上海交通大学：《物理实验》精品课程教学资源（讲义）1 弦线振动

实验一弦线振动 【实验目的】 1.研究弦线振动频率与弦长及张力的关系。 2.掌握Cassy Leb计算机测量和数据处理系统的原理和使用方法。 【实验原理】 两端固定的弦线振动基波的半波长等于弦长，从而有 18 (1) 弦线振动的相速C由下式给出： F C= (2) VAP 式中，F是弦线的拉力，A是弦的截面积，P是密度。 将(1)式代入(2)式得 1F f= (3) 2s 1Ap (3)式表明弦线振动的基频和弦长S成反比，和拉力F的平方根成正比。图(1)给出了基 频和弦长S的关系。 6.22丽 图(1)弦线振动实验装置 当弦线振动时会周期性地挡住叉型光电门小孔的入射光，产生信号。计算机采集和处

1 实验一 弦 线 振 动 【实验目的】 1．研究弦线振动频率与弦长及张力的关系。 2．掌握Cassy Leb计算机测量和数据处理系统的原理和使用方法。 【实验原理】 两端固定的弦线振动基波的半波长等于弦长，从而有 2s c f = （1） 弦线振动的相速C由下式给出：  = A F c （2） 式中，F是弦线的拉力，A是弦的截面积 ，ρ是密度。 将（1）式代入（2）式得  = A F 2s 1 f （3） （3）式表明弦线振动的基频和弦长S成反比，和拉力F的平方根成正比。图（1）给出了基 频和弦长S的关系。 图（1）弦线振动实验装置 当弦线振动时会周期性地挡住叉型光电门小孔的入射光，产生信号。计算机采集和处

理数据并把结果显示出来。图(2)是实验装置图。 100 50 m 图(2)基频f和弦长S的关系 【供选择的研究课题】 1.测量弦长为100cm,拉力为80牛顿两端固定弦线的振动基频。 2.确定弦线振动基频和弦长的关系。 3.确定弦线振动基频和张力的关系。 【实验仪器】 弦线频率测量仪，编号41401：精密测力计，编号314201：叉形红外光电门，编号 33746:传感器组件，编号524010：Timerbox,编号524034：基座，编号00041；垫片： Cassy Leb计算机测量和数据处理系统。 【实验提示】 1.阅读实验指导书或参考实验报告，了解实验的一般要求和基本过程。 2.阅读实验有关仪器的使用说明书。 3.阅读Cassy Leb计算机测量和数据处理系统使用说明书，更详细的使用方法参考联 机文档。 4.打开计算机，在C:Data文件夹打开己有的实验文档，了解实验参数设置和实验数 据显示的情况。 5.在C:\StuData文件夹建立实验小组私用文件夹（以学号命名）。在实验中所有实验 文档编号存入实验小组私用文件夹，并建立一个以学生姓名命名的文本文件，用以记录 实验有关信息。 6.点击Cassy Leb图标打开应用程序，点击设置图标打开实验设置对话框，选择 Cassy标签Timer Box图标打开Timer Box设置对话框，选择quantity下拉组合框点击 frequency,单击测量参数按钮打开测量参数设置对话框，选择手动测量选择按钮。图 (3)是实验参考设置示意图

2 理数据并把结果显示出来。图（2）是实验装置图。 图（2）基频f 和弦长S的关系 【供选择的研究课题】 1．测量弦长为100cm，拉力为80牛顿两端固定弦线的振动基频。 2．确定弦线振动基频和弦长的关系。 3．确定弦线振动基频和张力的关系。 【实验仪器】 弦线频率测量仪，编号41401；精密测力计，编号314201；叉形红外光电门，编号 33746；传感器组件，编号524010；Timerbox，编号524034；基座，编号00041；垫片； Cassy Leb 计算机测量和数据处理系统。 【实验提示】 1．阅读实验指导书或参考实验报告，了解实验的一般要求和基本过程。 2．阅读实验有关仪器的使用说明书。 3．阅读Cassy Leb计算机测量和数据处理系统使用说明书，更详细的使用方法参考联 机文档。 4．打开计算机，在C:\Data文件夹打开已有的实验文档，了解实验参数设置和实验数 据显示的情况。 5．在C:\StuData文件夹建立实验小组私用文件夹（以学号命名）。在实验中所有实验 文档编号存入实验小组私用文件夹， 并建立一个以学生姓名命名的文本文件，用以记录 实验有关信息。 6．点击Cassy Leb图标打开应用程序，点击设置图标打开实验设置对话框，选择 Cassy标签Timer Box图标打开Timer Box设置对话框，选择quantity下拉组合框点击 frequency，单击测量参数按钮打开测量参数设置对话框，选择手动测量选择按钮。图 （3）是实验参考设置示意图

回☒☒ D3色可回公图圆 1310 =100m 1n0 fA =0 Hz 1n0 100 1.9 线 华0 140 14g0 1阅0 .5 1400 130 CASSYPoma/FonFF|Didly]Comn Gen 1790 1900 S LsE Eotd 17为0 1790 lroAl Tner Bor24g2用 Quwrity 网网面司 200 1000 He 2000 D →0+ C1DC0rt410000 图(3)参数设置图 7.完成研究课题(1)，在安装好测量装置，设置特殊的实验参数，经老师许可后完 成实验。将实验文件编号存入私用文件夹，并将实验中有关情况记录在实验备注文件 中，拷贝实验屏幕显示：编号存入私用文件夹。 8.选择供选用的研究课题，或提出自己的研究课题完成实验，把有关文件编号存入 私用文件夹，把实验情况记入备注文件。 9.拷贝私用文件夹中有关文件，选择合适的数据处理方法完成实验报告。 【实验注意事项】 1.操作前应仔细阅读仪器使用说明书，了解各种仪器正确的使用方法。 2.拨弦对实验结果影响很大，应作些练习后再正式记录。 3.拷贝实验数据的软盘，实验前交给老师统一进行格式化 【讨论思考题】 1.为什么只记录产生稳定实验数据的结果？作出详细的分析。 2.为什么叉形光电门在不同的位置测得的频率会略有不同？ 3.改变不同的拨弦方法会对实验结果有影响吗？ 4.说明Timerbox设置方法，分析Cassy--s传感器组件、Cassyleb软件和传感器之间的 关系。 5.Leb实验部件是通用的，能否用其他部件来测量弦线振动基频？ 6.说明计算机测量和数据处理系统的优缺点。 7.对实验中出现的各种问题必须进行分析，并作出结论。有可能的话作出简单的数 量级估算和进行实验验证。看一看自己的判断是否正确

3 图（3）参数设置图 7．完成研究课题（1），在安装好测量装置，设置特殊的实验参数，经老师许可后完 成实验。 将实验文件编号存入私用文件夹，并将实验中有关情况记录在实验备注文件 中，拷贝实验屏幕显示；编号存入私用文件夹。 8．选择供选用的研究课题，或提出自己的研究课题完成实验，把有关文件编号存入 私用文件夹，把实验情况记入备注文件。 9．拷贝私用文件夹中有关文件，选择合适的数据处理方法完成实验报告。 【实验注意事项】 1．操作前应仔细阅读仪器使用说明书，了解各种仪器正确的使用方法。 2．拨弦对实验结果影响很大，应作些练习后再正式记录。 3. 拷贝实验数据的软盘，实验前交给老师统一进行格式化 【讨论思考题】 1．为什么只记录产生稳定实验数据的结果？作出详细的分析。 2．为什么叉形光电门在不同的位置测得的频率会略有不同？ 3．改变不同的拨弦方法会对实验结果有影响吗？ 4．说明Timerbox设置方法，分析Cassy-s传感器组件、Cassyleb软件和传感器之间的 关系。 5．Leb实验部件是通用的，能否用其他部件来测量弦线振动基频？ 6．说明计算机测量和数据处理系统的优缺点。 7．对实验中出现的各种问题必须进行分析，并作出结论。有可能的话作出简单的数 量级估算和进行实验验证。看一看自己的判断是否正确