物理创新实验.ppt

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1、大学物理创新实验设计—弦振动测定液体密度实验设计人：梁亚楠090125吴青云090126实验目的：⒈学习观察在弦线上形成的驻波，并用在实验中，确定弦线振动时的驻波波长与张力、频率之间的关系，测定液体的密度。⒉掌握弦振动实验仪的使用以及掌握和巩固阿基米德原理，学会用对数方法来处理问题。实验仪器：弦振动试验仪弦线砝码烧杯待测液体水实验原理：1两列波的振幅振动方向和频率都相同且有恒定的位相差，当他们在媒质内沿一条直线相向传播时，将产生一种特殊的干涉现象—形成驻波。2驻波实验装置图：实验原理：3空气和待测液体的实验装置如图（2）所示：实验原理：4弦振动原理：波节处的振动点振动的振幅为零，始终处于静止；

2、波腹处振动点的振幅最大；其他各点处振动点的振幅在零与最大之间。两个相邻波节或两相邻波腹之间的距离为λ/2，波腹和波节交替作等距离排列。相邻两波腹或波节间是半个波长。因此，只要测得相邻两波节或波腹间的距离，就能确定该波的波长。而且由于固定弦的两端点A和点C是用劈尖支住的，故这两点一定是波节。3.假定入射波的波长为λ，则根据入射波和反射波的波动方程及波的叠加原理，可以推知两相邻波节或两相邻波腹之间的距离L=λ/2。则弦线的振动弦长L必须满足：L=nλ/2（=1，2，．．．）即振动弦长L（AC之间的距离）为半波长的整数倍时，才能形成振幅最大且稳定的驻波。由上式亦可得到沿弦线传播的横波波长为λ=2L/

3、n式中n为弦线上驻波的波腹数，显然在驻波实验中，只要测得两相邻波节或两相邻波腹之间的距离，就能确定该波的波长。实验原理：5.当横波沿直线传播时在弦线张力T不变的情况下，根据波动理论很容易得到，弦线的振动频率为V，弦线上传播的横波波长为λ，张力T和弦线的线密度u（单位长度的质量）之间有如下关系：6.为了用实验证明上式成立，将该式两边取对数得：实验原理：7通过比较增加待测砝码个数在空气中与待测液体中时分别产生的张力不同，而产生不同的波长λ，根据上式得：在空气中：在水中：在待测液体中：整理得：即：实验原理：而砝码浸没在水中受到的浮力大小为：又因为：即：由：得：整理得：实验内容与步骤：1启动弦振动仪，

4、调节频率，调节弦线长度，使弦线中出现振幅较大而稳定的驻波，记下此时的频率V，驻波的个数N1，弦线长度L1，多次测量，根据公式求出λ1。2将待测砝码浸没入水中，保持频率不变，调节弦线长度，使弦线中出现振幅较大而稳定的驻波，并测出此时弦线的长度L2，驻波的个数N2，依次增加砝码个数，多次测量，记录数据。3将待测砝码浸没入待测液体中，保持频率不变，调节弦线长度，使弦线中出现振幅较大而稳定的驻波，并测出此时弦线的长度L，驻波的个数N，依次增加砝码个数，多次测量，记录数据。4处理数据，得到不同情况下弦线的波长λ，从而求出液体密度：数据记录：砝码个数记录数据12345空气中N1L1水中N2L2待测液中NL

5、实验心得体会：本实验通过利用弦振动法测定液体密度，不用测质量，就可以测得密度。虽然实验中弦线共振点的确定不容易把握，但是通过做实验，更能把握其共振点。复习了处理数据的问题，通过这个设计实验，我们学到了很多。运用最优的方法解决了实验的难题，提高了实验的精确度，降低了实验步骤的复杂度，使实验简单明了，容易掌握。谢谢！