大学物理驻波实验创新科技论文

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实验科技论文

学习2.7节驻波点燃了我对于驻波世界的兴趣，迫切地希望了解波的相关物理知识。课下我就驻波的课题结合书本实验进行了一番探索。

一、生活背景----致命的驻波

有的人片面地认为驻波实验现象离我们生活很远，生活中似乎很少和驻波打交道，是更多地观察和运用多普勒效应，如火车的鸣笛问题，医院使用彩超等。其实汽车轮胎就暗含驻波现象。

汽车静止时在重力作用下会使轮胎接触地面的部分稍有变形。而行驶中的汽车轮胎飞速地旋转，行驶时接触地面的部分离开了路面后将恢复原状，所以汽车行驶时轮胎不断地形变与恢复形变。如果从轮胎表面选取一个点来观察，轮胎转一次，这个点就发生一次变形和复原的过程.变形和复原是需要时间的，在高速行驶的时候，如果其复原速度赶不上轮胎的转速，就会在轮胎接地面后侧引起驻波的异常形变现象。

在高速行驶的状态下，产生驻波的这部分轮胎受到剧烈的摩擦而急剧升温，不久就引起胎面橡胶从内部胎体剥落的现象，最后引起爆胎。车胎上的驻波现象比起其他事故来说，更不容易让人察觉。从发生驻波现象到爆胎，开车的人不会有任何感觉和预兆。不像漏个气，方向跑偏什么的,这是高速上独有的致命的现象----驻波现象，事故后人们都只是简单的归纳说是爆胎. 那怎样避免驻波现象的发生呢？在跑高速的时候（160公里以上） 要求更高的胎压减少变形，减少变形另外的方法是减少载重，速度越高，就不能太接近胎壁上标的那个最大荷重了。更保险的办法是：高速上车速最好控制在80-100千米/时,且每行驶20-30千米时,有意将车速降低,将轮胎因高速而产生的“驻波”现象消除掉，能减少高速爆胎事故的发生。

二、联系课本----实验改进

驻波的两个实验给我很多的想法，其中改进实验的装置是我主要的思想。

在做驻波实验时，用米尺在桌上测量显然不尽如人意。因为一边要移动木劈，一遍测量数据，不能及时读出数据来。如果改用薄透镜测量时用的导轨就可以满足要求了。即驻波整套实验装置架在导轨上，木劈可以在导轨上滑动，这样可以随时读出读数，方便调节。 在驻波实验二中课本是利用声波在空气柱中的振动来实现驻波现象的。由于声源不固定，做实验时音叉在不断调整与水面的距离，容易产生多普勒效应，并且人手会不自主地颤抖，导致该实验精度不高。

所以我想外加一个信号发生器并将其固定住，取代原来的手动敲打音叉。而且可以在玻璃管中放入麦克风，连接到计算机上（或示波器）上来，更直观更精确地观察驻波现象。 关于水的调节，使用连通器我觉得不太方便，最好有一个像启普发生器一样的装置，可以自由地增减水面的高度，或者连接一个类似针筒或者是气囊的装置，可以向玻璃管内打


气吸气，这样也能达到效果。

二、数据处理----实验创新

虽然驻波实验数据不是非常复杂，但因为我在大一学习过c语言，于是就利用编程软件为驻波实验一（测量电动音叉的频率）编写了一段代码，代替人脑的运算。其中k代表波长，truef代表音叉的真实频率，Er即百分误差。运用了两重循环和数组。调用了求绝对值及开方的函数，用到了#include 的头文件。 #include #include void main() {

float F,f,u,k,s,avers; float sumf,Er,truef; int n,i;

float f[5]={0,0,0,0,0}; s=0; sumf=0;

scanf("%f",&truef); for (j=0;j<5;j++) {

scanf("%d",&n); scanf("%f",&F); for (i=1:i { scanf("%f",&s); s+=s; }

avers=s/n; k=2*avers/n; f[j]=sqrt(F/u)/k; }

for (j=0;j<5;j++) sumf+=f[j]; averf=sumf/5;

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