对单摆演示共振现象的研究
物质频率共振实验报告
一、实验目的1. 理解共振现象的基本原理。
2. 通过实验验证共振频率与物质固有频率的关系。
3. 探究不同因素对共振现象的影响。
二、实验原理共振现象是指当外界施加的周期性驱动力的频率与物体的固有频率相等时，物体振幅达到最大值的现象。
共振频率是指物体在无阻尼情况下，振幅随时间变化达到最大值时的频率。
本实验通过改变驱动力的频率，观察物质振幅的变化，验证共振现象。
三、实验器材1. 物质（如弹簧振子、单摆等）；2. 驱动器（如音叉、电动振动器等）；3. 测量装置（如示波器、秒表等）；4. 频率计；5. 调节装置。
四、实验步骤1. 准备实验器材，将物质固定在实验台上。
2. 将驱动器连接到物质上，并调整驱动器的频率。
3. 使用测量装置记录物质振幅随时间的变化。
4. 逐渐改变驱动器的频率，观察物质振幅的变化。
5. 当驱动器的频率接近物质的固有频率时，记录此时振幅达到最大值时的频率，即为共振频率。
6. 分析实验数据，探究不同因素对共振现象的影响。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当驱动器的频率接近物质的固有频率时，物质振幅达到最大值，发生共振现象。
2. 实验数据表明，共振频率与物质的固有频率相等。
3. 分析实验数据，得出以下结论：a. 驱动器的频率越接近物质的固有频率，共振现象越明显；b. 物质的阻尼系数对共振现象有影响，阻尼系数越大，共振现象越不明显；c. 驱动器的振幅对共振现象有影响，驱动器振幅越大，共振现象越明显。
六、实验总结1. 通过本实验，我们验证了共振现象的基本原理，即共振频率与物质固有频率的关系。
2. 实验结果表明，共振现象在工程技术、物理学等领域具有广泛的应用。
3. 本实验有助于我们更好地理解共振现象，为后续相关实验和研究提供基础。
七、注意事项1. 实验过程中，注意调整驱动器的频率，使其接近物质的固有频率。
2. 实验过程中，注意观察物质振幅的变化，及时记录数据。
3. 实验结束后，整理实验器材，保持实验室卫生。
高中单摆实验知识点
高中单摆实验知识点
单摆实验是物理实验中常见的一种实验，主要用于研究物体在重力作用下的简谐振动。
以下是关于高中单摆实验的知识点：
1. 单摆的定义：单摆是由一根不可伸缩的轻细绳或杆和一个质点组成的系统，质点可以在绳的一端或杆的顶端摆动。
2. 单摆的摆动规律：单摆在重力作用下发生简谐振动，其周期与摆长（即绳或杆的长度）成正比，与重力加速度的平方根成反比。
摆动的幅度与开始摆动时的角度有关。
3. 摆长和周期之间的关系：根据单摆的摆动规律，摆长越长，周期越大；摆长越短，周期越小。
这个关系可以用公式T=2π√(L/g)来表示，其中T表示周期，L表示摆长，g表示重力加速度。
4. 单摆的共振现象：当外力作用频率接近单摆的固有频率时，单摆会发生共振现象，振幅会显著增大。
共振现象在实际应用中需要进行控制和调节。
5. 单摆的实验操作：进行单摆实验时，需要先测量摆长，然后通过改变摆动的角度、重力加速度，或者使用不同的质点，观察变化后的摆动情况，记录相关数据并进行分析。
6. 单摆的应用：单摆实验的结果可以应用于钟摆的设计、钟表的精确度矫正，以及其他需要利用简谐振动的物理学和工程学领域。
以上是关于高中单摆实验的一些知识点介绍，希望对你有所帮助！。
如何演示共振现象
第30卷 第8期2001年8月 中学物理教学参考Physics Teaching in Middle School Vol.30 No.8Aug.2001●实验研究●如何演示共振现象朱 红(江苏常州师范学校 213004) 在演示共振现象时,一般我们是在一根张紧的细绳上悬挂几个固有频率相同和不同的图1单摆,如图1所示,让单摆A 先摆动起来,对其它的单摆产生驱动力,其它的单摆也会振动起来,振幅越来越大,并且单摆B 、C 的振幅大于单摆D 、E 的振幅,同时单摆A 的振幅逐渐减小,直到为零;当单摆A 的振幅为零时,单摆B 、C 的振幅达到最大,之后又逐渐减小,直到为零;此时,单摆A 和单摆D 、E 的振幅不为零,即单摆D 、E 的振幅又大于单摆B 、C 的振幅.在整个过程中,出现单摆B 、C 的振幅有时大于单摆D 、E 的振幅,有时又小于单摆D 、E 的振幅,那么什么时候能说明产生了共振现象呢?有些老师从能量的观点来分析,指出当单摆B 、C 的振幅明显大于单摆D 、E 的振幅时,就可以认为产生了共振,实验就可以结束了.笔者认为,这种观点是不恰当的.严格地讲,如图1所示的这个实验装置是一种耦合振动系统,虽然与单摆A 固有频率相同的单摆B 、C 的最大振幅的确是最大的,但是其中每一个单摆都通过绳子受到了周期性的强迫力矩的作用,其运动现象是频率相近的两个同方向的简谐振动合成的“拍”,即振幅时大时小,做周期性的变化,而单摆B 、C 的振幅在某一瞬时最大并不是共振现象,因为共振时的振幅最大且不应该随时间的变化而变化.所以,笔者认为用上述实验装置来演示共振现象是不科学的.下面笔者介绍两种演示共振现象的小实验.一、竹条(钢锯条)摆找一块硬泡沫塑料做底座,用两根窄的竹条竖直地插在泡沫底座上,再用两只小夹子夹在竹条上不同的位置处,做成“竹条摆”,如图所示实验时用手拿住底座,水平地往复运动,逐渐提高振动频率.你将会看到在某一特定的频率时,其中的一只摆振幅最大,这就是共振现象.当改变夹子的位置时,摆的固有频图2率就发生改变,要发生共振,就必须改变往复运动的频率,即驱动力的频率.如果找不到竹条,也可用钢锯条来代替竹条,做成钢锯条摆,其效果也是一样的.二、拍吊球用一根橡皮筋像绕线团一样绕在一只小橡胶球上,并将橡皮筋与球接触的根部用线拴图3牢,再将橡皮筋的另一端系在中指根部,把小球吊起来,如图3所示,然后像拍球一样上下摆动手掌.开始时以很低的频率拍球(如f =0.5Hz ),再逐次提高频率,在每次改变频率后,保持稳定一段时间,并且尽力维持驱动振幅大致相等.观察在驱动频率变化的过程中球所做受迫振动的情况,可以看到,在某一特定的频率时,球能够大幅度地上下运动,这时就是发生了共振,而在低于或者高于这个频率时,球的振幅反而变小,即使你使劲地拍也无济于事.由于上述两种实验装置的制作与取材均非常容易,可以多准备几套,以便把演示实验改为学生随堂小实验,让学生自己去体会共振现象及其产生的条件.在实验过程中随着驱动力频率的变化,竹条摆和小吊球的振幅也随着发生变化,只有当驱动力的频率与他们的固有频率相等时,振幅才达到最大(并且在此频率时振幅不随时间的变化而变化),发生共振.利用这个过程,可以让学生自行探究出驱动力的频率与振幅之间的关系,从而帮助学生理解共振曲线2..84。
共振现象研究课程设计
共振现象研究课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解共振现象的基本概念，掌握共振现象的产生条件及影响因素。
2. 学生能掌握简谐振动的动力学原理，并将其应用于解释实际生活中的共振现象。
3. 学生能运用数学语言描述共振现象，求解相关物理问题。
技能目标：1. 学生能运用所学知识分析共振现象，提出解决问题的方案。
2. 学生能通过实验观察和数据分析，探究共振现象的规律，培养科学探究能力。
3. 学生能运用信息技术工具（如计算机软件）模拟共振现象，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对物理学科产生兴趣，增强学习动力，培养积极的学习态度。
2. 学生通过团队合作探究共振现象，培养合作精神，提高沟通能力。
3. 学生关注共振现象在现实生活中的应用，认识到物理知识与现实生活的紧密联系，增强社会责任感。
本课程针对高中物理学科，结合学生年级特点，注重理论联系实际，提高学生的科学素养。
在教学过程中，关注学生个体差异，充分调动学生的主观能动性，引导他们通过探究、实践和反思，达成课程目标。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 共振现象基本概念：简谐振动、固有周期、驱动力、受迫振动、共振等。
- 教材章节：第三章第二节《简谐振动的受迫振动与共振》2. 共振现象的产生条件及影响因素：- 教材章节：第三章第三节《影响共振现象的因素》3. 简谐振动的动力学原理：- 教材章节：第三章第一节《简谐振动的动力学原理》4. 共振现象在现实生活中的应用实例：- 教材章节：第三章第四节《共振现象在实际应用中的案例分析》5. 数学语言描述共振现象：- 教材章节：第三章第五节《受迫振动的数学描述》6. 实验探究：观察和分析共振现象的实验，如弹簧振子实验、音叉与共鸣管实验等。
教学内容安排和进度：第一课时：介绍共振现象的基本概念，引导学生认识简谐振动与共振的关系。
第二课时：讲解共振现象的产生条件及影响因素，分析实际生活中的共振实例。
单摆_精品文档
单摆介绍单摆是物理学中一个常见的实验装置，用于研究振动和重力的相互作用。
它由一个质点通过一根轻细、不可伸长的线或细杆悬挂在一个固定支点上，形成一个简谐振动系统。
单摆的运动既有实际应用价值，也有理论物理学的意义。
构造单摆由以下几个部分组成：1.质点：单摆的质点通常是一个较重的小球或棒状物体，可以是金属、木材或塑料材料制成。
质点的重量以及与摆线的连结方式直接影响单摆的振动特性。
2.摆线或细杆：摆线或细杆是连接质点和固定支点的一根轻细、不可伸长的线或细杆。
摆线通常是细而坚韧的线，如绳子或金属丝，细杆则通常是一个轻质且坚硬的杆状物体。
3.固定支点：固定支点是单摆的支撑点，用于固定摆线或细杆。
通常固定支点是一个固定在天花板或支架上的轴。
原理单摆运动的原理基于重力的作用。
当质点被拉离平衡位置并释放时，重力将导致质点回到平衡位置附近，并使其来回摆动。
单摆运动满足简谐振动的特点，即质点以固定的周期来回摆动。
单摆的周期由以下几个因素影响：1.摆长：摆长是指摆线或细杆的长度，即质点到固定支点的距离。
摆长越大，周期越长；摆长越小，周期越短。
2.重力加速度：重力加速度是由地球引力引起的加速度，大小约为9.8m/s²。
重力加速度越大，周期越短。
3.质点的质量：质点的质量也会影响周期，质量越大，周期越长。
应用单摆既有实际应用价值，也具有理论物理学的意义。
在实际应用中，单摆可以用于测量重力加速度和地球引力场的强度。
通过测量单摆的周期和摆长，可以计算出重力加速度的数值，并进一步研究地球引力场在不同地区的变化。
在理论物理学中，单摆是展示简谐振动和周期现象的一个经典案例。
通过研究单摆的运动规律，可以深入理解振动的特性和动力学原理，包括阻尼、共振和自由振动等概念。
结论单摆是物理学中常见且重要的实验装置，通过质点受到重力的作用，呈现出简谐振动的特点。
单摆的周期受到摆长、重力加速度和质点质量的影响。
单摆在实际应用中可用于测量重力加速度和地球引力场的强度，在理论物理学中则有助于理解振动和动力学原理。
演示实验报告_共振
一、实验目的1. 理解共振现象的基本概念和原理。
2. 观察共振现象在实验中的具体表现。
3. 探究影响共振现象的因素，如频率、振幅、质量等。
4. 培养学生动手操作、观察记录和数据分析的能力。
二、实验原理共振现象是指当系统受到周期性外力作用时，系统振动频率与外力频率相等时，系统振幅达到最大值的现象。
共振现象在自然界和工程技术中广泛存在，具有重要的应用价值。
三、实验器材1. 驻波共振演示仪2. 钢丝圆环3. 激光笔4. 秒表5. 记录纸和笔四、实验步骤1. 观察驻波共振现象（1）将钢丝圆环竖直放置，调整初始张力，使钢丝处于自然状态。
（2）用激光笔照射钢丝圆环，观察钢丝圆环的振动状态。
（3）改变激光笔照射位置，观察不同位置的振动状态。
（4）调整激光笔照射频率，观察共振现象。
2. 探究共振现象的影响因素（1）改变钢丝圆环的初始张力，观察共振现象的变化。
（2）改变激光笔照射频率，观察共振现象的变化。
（3）改变钢丝圆环的质量，观察共振现象的变化。
3. 数据记录与分析（1）记录不同频率下钢丝圆环的振幅。
（2）分析共振现象的影响因素，如频率、振幅、质量等。
五、实验结果与分析1. 共振现象的观察在实验过程中，我们观察到以下现象：（1）当激光笔照射频率与钢丝圆环的固有频率相同时，钢丝圆环的振幅达到最大值，出现明显的共振现象。
（2）改变激光笔照射频率，共振现象的振幅随之变化。
（3）改变钢丝圆环的初始张力或质量，共振现象的振幅也会发生变化。
2. 共振现象的影响因素分析（1）频率：共振现象的振幅与外力频率和系统固有频率的差值有关。
当差值接近于零时，共振现象的振幅最大。
（2）振幅：共振现象的振幅与外力振幅有关。
外力振幅越大，共振现象的振幅也越大。
（3）质量：共振现象的振幅与系统质量有关。
系统质量越大，共振现象的振幅越小。
六、实验结论1. 共振现象是指当系统受到周期性外力作用时，系统振动频率与外力频率相等时，系统振幅达到最大值的现象。
单摆与弹簧振子间的共振实验
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单摆与弹簧振子间的共振实验
作者：王文清
来源：《中学物理·高中》2013年第03期
1 实验装置图（图1）
2 仪器的特点及用途
特点本教具取材简便，制作简单，实验现象明显，有助于学生对共振的理解.
用途本教具可演示共振现象、共振的条件、共振中的能量转化.3 制作材料
铁架台和铁夹，钩码一个，弹簧一条，摆线一条.4 制作方法
如图1所示，将钩码挂在弹簧下端，将弹簧上端与摆线联结.适当调节摆线长度，将摆线
用铁夹固定住，使单摆与弹簧振子形成的复合摆自由悬挂在铁架台上.5 使用方法
（1）细心调节摆线长度，使钩码左右摆动周期与钩码的上下振动周期近乎一致，如图2
所示.
（2）将钩码竖直抬高一个距离后由静止释放.可以观察到钩码先开始大振幅上下振动，然后逐渐转为大振幅左右摆动，其后又逐渐转为大振幅上下振动，……，上下振动与左右摆动交替进行.此现象为合拍而产生的共振，实现单摆的振动能量与弹簧振子的振动能量的交替转移.
（3）若改变摆线的长度，使摆长更大或更小，则只能观察到钩码的大振幅上下振动，小幅度的左右摆动，难以实现交替现象，即不能产生共振，难以实现单摆的振动能量与弹簧振子的振动能量间的交替转移.。
共振演示实验报告
共振演示实验报告
共振演示实验实验是一种重要的物理现象，常常被用来演示物理概念。
《力学》课程中就有共振演示实验，主要用来演示共振的现象。
实验设备主要包括有示波器、振荡器、声激发器、一块金属棒……。
将金属棒挂在振荡器上，以声激发器发出声音，示波器记录振荡量和振荡频率变化，依次为实验准备。
工作过程中，为更好地演示共振现象，首先需要把金属棒调至共振频率点，把声激发器调至最大音量，接着观察示波器显示的波形。
通过观察，实验中清楚地看到，当声音的频率调到金属棒的共振频率时，金属棒的振荡量会变大，振荡周期也会变短，从而证明共振的现象的存在。
最后，实验中并没有发现不良的安全现象，实验一直按照正常程序进行，所有实验过程都按照正确的步骤执行，得出预期结果。
经过这次共振实验，我对共振现象有了更加直观和深入的认识，了解了共振现象的重要意义，更加了解了共振实验中常用的实验装置及其工作原理。
同时我也更加重视实验安全，有效地避免实验风险，以实现实验的理想效果。
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对单摆演示共振现象的研究
（福建省莆田六中 施建军）
高中物理课本用单摆来演示共振现象，简单易行，充分利用好该装置让学生观察现象，讲解好产生现象的原因，可使学生更深刻地认识共振现象，更可激发学生的学习热情，养成科学的观察与思考问题的习惯。
但这一实验往往不被重视，没有达到其应有的演示效果。
本文试从以下几方面对该演示作分析，阐述。
如图一，实验前可引导学生观察：
1．观察共振现象，说明单摆的共振条件。
2．观察共振的 B 、D 小球的相位关系。
3．观察共振的 B 、D 小球的振幅变化。
以下从力和能两方面来认识共振现象。
（D 摆提供策动力）
1．B 小球生的振幅最大，即产生共振。
说明当两个摆的摆长相等时（即
固有周期与策动力周期相等），产生共振现象。
2．当D 摆通过绳OO /策动B 摆时，D 摆的振动比B 摆的振动超前л/2。
由于D 摆的运动超前B 摆л/2，故力对B 摆始终做正功，这样B 摆的振幅
越来越大，同时D 摆由于对做功而自身的能量（机械能）越来越小，振幅
越来越小，直至停止振动，而后B 摆反过来对 D 摆提供策动力 ，这样D
摆的振幅又逐渐增大，而B 摆的振幅开始减小。
如此往复，最终因空气阻
力而停止运动。
这也正说明了矛盾双方是可以相互转换的。
3．而其它各摆(A 、C 、E 摆)跟B 摆不同，因它们的固有周期与 D 摆不
同，D 摆对它们所施加的力一会儿使它们加速（做正功），一会儿使它们减速（做负功）。
或者说，策动力的变化与运动情况不合拍，步调不一致，从而无法形成共振。
4．为使B 、D 摆相位、振幅关系更便于观察，可采用图二，撤去其它
摆球，只留下B 、D 摆。
这样现象更明显。
2001年9月10日 / /。