示波器振動實驗報告一、實驗簡介本實驗是一項以示波器和振動系統為主要工具，以展示物理量的周期性變化關系為目的，通過實驗探究和研究物理量周期振蕩的規律，進而獲得單擺和諧振蕩的公式及誤差分析。二、實驗儀器和設備本實驗所需的主要儀器設備為：示波器、振動系統、數字萬用表、擺臺。其中，擺臺、振動系統和數字萬用表均為教學實驗室常規設備，本實驗重點說明如下：1.示波器本實驗使用的示波器為數字儲存示波器，最高測量頻率100MHz，采用雙向30mA±5V直流供電，分辨率為80×60點。2.振動系統本實驗采用微型單擺振動系統，擺桿長度為60cm，質量為60g，桿頭懸掛于受振動源的轉軸上。受振動源采用電動機，每秒轉動速率（即角速率）為2000rpm（即每分鐘轉2000圈），轉軸外徑為1.5cm。3.數字萬用表本實驗使用的數字萬用表為FLUKE-8808A數字萬用表，電流測量范圍為400mA，電壓測量范圍為600V，具備相對基本測量誤差為0.1%的計量精度，電子校準區間為-5°C至+50°C。4.擺臺本實驗使用的擺臺為0.1mm分度擺臺，軸承的放置誤差不超過0.01mm，扭簧的刻度誤差不超過±0.005mm。具備精度高、靈敏度高、穩定性好的特點。三、實驗流程1.實驗準備（1）檢查實驗儀器設備，確保設備正常運轉。（2）擺臺調校，測定扭簧刻度，確定每一刻度所代表的角度值，進一步確定萬能表測量角度所用的放大倍數。（3）測定振動源角速率。首先，斷開電動機電源，使轉軸自由轉動，再通過電動機串接電源，開始加速。當振動源轉速達到一定值時，開始記錄電動機已轉圈數，測得轉速。待振動源轉速穩定后，記錄此時的轉軸外徑值。2.實驗操作（1）調節擺臺使得振動系統與示波器充分接觸，置擺臺起始角度。（2）打開示波器和振動源電源，使振動源開始工作。（3）通過擺臺旋鈕調節擺臺角度，調節振動系統的運動狀態，使其在一定范圍內進行諧振運動。（4）在示波器上觀察振動系統的周期振蕩狀況，根據示波器顯示出來的波形，使用擺臺測量振動系統的振幅和周期。（5）測定不同角度下的單擺諧振周期和振幅，并記錄下來。3.實驗結果（1）振動源的轉速和轉軸外徑值分別測量如下：轉速：每秒2000rpm。轉軸外徑：1.5cm。（2）調試好擺臺，確定測量微弱角度的萬用表放大倍數：放大倍數：5。擺臺一刻度角度值：0.5°。（3）測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）根據實驗數據，繪制周期-角度圖像和振幅-角度圖像，并進行擬合。繪制周期-角度圖像，得到如圖所示：擬合的函數為：T=a+b*sin^2θ。a=1.0206；b=0.232，高斯分布函數卡方擬合系數為0.9983。繪制振幅-角度圖像，得到如圖所示：擬合的函數為：A=A0*exp(-c*θ)。A0=7.6914；c=0.2736，最小二乘擬合系數為0.9983。4.實驗注意事項（1）實驗時，一定要確保設備正常運轉，防止因設備故障影響實驗數據。（2）在收集實驗數據時，需要仔細記錄數據并核對數據的準確性。（3）在進行實驗時，應注意實驗過程中的安全事項，如使用低電壓電源和避免觸電。（4）在實驗過程中應學會如何調節設備，如何校準儀器。五、實驗結論通過本實驗，我們成功地測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。進一步，根據數據擬合得到擬合函數，通過擬合函數可以很好地描述單擺諧振周期和振幅與角度之間的關系。