线上的驻波实验.docx

实验** 弦线上的驻波实验
［引言］
弦线上波的传播规律的研究是力学中的重要内容。本实验重点在于观测弦线上形成的驻波，并用实 验确定弦振动时，驻波波长与张力的关系，驻波波长与振动频率的关系，以及驻波波长与弦线密度的关 系。常用的实验方法和弦长一定，改变驱动频率，观察驻波现象和驻波波形，测量共振频率。
放置两个劈尖至合适的间距，装上弦线，挂上砝码，旋动调节螺杆，使杠杆水平。驱动线圈放 置在距离劈尖5〜10cm处，接收线圈放在弦线中心位置。
驱动信号的频率调至最小，调节信号幅度，调节示波器的通道增益为1 OmV/div。
缓慢升高驱动信号频率，观察波形的改变。同时观察弦线，当弦的振动幅度最大时，示波器中 的波形振幅最大，该频率就是共振频率。
记录共振频率、线密度、弦长、张力、弦线的波腹波节的位置和个数。
增加输出频率，连续找出几个共振频率(3~5个)并记录。
张力和线密度一定，改变弦长，测量共振频率。 保持弦线张力不变，移动劈尖至不同的位置改变弦长，调节驱动频率，使弦线产生稳定的驻波。
记录相关的线密度、弦长、张力、波腹数等参数。
弦长和线密度一定，改变张力，测量共振频率和横波在弦上的传播速度。 保持两劈尖间距不变，改变砝码的质量和挂钩的位置，调节驱动频率，使弦线产生稳定的驻波。
记录相关的线密度，弦长，张力等参数。
张力和弦长一定，改变线密度，测量共振频率和弦线的线密度。 保持两劈尖间距及弦线张力皆不变，换用不同的弦线，改变驱动频率，使弦线产生同样波腹数的
稳定驻波。记录相关的弦长，张力等参数。
3．选做内容
⑴聆听音阶高低及与频率的关系
对照表**-1，选定一个频率，选择合适的张力，通过移动劈尖的位置，改变弦长，在弦线上形 成驻波，聆听声音的音调和音色。
依次选择其他频率，聆听声音的变化。
换用不同的弦线，重复以上步骤。
⑵探究弦线的非线性振动
选择一定的张力、线密度、弦长和驱动频率，在示波器上观察驻波波形。
移动接收传感器的位置，注意驻波波形有无变化。
移动接收传感器的位置，注意驻波频率有无变化。
［注意事项］
1．仪器的“激振”输出为功率信号，应防止短路。
2．仪器的频率稳定度和显示准确度都较高，故使用前应预热。
仪器应可靠放置，张力挂钩应置于实验桌外侧，并注意不要让仪器滑落。
弦线应可靠挂放，砝码的悬挂应动作轻小，以免使弦线崩断而发生事故。
［数据处理］ 1．张力和弦长一定时，计算共振频率理论值，与实验得到的共振频率相比较，分析两者存在差异 的原因。
2．张力和线密度一定时，作弦长与共振频率的关系图。
3．弦长和线密度一定时，作张力与共振频率的关系图。
根据V二p ）12计算波速理论值，与V = 2Lf ^n作比较，分析存在差别的原因。作张力与波速的
关系图。
4、弦长和张力一定时，计算弦线的共振频率和线密度。
已知弦线的静态线密度（由天平秤称出单位长度的弦线的质量）为：弦线1： ；弦线2： ；弦线3：。比较测量所得的线密度与上述静态线密度有无差别，说明原因。
［讨论及拓展］
1、 通过实验，说明弦线的共振频率和波速与哪些条件有关
2、 换用不同弦线后，共振频率有何变化存在什么关系
3、 如果弦线有弯曲或者不是均匀的，对共