5. Демонстрационный эксперимент по теме «Колебания и волны»
1. Вынужденные колебания. Резонанс.
2. Образование и распространение поперечных и продольных волн.
3. Электромагнитные колебания.
4. Экранирующее действие проводников.
5. Свойства электромагнитных волн.
6. Получение стоячих волн и измерение длины волны.
7. Свободные колебания горизонтального пружинного маятника.
Вынужденные колебания. Резонанс
Оборудование: пружины стальные с крючками, шар с двумя крючками и съемным демпфером, машина центробежная, штатив универсальный, нить, индикатор – кружок картонный.
Этапы проведения эксперимента
1. Соберите установку, принципиальная схема которой показана на рисунке 1.
2
.
Вначале продемонстрируйте свободные
колебания, для этого шар отведите от
положения равновесия и отпустите.
Рисунок 1
3. После остановки шара продемонстрируйте вынужденные колебания. Для этого равномерно вращайте машину с частотой, меньшей частоты собственных колебаний маятника.
4. Обратите внимание, что вынужденные колебания устанавливаются не сразу. Дайте объяснение наблюдаемому явлению.
5. Постепенно увеличивайте скорость вращения машины, наблюдая возрастание амплитуды вынужденных колебаний.
6. Продемонстрируйте явление резонанса. Для этого увеличивайте частоту внешней силы до величины, близкой к собственной частоте колебаний маятника, при этом амплитуда вынужденных колебаний резко возрастет.
7. Определите зависимость фазы вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы. Установите, в каком случае а) фазы совпадают; б) разность фаз составляет 90о; в) разность фаз составляет 180о.
8. Маятник демпфируйте двумя картонными полосками, которые вставьте с помощью держателей в боковые отверстия шара (рисунок 2). Сделайте выводы о влиянии трения на процесс установления вынужденных колебаний и о величине резонансной амплитуды колебаний.
Рисунок 2
9. Проанализируйте результаты, полученные при проведении опытов
Образование и распространение поперечных и продольных волн
Оборудование: волновая машина.
Этапы проведения эксперимента
Рисунок 1
1. Используя волновую машину, выясните механизм образования поперечных волн (рисунок 1, а). Диск машины приведите в положение, при котором шарики оказываются опущенными к нижней планке. Затем с помощью муфт шарики поднимите и установите на уровне белой черты, проведенной на щитке. Вращайте рукоятку так, чтобы она описывала боковую поверхность конуса. При этом возникает непрерывный процесс распространения поперечной волны (рисунок 2).
Рисунок 2
Продемонстрируйте распространение продольных волн с помощью волновой машины (рисунок 3).
Рисунок 3
3. Проанализируйте результаты, полученные при проведении опытов.
Электромагнитные колебания
I способ:
Оборудование: демонстрационный гальванометр М1032, источник напряжения, высоковольтный преобразователь «Разряд 1», вибратор Герца, приемный диполь.
Этапы проведения эксперимента
1. Соберите установку, принципиальная схема которой показана на рисунке 1.
Рисунок 1
Источником электромагнитных волн здесь является высоковольтный преобразователь «Разряд 1», на выходе которого установлен вибратор Герца с искровым промежутком 2 – 4 мм. Индикатором является приемный диполь, подключенный к выходу демонстрационного гальванометра М1032.
2. Перед демонстрацией опыта длину вибратора и приемного диполя подберите одинаковой. Приемный диполь расположите параллельно вибратору на расстоянии 20 – 30 см.
3. Включите преобразователь и отметьте, на сколько делений отклонился световой штрих гальванометра. Установите, от чего это зависит.
4. Сделайте соответствующие выводы.