弦振動法測定液體密度實驗

評分：_______________大學(xué)物理實驗設(shè)計性實驗實驗報告實驗題目：____弦振動法測定液體密度實驗班級：___化工07-3班___姓名：_學(xué)號：指導(dǎo)教師：_____________茂名學(xué)院技術(shù)物理系物理實驗室實驗日期：2008年月日《弦線振動法測定液體密度實驗》實驗課題及任務(wù)《弦線振動法測定液體密度實驗》實驗課題任務(wù)是：研究弦線振動時波長的大小與弦線受到的張力有關(guān)，在其它條件不變的情況，改變弦線受到的張力即可改變波長，通過比較同一砝碼在空氣中與在待測液體中時分別產(chǎn)生的張力不同，而產(chǎn)生不同的波長，進一步求出待遇測液體的密度。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計出《物體在液體中的運動研究》的整體方案，內(nèi)容包括：（寫出實驗原理和理論計算公式，研究測量方法，寫出實驗內(nèi)容和步驟)，然后根據(jù)自己設(shè)計的方案，進行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實驗結(jié)果，按書寫科學(xué)論文的要求寫出完整的實驗報告。設(shè)計要求⑴通過查找資料，并到實驗室了解所用儀器的實物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實驗的實驗原理。⑵選擇實驗的測量儀器，畫出實驗裝置原理圖，設(shè)計出實驗方法和實驗步驟，要具有可操作性。⑶寫出浸入待測液體中的物體體積的測量可行方法；⑷用最小二乘法進行線性擬合，計算出待測液體的密度。⑸分析討論實驗結(jié)果。實驗儀器弦振動實驗儀一套、電子天平等主要儀器實驗提示物體浸沒在液體中受到的浮力大小為：弦線在振動時頻率、波長、張力及弦線的線密度有如下關(guān)系：當(dāng)頻率與線密度一定時，上式左右兩邊同時取對數(shù)，得到下式后還可以進一步簡化。學(xué)時分配教師指導(dǎo)(開放實驗室)和開題報告1學(xué)時；實驗驗收，在4學(xué)時內(nèi)完成實驗；提交整體設(shè)計方案時間學(xué)生自選題后2~3周內(nèi)完成實驗整體設(shè)計方案并提交。提交整體設(shè)計方案，要求用紙質(zhì)版(電子版用電子郵件發(fā)送到指導(dǎo)教師的電子郵箱里)供教師修改。參考書籍《大學(xué)物理實驗》陸廷濟胡德敬陳銘南主編《大學(xué)物理實驗》學(xué)校內(nèi)部資料弦振動法測定液體密度實驗一．實驗?zāi)康模?．觀察橫波在弦線上所形成的駐波。2．了解弦振動實驗儀結(jié)構(gòu)和使用掌握方法原理。3.掌握電子天平的調(diào)零和使用。4．學(xué)會利用弦振動法測定液體密度。5.學(xué)會運用最小二乘法進行數(shù)據(jù)處理和對數(shù)作圖。二．實驗儀器：弦振動實驗儀一套（電動音叉、滑輪、弦線、砝碼）、、電子天平、燒杯、水，液體等儀器。三.實驗原理:研究弦線振動時波長的大小與弦線受到的張力有關(guān)，在其它條件不變的情況，改變弦線受到的張力即可改變波長，通過比較同一砝碼在空氣中與在待測液體中時分別產(chǎn)生的張力不同，而產(chǎn)生不同的波長，進一步求出待遇測液體的密度。1.弦線在振動時頻率共振時，弦線出現(xiàn)穩(wěn)定的強烈振動,駐波的振幅最大,此時的弦振動頻率應(yīng)當(dāng)和音叉的頻率相同。圖（1）圖（1）駐波實驗裝置如圖（1）所示，將細(xì)弦線的一端固定在電振音叉上，另一端繞過滑輪掛上砝碼。當(dāng)音叉振動量，強迫弦線振動（弦振動頻率應(yīng)當(dāng)和音叉的頻率等），形成列向滑輪端前進的橫波,在滑輪處反射后沿相反方向傳播。在音叉與滑輪間往反傳播的橫波的疊加形成一定的駐波，適當(dāng)調(diào)節(jié)砝碼重量或弦長(音叉端到滑輪軸間的線長)，在弦上將出現(xiàn)穩(wěn)定的強烈地振動，即弦與音叉共振。弦共振時，駐波的振幅最大，音叉端為稍許振動的節(jié)點（非共振時，音叉端不是駐波的節(jié)點），若此時弦上有n個半波區(qū)，則(1)3．張力的測定弦線在振動時頻率、波長、張力及弦線的線密度有如下關(guān)系：則利用上式,可知:當(dāng)物體在液體中時,測得波長為,則同一砝碼在空氣中弦線受到的張力(2)當(dāng)物體在空中時,測得的波長為,則同一砝碼在液體中弦線受到的張力(3)4.測量物體的體積根據(jù)阿幾米德原理，我們可以求出物體的體積。先將質(zhì)量為物體用細(xì)線扎好，掛在天平掛鉤上,將物體浸入水中,然后用天平進行秤衡.天平秤衡時,砝碼的重量就是線的張力。如右邊圖(2)所示所以（4）5.物體浸沒在液體中受到的浮力大小為：(5)浸沒在液體的物體受到張力T,張力,和浮力的作用下平衡,即(6)由(5)、(6)式可知液體的密度四．實驗內(nèi)容及步驟：1.測量弦的線密度取長和所用弦線為同一軸上的線，在分析天平上稱其質(zhì)量，求出線度2.測量物體的體積:先將物體用細(xì)線扎好,掛在天平掛鉤上,將物體浸入水中,然后用天平進行秤衡.天平秤衡時,砝碼的重量就是線的張力.記下所加砝碼的質(zhì)量，則物體的體積3.波長的測定如圖（1）所示，連接好電路，啟動弦振動儀振動，調(diào)節(jié)頻率，記錄好頻率，將物體懸掛在線的一端。打開電源后，適當(dāng)調(diào)節(jié)砝碼重量或弦長(音叉端到滑輪軸間的線長)，在弦上將出現(xiàn)穩(wěn)定的強烈地振動，即弦與音叉共振。記下弦上的半波數(shù)，線長。將物體浸沒在液體中，適當(dāng)調(diào)節(jié)砝碼重量或弦長，使弦上出現(xiàn)穩(wěn)定的強烈地振動。記下弦上的半波數(shù)，線長。4.作圖:做出與圖。五．實驗