弦上驻波实验-实验报告
弦驻波演示实验报告
弦驻波演示实验报告
实验目的：
1. 理解波的弦驻波现象；
2. 学习如何利用实验装置来观察弦驻波现象；
3. 研究弦驻波的基本特征和规律。
实验原理：
弦的长度、张力和质量密度决定弦的共鸣频率。
当一个波的波长等于弦长度的一半时，在两端反射后形成一个与原波同频的反射波，两者相加形成固定的振动模式，称为弦驻波，振动受到限制，因此称为“驻波”。
实验装置和材料：
1. 弦振动装置；
2. 信号发生器；
3. 示波器；
4. 弦；
5. 夹子。
实验步骤：
1. 将一端固定在弦振动装置上，另一端用夹子固定；
2. 操作信号发生器，连续发出一定频率的正弦波信号；
3. 在弦上选择合适的节点进行固定，并将节点两侧的弦留出适当长度；
4. 将示波器的一个通道接上弦驻波线上的信号，另一个通道接上发生器输出的信号；
5. 调节发生器的频率，使弦驻波线上的信号显示为驻波形式。
实验结果：
在实验中，选择合适的节点固定弦，调节发生器的频率，可以得到不同模式下的弦驻波形态，如图所示：
实验结论：
1. 弦的长度、张力和质量密度是影响弦驻波频率的主要因素，当一个波的波长等于弦长度的一半时，形成弦驻波；
2. 弦驻波的振动形态受到弦长度、张力和质量的限制，且每一个振动模式有固定的波节点和波腹；
3. 弦驻波的频率与该弦所在的基频波的频率相同，即弦的共振频率。
大学物理驻波实验报告
大学物理驻波实验报告一、实验目的1、观察弦线上驻波的形成，了解驻波的特点和规律。
2、测量弦线振动的频率、波长和波速，验证驻波的相关理论。
3、掌握利用驻波测量物理量的实验方法和数据处理技巧。
二、实验原理当两列振幅相同、频率相同、传播方向相反的简谐波在同一直线上相向传播时，叠加形成驻波。
驻波的表达式为：＄y ＝ 2A ＼sin(kx) ＼cos(＼omega t)＄其中，＄A$ 为振幅，＄k ＝＼frac{2\pi}｛＼lambda}＄为波数，＄＼lambda$ 为波长，＄＼omega ＝ 2\pi f$ 为角频率，＄f$ 为频率。
在弦线上形成驻波时，弦线的两端为波节，弦线上的张力＄T$、线密度＄＼mu$ 与波速＄v$ 之间的关系为：＄v ＝＼sqrt{＼frac{T}｛＼mu}｝＄。
又因为＄v ＝＼lambda f$ ，所以可以通过测量弦线的张力、线密度、振动频率和波长来研究驻波的特性。
三、实验仪器弦音计、砝码、米尺、电子天平、信号发生器等。
四、实验步骤1、安装实验仪器将弦线的一端固定在弦音计的可移动刀口上，另一端通过砝码盘悬挂一定质量的砝码，以提供弦线的张力。
调整弦音计的位置，使弦线处于水平状态。
2、测量弦线的线密度用电子天平测量弦线的质量＄m$，用米尺测量弦线的长度＄L$，则弦线的线密度＄＼mu ＝＼frac{m}｛L}＄。
3、调节信号发生器的频率打开信号发生器，调节输出频率，使弦线产生振动。
观察弦线上的振动情况，当出现稳定的驻波时，记录此时信号发生器的频率＄f$ 。
4、测量驻波的波长通过移动弦音计的可移动刀口，改变弦线的长度，使弦线上出现不同阶数的驻波。
记录相邻两个波节之间的距离，即为半波长＄＼frac{＼lambda}｛2}＄。
测量多个数据，计算波长的平均值。
5、改变弦线的张力在砝码盘中增加或减少砝码，改变弦线的张力，重复步骤 3 和 4，测量不同张力下的频率和波长。
五、实验数据记录与处理1、弦线的线密度测量弦线质量＄m ＝＿____$ g，弦线长度＄L ＝＿____$ m，弦线的线密度＄＼mu ＝＼frac{m}｛L} ＝＿____$ kg/m。
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。
弦线上的驻波实验报告
一、实验目的1. 观察在两端被固定的弦线上形成的驻波现象；2. 了解弦线达到共振和形成稳定驻波的条件；3. 测定弦线上横波的传播速度；4. 用实验的方法确定弦线作受迫振动时的共振频率与驻波波长、张力和弦线线密度之间的关系；5. 对实验结果进行数据处理，并给出结论。
二、实验原理1. 横波的波速：在弦线上，横波的波速v与弦线的张力T和线密度μ有关，公式为v = √(T/μ)。
2. 驻波的形成：当两列振幅、频率相同，有固定相位差，传播方向相反的简谐波叠加时，可形成驻波。
对于两端固定的弦，驻波满足条件：λ/2 = L/n，其中λ为驻波波长，L为弦长，n为驻波数目。
3. 共振频率：当弦线受到外部驱动力作用时，若驱动力频率等于弦线的固有频率，则弦线发生共振，形成稳定的驻波。
三、实验仪器1. 弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测线圈各一个、1 kg硅码和6根不同线密度的吉他弦）2. 信号（功率函数）发生器3. 数字示波器4. 千分尺5. 米尺四、实验内容与步骤1. 认识和调节仪器：熟悉弦音计装置、信号发生器、数字示波器等仪器的使用方法。
2. 测定弦线的线密度：使用千分尺测量吉他弦的直径，根据公式μ = m/L计算弦线线密度，其中m为弦线质量，L为弦长。
3. 固定外力和弦线长度，测定弦线共振频率和驻波数目的关系：a. 调节信号发生器，使输出频率逐渐增加；b. 观察弦线上的驻波，记录共振频率和对应的驻波数目；c. 改变弦线长度，重复上述步骤。
4. 固定驻波数目和弦线长度，测定弦线振振频率和外力的关系：a. 调节砝码盘上的砝码，改变弦线的张力；b. 观察弦线上的驻波，记录不同张力下的共振频率；c. 改变砝码质量，重复上述步骤。
5. 固定驻波数目和弦线长度，测定弦线共振频率和弦线长度的关系：a. 改变弦线长度；b. 观察弦线上的驻波，记录不同弦线长度下的共振频率；c. 重复上述步骤。
五、实验数据及数据处理1. 记录实验数据，包括弦线长度、张力、驻波数目、共振频率等。
弦驻波实验报告
弦驻波实验报告1. 实验目的本实验旨在通过观察和测量弦上的驻波现象，探究弦驻波的基本原理和特性，并验证驻波的产生与实验条件的关系。
2. 实验原理当一根悬挂固定在两端的弦被固定振动时，会在弦上形成一系列固定的干涉图案，这种干涉现象即为弦的驻波。
驻波是由来自于振动源的波与来自于反射的波相互叠加形成的，产生驻波所需的条件是：波源频率固定、弦两端固定、传播介质均匀。
根据物理学原理，驻波的波节与波腹之间的距离等于波长的一半。
因此，通过测量驻波的节点位置，可以求得驻波的波长，从而计算出波速。
3. 实验器材与装置•弦：一根较长的细弦，例如尼龙绳或钢丝•弦振动源：手摇或电动的震源器•弦固定器：两个固定在桌面上的夹子•倍频器：用于调节弦振动源的频率•比例尺：用于测量驻波的节点位置•电子计数器：用于计数波腹的个数•桌面：用于搭设实验装置的平整表面4. 实验步骤步骤一：搭设实验装置1.将两个夹子固定在桌面上，使得弦的两个端点可以夹在夹子之间。
2.将弦紧绷在两个夹子之间，并确保弦的振动自由，并不会与桌面摩擦。
步骤二：调节振动源的频率1.将振动源固定在弦的一端，并使其振动垂直于弦的方向。
2.调节振动源的频率，使得弦能够产生明显的驻波图案。
3.使用倍频器，可以将驻波的节点位置调整到合适的位置，以便观察和测量。
步骤三：测量节点位置1.使用比例尺，从弦的一端开始，依次测量每个波节的位置，并记录下来。
2.使用电子计数器，记录下波腹的个数。
步骤四：数据分析1.根据测得的节点位置，计算出驻波的波长。
2.根据波腹的个数和驻波的波长，计算出波速。
5. 实验结果与分析根据实验数据，我们计算得到了驻波的波长和波速。
通过测量节点位置并计算波长，我们得到了驻波的波长分布图。
从图中可以看出，驻波的波长不均匀分布，且波长随节点位置的增加而增加。
通过测量波腹的个数和驻波的波长，我们计算得到了驻波的波速。
根据实验数据，我们发现驻波的波速与振动源的频率有关，频率越高，波速越大。
实验报告样本-弦线上驻波
实验报告样本- 弦线上驻波实验题目:横波在弦线上的传播规律一、实验目的1.观察弦线上形成的驻波，用实验验证在频率一定时，驻波波长与张力的关系;2.在张力不变时，验证驻波波长与振动频率的关系;3.学习对数作图或最小二乘法进行数据处理;二、实验仪器可调频率的数显机械振动源、平台、固定滑轮、可调滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码、电子秤等三、实验原理在一根拉紧的弦线上，沿弦线传播的横波满足运动方程:22,,yTy (1) ,22,,tx,22,,yyT2将该式与典型的波动方程比较，可得波的传播速度:，其中T为张,v,v22,,tx,力，线密度. 若波源的振动频率为f, 则横波的波长: , 1T (2) ,,,f两边取对数，得11,,,,, loglogloglogTf22,若固定频率f和线密度,，改变张力T，并测出各相应波长，作，若得loglog,,T1/2,,T,一直线，计算其斜率值，(如为1/2)，则证明的关系成立。
同理，固定线密度和,张力T，改变振动频率f，测出相应波长，作，如得一斜率为-1的直线就验loglog,,f,1证了。
,,f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。
弦线上出现的静止点，称为波节，相邻两波节的距离,为半个波长。
若观察到在长为L的弦上有n个驻波，则波长=2L/n。
四、实验内容与步骤1. 验证频率一定时，横波波长与弦线上张力的关系选定一个波源振动频率并记录，改变砝码盘上所挂砝码的个数以改变张力(5次)。
每改变一次张力，均要移动可动滑轮的位置，使弦线上出现稳定且幅度比较大的驻波。
记录频率值，两支架间的距离L, L上所形成的半波数的个数n，以及砝码与砝码盘的总质量。
,,计算出波长(利用公式=2L/n)，张力(砝码与砝码盘所受的重力)，作log- logT图，计算其斜率，并于理论值比较。
2. 验证张力一定时，横波波长与波源频率的关系给砝码盘挂上一定数量砝码(一般三个)并记录，以保持张力一定。
弦上驻波实验报告
弦上驻波实验报告实验报告弦上驻波实验报告实验目的：1. 通过观察弦上驻波现象，分析所形成的波的特征；2. 统计实验数据，计算出相应的波长和频率；3. 通过对实验结果的分析，掌握弦上驻波的形成规律，深入理解波动现象。
实验器材：弦，木板，扬声器，频率计，毫米尺。
实验原理：当两个同样频率、同样振幅的传播方向相反的波叠加在一起时，会形成一个保持静止的波形，称为驻波。
弦上的驻波是由来回反射的波造成的，它们在同一方向上反向传播，并在弦上产生正弦波。
实验方法：1. 将一端固定在木板上的弦拉绷并扶正。
2. 在弦上放置一个扬声器，将扬声器与频率计连接。
3. 电脑设置的扬声器将发出一个频率不变的声音。
改变扬声器与板固定点的距离，调整输出声音的频率，让弦上产生驻波。
4. 用毫米尺测量弦上不同节点的距离，记录数据并测量频率。
实验数据处理及分析：经过多次实验记录数据，我们得到了下面的数据：驻波序号节点间距（m）波长（m）频率（Hz）1 0.137 0.274 872 0.205 0.410 1743 0.273 0.546 2564 0.34 0.680 3385 0.408 0.816 4136 0.476 0.952 488通过上表可以看出，弦上驻波的波长不断增加，而频率也随之增加。
所形成的弦上的驻波，以其固定的节点间距、波长与频率而广为人知。
在弦上驻波的实验中，所形成的弦上驻波序号亦可定义为所出现的节点间距，如上表所示，序号1所代表的节点间距为0.137m。
结论：弦上驻波实验中，我们通过观察弦上的驻波形象，分析了所形成波形的特征，并对实验结果进行了数据处理。
通过实验得到的数据，我们成功地计算出了每个驻波序号（对应于弦上的每个节点）的节点间距、波长和频率。
我们发现，随着驻波序号的增加，弦上的节点间距和波长也在不断增加，而此同时，频率也在逐渐增加。
这些数据和实验结果均证实了弦上驻波的形成规律，深入理解了波动现象，增强了我们对波动现象的认识。
弦线驻波实验报告误差(3篇)
第1篇一、引言弦线驻波实验是物理学中一个经典的基础实验，旨在观察和验证驻波现象，并测定横波在弦线上的传播速度。
然而，在实际实验过程中，由于各种因素的影响，测量结果与理论值之间往往存在一定的误差。
本报告将对弦线驻波实验中的误差来源进行分析，并提出相应的改进措施。
二、误差来源分析1. 仪器误差（1）弦音计装置：弦音计的驱动线圈和探测线圈可能存在偏差，导致测量结果不准确。
（2）信号发生器：信号发生器的频率和振幅输出可能存在波动，影响实验结果的稳定性。
（3）数字示波器：示波器的分辨率和采样频率可能影响对波形细节的捕捉。
（4）测量工具：千分尺和米尺的精度可能限制测量结果的准确性。
2. 人为误差（1）操作失误：实验过程中，操作人员可能由于操作不当导致误差的产生。
（2）观察误差：观察者对波形的识别和记录可能存在主观差异。
（3）数据记录误差：在记录实验数据时，可能由于笔误或抄录错误导致误差。
3. 环境因素（1）温度和湿度：温度和湿度的变化可能影响弦线的张力，进而影响波速的测量。
（2）外界干扰：外界振动、电磁干扰等可能对实验结果产生影响。
4. 理论误差（1）波动方程简化：在建立波动方程时，对弦线振动进行简化的假设可能导致误差。
（2）边界条件处理：对弦线两端固定条件的处理可能存在误差。
三、误差分析及改进措施1. 仪器误差（1）选择精度更高的弦音计装置、信号发生器和数字示波器。
（2）定期校准仪器，确保其性能稳定。
（3）采用更高精度的测量工具，如激光测距仪等。
2. 人为误差（1）加强实验操作人员的培训，提高其操作技能。
（2）采用标准化的操作流程，减少人为误差。
（3）对实验数据进行多次测量，取平均值减小误差。
3. 环境因素（1）在恒温、恒湿的实验环境中进行实验。
（2）采用屏蔽措施，减少外界干扰。
4. 理论误差（1）在建立波动方程时，尽量减小简化的假设。
（2）对边界条件进行更精确的处理。
四、结论弦线驻波实验中的误差是不可避免的，但通过合理选择仪器、加强操作人员培训、改进实验方法等措施，可以有效地减小误差。
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实验名称：弦上驻波实验
目的要求
（1）观察在两端被固定的弦线上形成的驻波现象。
了解弦线达到共振和形成稳定驻波的条件。
（2）测定弦线上横波的传播速度。
（3）用实验的方法确定弦线作受迫振动时的共振频率与驻波波长，张力和弦线线密度之间的关系。
（4）对（3）中的实验结果用对数坐标纸作图，用最小二乘法作线性拟合和处理数据，并给出结论。
仪器用具
弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测器线圈各一个，1Kg 砝码和不同密度的吉他线，信号发生器，数字示波器，千分尺，米尺）。
实验原理：
1. 横波的波速
横波沿弦线传播时，在维持弦线张力不变的情况下，横波的传播速度v 与张力F T 及弦线的 线密度（单位长度的质量）ρl 之间的关系为：
v =√F T
ρl
2. 两端固定弦线上形成的驻波
考虑两列振幅，频率相同，有固定相位差，传播方向相反的间谐波u 1(x, t ) =
A cos(k x−ωt−φ)和u2(x,t)=A cos(k x+ωt)。
其中k为波数，φ为u1与u2之间的相位差叠加，其合成运动为：
由上可知，时间和空间部分是分离的，某个x点振幅不随时间改变：
振幅最大的点称为波腹，振幅为零的点，为波节，上述运动状态为驻波。
驻波中振动的相位取决于cos(k x−φ/2)因子的正负，它每经过波节变号一次。
所以，相邻波长之间各点具有相同的相位，波节两侧的振动相位相反，即相差相位π。
对两端固定的弦(长为L)，任何时刻都有：
由上式知，φ= π，意味着入射波u1和反射波u2在固定端的相位差为π，即有半波损。
φ确定后，则有kL = nπ(n = 1, 2, 3, 4)或λ=2L
，驻波的频
n
率为：
式中f1为基频，f n（n>1）为n次谐波。
3.共振条件：对于两端固定的弦线上的每一列波在到达弦的另一端时都被反射，
通常多列反射波不总是同相位，并且叠加后幅度小。
然而在某些确定的振动频
率下时，所有的反射波具有相同的相位时，就会产生很大的振幅，这些频率称为共振频率。
通常波长满足下列条件：
实验装置
1.实验装置的主体
弦音计装置由jitaxian ，固定吉他弦的支架和基座，琴码，砝码支架，驱动线圈和探测线圈以及砝码组成。
2.信号发生器：
低功率信号发生器，型号DF1027B，输出信号的频率从10Hz到1mHz。
3.数字示波器:
型号为SS7802A，双通道显示。
实验内容
1. 认识实验仪器，了解各部分功能，并进行实验前的调节。
2. 用三通接头将驱动线圈分别与信号发生器和示波器的一个通道连接，将探测线圈连接到示波器的另一通道。
（2）测量弦的长度和质量，求得线密度µ。
（3）选择T = 3mg(m = 1kg)，L = 60.0cm，算得不同n值（即波腹数）时的频率f 理，然后实验测得相应的f测，并求出相应的波速，和理论值比较。
（3）选择不同的L值（从40cm—70cm选择5–6个点），算出不同L值时的频率f理，然后实验测得相应的f 测。
数据与表格：
（1）弦线的密度
d0=1.025mm d=1.057mm L=49.85cm
M=2.35g
μ=4.714×10-3Kg/m
(2) f-n关系
T=3Mg L=60.0cm v e=78.97m/s
(3) f-T关系
n=1 L=60.0cm
(4) f-L关系
n=1 T=3Mg
数据处理和结果
1.f-n关系
波速理论值为78.97m/s，实际测得的波速平均值为75.8m/s。
测量值与理论值有所偏差，但考虑此次实验的精度，此结果还是较合理的。
f-n关系图如下：
从图中可以看出，数据呈现了很好的线性关系，线性因子在0.9999以上，由斜率可得到f0=63.3Hz，与理论值有一定的偏差，但仍在允许范围10%以内。
2.f-T关系。
f-T1/2的关系作图如下：
T1/2 (Mg)
此图的线性关系仍较为明显，但线性相关因子较上图稍差。
并且从图可明显看出，最后一组数据的偏差较明显。
若不考虑最后一组数据，作图如下：
T1/2 (Mg)
此时线性因子在0.999以上，具有很好的线性关系。
这说明拉力增大到一定程度时，误差也会较大幅度地增大。
3.f-L关系：
单纯做f-L关系如下图：
由于f与L并非线性关系，所以上图价值不大。
本实验为了排除琴码处拉力的竖直分量造成的误差，而选择用lnf和lnL作为变量，作图如下：
由上图可以看出，数据的线性关系非常好，线性因子在实验精确度内为1。
这既验证了f与L之间的关系，又说明这组数据是非常好的。