电子08-1 郑永彬 弦线振动法测定液体密度实验

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1、评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：弦线振动法测定液体密度实验班级：电子08-1姓名：郑永彬学号：37指导教师：陈海波实验日期：200年月日7实验4《弦线振动法测定液体密度实验》实验提要实验课题及任务《弦线振动法测定液体密度实验》实验课题任务是：研究弦线振动时波长的大小与弦线受到的张力有关，在其它条件不变的情况，改变弦线受到的张力即可改变波长，通过比较同一砝码在空气中与在待测液体中时分别产生的张力不同，而产生不同的波长，进一步求出待测液体的密度。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《物体在液体中的运动研究》的整体方案，内容包括：

2、写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。⑵选择实验的测量仪器，画出实验装置原理图，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。⑶写出浸入待测液体中的物体体积的测量可行方法；⑷写出浸入待测液体的密度公式，并计算出待测液体的密度。⑸分析讨论实验结果。

3、实验仪器弦振动实验仪一套、水、待测液体、烧杯等。实验提示物体浸没在液体中受到的浮力大小为：弦线在振动时频率、波长、张力及弦线的线密度有如下关系：当频率与线密度一定时，上式左右两边同时取对数，得到下式后还可以进一步简化。提交整体设计方案时间学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。参考书籍《大学物理实验》陆廷济胡德敬陈铭南主编7实验台号：实验时间：原始数据记录：7弦线振动法测定液体密度实验实验目的：1、观察横波所形成的驻波形状2、掌握弦线振动法测定液体密度的原理和方法3

4、、验证弦线振动定律4、了解实验仪器的结构及其使用方法实验仪器：弦振动实验仪一套（电动音叉、滑轮、弦线、砝码）、钢卷尺、电子天平、天平、水、待测液体、烧杯等实验原理:图(1)驻波实验装置1、如图（1）所示，将细弦线的一端固定在电振音叉上，另一端绕过滑轮挂上砝码。当接通电源，调节螺钉使音叉起振时，音叉带动弦线A端振动，由A端振动引起的波沿弦线向右传播，称为入射波。同时波在C点被反射并沿弦线向左传播，称为反射波。这样，一列持续的入射波与其反射波在同一弦线上沿相反方向传播，将会相互干涉。两列波的振幅、振动方向和频率都相同，且有恒定的位相差，当它们在媒质内沿一条直线相向传

5、播时，将产生一种特殊的干涉现象——形成驻波。2、弦共振时，驻波的振幅最大，出现波节和波腹，音叉端为稍许振动的节点（非共振时，音叉端不是驻波的节点）。波节处的振动点振动的振幅为零，始终处于静止；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，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。73、弦线振动时波长的大小与弦线受到的张力有关，在其它条件不变的情况，改变弦线受到的张力即可

6、改变波长。通过比较同一砝码在空气中与在待测液体中时分别产生的张力不同，而产生不同的波长，进一步求出待测液体的密度。实验内容及步骤：1、弦线在振动时频率共振时，弦线出现稳定的强烈振动,驻波的振幅最大,此时的弦振动频率应当和音叉的频率相同，所以频率=100Hz（1）2、弦线振动时驻波波长的测定因为两个相邻波节或两相邻波腹之间的距离为，波腹和波节交替作等距离排列，即相邻两波腹或波节间是半个波长。假定弦共振时，弦上有n个半波区，则弦线的振动弦长L（A、C之间的距离）满足：　　（n=1,2,····）因此，沿弦线传播的横波波长为（2）3、测量弦的线密度用钢卷尺测量出弦的长

7、度，在分析天平上称其质量，求出线密度。(3)4、张力的测定弦线在振动时频率、波长、张力及弦线的线密度有如下关系：则利用上式,可知:当物体在液体中时,测得波长为,则同一砝码在空气中弦线受到的张力(4)当物体在空中时,测得的波长为,则同一砝码在液体中弦线受到的张力(5)75、测量物体的体积由阿基米德原理可知：浸在液体中的物体受到向上的的浮力，其大小等于物体排开的液体的重量。根据这一定律，我们可以求出物体的体积。将固体用细线扎好，吊在天平挂钩上，在空气中称出重物的质量。然后把固体全部浸入水中，天平平衡时、所加的砝码。则物体所受浮力（6）6、物体浸没在液体中受到的浮力大

8、小为：(7)浸没在液体的