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南昌大学物理实验报告

课程名称：普通物理实验（2）

实验名称：弦音震动

学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地点：座位号：

实验时间：

实验目的：

1、了解固定均匀弦振动的传播规律，加深对振动与波和干涉的概念。

2、了解固定均匀弦振动的传播形成驻波的波形，加深对干涉的特殊形式

（驻波）的认识。

3、了解决定固定弦共有频率的因素，测量均匀弦线上恒博的传播速度及均匀弦线的线密度。

4、了解声音和频率的关系。

实验装置：

实验装置如图1所示。吉它上有四支钢质弦线，中间两支是用来测定弦线张力，旁边两支用来测定弦线线密度。实验时，弦线3与音频信号源接通。这样，通有正弦交变电流的弦线在磁场中就受到周期性的安培力的激励。根据需要，可以调节频率选择开关和频率微调旋钮，从显示器上读出频率。移动劈尖的位置，可以改变弦线长度，并可适当移动磁钢的位置，使弦振动调整到最佳状态。

根据实验要求：挂有砝码的弦线可用来间接测定弦线线密度或横波在弦线上的传播速度；利用安装在张力调节旋钮上的弦线，可间接测定弦线的张力。

图1试验装置示意图

图1试验装置示意图

1、接线柱插孔2、频率显示3、钢质弦线4、张力调节旋钮5、弦线导轮

6、电源开关7、波型选择开关8、频段选择开关9、频率微调旋钮10、砝码盘

v=2Lf/n （7）

再由（6）（7）式可得

ρ=FT(n/2Lf)

即： FT=ρ(2Lf/n)

由（8）式可知，当给定FT、ρ、L，频率f

当金属弦线在周期性的安培力激励下发生共振干涉形成驻波时，通过骑码的振动激励共鸣箱的薄板振动，薄板的振动引起吉他音箱的声振动，经过释音孔释放，我们能听到相应频率的声音，当用间歇脉冲激励时尤为明显。

常见的音阶由7个基本的音组成，用唱名表示即：do，re，mi，fa，so，la，si，用7个音以及比它们高一个或几个八度的音、低一个或几个八度的音构成各种组合就成为“曲调”。

振动的强弱（能量的大小）体现为声音的大小，不同物体的振动体现为声音音色的不同，而振动的频率f则体现声音的高低。f=261.63Hz的音在音乐里用字母c1表示。其相应的音阶表示为：c，d，e，f，g，a，b，在将c音唱成“do”时定为c调。人声及器乐中最富有表现力的频率范围约为

音名

C

D

E

F

G

A

B

C

频率

倍数

1

2

实验内容：

1、频率f一定，测量两种弦线的线密度ρ和弦线上横波传播速度（弦线a，a’为同一种规格，b，b’为另一种规格）

测弦线a’的线密度：波形选择开关7选择连续波位置，将信号发生器输出插孔1与弦线a’接通。选取频率f=240Hz，张力FT由挂在弦线一端的砝码及砝码钩产生，以100g砝码为起点逐渐增加至180g为止。在各张力的作用下调节弦长L，使弦线上出现n=2，n=3个稳定且明显的驻波段。记录相应的f、n、

弦线上横波传播速度V=2Lf/n，作T

测弦线b’的线密度：将信号发生器输出插孔1与弦线b’接通，选取频率f=200Hz。方法同a’。

2、张力Τ一定,测量弦线的线密度ρ和弦线上横波传播速度V

在张力T一定的条件下，改变频率f分别为200Hz、220Hz、240Hz、260Hz、280Hz，移动劈尖，调节弦长L，仍使弦线上出现n=2，n=3个稳定且明显的驻波段。记录相应的f、n、L的值，由公式⑦可间接测量出弦线上横波的传播速度V。

3、测量弦线张力F

选择与张力调节旋钮4相连的弦线a或者b，与信号发生器输出插孔1连接，调节频率f=200Hz左右，适当调节张力调节旋钮，同时移动劈尖改变弦长L，使弦线上出现明显驻波。记录相应的f、n、L的值，可间接测量出这时弦线的张力： 。

4、聆听音阶高低

在频率较低情况下形成驻波时，波形选择开关7由连续调节至断续位置，聆听其音；然后在频率较高情况下形成驻波时，波形选择开关7由连续调节至断续位置，聆听其音阶。

实验数据及数据分析处理：

砝码钩的质量m=0.0034kg

重力加速度g

频率f一定，测弦线的线密度ρ和弦线上横波传播速度V

弦线a’线密度的测定：

f=240Hz

T

0.100+m

0.120+m

0.140g+m

0.160+m

0.180+m

驻波段数n

2

3

2

3

2

3

2

3

2

3

弦线长L(

25.62

33.22

27.11

36.02

31