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【实验目的】1、确定弦线振动时驻波波长与张力的关系2、确定弦线振动时驻波波长与振动频率的关系
【实验原理】当在同一直线上沿相反方向传播的两个振幅相同的相干波叠加时,在一定条件下可形成驻波。波腹波节振源本实验观察时应俯视观察驻波。
调出驻波的要求1、弦线出现振幅较大且稳定的驻波。2、驻波的个数n要尽量大些(n=2)。3、支架⑤不要靠近滑轮⑦的位置。
弦长为L,振动产生驻波的条件为:在弦线上传播的横波满足下列规律:波腹波节振源f为频率,为弦的线密度(单位长度的质量kg/m),T为弦的张力公式要记
上式两边取对数改变T或f,作lgλ-lgf或lgλ–lgT曲线,可验证弦线上横波的传播规律控制法
存在问题1、振动的幅度不要调的过大,避开共振点。2、砝码盘算作拉力的一部分,要测量并记录。2、线密度的单位是kg/m。3、作图的图像起点,不必从0开始4、求斜率注意是取图像上两个相隔较远的点,而非实验数据表格点5、lgT、lgf和lgλ的有效位数:6、没给出验证结论。应:由图求出斜率,与理论值比较(算百分偏差)
参考方法:1、根据公式的变形式来计算弦线密度。2、截距法:根据由直线方程的截距计算弦线密度。
思考题(1)测量时,应如何操作才能减少误差?答:测几个半波长的总长,L要大,振动的波腹最大,波节最小且稳定。(2)为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率?答:因共振时,振动剧烈,难以调节出稳定的驻波。其次,共振会损坏仪器。(但若将振动幅度调小,也可调出稳定的驻波。)
(3)弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响,应如何选择?弦线的粗细影响线密度的大小,由可知,同种材料的线越粗,线密度越大,则λ越小;线越细,λ越大。弦线的弹性影响振动的振幅,弹性越好,振幅越大。但在实验中,过粗的弦线令过小,难以测量,误差大;过细令过大,容易超出仪器的测量长度。弹性好振幅过大,弦线容易断损坏仪器;弹性差振幅过小,不易观察波形。根据实验仪器的性能,本实验应选择弹性较好,粗细适中的弦线。
*(4)因振簧片作水平方向的振动,理论上测面平视应观察不到波形。你在实验中平视能观察到吗?什么情况下能观察到。为什么?答:有时能观察到。在砝码较重或有晃动时,能观察到。由于砝码随着振动,使在铅直方向叠加一波,也产生驻波。
(5)何操作才能使lgλ-lgT直线图上的数据点分布比较均匀?答:(定性)因T等间距取值时,则lgT越大,点的分布越密——由此可知,随着T的增加,T的取值间隔加大,可使lgλ-lgT直线图上的数据点分布比较均匀。(定量)由数学公式可反推出:质量T应是成正比增加,可图上的数据点均匀分布。即:lgTn-lgTn-1=CTn=C’Tn-1(C,C’为常数)
横波在弦线上传播的实验中,驻波是由入射波与反射波迭加而成,弦线上不振动的点称为波节,振动最大的点称为波腹;两个相邻的波节之间的长度是波长1/2倍概念要掌握
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