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弦振动规律研究实验指导书 俸用格 一：注意事项 二：弦振动规律研究实验基本原理 三：弦振动规律研究综合实验仪操作指南 四：参考表格 海南大学物理实验室 一：注意事项 1．进入实验室不可移动、摆弄实验台/桌上的所有仪器用具。以免拉断仪器间的连接电缆/线、改变教师设置好的各种实验参数！ 2．实验结束后必需经任课教师检查你所使用的实验仪器与用具，器具完好无损方可离开实验室！ 3．实验过程中不可盲目转动示波器面板各旋钮，连线时务必正确使用探笔以免损坏探笔探针和内部芯线！ 4．实验过程中不可用手触碰弦线和电磁传感器线圈表面！ 5．实验过程中千万不可接错驱动传感器和接收传感器！ 6．实验过程中驱动与接收传感器不可靠得太近，以免相互产生干扰，通过观察示波器中的接收波形可以检验干扰的存在。当他们靠得太近时，波形会改变。为了得到较好的测量结果，至少两传感器的距离应大于 。 7．悬挂,、更换砝码以及砝码杆水平调节时务必动作轻巧，以免使弦线崩断，造成砝码坠落而发生事故。 二：弦振动规律研究实验基本原理 【实验目的】 1、巩固示波器的使用方法和操作技巧。 2、了解驻波形成的基本条件与弦振动的基本规律。 3、测量不同弦长和不同张力时弦振动的共振频率。 4、测量弦线的线密度。 5、测量弦振动时波的传播速度。 【实验仪器】 型弦振动研究实验仪与弦振动实验信号源各1台，双踪示波器1台。 【实验原理】 正弦波沿着拉紧的弦传播，可用式(1)来描述： (1) 如果弦的一端被固定，那么当波到达固定端时会反射回来，反射波可表示为： (2) 在保证这些波的振幅不超过弦所能承受的最大振幅时，两束波叠加后的波方程为: (3) 等式的特点：当时间固定为时，弦的形状是振幅为的正弦波形。在位置固定为时，弦作简谐振动，振幅为。因此，当……，振幅达到最大，当……，振幅为零。这种波形叫驻波。 当弦线的两个固定端的距离等于弦线中横波对应的半波长的整数倍时，才能形成驻波，即： 或 其中为弦长，为驻波波长，为波腹数 ）取决于两个变量：线密度（）和弦的拉紧度（），其关系式为： (4) 其中 为弦线的线密度，即单位长度的弦线的质量（单位： ）， 为弦线的张力 ，或 。 根据可得： (5) 如果已知 μ值，即可求得频率： (6) 如果已知 ，则可求得线密度： (7) 【实验内容】 1、复习示波器的使用方法和操作技巧（示波器的基本结构、面板分区、相关旋钮、按键的功能与使用技巧） 2、了解弦振动综合实验仪的基本结构与操作过程中的注意事项。 3、了解信号源的基本结构与操作过程中的注意事项。 4、参照操作指南正确连线。 5、测量不同弦长和不同张力时弦振动的共振频率。 6、测量弦线的线密度。 7、测量弦振动时波的传播速度。 8、作弦长与共振频率的关系图。 9、作张力与共振频率的关系图。 【数据记录表格】 1、不同弦长时共振波频率的测量。 砝码悬挂位置 张力 （），弦线密度 弦 长 () 驱动频率f0 （） 波腹位置（） 扫描灵敏度(ms/DIV) 周期 共振频率f () DIV S 弦 长 () 悬挂位置 张 力 （） 共振频率 （） 2、不同张力时共振频率的测量 三：弦振动规律研究综合实验仪操作指南 【仪器基本结构】 图 1 图中 1—调节螺杆 2—圆柱螺母 3—驱动传感器 4—钢丝弦线 5—接收传感器 6—支撑板 7—拉力杆 8—悬挂砝码