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大学物理演示实验——弦驻波的演示实验

2022-11-28 02:46:24

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第一篇:大学物理演示实验心得体会

大学物理演示实验心得体会

演示实验是物理实验教学的重要组成部分,它是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节,同时还能培养学生的观察能力、思维能力。这学期我们便开设了大学物理的演示实验,老师通过对实验的演示来给我们揭示一些物理现象,令我感触较深,下面就这次物理演示实验谈谈自己的见解和心得。

物理是一门比较深奥的课程,但是往往在这些深奥的知识中恰恰能揭示自然界的本质,这便是物理吸引人的地方了。令我印象比较深的一个实验便是磁悬浮的演示,悬浮本身就是很吸引人的东西了,平常我们只能在魔术中看到悬浮的情况,但是现在已经可以通过科学而不用任何外加机器的协助便可以做到,我觉得非常的不可思议。老师首先告诉我们要达到超导的状态才可以悬浮,首先便是要对物体进行降温,老师用液态氮对导轨上的小车进行降温,大概进行5次左右达到了超导的状态,我们可以明显的看到小车在导轨上悬浮了起来,当用手推动小车时小车在导轨上开始运动,并且看起来轻飘飘的,此时它只受到空气的阻力。这样的现象让我感到非常神奇,就好像对于人类来说没有做不到只有想不到,人类的智慧可谓是非常超前了。我们通过研究这些物理现象不仅仅是为了获取其中的知识,更重要的是将我们学到的知识运用到现实生活中去,能源加以运用,前面所说的磁悬浮,我们现在已经研制出了磁悬浮列车,可以供人们出行远地使用。再比如说极端放电这个物理现象,电荷聚集在尖端,先放电。那么我们是怎么去运用它的呢?那便是避雷针的应用了,在一些高楼大厦的顶层我们总会看到旁边有一个和它高度差不多的形状似针的物体,那便是避雷针了,当遇到了雷电的天气,我们应当排除一切恶性事件的发生,如果闪电劈中了大楼,那将是多么大的损失,但是当有避雷针的时候,高楼上空出现带电云层时,避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针针头是尖的,所以静电感应时,导体尖端总是聚集了最多的电荷,这样,避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器,由于它较尖,即这个电容器的两极板正对面积很小,电容也就很小,也就是说它所能容纳的电荷很少。而它又聚集了大部分电荷,所以,当云层上电荷较多时,避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿,成为导体。这样,带电云层与避雷针形成通路,而避雷针又是接地的,避雷针就可以把云层上的电荷导入大地,使其不对高层建筑构成危险,保证了它的安全。

第二篇:大学物理演示实验——弦驻波的演示实验本站推荐

大学物理演示实验论文

一、实验名称:弦驻波演示

二、主要装置:振荡器(调节振动源的振幅和频率),振动源,松紧带(充当驻波的介质)

三、物理原理:

当振动频率,振幅和振动方向相同的两列简谐波,在同一直线沿着相反的方向传播时,产生特殊的干涉现象,即驻波。在波的传播过程中,当波由波密媒质进入波疏媒质时,在分界面处,反射波与入射波同相位,没有半波损失。当波由波疏媒质进入波密媒质时,在分界面处,反射波与入射波有π 的相位突变,有半波损失。所以驻波在两固定端形成的是波节。相邻波节和波腹的距离为

因为波长有一定限制,一波长和松紧带的长度应满足如下条件是才能形成驻波。

四、实验现象:

当振动频率,振幅和振动方向相同的两列简谐波,在同一直线沿着相反的方向传播时,产生特殊的干涉现象,即驻波。松紧带的两端分别与振动源和固定端(入射波反射点)相连。当振荡器开启时,将会形成简谐波,入射波和反射波干涉,当频率波长满足条件时将在松紧带上形成驻波。

因为波长有一定限制,一波长和松紧带的长度满足如下条件时才能形成驻波。

调节合适的频率与振幅使得驻波形成之后,可以看到在驻波中,直线上的某些始终静止不动,这样的点叫做波节。某些点的振幅具有最大值,这些点称为波腹。波腹处的振幅等于一个波的振幅的两倍。固定端形成的永远是波节。波形上的不同点以不同的振幅在波节两边以相同的频率做往复运动。两波节中间的点,振幅最大;越靠近波节,振幅越小。此时绳上的各点,只有段与段之间的相位突变,没有震动状态或相位的逐点传播,没有什么能量向外传播。每一个节点的两侧的各点总是向相反方向运动,当右边的点向上移动时,左边的点向下移动,说 明节点两边的位相相反。而相邻两节点间的各点,虽然它们的振幅不同,但它们却同时经过平衡点,同时达到最大值,和最小值,各点的向相同方向运动,说明它们具有相同的位相。

分别改变振动频率以及振幅,观察松紧带的振动情况。频率增大,驻波形成的越多,即两波节之间的距离越小。

五、思考题:

1、驻波中,质点能量没有流动吗?

驻波是媒质的一种特殊运动状态,它是稳定态。能量从波腹传到波节,又从波节传到波腹,往复循环,能量不被传播。当介质中各质点的位移达到最大值时,其速度为零,即动能为零。这时除波节外所有质点都离开平衡位置,而引起介质的最大的弹性形变,所以这时驻波上的质点全部能量都是势能。由于波节附近的相对形变量最大,所

以势能最大。而在波腹附近的相对形变为零,所以势能为零。因此驻波的势能集中在波节附近。

驻波的全部能量都是动能。这时在波腹处的质点的速度最大,动能最大;而在波节处质点的速度为零,动能为零。因此驻波的动能集中在波腹附近。由此可见,介质在振动过程中,驻波的动能何时能不断地转换。在转换的过程中,能量不断地由波腹附近转移到波节附近,再由波节附近转移到波腹附近。在行波中能量随波的传播而不断向前传递,其平均能流密度不为零;但驻波的平均能流密度等于零,能量只能在波节与波腹间来回运行。

即驻波进行过程中没有能量的定向传播。

2、一根弦上,当传有传播方向相反的两列波时,一定形成驻波吗?

不一定。两列波不紧要传播方向相反,还要求振动方向相同、振幅相同、频率也相同,这样的的平面简谐波叠加才会形成驻波。没有相位的条件,因为不同点的相位差不同,合振幅不同,同相点振幅最大称为波腹,反相点振幅为零称为波节。

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