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频闪法测量频率的探索

  1. 频闪仪1台,其功能为频率可调,频率数值以数字显示。
  2. 台式小电风扇1只,三片叶片上分别写上A 、B、C,风扇具有快慢档。
  3. 微型电扇1只,其三片叶片上分别涂上三原色。
  4. 锯条实验架1台,所夹锯条的长度可调。
  5. 滴水管系统1套。
  6. 一维驻波实验仪1台。

人眼是有“视觉暂留”的,利用这一特性,可用一定的频率将拍摄的静止画面以连贯的动作展现在屏幕上。将人类带入现代社会的电影、电视就是利用这一原理。在科研生产领域内,要知道某一物体运动的速度、运动的轨迹和变化的方向,利用频闪法来测量是一种很好的方法。 频闪法与照相用的闪光灯原理基本相同,不过闪光灯是每按一次闪光一次,而频闪仪是每隔一定时间发出一次闪光。用这种频闪仪可测量电扇的转速、水滴的流速、弦的振动频率和观测一维驻波的特性等,从中可揭示一些运动物体的形成,规律、特点和内在的物理含义。

  1. 什么是人眼的“视觉暂留”?如果连续移动的画面的频率与人眼“视觉暂留”特点的频率不符时,连续移动的画面将会发生什么现象?
  2. 什么是频率?什么是周期?什么是驻波?驻波有哪些主要参数?
  3. 什么是光的三原色?

实验内容

  1. 打开小风扇,开关置于满档位置,用频闪灯照射其叶片(如图1),调节频闪仪的频率,直至目视风扇三叶片不动,同时叶片上的字母也不动时,方可记下它的频率。另外将开关置于“快档”按上述做法记下相应的频率。
  2. 实验1有时会看到6片叶片“静止不动”,分析此现象。并说明为什么必须满足3片叶片和叶片上面的字母A,B,C都“不动”的情况下方可记录频率。
  3. 如果叶片上不写字母,如何测定电扇旋转的频率(实际上3个叶片“静止不动”的频率将不止一个),从中探索测量电风扇转速的一般规律。
  4. 开启微型电扇,在接近微型电扇的转动频率时,三原色叶片的边缘部分将出现什么色彩?请仔细观察。
  5. 将频闪仪对准夹有锯条片的铁架台,用手按动锯条片使其上下作受迫振动(如图2)记下其振幅最高时的频率(因锯条片所作阻尼振动,容易衰减,所以记录时要快)。
  6. 改变被振锯条的长度分别并记录各自的振动频率,作出振动频率随被振锯条长度变化的规律图。
  7. 将频闪仪对准滴水管系统,开启滴水管的控制装置,让水滴自由下滴并调至合适的下滴速度,记录水滴下滴的中间段的频率。
  8. 以实验7记录的频率为基准再将频闪仪对准水滴流的上部和下部,将会看到什么现象?
  9. 将频闪仪对准一维驻波实验仪(如图3),开启实验仪,任意给出一个驻波,调节频闪仪的频率,直到整个波形稳定不动时,记录此时的频率。
  10. 将实验内容9频闪仪的频率调至2倍、3倍、4倍,观察此时驻波会发生什么现象?对上述实验的现象、数据和结果进行分析归纳,并研究其物理规律。

图1 图2 图3

  1. 写明本实验的目的和意义。
  2. 阐明实验的基本原理、设计思路和研究结果。
  3. 记录所用仪器、材料的规格和型号,数量等。
  4. 记录实验的全过程包括实验的步骤、实验图示、各种实验现象和数据等。
  5. 分析实验结果,讨论实验中出现的各种问题。

沈元华,陆申龙. 基础物理实验. 北京:高等教育出版社,2003.

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  • 最后更改: 2007/05/17 09:40
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