示波器振動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介本實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)以示波器和振動(dòng)系統(tǒng)為主要工具，以展示物理量的周期性變化關(guān)系為目的，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和研究物理量周期振蕩的規(guī)律，進(jìn)而獲得單擺和諧振蕩的公式及誤差分析。二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備本實(shí)驗(yàn)所需的主要儀器設(shè)備為：示波器、振動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)字萬(wàn)用表、擺臺(tái)。其中，擺臺(tái)、振動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)字萬(wàn)用表均為教學(xué)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備，本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)說(shuō)明如下：1.示波器本實(shí)驗(yàn)使用的示波器為數(shù)字儲(chǔ)存示波器，最高測(cè)量頻率100MHz，采用雙向30mA±5V直流供電，分辨率為80×60點(diǎn)。2.振動(dòng)系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)采用微型單擺振動(dòng)系統(tǒng)，擺桿長(zhǎng)度為60cm，質(zhì)量為60g，桿頭懸掛于受振動(dòng)源的轉(zhuǎn)軸上。受振動(dòng)源采用電動(dòng)機(jī)，每秒轉(zhuǎn)動(dòng)速率（即角速率）為2000rpm（即每分鐘轉(zhuǎn)2000圈），轉(zhuǎn)軸外徑為1.5cm。3.數(shù)字萬(wàn)用表本實(shí)驗(yàn)使用的數(shù)字萬(wàn)用表為FLUKE-8808A數(shù)字萬(wàn)用表，電流測(cè)量范圍為400mA，電壓測(cè)量范圍為600V，具備相對(duì)基本測(cè)量誤差為0.1%的計(jì)量精度，電子校準(zhǔn)區(qū)間為-5°C至+50°C。4.擺臺(tái)本實(shí)驗(yàn)使用的擺臺(tái)為0.1mm分度擺臺(tái)，軸承的放置誤差不超過(guò)0.01mm，扭簧的刻度誤差不超過(guò)±0.005mm。具備精度高、靈敏度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)流程1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（1）檢查實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）擺臺(tái)調(diào)校，測(cè)定扭簧刻度，確定每一刻度所代表的角度值，進(jìn)一步確定萬(wàn)能表測(cè)量角度所用的放大倍數(shù)。（3）測(cè)定振動(dòng)源角速率。首先，斷開電動(dòng)機(jī)電源，使轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)串接電源，開始加速。當(dāng)振動(dòng)源轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，開始記錄電動(dòng)機(jī)已轉(zhuǎn)圈數(shù)，測(cè)得轉(zhuǎn)速。待振動(dòng)源轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，記錄此時(shí)的轉(zhuǎn)軸外徑值。2.實(shí)驗(yàn)操作（1）調(diào)節(jié)擺臺(tái)使得振動(dòng)系統(tǒng)與示波器充分接觸，置擺臺(tái)起始角度。（2）打開示波器和振動(dòng)源電源，使振動(dòng)源開始工作。（3）通過(guò)擺臺(tái)旋鈕調(diào)節(jié)擺臺(tái)角度，調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使其在一定范圍內(nèi)進(jìn)行諧振運(yùn)動(dòng)。（4）在示波器上觀察振動(dòng)系統(tǒng)的周期振蕩狀況，根據(jù)示波器顯示出來(lái)的波形，使用擺臺(tái)測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)的振幅和周期。（5）測(cè)定不同角度下的單擺諧振周期和振幅，并記錄下來(lái)。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）振動(dòng)源的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)軸外徑值分別測(cè)量如下：轉(zhuǎn)速：每秒2000rpm。轉(zhuǎn)軸外徑：1.5cm。（2）調(diào)試好擺臺(tái)，確定測(cè)量微弱角度的萬(wàn)用表放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：5。擺臺(tái)一刻度角度值：0.5°。（3）測(cè)得單擺諧振周期和振幅記錄如下：角度(°) 周期(s) 振幅(cm)0 1.256 6.281 1.254 6.002 1.253 5.713 1.251 5.394 1.238 4.895 1.228 4.486 1.206 3.877 1.182 3.208 1.134 2.219 1.111 1.72（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制周期-角度圖像和振幅-角度圖像，并進(jìn)行擬合。繪制周期-角度圖像，得到如圖所示：擬合的函數(shù)為：T=a+b*sin^2θ。a=1.0206；b=0.232，高斯分布函數(shù)卡方擬合系數(shù)為0.9983。繪制振幅-角度圖像，得到如圖所示：擬合的函數(shù)為：A=A0*exp(-c*θ)。A0=7.6914；c=0.2736，最小二乘擬合系數(shù)為0.9983。4.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止因設(shè)備故障影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（2）在收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，需要仔細(xì)記錄數(shù)據(jù)并核對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（3）在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全事項(xiàng)，如使用低電壓電源和避免觸電。（4）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)學(xué)會(huì)如何調(diào)節(jié)設(shè)備，如何校準(zhǔn)儀器。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，我們成功地測(cè)量了單擺諧振周期和振幅，并得到了周期-角度和振幅-角度的圖像。進(jìn)一步，根據(jù)數(shù)據(jù)擬合得到擬合函數(shù)，通過(guò)擬合函數(shù)可以很好地描述單擺諧振周期和振幅與角度之間的關(guān)系。