仿真实验报告

物理仿真实验报告物理仿真实验报告引言:物理仿真实验是一种通过计算机软件模拟真实物理实验的方法,它可以帮助我们深入理解物理现象和原理。
本篇报告将介绍我进行的一次物理仿真实验,重点讨论实验的目的、方法、结果和结论。
实验目的:本次实验的目的是研究物体在受到不同力的作用下的运动规律,并探究力对物体运动的影响。
通过仿真实验,我们可以观察和分析物体在不同力的作用下的运动轨迹、速度和加速度的变化。
实验方法:我们使用了一款物理仿真软件,在虚拟环境中进行实验。
首先,我们选择了一个简单的物理模型,如自由落体或平抛运动。
然后,我们设置不同的初始条件和力的大小,观察物体的运动情况。
通过改变初始速度、质量或施加的力的方向,我们可以研究不同情况下的运动规律。
实验结果:在实验中,我们观察到了许多有趣的现象和规律。
例如,在自由落体实验中,我们发现物体在没有外力作用下以恒定的加速度向下运动,这个加速度被称为重力加速度。
我们还发现,物体的质量对自由落体的运动没有影响,所有物体都以相同的加速度自由下落。
在平抛运动实验中,我们发现物体在水平方向上做匀速直线运动,而在竖直方向上受到重力的影响而做自由落体运动。
通过改变施加的力的大小和方向,我们还研究了物体在斜面上滑动的情况。
我们发现,施加的力越大,物体的加速度越大,滑动的速度也越快。
而改变施加力的方向会改变物体在斜面上的运动轨迹,例如,当施加的力与斜面垂直时,物体只会沿着斜面下滑,而不会在水平方向上运动。
结论:通过这次物理仿真实验,我们深入了解了物体在受到不同力的作用下的运动规律。
我们发现,物体的质量对自由落体和平抛运动没有影响,而施加的力的大小和方向会直接影响物体的加速度和运动轨迹。
这些发现对我们理解和应用物理学原理具有重要意义。
在实际的物理实验中,我们往往受到实验条件的限制,无法进行大范围的变量改变和数据记录。
而物理仿真实验则为我们提供了一个灵活、可控的环境,使我们能够更深入地研究物理现象。
最新大学物理实验仿真实验实验报告

最新大学物理实验仿真实验实验报告
实验目的:
1. 通过仿真实验加深对物理现象的理解。
2. 学习使用计算机辅助物理实验的方法。
3. 掌握数据分析和处理的基本技能。
实验原理:
本实验通过计算机仿真技术模拟物理现象,使学生能够在没有实际实验设备的情况下,也能进行物理实验的学习。
通过模拟实验,可以观察和分析各种物理规律,如牛顿运动定律、电磁学原理等。
实验设备和软件:
1. 计算机及显示器。
2. 物理仿真软件(如PhET Interactive Simulations)。
实验步骤:
1. 打开物理仿真软件,并选择合适的实验模块。
2. 根据实验要求设置初始参数和条件。
3. 运行仿真实验,观察物理现象的变化。
4. 记录实验数据,并进行必要的计算。
5. 分析实验结果,验证物理定律和公式。
6. 撰写实验报告,总结实验过程和结论。
实验数据与分析:
(此处应插入实验数据表格和分析结果,包括但不限于实验观测值、计算值、图表等)
实验结论:
通过本次仿真实验,我们成功地模拟并分析了(具体物理现象)。
实验结果与理论预测相符,验证了(相关物理定律或公式)的正确性。
同时,我们也认识到了仿真实验在物理教学和研究中的重要性和实用性。
建议与反思:
(此处应提出实验过程中遇到的问题、解决方案以及对未来实验的建议或反思)
注意:以上内容仅为模板,具体的实验数据、分析和结论应根据实际完成的仿真实验内容进行填写。
物理仿真实验报告

落球法测定液体粘度●实验简介当液体内各部分之间有相对运动时,接触面之间存在内摩擦力,阻碍液体得相对运动,这种性质称为液体得粘滞性,液体得内摩擦力称为粘滞力。
粘滞力得大小与接触面面积以及接触面处得速度梯度成正比,比例系数η称为粘度(或粘滞系数)。
测量液体粘度可用落球法,毛细管法,转筒法等方法,其中落球法适用于测量粘度较高得液体。
粘度得大小取决于液体得性质与温度,温度升高,粘度将迅速减小。
例如对于蓖麻油,在室温附近温度改变1˚C,粘度值改变约10%。
因此,测定液体在不同温度得粘度有很大得实际意义,欲准确测量液体得粘度,必须精确控制液体温度。
●实验原理1、落球法测定液体粘度原理1个在静止液体中下落得小球受到重力、浮力与粘滞阻力3个力得作用,如果小球得速度v很小,且液体可以瞧成在各方向上都就是无限广阔得,则从流体力学得基本方程可以导出表示粘滞阻力得斯托克斯公式:(2、4、1)(2、4、1)式中为小球直径。
由于粘滞阻力与小球速度成正比,小球在下落很短一段距离后(参见附录得推导),所受3力达到平衡,小球将以匀速下落,此时有:(2、4、2)式中ρ为小球密度,ρ为液体密度。
由(2、4、2)式可解出粘度η得表达式:(2、4、3)本实验中,小球在直径为D得玻璃管中下落,液体在各方向无限广阔得条件不满足,此时粘滞阻力得表达式可加修正系数(1+2、4d/D),而(2、4、3)式可修正为:(2、4、4)当小球得密度较大,直径不就是太小,而液体得粘度值又较小时,小球在液体中得平衡速度v会达到较大得值,奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式得影响:其中,Re称为雷诺数,就是表征液体运动状态得无量纲参数。
(2、4、6)当Re小于0、1时,可认为(2、4、1)、(2、4、4)式成立。
当0、1<Re<1时,应考虑(2、4、5)式中1级修正项得影响,当Re大于1时,还须考虑高次修正项。
考虑(2、4、5)式中1级修正项得影响及玻璃管得影响后,粘度可表示为:(2、4、7)由于3Re/16就是远小于1得数,将1/(1+3Re/16)按幂级数展开后近似为1-3Re/16,(2、4、7)式又可表示为:(2、4、8)、D、d、v等参数后,由(1、3、4)式计算粘度η,已知或测量得到ρ、ρ再由(2、4、6)式计算Re,若需计算Re得1级修正,则由(2、4、8)式计算。
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实验名称:光电效应实验实验日期:2023年4月10日学号:2120302003实验人员:张三、李四一、实验目的1. 通过仿真实验,理解光电效应的基本原理。
2. 掌握光电效应方程的推导过程。
3. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。
4. 熟悉光电效应在光电探测技术中的应用。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时,金属表面会发射出电子的现象。
根据爱因斯坦的光电效应方程,光电子的最大初动能 \(E_k\) 与入射光的频率 \(v\) 和金属的逸出功 \(W_0\) 之间存在以下关系:\[E_k = hv - W_0\]其中,\(h\) 为普朗克常数。
三、实验步骤1. 打开仿真软件,设置入射光的频率和强度。
2. 调整金属表面的逸出功,观察光电子的发射情况。
3. 记录不同频率入射光下的光电子最大初动能。
4. 分析入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。
四、实验结果与分析1. 当入射光的频率较低时,光电子的发射率较低,且光电子的最大初动能较小。
2. 随着入射光频率的增加,光电子的发射率逐渐增加,光电子的最大初动能也随之增加。
3. 当入射光的频率达到一定值时,光电子的发射率达到最大,此时光电子的最大初动能也达到最大值。
4. 当入射光的频率继续增加时,光电子的发射率逐渐降低,光电子的最大初动能也逐渐降低。
根据实验结果,可以得出以下结论:1. 光电效应方程 \(E_k = hv - W_0\) 是正确的。
2. 入射光的频率与光电子的最大初动能之间存在正相关关系。
3. 光电效应在光电探测技术中具有广泛的应用。
五、实验总结本次实验通过仿真实验,使我们深入理解了光电效应的基本原理,掌握了光电效应方程的推导过程,并分析了入射光频率与光电子最大初动能之间的关系。
通过实验,我们认识到光电效应在光电探测技术中的重要性,为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
六、实验拓展1. 研究不同金属的逸出功对光电效应的影响。
2. 探究光强度对光电效应的影响。
仿真实验报告(推荐5篇)

仿真实验报告(推荐5篇)第一篇:仿真实验报告大学物理仿真实验报告——塞曼效应一、实验简介塞曼效应就是物理学史上一个著名得实验。
荷兰物理学家塞曼(Zeeman)在1896 年发现把产生光谱得光源置于足够强得磁场中,磁场作用于发光体,使光谱发生变化,一条谱线即会分裂成几条偏振化得谱线,这种现象称为塞曼效应。
塞曼效应就是法拉第磁致旋光效应之后发现得又一个磁光效应。
这个现象得发现就是对光得电磁理论得有力支持,证实了原子具有磁矩与空间取向量子化,使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解.塞曼效应另一引人注目得发现就是由谱线得变化来确定离子得荷质比得大小、符号。
根据洛仑兹(H、A、Lorentz)得电子论,测得光谱得波长,谱线得增宽及外加磁场强度,即可称得离子得荷质比.由塞曼效应与洛仑兹得电子论计算得到得这个结果极为重要,因为它发表在J、J 汤姆逊(J、J Thomson)宣布电子发现之前几个月,J、J 汤姆逊正就是借助于塞曼效应由洛仑兹得理论算得得荷质比,与她自己所测得得阴极射线得荷质比进行比较具有相同得数量级,从而得到确实得证据,证明电子得存在。
塞曼效应被誉为继 X 射线之后物理学最重要得发现之一。
1902 年,塞曼与洛仑兹因这一发现共同获得了诺贝尔物理学奖(以表彰她们研究磁场对光得效应所作得特殊贡献).至今,塞曼效应依然就是研究原子内部能级结构得重要方法。
本实验通过观察并拍摄Hg(546、1nm)谱线在磁场中得分裂情况,研究塞曼分裂谱得特征,学习应用塞曼效应测量电子得荷质比与研究原子能级结构得方法。
二、实验目得1、学习观察塞曼效应得方法观察汞灯发出谱线得塞曼分裂; 2、观察分裂谱线得偏振情况以及裂距与磁场强度得关系;3、利用塞曼分裂得裂距,计算电子得荷质比数值。
三、实验原理1、谱线在磁场中得能级分裂设原子在无外磁场时得某个能级得能量为,相应得总角动量量子数、轨道量子数、自旋量子数分别为。
当原子处于磁感应强度为得外磁场中时,这一原子能级将分裂为层。
大学物理仿真实验报告

大学物理仿真实验报告目录1. 实验目的和意义1.1 实验目的1.2 实验意义2. 理论背景介绍2.1 牛顿力学2.2 动量守恒定律2.3 能量守恒定律3. 实验器材和原理3.1 实验器材3.2 实验原理4. 实验步骤4.1 实验准备4.2 实验具体步骤5. 实验数据记录及分析5.1 数据记录5.2 数据分析6. 实验结论与讨论6.1 实验结论6.2 结论讨论7. 实验中的问题及解决方法7.1 问题描述7.2 解决方法实验目的和意义实验目的本实验旨在通过物理仿真模拟,探究运动物体的力学规律,深入理解牛顿力学原理以及动量守恒和能量守恒定律。
实验意义通过本实验,可以加深对物理定律的理解,提高实验操作能力,培养科学思维和分析问题的能力。
理论背景介绍牛顿力学牛顿力学是经典物理力学的一个重要分支,主要描述了物体受力下的运动规律,包括牛顿三定律等内容。
动量守恒定律动量守恒定律表明,在一个封闭系统内,系统的总动量保持不变,即系统内所有物体的动量之和在任意时刻都是恒定的。
能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的一个基本原理,即在一个封闭系统内,系统的总能量保持不变,能量可以转化形式但总量不变。
实验器材和原理实验器材本实验所需器材包括计算机、物理仿真软件等。
实验原理实验基于牛顿力学原理,通过模拟不同条件下物体的运动,验证动量守恒和能量守恒定律。
实验步骤实验准备1. 打开计算机,启动物理仿真软件。
2. 设置实验初始参数,包括物体质量、速度等。
实验具体步骤1. 进行单个物体的运动模拟,记录相关数据。
2. 进行碰撞实验,观察动量和能量的转移情况。
3. 分析实验结果,得出结论。
实验数据记录及分析数据记录在实验过程中记录了单个物体的运动轨迹、速度等数据,以及碰撞实验中的动量和能量转移情况。
数据分析通过对实验数据的分析,可以验证动量守恒和能量守恒定律是否得到满足,进一步探讨物体运动规律。
实验结论与讨论实验结论实验结果表明,在所设定条件下,动量守恒和能量守恒定律是成立的,验证了物理定律在模拟实验中的适用性。
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物理仿真实验报告1物理仿真实验报告受迫振动班级应物01姓名赵锦文学号10093020一、实验简介在本实验中,我们将研究弹簧重物振动系统的运动。
在这里,振动中系统除受弹性力和阻尼力作用外,另外还受到一个作正弦变化的力的作用。
这种运动是一类广泛的实际运动,即一个振动着的力学体系还受到一个作周期变化的力的作用时的运动的一种简化模型。
如我们将会看到的,可以使这个体系按照与施加力相同的频率振动,共振幅既取决于力的大小也取决于力的频率。
当力的频率接近体系的固有振动频率时,“受迫振动”的振幅可以变得非常大,这种现象称为共振。
共振现象是重要的,它普遍地存在于自然界,工程技术和物理学各领域中.共振概念具有广泛的应用,根据具体问题中共振是“利”还是“害”,再相应地进行趋利避害的处理。
两个相互耦合的简谐振子称为耦合振子,耦合振子乃是晶体中原子在其平衡位置附近振动的理想模型。
本实验目的在于研究阻尼振动和受迫振动的特性,要求学生测量弹簧重物振动系统的阻尼常数,共振频率。
二、实验原理1.受迫振动砝码和挂钩弹簧弹簧振荡器图13.1 受迫振动质量M 的重物按图1放置在两个弹簧中间。
静止平衡时,重物收到的合外力为0。
当重物被偏离平衡位置时,系统开始振动。
由于阻尼衰减(例如摩擦力),最终系统会停止振动。
振动频率较低时,可以近似认为阻力与振动频率成线性关系。
作用在重物上的合力:xM x Kx x x k x k F 21=--=---=ββ 其中k1, k2是弹簧的倔强系数。
K = k1+ k2是系统的等效倔强系数。
x 是重物偏离平衡位置的距离, β 是阻尼系数。
因此重物的运动方程可表示为:220=++x x x ωγ其中 γβ=M andω02=K M 。
在欠阻尼状态时(ωγ0>),方程解为:)cos(220 φγωγ+-=-t Ae x tA, φ 由系统初始态决定。
方程的解是一个幅度衰减的谐振动,如图2所示。
T图13.2 衰减振动振动频率是:f T ==-112022πωγ(13.1)如果重物下面的弹簧1k 由一个幅度为a 的振荡器驱动,那么这个弹簧作用于重物的力是) cos (1x t a k -ω。
此时重物的运动方程为:M ta k x x x cos 2120ωωγ=++ .方程的稳态解为:)cos(4)(222221θωωγωω-+-=t M a k x(13.2)其中)2(tan 2201ωωγωθ-=-。
图13.3显示振动的幅度与频率的关系。
m ax振幅图13.3 衰减振动幅度与振动频率关系弱阻尼情况下,当ωω≈0,振动的幅度会很大,最大值出现在:ωωγmax =-0222(13.3)幅度衰减一半的区域∆ω:∆ωγ=23.(13.4)2. 耦合振动图13.4 耦合振动系统图13.4是一个耦合振动系统,由3个倔强系数k 和2个质量m 的重物组成。
系统有两个共振频率点,一种频率为,m k f π211=此时两个重物运动方向一致。
另外一种运动状态频率为,m k f π232=此时两个重物运动方向相反。
三、实验仪器砝码挂钩,砝码,电子天平,弹簧,振荡器,信号发生器,米尺,秒表。
图13.5 实验场景图1.砝码:实验中提供10g砝码2个,20g砝码5个,50g砝码2个,100g砝码1个,200g 砝码1个。
操作方法:在软件中用鼠标选中砝码后即可拖放到电子天平、砝码挂钩盘或者其他需要地方。
若放置砝码位置不合适,砝码将自动回到实验台的默认位置。
2.电子天平:放置物体在天平上时,将自动弹出称重窗口。
天平最大精度到0.01g。
3.秒表:电子停表的机芯采用电子元件组成,利用石英振荡频率为基准。
其显示装置通常有6位液晶显示,计时时分别显示分、秒、百分之秒各位的数值。
电子停表通常有“start/stop(启动/停止)”和“Reset(复位)”按钮。
“start/stop”按钮具有开始计时、停止计时和累加计时的功能;“Reset”按钮用于将显示的计时复位为0。
通过鼠标在按钮位置的单击显示按动按钮的动作。
4.变频振荡器:变频振荡器可以灵活、准确使用在波动实验中,使用时需要一个最大输出1.0A的波形发生器。
产生振荡的部分是一个带有驱动臂的强壮的长程喇叭,允许的频率范围是0.1 Hz 到5kHz,产生的振荡幅度峰值是7mm,波形可以是正弦波、方波、锯齿波等多种波形。
操作方法:1) 把驱动臂与其他仪器连接时候,为了保护喇叭要把振荡器顶部的锁头拨动到锁定位置锁定好驱动臂。
2) 用一个挂钩把振荡器驱动臂与实验仪器相互连接后,解锁驱动臂。
3) 把信号发生器与振荡器相连接。
4) 调整信号发生器的输出频率和幅度,注意电流不要超过1A。
在软件中,振荡器已与信号发生器连接好。
鼠标移动到振荡器时,显示当前振荡器的振幅。
性能指标:信号频率:0.1Hz 到 5 kHz.振幅峰峰值:最大值是7mm(1Hz时),幅度随着频率上升下降。
输入阻抗:。
最大电流:1A 。
最大输出:6V (0.8A时)。
5.数字信号发生器:数字信号发生器/放大器内部的晶振产生4档从0.001Hz 到99999Hz的频率。
档位选择按钮可以选择频率精度(0.001Hz到1Hz)或者直流输出。
幅度旋钮可控制输出电压范围从0到10V。
通过波形选择按钮可产生正弦波、方波、三角波和用于同步示波器的TTL触发信号。
内部的功率放大器可驱动2路输出:LOW 这路可在10V时输出1A的电流,HI W这路最大输出电流限制在17mA。
LOW这路输出通常直接供给要大工作电流的器件,如喇叭和机械驱动装置。
输出正弦波和三角波时,信号峰峰值范围从0到20v可调,输出方波时是0到10v可调。
频率调整旋钮是一个通过旋钮转动速度高精度调节频率的光学译码器,这样可保证大范围调节频率的同时精度得到保证。
当选择直流输出时,频率调整不起作用。
仪器面板:操作方法:选择合适的电源,接通信号发生器。
信号发生器通过挂钩或者导线连接和所需电路或器件连接。
连接喇叭或者机械波驱动设备时,通过GND和LOW 插孔把与外部器件连接,提供大工作电流。
先把幅度旋钮逆时针旋转到最小位置,然后打开电源开关(仪器背面板上)。
信号发生器初工作状态位1000.0Hz的正弦波,精度0.1Hz。
根据需要通过波形区域按钮选择合适的波形。
顺时针旋转幅度旋钮调节合适的输出幅度。
四、实验内容1.测量弹簧倔强系数。
(1)测量两根弹簧和砝码挂钩的质量。
在实验场景中单击鼠标右键弹出菜单,对挂钩和弹簧进行称重。
通过鼠标选择并砝码并拖放到电子天平上完成砝码的称重操作。
(2)按照实验原理中图13.1安装好振动系统,把较紧的弹簧放在面。
(3)在砝码盘上添加砝码并记录砝码挂钩的偏移。
使用砝码前先用电子天平称量砝码。
使用鼠标选择砝码,并把砝码拖放在需要的位置。
(4)画出质量m和挂钩偏移x的曲线,算出系统等效弹簧倔强系数K。
2.阻尼振动(1)调整挂钩上砝码质量,使弹簧的长度基本相等。
(2)计算振动系统的本征频率f o 。
(3)连接好信号发生器和振荡器,打开信号发生器,设定频率为f o 。
(4)调整合适的信号发生器输出振幅。
当挂钩振幅峰峰值超过4cm后,关闭信号发生器。
(5)当振幅峰峰值衰减到4cm后,打开计时器。
(6)记录振幅峰峰值衰减到2cm时所需的时间t1/2 ,计算阻尼系数。
(7)重复步骤(3)到(5),测量3次。
(8)测量50个全振动的时间。
(9)计算系统的振动频率,并与公式(13.1)得到的频率相比较。
3.受迫振动(1)打开信号发生器,设定输出频率为f0 。
(2)调节信号发生器的输出使得振荡器输出振幅大约1mm(鼠标移动到振荡器上示),等系统振动稳定后记下挂钩振幅峰峰值。
(3)改变频率,重复步骤(2) 。
(4)根据记录数据做出振幅-频率曲线,求出振幅衰减一半的区域。
所得数据与公式(13.3),(13.4)计算的结果进行比较。
注意:可根据不同的实验要求设定不同的仪器参数,包括弹簧1,2的质量和倔强系数。
4.耦合振动(1)振动系统安装后向砝码盘上添加砝码,使每个砝码盘的总重量大约50 g 。
(2)打开信号发生器,设定频率为0.5Hz 。
(3)调节信号发生器的输出使得振荡器输出振幅大约1mm(鼠标移到振荡器上显示),等系统振动稳定后记下挂钩振幅的峰峰值。
(4)改变频率从0.5 到5.0 Hz,重复步骤(4)。
(5)做出振幅-频率图,求出两个共振频率点。
注意:弹簧振动时不能添加砝码,砝码盘重量参见“受迫振动”内容部分测量值,弹簧的重量和倔强系数可自行制定。
重量单位是kg,倔强系数单位是N/m 。
五.实验数据记载1、测量弹簧倔强系数。
弹簧1重量: 7.92g;弹簧2重量: 7.76g;挂钩重量:12.50g.弹簧1倔强系数:6.9;弹簧2倔强系数:2.5;测量系统等效弹簧倔强系数K 的数据如下表:由此可算出系统等效弹簧倔强系数K=9.59(g/cm)。
2、阻尼振动弹簧的长度基本相等时, 挂钩上砝码质量为300.02g,由此计算出振动系统的本征频率f o=0.334HZ.振幅峰峰值衰减到2cm时所需的时间t1/2:第一次18.46s,二次19.28s,第三次19.06s。
对应的γ 为0.577系统做全的时间为165.05s,振动周期为3.300s. 经计算,系统的振动频率为0.303,与公式(1)得到的频率相比较小。
3受迫振动实验数据见下表:据表格数据画出图为:由上图知衰减一半的区域为:0.323~0.330和0.341~0.352;由公式(2)(3)计算得出的结果为:0.332和0.348;实验与理论相差不大。
4、耦合振动实验数据见下表:据表格数据画出图为:据上图可得两个共振频率点分别为(2.1,20.2),(4.3,26.4)。
六、思考题1.下面情况中,系统运动状态如何?a) β比较小。
b) Km 2>β?a) β比较小,即Km 2<β时,系统应作振幅逐渐减小的谐振动。
b) Km 2>β时,系统的运动是非周期性的,即振子开始运动后,随着时间的延长,振子逐渐返回平衡位置。
2.从公式(13.2)推导出(13.3),(13.4)。
由式易知当w 0=w,为1时,有得。