声波共振管教学实验中的问题探讨
高一物理计划实验研究声音的共振现象
高一物理计划实验研究声音的共振现象声音是我们日常生活中不可或缺的一部分，它通过空气传播并能够引起物体的振动。
而在物理学中，声音的共振现象是一个重要的研究领域。
本文将介绍高一物理计划实验，以研究声音的共振现象为主题。
实验目的：研究声音的共振现象及其影响因素，进一步了解声音传播以及共振的原理。
实验材料与器材：1. 一个空气密封的共振管2. 一支弹性绳3. 一个频率调谐器4. 一个音叉5. 一个振动发生器6. 一个录音仪实验步骤：1. 首先，搭建一个空气密封的共振管实验装置。
将共振管固定在台架上，并使用频率调谐器调整管的长度。
2. 准备一个音叉和一个振动发生器。
将振动发生器固定在一端，并将音叉放在共振管的另一端。
3. 打开振动发生器，并逐渐调整频率，直到共振管产生共振，发出清晰而响亮的声音。
4. 使用录音仪记录共振声音的频率和强度。
5. 重复实验步骤3和实验步骤4，以调整频率和长度，观察共振声音的变化。
实验结果与分析：通过实验，我们记录了不同频率下共振声音的变化。
实验结果显示，当共振管的长度与声音波长匹配时，共振现象发生。
此时，声音波长与共振管的长度成整数倍关系，使得声波在管内来回传播时，波峰与波谷正好对应，增强了声音的振幅。
同时，我们还观察到共振声音的频率与共振管长度成反比关系。
当共振管长度增加时，频率降低；反之，当共振管长度减小时，频率增加。
这验证了共振现象与共振管长度的关系。
进一步探索：除了共振管实验，我们可以通过其他实验方法来研究声音的共振现象。
例如，可以使用弹性绳，将其固定在两端，并通过不同频率的振动波源引起共振。
然后，观察共振波的现象，并记录相应的频率和振幅变化。
结论：通过实验观察和分析，我们得出了以下结论：1. 声音的共振现象是指当声波的频率与共振物体的固有频率匹配时，共振现象发生，增强了声音的振幅。
2. 共振现象与共振物体的长度或固有频率有关。
长度或频率的变化会影响共振声音的频率和强度。
物理实验技术中的声学实验中的常见问题及解决方法
物理实验技术中的声学实验中的常见问题及解决方法引言：声学实验在物理学中扮演着重要的角色。
通过声学实验，我们可以探索声波的传播特性、声音的产生机制以及声波在不同介质中的行为等等。
然而，在进行声学实验时，常常会遇到一些问题，如测量误差、背景噪音等，这些问题可能会影响实验结果的准确性。
本文将讨论声学实验中常见的问题，并提供解决方案。
一、测量误差测量误差是进行实验时最常见的问题之一。
在声学实验中，测量声波的频率、振幅、相位等参数往往需要借助仪器设备来完成。
然而，仪器设备本身可能存在精度限制，导致测量结果不准确。
为减小测量误差，可以采取以下措施：1.选择合适的仪器设备：在进行实验前，应选择精度较高、稳定性较好的仪器设备，并确保其能够满足实验需求。
2.校准仪器设备：定期校准仪器设备是减小测量误差的重要手段。
通过与标准设备对比，可以发现并修正仪器设备的偏差。
3.多次测量取平均值：由于测量误差是随机的，进行多次测量并取平均值有助于减小误差对结果的影响。
二、背景噪音声学实验中常常会受到背景噪音的干扰，这些噪音可能来自实验室环境、仪器设备本身或其他外部因素。
背景噪音的存在会影响实验结果的准确性。
以下是解决背景噪音问题的一些方法：1.隔离实验环境：尽可能选择一个安静的实验环境，将实验室的环境噪音降到最低。
可以采取吸音材料、隔音设备等手段，有效隔离背景噪音。
2.筛选合适的频率范围：根据实验需要，选择合适的频率范围进行观测和测量。
通过滤波器等设备将非目标频率的信号滤除，减少背景噪音对实验结果的干扰。
3.增强信号-噪音比：通过增大信号的振幅或减小噪音的强度，可以有效提高信号-噪音比。
可以使用增益设备放大信号，或者采用降噪装置来减小噪音干扰。
三、环境因素对实验结果的影响声学实验的结果可能会受到环境因素的影响，如温度、湿度、气压等。
这些因素可能会改变声波的传播速度、声音的频率等特性，从而影响实验结果的准确性。
以下是应对环境因素的一些方法：1.控制实验环境：尽量保持实验环境的稳定，尽量避免温度、湿度等因素的剧烈变化。
声音的共振与谐振的实验探究
声音的共振与谐振的实验探究声音是我们日常生活中常见的现象之一，而共振和谐振作为声音的一个重要特性，对声音的传播和产生具有重要影响。
本文将通过实验探究声音的共振和谐振现象，并解释其原理和应用。
实验一：共振管实验材料：- 共振管- 音叉- 音叉柄- 水步骤：1. 将共振管竖直放置，确保封闭底部。
2. 同时敲击音叉和将音叉柄放置在共振管的开口上方，观察共振管内的声音变化。
3. 改变共振管的长度，再次敲击音叉，观察共振管内的声音变化。
实验二：弦的谐振实验材料：- 弦- 弦的两端固定的支架- 重物（如砝码）步骤：1. 将弦固定在支架上，并保持适当的张力。
2. 用手指拨动弦产生声音，观察弦的振动情况。
3. 在弦的中央位置加入适量的重物，再次拨动弦听取声音和观察弦的振动情况。
4. 重复步骤3，但这次将重物放在离两端较远的位置。
结果与分析：在实验一中，我们观察到当共振管的长度与声音的波长相匹配时，共振管内的声音会变得非常响亮。
这是因为当共振管的长度与声音的波长一致时，声音波与共振管内的空气柱发生共振，增强了声音的振幅。
当共振管长度变化时，共振现象会消失或变弱。
因此，共振现象与共振管的长度密切相关。
在实验二中，我们观察到当弦处于谐振状态时，声音变得更加清晰和响亮。
谐振是指当外界频率与弦的固有频率相匹配时，弦会产生强烈的振动。
当我们在弦的中央位置加入重物时，会使弦的固有频率改变，导致谐振现象消失或减弱。
而当重物放在离两端较远的位置时，谐振现象会变得更加明显，这是因为较长的弦段能够产生更低的固有频率，与外界频率更好地匹配。
结论：通过以上实验，我们可以得出以下结论：1. 共振现象是指当声音的波长与共振体的长度相匹配时，声音增强的现象。
2. 共振现象对声音的传播有重要影响，可用于增加音量和改善音质。
3. 谐振现象是指当外界频率与物体的固有频率相匹配时，物体会产生强烈的振动。
4. 谐振现象在声学、乐器制作和声波传播等领域具有重要应用。
声音的共振：共振现象实验设计与分析
展望未来：可以提出一些改进建议，如改进实验设计、采用更先进的实验方法等
共振现象的深入研究：探讨共振现象的机理和影响因素
共振现象的应用：探讨共振现象在工程、建筑、医疗等领域的应用
共振现象的优化：探讨如何通过优化设计来减少共振现象的影响
共振现象的预防：探讨如何通过预防措施来避免共振现象的发生
汇报人：XX
实验结果分析
数据收集：记录实验过程中的所有数据
数据整理：将收集到的数据进行整理，去除异常值
数据分析：使用统计方法对数据进行分析，如平均值、方差、标准差等
数据可视化：将分析结果以图表的形式展示，如折线图、柱状图、散点图等
共振现象：在不同频率下，物体振动幅度和声音强度的变化
数据分析：对实验数据进行统计和分析，得出共振频率和振动幅度的关系
数据采集设备：包括数据采集卡、计算机等
实验环境：安静、无振动干扰的实验室
准备实验材料：共振器、音叉、麦克风、放大器、计算机等。
调整共振器：将共振器调整到合适的频率和振幅，以便于观察共振现象。
激发音叉：用音叉激发共振器，观察共振现象。
数据采集：使用麦克风和放大器采集共振信号，并传输到计算机进行分析。
汇报人：XX
声音的共振：共振现象实验设计与分析
目录
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共振现象的原理
实验设计
实验结果分析
共振现象的应用实例
实验结论与展望
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共振现象的原理
共振现象：当两个或多个振动频率相同的物体相遇时，会发生共振现象，导致振动幅度增大。
共振原理：共振现象的产生是由于物体之间的振动频率相同，使得振动能量在物体之间传递和放大。
共振原理：共振现象的发生是因为物体在振动过程中，能量相互传递和转化，使得振动幅度增大。
实验探究声音的共振管长度和共振频率的关系
实验探究声音的共振管长度和共振频率的关系在物理学中，共振是指当一个物体以与其固有频率相同的频率受到外力作用时，会引起共振现象，使物体产生更大的振动幅度。
声音也具有固有频率，并且在具有共振特性的管道中，共振频率与管道的长度有关。
本实验旨在探究声音的共振管长度和共振频率之间的关系。
实验材料：- 共振管（可自行制作或购买，长度可调节）- 音频发生器- 音叉- 实验记录表格- 计时器实验步骤：1. 首先，我们需要校准音频发生器。
将发生器连接到扬声器上，并调节其频率，使其输出的声音与音叉的声音频率相同。
可以使用实验记录表格记录下音频发生器上的频率设置。
2. 将一个端口封闭起来，使共振管成为一个封闭管道。
可以使用手指或者软木塞封住一个端口。
确保封闭端口是完全密封的，避免空气泄漏。
3. 调节音频发生器的频率，逐渐增加频率直到能够听到共振管内发出的声音。
记录下此时的频率。
4. 解封封闭端口，并将其封闭在另一端口。
重复步骤3，记录下共振管内发出声音的频率。
5. 重复步骤4，但每次解封封闭端口后，将共振管的长度减小一些。
每次改变长度时，记录下共振频率。
6. 继续缩短共振管的长度并记录共振频率，直到无法听到共振现象。
实验数据记录：根据上述步骤，我们可以得到一系列的共振频率和对应的共振管长度。
在实验过程中，我们可以绘制出共振频率-共振管长度的图表，以更直观地观察他们之间的关系。
实验结果分析：通过观察实验数据和图表，我们可以得出以下结论：1. 当共振管长度增加时，共振频率逐渐降低。
2. 共振管的长度和共振频率之间存在正相关关系。
这是由于共振管内的空气柱具有固有的共振频率，当共振管长度发生变化时，空气柱内的共振频率也随之改变。
较长的共振管会产生较低的共振频率，较短的共振管则会产生较高的共振频率。
同时，根据声学理论，可以推导出通过共振管的声音波长与共振管长度之间的关系：波长等于四倍的共振管长度。
根据此关系，我们也可以解释共振频率和共振管长度之间的关系。
共振法测声速实验报告思考与讨论
共振法测声速实验报告思考与讨论下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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声音的共振实验的设计与分析
对实验结果进行深入解析
● 03
第3章 结果与讨论
共振频率的特点
共振频率是指共振体 在受到外界声音能量 作用时，能够发生共 振现象的频率特点。 不同共振体的频率对 比可以帮助我们了解 不同材质或形状的共 振体在声音共振实验 中的表现差异。频率 与共振幅度的关系是 通过实验结果得出的， 分析这种关系可以帮 助我们更好地掌握共
结果总结与展望
总结实验设计的重 要性
实验设计是确保实验准确 性和可重复性的关键，总 结实验设计的重要性可以 为未来的研究提供经验和 参考。
分析实验结果的可 靠性
通过对实验结果进行深入 分析和验证，评估实验数 据的可靠性和准确性，为 后续实验结果的解释和应 用提供依据。
未来声音共振实验的 研究方向
实验步骤
设置实验场 地
选取合适的环境
正式实验操 作流程
按照步骤进行
进行预实验
调试设备
实验数据采集
实时记录共振频率
利用仪器进行实时监测
观察共振幅度变化
记录共振幅度的波动情况
记录实验现象与结果
详细记录实验过程中的观 察结果
实验结果分析
01 统计数据分析
整理并分析数据
02 数据可视化展示
以图表形式展示结果
声音的共振实验的设计与分 析
汇报人：XX
2024年X月
目录
第1章 声音的共振实验的设计与分析 第2章 实验设计 第3章 结果与讨论 第4章 实验结果的验证 第5章 实验的改进与拓展 第6章 结论与展望 第7章 致谢 第8章 参考文献
● 01
第1章 声音的共振实验的设 计与分析
研究背景
声音的共振现象是指 当外界声源的频率与 共振体的固有频率相 同或接近时，共振体 受到外界声源的激励 而发生共振现象。共 振实验在声学研究中 具有重要性，可以帮 助我们了解声音传播 的规律及共振体的特 性。本章将回顾相关 工作，为声音的共振 实验设计与分析打下
声音波的干涉与共振特性实验分析
声音波的干涉与共振特性实验分析声音是我们日常生活中不可或缺的一部分，无论是交流、娱乐还是传递信息，均离不开声音。
而声音的传播过程中，干涉和共振是两个重要的现象。
本文将通过实验分析，探讨声音波的干涉和共振特性。
一、干涉实验干涉是指两个或多个声波相遇后叠加形成的新波形。
为了观察声音波的干涉，我们可以进行一项简单的实验。
实验材料：音箱、音频播放器、漏斗、两只小杯子、细线。
实验过程：首先，我们连接音频播放器与音箱，选择相同的音频并播放。
使用漏斗将音箱发出的声音导向两只小杯子，确保声音入射到小杯子内。
实验观察：当声音波入射到两只小杯子内后，它们会在杯子内产生共鸣。
如果将两只杯子放置在合适的距离上，我们可以观察到杯子内的声音波相遇后叠加形成的干涉图案。
这是由于声波在空气中的传播速度是有限的，当两只杯子中的声波相遇时，它们会产生干涉现象，形成波的叠加和抵消，从而形成特殊的波形。
实验结果：通过观察，我们可以发现，当两只杯子之间的距离为波长的整数倍时，声音波的叠加为增强干涉，即声音更大，共鸣更明显。
而当两只杯子之间的距离为波长的奇数倍时，声音波的叠加为减弱干涉，即声音较小，共鸣不明显。
二、共振实验共振是指在受外界激励下，物体自身固有频率与外界激励频率相同或接近，从而引起物体振动幅度增大的现象。
我们可以通过一个简单的实验来观察共振的特性。
实验材料：长形玻璃管、声音发生器、细颗粒物（如小米或砂糖）。
实验过程：在长形玻璃管的一侧插入声音发生器，并调节发生器的频率，使之与管内气柱的固有频率相近。
然后，向玻璃管内缓慢添加细颗粒物。
实验观察：当频率逐渐接近玻璃管内气柱的固有频率时，我们可以观察到玻璃管内的细颗粒物逐渐集中于某些特定位置，形成周期性的节点和腹部。
这是因为当气柱固有频率与外界激励频率相同或接近时，气柱会共振，振动幅度变大，从而形成节点和腹部。
实验结果：通过实验观察，我们可以得出以下结论：共振频率取决于管内气柱的长度、反射系数和气体的声速。
共振管实验：声音波长和管长的关系研究
实验步骤：将共振管放置在声源附近， 启动声源，测量共振管在不同频率下的 振动情况，记录数据。
分析数据：利用数学和物理知识，分析 测量数据，得出声音波长和管长的关系。
实验结果：整理实验数据，得出结论， 撰写实验报告。
实验过程：改变共振管的长度， 测量不同管长下的共振频率
实验结果：得出声音波长和管 长之间的关系曲线，分析其变 化规律
共振管实验：研究声音波长和管长的关系 实验原理：声音在管内传播时，会产生共振现象 实验方法：改变管长，测量声音的波长和频率 实验结果：声音的波长和频率与管长有关，存在一定的关系
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
共振现象：物体在特定频率下产生最大振幅的现象
共振管的作用：产生共振现象，研究声音波长和管长的关系
共振管的结构：包括共振腔、共振板生共振现象，使振幅达到 最大
实验方法：使用共振管进行 实验，改变管长，测量声音 波长
实验目的：研究声音波长和 管长之间的关系
实验结果：得出声音波长和 管长之间的关系曲线
讨论：分析实验结果，讨论 声音波长和管长之间的关系，
以及可能的影响因素
声音波长和管长之间的关系：随着管长的增加，声音波长逐渐减小。 实验结果：在不同管长下，声音波长的变化规律与理论预测相符。 实验误差分析：实验中可能存在的误差来源及影响。 实验展望：对未来研究的建议和展望。
实验条件：需要精 确控制声音波长和 管长
误差来源：测量误 差、环境因素、人 为操作等
局限性：实验结果 可能受到多种因素 的影响，需要进一 步验证
声学实验中如何避免共振干扰
声学实验中如何避免共振干扰在声学实验中，共振干扰是一个常常困扰实验者的问题。
共振干扰可能导致实验结果的不准确、数据的偏差，甚至会使整个实验无法达到预期的目的。
因此，了解如何避免共振干扰对于成功进行声学实验至关重要。
首先，我们需要明白什么是共振。
共振是指当一个物体的振动频率与另一个物体的固有频率相同时，引起后者强烈振动的现象。
在声学实验中，实验设备、实验环境甚至实验样本都可能存在固有频率，如果外界的激励频率与之相同，就会发生共振。
为了避免共振干扰，在实验准备阶段就要进行充分的规划和设计。
选择合适的实验场地是第一步。
实验场地应该尽量避免处于容易产生共振的环境中，比如靠近大型振动源（如工厂机器、交通干道等）。
同时，场地的声学特性也需要考虑，墙壁、天花板和地板的材料和结构会影响声音的反射和吸收，从而间接影响共振的发生。
如果可能的话，选择具有良好声学处理的专用实验室是最理想的。
实验设备的选择和安装也至关重要。
在选择设备时，要了解其工作频率范围以及可能产生共振的频率点。
对于一些关键设备，如扬声器、麦克风等，要选择质量可靠、性能稳定的产品。
在安装设备时，要确保其牢固稳定，避免因设备的晃动或振动而引发不必要的共振。
例如，麦克风应该安装在稳固的支架上，并且与其他物体保持一定的距离，以减少振动的传递。
在实验样本的准备方面，也需要注意共振的影响。
如果实验样本具有一定的弹性或可振动性，那么在实验前需要对其进行特性分析，了解其固有频率范围。
对于可能产生共振的样本，可以采取增加阻尼、改变结构等方式来改变其固有频率，从而避免与实验中的激励频率发生共振。
控制实验中的激励源也是避免共振干扰的重要手段。
激励源的频率和强度应该根据实验的要求进行精确的设置和控制。
避免使用过于单一或过于强烈的激励频率，尽量采用多样化的频率组合，以减少与实验系统中固有频率发生重合的可能性。
同时，通过调节激励源的强度，可以控制振动的幅度，从而降低共振发生的风险。
声音的共振与管乐器的实验研究
声音的共振与管乐器 的实验研究
汇报人：XX
2024-01-14
REPORTING
• 引言 • 声音共振理论 • 管乐器概述 • 实验设计 • 实验结果分析 • 结论与展望
目录
XX
PART 01
引言
REPORTING
研究背景和意义
声音共振现象
声音在传播过程中，当遇到物体的固有频率与其相同或相近 时，会引发物体振动并产生声音的放大效应，即声音共振现 象。
假设
管乐器的形状、尺寸和吹奏技巧等因 素会影响声音共振的效果，进而影响 管乐器的音色和音高。
研究方法和步骤
实验设计
数据采集
选择不同形状、尺寸的管乐器作为实验对 象，通过改变吹奏技巧、管内压力等参数 ，观察并记录声音共振的现象和数据。
使用音频分析软件对实验过程中录制的声 音信号进行分析处理，提取声音共振的相 关特征参数。
数据分析
结果讨论
对实验数据进行统计分析，探究管乐器形 状、尺寸、吹奏技巧等因素对声音共振的 影响规律。
将实验结果与相关理论进行对比分析，解 释实验现象并验证研究假设。
XX
PART 02
声音共振理论
REPORTING
声音的产生和传播
声音产生
声音是由物体振动产生的，这些振动经过空气、固体或液体等介质传播到我们 的耳朵。
管乐器的演奏技巧和表现力
演奏技巧
管乐器的演奏技巧包括呼吸控制、嘴唇 形状和紧张度的调整、手指按键的准确 性和速度等。不同的管乐器需要不同的 演奏技巧，但都需要长时间的练习和熟 练掌握。
VS
表现力
管乐器具有丰富的表现力，可以通过不同 的演奏技巧来表现出不同的情感和风格。 例如，通过调整呼吸和嘴唇紧张度可以表 现出柔和或强烈的音色；通过手指按键的 灵活运用可以演奏出快速或缓慢的旋律。
声音的共振现象的实验研究与应用
声音的共振现象的实验研究与应用声音的共振现象实验研究与应用声音的共振是指当一个物体受到外界声源的振动作用时，会引发该物体自身共振，在特定频率下发出更大的声音。
在实验研究与应用上，声音的共振现象有着广泛的应用价值。
本文将以共振的原理、实验研究和应用为主线进行阐述。
首先，我们需要了解声音的共振原理。
共振现象是由于外界声源的振动与物体自身固有频率相吻合，使得物体向外发出更大幅度的振动和声音。
物体的固有频率是指物体可以自由振动的频率，比如弹簧的弹性固有频率、空气柱的共鸣频率等。
当外界声波以物体的固有频率来作用时，物体相应地进一步受到振动的驱动，振幅进一步增强，从而产生共振现象。
为了研究声音的共振现象，我们可以进行实验。
其中一种常见的实验是利用共鸣管研究共振现象。
共鸣管是一种具有固有频率的空气柱，可以通过改变长度来调整共鸣频率。
实验的步骤如下：首先，将一个封闭的共鸣管直立放置，待系统达到平衡状态；其次，将一个固定频率的声源靠近共鸣管的开口处；再次，逐渐改变共鸣管的长度，观察声音的强度。
实验结果表明，当共鸣管长度与声源频率相吻合时，声音的强度会有明显的增大，即发生了共振。
共振现象在实际中有着广泛的应用。
一方面，共振现象可以被利用来进行物理计量。
例如，共鸣管的固有频率可以用来测量声音的频率，从而实现对声音信号的频率测量。
此外，共振现象也被应用于共振频率声学观测，如医学中利用共振现象来进行超声波检测和成像，使得声波能够更准确地探测人体内部的情况。
另一方面，共振现象也被应用于声学音响领域。
音响系统中的扬声器常常利用共振现象增强声音的输出。
通过将扬声器的振动频率与空气柱的共鸣频率相吻合，使得音响系统能够以最佳效果输出声音，提高音响的音质和声音的传播效果。
此外，共振也可以用于改善房间内声音的传播和消除声音的回音。
例如，将合适的共鸣器放置在房间内部，利用共振效应来消除声音的回音和噪音，从而改善听力环境。
综上所述，声音的共振现象是一种物体受到外界声源的振动作用后，产生更大幅度振动和声音的现象。
声音的共振实验了解共振对声音的增强现象
声音的共振实验了解共振对声音的增强现象共振是一种物体在受到外界激励时出现的特殊现象，它对声音的增强效应常常在日常生活中得到应用。
在声学领域中，共振的研究对于更好地理解声音传播和声学设备的设计至关重要。
声音的共振实验是了解共振对声音增强现象的重要途径之一。
本文将针对声音的共振进行实验探究，以便更深入地理解共振对声音的影响。
实验一：共振管的探究实验准备：- 共振管- 不同长度的玻璃管/塑料管- 测量尺- 纯净水实验步骤：1. 准备三根不同长度的玻璃管/塑料管，并用测量尺测量其长度分别为30厘米、40厘米和50厘米，认真记录数据。
2. 将每根玻璃管封住一端，用纯净水进行润滑，慢慢将每根玻璃管倒立进入一个水槽中。
3. 吹气到管的开口处，听觉上观察发出的声音，并记录观察结果。
实验结果与分析：通过实验观察，我们可以发现当吹气到管的开口处时，每根玻璃管都会发出特定频率的声音。
更具体地说，当管的长度与特定频率的声波波长匹配时，声音的共振现象即出现。
与此同时，我们还可以发现，当玻璃管长度逐渐增加时，发出的声音变低沉。
这是因为管的长度增加会导致共振峰的频率降低，从而产生低频声音。
实验二：共振箱的探究实验准备：- 共振箱- 不同大小的共鸣腔- 音叉- 测量工具（仪表测，尺子等）实验步骤：1. 准备不同大小的共鸣腔，可以是实验室中常见的共振箱或者甚至是使用清水倒入不同大小容器中制成的共振腔。
2. 振动音叉，放置音叉在共鸣腔中，并用测量工具记录下音叉的频率。
3. 观察共鸣腔内的声音强度变化，并记录观察结果。
实验结果与分析：通过实验观察，我们可以发现当音叉被放置在共振箱内时，共振现象会增强音叉产生的声音。
共振箱的体积与音叉频率的关系是重要的。
当共振箱的体积与音叉的频率匹配时，声音增强的效果最为显著。
此外，我们还可以发现共振现象对声音强度的增益效应。
在共鸣腔内，声音会反复地在壁面之间反射，并增强声波的幅度。
这种增强效应使得共振腔内的声音比周围环境中的音量更大，更加明亮。
声音的共振与噪声控制实验探索
声音的共振与噪声控制实验探索声音是我们生活中不可或缺的一部分，它不仅能够传递信息，还能够给人带来愉悦或不适的感受。
然而，有些声音可能会产生噪音，给人们的生活和工作带来不便和困扰。
为了解决这个问题，科学家们进行了声音的共振与噪声控制实验探索。
一、声音的共振实验共振是指当外界的声波通过一个物体时，物体因为振动频率与声波频率相同而开始共振的现象。
声音的共振实验可以通过简单的装置来进行，如共鸣管实验。
在这个实验中，我们可以准备一个长而空的共鸣管，一端开放，另一端封闭。
根据声学原理，共鸣管的共振频率与管长有关。
当我们在共鸣管上吹气，改变气柱的长度时，如果气柱的长度与声波的频率相匹配，就会观察到共振现象。
共鸣管内的气柱会共振，发出明亮的声音。
通过这种实验，我们可以更好地理解共振现象，同时也为后续的噪声控制探索提供了实验基础。
二、噪声控制实验噪声是指任何令人不悦或干扰正常活动的声音。
噪声对人类的健康和生活质量有着负面影响，因此噪声控制非常重要。
在噪声控制实验中，科学家们致力于寻找有效的方法来减少噪声的传播和影响。
以下是一些常见的噪声控制方法：1. 声音隔离：对于噪声的来源，采取减少声源的振动、隔离声波传播途径或在声源和受噪点之间设置障碍物等方法来减少噪声的传播，如在公共场所使用隔音门、窗等。
2. 吸声材料：利用吸声材料可以减少声波的反射和折射，从而减少噪声的传播。
例如，在音乐厅、录音棚等场所使用吸声墙面、吸音板等来控制噪声。
3. 噪声屏障：在高速公路、机场等噪声污染比较严重的地方，可以建造噪声屏障来减少噪声对周围环境的影响。
4. 主动噪声控制技术：使用电子设备来对抗噪声，通过发出与噪声波形相反的波形进行干涉，达到消除或减弱噪声的效果。
5. 城市规划与管理：通过科学的城市规划和管理手段，合理分配噪声产生源，限制工地施工时间、交通密度等，来降低噪声对居民生活的影响。
通过这些实验的探索，我们可以更好地理解声音的共振现象，并寻找到有效的噪声控制措施，为改善人们的生活环境做出贡献。
物理实验探索声音传播与共振现象
物理实验探索声音传播与共振现象在物理实验中，我们可以通过探索声音传播和共振现象来加深对声学原理的理解。
声音是一种机械波，需要介质进行传播。
而共振现象则是指当一个物体的固有频率与外加声波的频率相等时，会发生共振现象，使得声音增强。
本文将从声音传播和共振两个方面展开讨论。
一、声音传播声音是通过介质传播的。
正常情况下，环境中的空气是最常见的传播介质。
当声源发出声波时，空气分子会被声波的震动推动，形成波动。
这种波动通过分子之间的碰撞和相互作用向外传播，最终被人们的耳朵感知到。
在声音传播过程中，声波要经历三个基本要素：声源、传播介质和接收器。
声源是声波的产生者，通常是一个发声体，如音乐乐器或人的声带。
传播介质是声波传播的媒介，可以是气体、液体或固体。
接收器则是接收声波的装置，如人的耳朵或接收器设备。
这三个要素相互作用，构成了声音传播的基础。
二、共振现象共振是一个普遍存在于周围世界的物理概念。
当一个物体受到外界振动的作用时，如果外界振动的频率与物体的固有频率相等或接近，那么物体将会产生共振现象。
共振会使得物体振幅增大，甚至产生破坏性的效果。
在声学中，共振现象可以通过实验来观察。
一种简单的实验方法是利用共鸣管。
共鸣管是一种可以改变长度的管子，两端开口。
当我们通过向共鸣管吹气并改变管长，观察到当管长与空气柱的共振时，会产生共振现象，发出更响的声音。
这是因为当管长与空气柱的长度相等或成整数倍关系时，共振效应使声音增强，导致声音更为明显。
除了共鸣管，共振现象在日常生活中也有许多应用。
比如，音乐乐器中的共鸣箱，能够让声音更加富有韵味；桥梁或摩天大楼的结构设计中，考虑到共振现象的抑制，以防止共振效应产生破坏性的震动。
三、声音传播与共振的关系声音传播和共振现象密切相关。
在声音传播中，如果声源的频率与空气柱或其他介质的固有频率相等或接近，将会产生共振效应，声音会被放大。
这也是为什么一些声音在特定环境中听起来更为明显的原因。
声音的共振与音叉教案研究共振现象与音叉的应用
声音的共振与音叉教案研究共振现象与音叉的应用声音的共振与音叉教案研究一、引言在物理学领域中，共振现象是指当一个物体受到与其固有频率相同的外力作用时，会产生振动幅度增强的现象。
声音是一种机械波，也会存在共振现象。
本文将探讨声音的共振原理以及音叉在教学中的应用。
二、共振现象1. 声音的共振原理声音产生时，声源振动将空气中的分子进行周期性的振动，形成机械波。
当这些声波遇到与其频率匹配的物体时，会引起物体自身的振动。
这种现象被称为共振。
2. 共振现象的实验观察实验中，我们可以使用一个弹性绳和一个调节频率的音叉。
将弹性绳固定在实验台上，使之保持张力，然后将音叉靠近绳子，并调整音叉的频率直到与绳子的固有频率匹配。
当音叉发出声音时，绳子开始共振，形成明显的波纹。
这一现象表明共振的发生。
三、音叉的应用1. 音叉在声学实验中的应用音叉是声学实验中常用的工具。
通过调节音叉的频率，可以探索共振现象以及声波传播的特性。
例如，利用音叉与空气柱的共振现象，可以测量空气柱的长度。
此外，音叉还可用于演示声波在不同介质和管道中的传播速度等。
2. 音叉在教学中的应用音叉在教学中有着广泛的应用。
通过音叉的使用，可以直观地展示声音的特性，激发学生对声学知识的兴趣。
例如，在声音的传播实验中，使用音叉可以让学生直观地感受到共振现象，并且帮助他们理解声音传播的基本原理。
此外，音叉还可以用于教学演示和测量声音的频率、振动等参数。
3. 音叉在音乐教育中的应用音叉在音乐教育中也起到重要的作用。
音乐教师可以使用音叉来教授音乐理论知识，如音高和音名。
通过演示不同频率的音叉所产生的声音，学生可以更好地理解音高的概念。
此外，音叉还可以让学生感受到不同频率声音的共振效果，帮助他们培养音乐感觉和内在的音乐能力。
四、结论声音的共振现象是物理学中的重要现象，也在教学和音乐领域中得到广泛应用。
通过实验和教学实践，我们可以更好地理解声音的共振原理以及音叉的应用。
声音的共振现象不仅是物理学的基础知识，同时也对我们理解和欣赏声音的本质有着重要意义。
初中二年级物理探索声音的共振现象的应用
初中二年级物理探索声音的共振现象的应用声音作为我们日常生活中常见的一种物理现象，具有广泛的应用。
其中，共振现象是声音应用的一个重要方面。
本文将探索初中二年级物理中声音的共振现象以及其应用。
一、共振现象的基本原理声音的共振现象指的是当一个物体的固有频率与外部声源的频率相同或相近时，会发生共振现象，使物体得到加强。
共振现象的产生与谐振有关，当物体受到作用力时，如果频率和物体的固有频率相同，就存在共振现象。
二、共振现象的实验探索为了更好地理解共振现象，我们可以进行一些简单的实验探索。
首先，可以使用一个弹簧悬挂起来的质点。
当我们用手指敲击弹簧，会发出特定频率的声音。
接着，我们可以使用一个同样频率的音叉，将其靠近质点。
当音叉在特定距离处时，会发现质点振动得更强烈，这就是共振现象的实验表现。
三、共振现象在音乐中的应用共振现象在音乐中有着广泛的应用。
乐器中的共振几乎处处可见。
例如，钢琴弦与空气柱、吉他的音箱与琴弦等都是利用共振现象来增强声音的。
此外，人们在音乐会上使用的扬声器和音箱，也利用了共振现象来扩大声音。
四、共振现象在建筑中的应用共振现象在建筑中也发挥着重要作用。
以剧院为例，剧院的设计中通常会考虑共振现象，以便在不使用扩音设备的情况下，使演员的声音能够传到观众席上。
通过合理设计观众席、舞台和各种声音反射板的位置和形状，可以达到声音共振的效果，使整个剧院都能够具备良好的音响效果。
五、共振现象在工程中的应用共振现象还在一些工程领域得到应用。
例如，在桥梁或建筑的检测中，可以通过调整频率来发现潜在的损坏或裂缝。
当外部施加的频率与结构的固有频率相匹配时，共振现象会暴露结构的弱点，提醒我们进行检修。
六、共振现象在通信中的应用除了以上的几个方面，共振现象还在通信领域有着重要的应用。
在无线通信中，天线设计是非常重要的一环。
通过选择合适的材料和天线的大小，可以使天线共振频率与通信信号频率匹配，从而实现最佳的信号接收和传输效果。
声波共振管教学实验中的问题探讨
声波共振管教学实验中的问题探讨弓文平;王引书;白在桥;陈学智【摘要】声波共振管教学实验是理解声波的传播、叠加和共振物理问题的基础,也是了解驻波法测量材料吸声系数和声阻抗的基础.通过对非理想条件下的实验现象的观察,可以促进学生进一步思考,理解声波的增强和减弱及其在工业领域的应用.本文就声波共振管教学实验中最小共振频率测量、管中驻波声压分布及其管口修正等问题进行了探讨.【期刊名称】《大学物理》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】4页(P21-23,57)【关键词】声波共振管;最小共振频率;声场分布;管口修正【作者】弓文平;王引书;白在桥;陈学智【作者单位】北京师范大学物理学系,北京 100875;北京师范大学物理学系,北京100875;北京师范大学物理学系,北京 100875;北京师范大学物理学系,北京100875【正文语种】中文【中图分类】O442.6声波共振管教学实验可以通过研究声波在管中传播的规律，了解声波在管口反射形成驻波的特性，并测量声波的速度、共振频率及管口声反射系数等参量，促进学生理解声波的传播、叠加和共振特性[1，2].声波共振在管乐器的发音、共振式吸声器、热声制冷机和热声驱动器等领域具有广泛的应有背景[3，4].此外，可以通过测量管中的驻波比和传递函数法来测量声学材料的吸声系数和声阻抗[5].在大学物理实验教学中，对于声波谐振管的物理教学实验，主要关注驻波的形成、管中共振频率及其与管长的关系，进而通过测量声波的波速、频率和波长等相关参量，理解声波在共振管中的传播特征.为了简化分析，教学中一般忽略声波在端口反射的能量损失和相位移动.但由此带来的实验结果与理论预言的不一致经常会让学生感到困惑.本工作主要介绍利用PASCO声波学共振管实验仪研究声波共振特性过程中，由于实验条件偏离理想条件而出现的实验现象.把对非理想情况的研究引入教学内容，可以让学生摆正实验和理论之间的关系，养成从实际出发，不断拓展物理知识、关注应用物理知识的意识.1 实验原理设共振管的管长为L，直径为D，两个端口位于x=0和x=-L的位置(如图1所示)，声源在管外距离左端口1.5 cm.设声波的波长λ.当D<<λ时，管内只存在沿管长方向传播的平面波.如果声源从x=-L进入共振管，沿x轴的负方向传播.入射声波在管中声压的分布可以表示为[6]图1 声波在共振管传播的示意图Pi=paiei(ωt-kx)(1)反射波的声压分布可以表示为Pr=parei(ωt+kx)(2)无论是一端封闭的闭管，还是两端开放的开管，声波在端点位置均发生多次反射，只是对于不同类型的管，反射波的振幅和相位不同.定义声压的反射系数rp为[6](3)其中σπ是界面处反射波和入射波的相位差.共振管中总声压为入射和反射波声压的叠加：P=Pr+Pi=|pa|ei(ωt+φ)(4)其中φ为固定的相位因子，不影响场的分布[6]，而(5)当时，声压有极小值paMin=pai(1-|rp|)；当时，声压有极大值paMax=pai(1+|rp|)，其中n=0,1,2，…….声压的极大值与极小值的比定义为驻波比G,它和声波反射系数|rp|的关系是[6](6)(7)从式(3)和(6)可以看出，通过测量驻波波节的位置可以测量入射波和反射波的相位差，通过测量驻波比可以测量端口材料的反射系数.如果闭管端口材料为刚性材料，则反射波和入射波相位差为零，即σ=0，rp=1，声场的分布就变为|Pa|=2Pai|cos kx|(8)此时声波为完全的驻波.对于管长为L的共振管，则形成驻波的条件为开口端是声波的波腹，闭口端声波的波节，则声压在闭口端为极大值，在开口端为极小值，则对于一端封闭的管，波长必须满足下列条件：L=(2n-1)λ/4(9)对于两端开口的管，则波长必须满足L=nλ/2(10)其中n为正整数.由于开口一端存在不完全反射，波会溢出端口，则需要对端口波腹位置进行修正，修正值依赖于管的直接、声波的波长及开管端口周围可能存在的反射介质等.常用的经验公式是：对于闭管(实为一端开一端闭)的修正为L+0.4D=(2n-1)λ/4(11)对于开管(实为两端开)的修正L+0.8D=nλ/2(12)则声波的频率为：(闭管)(13)(开管)(14)其中υ为声速.声波在空气中传播速度与温度有关，经验公式表示为υ(m/s)=331.5+0.607T(℃)(15)在固定管长时，f是n的一次函数，而且n只能取整数.实测不同模式的共振频率，可以推算共振管的基频及谐振频率；通过测量特定频率下的管中的声压分布，可以推算管口修正值，与文献比较，分析误差的来源.2 实验实验用PASCO WA-9612型谐振管系统完成，装置如图2所示.原件主要包括：开放式扬声器、带有放大器的小型麦克风、带信号源的示波器、带标尺的管，管内径D=3.20 cm，最大长度L=90.00 cm，闭管的有效长度通过移动管中活塞的位置来改变.麦克风的直径0.80 cm，固定在直径0.30 cm的铜杆上，通过移动铜杆来移动麦克风的位置.共振频率的测量是在固定管长的条件下，缓慢调整扬声器的频率，并移动麦克风的位置，找到信号最大对应的频率，即共振频率.声压的大小用示波器来测量.所有测试在25 ℃下进行.图2 实验装置图3 实验结果与分析图3为调整扬声器频率，通过测量声压值确定的开管(L=90 cm)的共振频率及其随半波长数目的变化关系图，f和n之间存在很好的线性关系，对实验数据进行线性拟合，得到共振管的基频为187.7 Hz，拟合直线的截距只有4.0 Hz．这表明对于开管，当扬声器距离管口外1.50 cm处时，两端开口的管声波的反射对称.取25 ℃下声速为346.7 m/s，根据式(14)的修正模式,计算的共振管的基频为187.3 Hz.实验测量值和理论计算值相符，误差为0.2%.图3 开管共振频率与半波长数目之间的依赖关系对于开管端口的波反射，可以近似按照波传播到端口，管的直径发生变化引起的效应来理解.当出口截面积大于管截面积的情形，反射等价于软介质的反射[6]，反射系数小于1.为了进一步证实对开管端口的修正是否与实验一致，我们对不同频率下共振管内的声场分布做了测量，结果如图4所示.对于频率为372.0 Hz的共振波，驻波比为20.7，反射系数为0.9.由于372.0 Hz波的声压极大值附近声压变化缓慢，管中极小值只出现1次，难于估算管口修正.对于频率为742.0 Hz的波，用式(6)计算的驻波比为17.5，反射系数为0.84.对于开口管，管中的波不是完全的驻波，并且不同共振频率波的驻波比不同，开口对高频波的反射要低于对低频波的反射.此外，从图4中相邻声压极小值之间的距离推算的742 Hz的声波波长为46.09 cm，则声波溢出管口的距离为1.09 cm，即声压极小值在管外距管口1.09 cm处，管两端的实测的总管口修正值为2.18 cm，比用式(14)计算的2.56 cm相近但略小.图4 不同共振频率下开管中的声场分布对于一端封闭的管，本实验采用有机玻璃活塞来封闭共振管的一个端口.在L=80 cm时，根据式(13)计算的共振管的基频106.6 Hz.实验测量的共振频率及其随1/4波长数目的变化关系如图5所示， f和n之间存在很好的线性关系，对实验数据进行线性拟合，得到共振管的基频为105.2 Hz，与理论计算的值接近，误差为4.9%.但是，f与n直线拟合的截距较大，为33.3 Hz，这与理论预计的不一致.显然，对于有机玻璃活塞封闭的管，反射波不是全反射，这会导致实验结果与理论的不一致.为了进一步证实封闭端的反射特征，在管长80 cm时，采用声压极大确定共振频率，测量不同频率下管中声压的分布如图6所示.从图中可以看出，在闭管封闭端(80 cm) 的位置，并不是声压的极大值位置，即封闭端口并不是驻波的波节位置，声压极大值向管内移动.这表明声波被封闭端反射，由于不是全反射，导致反射波和入射波之间存在相位差，使得叠加的波的声压极大值发生移动.根据式(6)和式(7)，由声压的极值计算的频率为549.4 Hz的声波的驻波比为14.7，封闭端的反射系数为0.87，反射波与入射波的相位差为0.2π；频率为749.5 Hz的声波的驻波比为27.3，封闭端的反射系数为0.93，反射波与入射波的相位差为0.10π.这与理想情况(反射系数为1，相位差为零)相差较大.由此可以解释实测结果与理论预计之间较大的不一致.图5 闭管共振频率与1/4波长数目之间的依赖关系图6 闭管共振频率与1/4波长数目之间的依赖关系4 结论在声波共振管教学实验中，边界条件的非理想化会导致实验与理论的不一致.无论是开管还是闭管，端口的反射会影响管中共振波的声压分布和驻波比，对于开管，端口对较高频率波的反射效率低，共振波溢出管口，实际的管口修正略低于参考值；对于闭管，端口的不完全反射会导致封闭端口的声压极值向管内移动，总的有效值与参考值相差较大.此外，相同反射介质对不同频率的声波的反射效率不同，有机玻璃对高频波(749 Hz)的反射效率高于低频波的(549 Hz).【相关文献】[1] Wilkinson J T, Whitehouse B, Oulton R F, et al. An undergraduate experiment demonstrating the physics ofmetamaterialswithacousticwavesandsodacans[J].AmJPhys,2016,84:14.[2] X Dai, X Jing, X Sun. Flow-excited acoustic resonance of a Helmholtz resonator: Discrete vortex model compared to experiments [J]. Physics of Fluids, 27(5):152-165.[3] 范理,王本仁,金滔,等.谐振管谐振频率计算方法的研究[J].声学学报，2005(05):409-414.[4] 刘益才,郭方中.双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性研究[J].华中科技大学学报(自然科学版),2006(01):24-26.[5] 武国启,姜洪源,闫辉,等.驻波管测试仪测量金属橡胶吸声性能误差分析[J].噪声与振动控制,2007(02):109-112.[6] 杜功焕,朱哲民,龚秀芬.声学基础[M].南京：南京大学出版社，2001:239-241.。
初二物理钢管传声问题
初二物理钢管传声问题
在初二物理中，钢管传声是一个常见的问题。
以下是关于钢管传声的一些基本知识：
1、共振：当声波的频率与钢管的固有频率相同时，会发生共振，使声波在钢管中的传播速度增大，音调提高。
这是我们在敲击钢管时，会听到更高的声音的原因。
2、传播方式：声波可以通过固体、液体和气体进行传播。
在钢管的传声中，声波是通过分子的撞击进行传播的。
3、声速：在固体中的声速通常大于在气体和液体中的声速。
因此在钢管中传播的声速会比在空气中快。
4、回声：如果声波在遇到障碍物后反射回来，会形成一个回声。
如果在两个回声之间的时间间隔足够长，我们就可以听到回声。
5、音调：音调是由声波的频率决定的。
在钢管中传播的声波频率会比在空气中传播的声波频率高，所以音调也会更高。
声音的传播和谐振现象的实验探讨
结果分析与解释
实验目的：验证声音的传 播与共振现象
实验方法：使用声波传感 器和振动传感器进行数据
采集
实验结果：在不同频率下， 声音的传播速度和共振现
象有所不同
解释：声音的传播速度与 频率有关，共振现象是由 声音与物体共振引起的
实验结论与意义
声音的传播速度与介质有关，不同介质中 的传播速度不同。
声音的传播距离：声音的传播距离受介质、温度、湿度等因素影响
声波的基本特性
频率：声波的频率 决定了声音的音调， 频率越高，音调越 高。
振幅：声波的振幅 决定了声音的响度， 振幅越大，响度越 大。
波长：声波的波长 决定了声音的音色 ，波长越长，音色 越低沉。
速度：声波的速度 取决于传播介质， 在空气中的速度约 为340米/秒。
实验过程中可能出现的问题和 误差分析
实验结果的准确性和可靠性评 估
对实验方法的改进建议
对实验结果的进一步分析和应 用建议
THANK YOU
汇报人：XX
关系：共振频率与振幅的关系是， 当外力频率与物体固有频率相同时， 振幅最大。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
振幅：物体振动时，离开平衡位置 的最大距离，称为振幅。
应用：共振现象在声学、力学、电 磁学等领域都有广泛的应用，如超 声波清洗、无线电通信、地震监测 等。
共振现象的应用实例
乐器：如钢琴、吉他等，通过 调整弦的长度和松紧度，产生 不同的音调
金属板等
接收器：如 麦克风、录
音机等 辅助工具： 如尺子、胶 带、剪刀等
测量仪器： 如声级计、
频率计等
记录工具：如 笔记本、笔、
录音笔等
实验步骤与操作方法
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基金项目：北京市教改项目（２０１５ｍｓ０６０）资助
作者简介：弓文平（１９７６—），女，山西太原人，北京师范大学物理学系高工，博士，主要从事大学物理实验教学工作．
２２
大 学 物 理
第 ３７ 卷
值 （ ｐａＭａｘ ＝ ｐａｉ １＋ ｒｐ ），其中 ｎ ＝ ０，１，２，……．声压的极 大值与极小值的比定义为驻波比 Ｇ，它和声波反射 系数 ｒｐ 的关系是［６］
１５
在固定管长时，ｆ 是 ｎ 的一次函数，而且 ｎ 只能取整数．
实测不同模式的共振频率，可以推算共振管的基频及
谐振频率；通过测量特定频率下的管中的声压分布，可
以推算管口修正值，与文献比较，分析误差的来源．
２ 实验
Ａ
１０００ ０７１２ ２０１８ １１ ００２１ ０３
【 】 ＤＯＩ １０．１６８５４ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．１０００ ０７１２．１８０１９５
声波共振管教学实验可以通过研究声波在管中 传播的规律，了解声波在管口反射形成驻波的特性， 并测量声波的速度、共振频率及管口声反射系数等 参 量，促 进 学 生 理 解 声 波 的 传 播、叠 加 和 共 振 特 性［１，２］．声波共振在管乐器的发音、共振式吸声器、热 声制冷机和热声驱动器等领域具有广泛的应有背 景 ［３，４］． 此 外 ，可 以 通 过 测 量 管 中 的 驻 波 比 和 传 递 函 数 法 来 测 量 声 学 材 料 的 吸 声 系 数 和 声 阻 抗 ［５］． 在 大 学物理实验教学中，对于声波谐振管的物理教学实 验，主要关注驻波的形成、管中共振频率及其与管长 的关系，进而通过测量声波的波速、频率和波长等相 关参量，理解声波在共振管中的传播特征．为了简化 分析，教学中一般忽略声波在端口反射的能量损失 和相位移动．但由此带来的实验结果与理论预言的 不一致经常会让学生感到困惑．
（１０）
其中 ｎ 为正整数．由于开口一端存在不完全反射，波
会溢出端口，则需要对端口波腹位置进行修正，修正
值依赖于管的直接、声波的波长及开管端口周围可
能存在的反射介质等．常用的经验公式是：对于闭管 （实为一端开一端闭）的修正为
（ ） Ｌ＋０．４Ｄ ＝ ２ｎ－１ λ ／ ４
（１１）
对于开管（实为两端开）的修正
பைடு நூலகம்
此
时
声
波
为
完
全
的Ｐ驻ａ
＝２
波．
Ｐ
ａｉ
ｃｏｓ ｋｘ
（８）
对于管长为 Ｌ 的共振管，则形成驻波的条件为
开口端是声波的波腹，闭口端声波的波节，则声压在
闭口端为极大值，在开口端为极小值，则对于一端封
闭的管，波长必须满足下列条件：
（ ） Ｌ ＝ ２ｎ－１ λ ／ ４
（９）
对于两端开口的管，则波长必须满足
Ｌ ＝ ｎλ ／ ２
＝ ｐａｉ
１＋
ｒｐ
２ ＋２
ｒｐ
ｃｏｓ２ｋ
ｘ＋σ λ ４
５
( ) 当 （ ） 时，声压有极小值 ２ｋ ｘ＋σ λ ＝ ± ２ｎ－１ π ４
ｐａＭｉｎ ＝
( ) （ ）；当 时，声压有极大 ｐａｉ １－ ｒｐ
２ｋ ｘ＋σ λ ＝ ±２ｎπ ４
； 收稿日期： 修回日期：
２０１８ － ０３ － ３０
２０１８ － ０５ － ０２
抗的基础．通过对非理想条件下的实验现象的观察，可以促进学生进一步思考，理解声波的增强和减弱及其在工业领域的应
用．本文就声波共振管教学实验中最小共振频率测量、管中驻波声压分布及其管口修正等问题进行了探讨．
关键词：声波共振管；最小共振频率；声场分布；管口修正
（ ） 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Ｏ ４４２ ６
本工作主要介绍利用 ＰＡＳＣＯ 声波学共振管实 验仪研究声波共振特性过程中，由于实验条件偏离 理想条件而出现的实验现象．把对非理想情况的研 究引入教学内容，可以让学生摆正实验和理论之间 的关系，养成从实际出发，不断拓展物理知识、关注 应用物理知识的意识．
１ 实验原理
设共振管的管长为 Ｌ，直径为 Ｄ，两个端口位于 ｘ ＝ ０ 和 ｘ ＝ －Ｌ 的位置（如图 １ 所示），声源在管外距 离左端口 １．５ ｃｍ．设声波的波长 λ．当 Ｄ＜＜λ 时，管内 只存在沿管长方向传播的平面波．如果声源从 ｘ＝－Ｌ
Ｌ＋０．８Ｄ ＝ ｎλ ／ ２
（１２）
则声波的频率为：
（ ） （闭管） ｆ ＝ ２ｎ－１ υ （ ） ４ Ｌ＋０．４Ｄ
（１３）
（ ） （开管） ｆ＝ ２
ｎυ Ｌ＋０．８Ｄ
（１４）
其中 υ 为声速．声波在空气中传播速度与温度有关，
经验公式表示为
（ ） （ ） （ ） υ ｍ ／ ｓ ＝ ３３１．５＋０．６０７Ｔ ℃
第 卷第 ３７ 年 ２０１８ １１
月１１
期
大 学 物 理
ＣＯＬＬＥＧＥ ＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．２０１８
声波共振管教学实验中的问题探讨
弓文平，王引书，白在桥，陈学智
（北京师范大学 物理学系，北京 ） １００８７５
摘要：声波共振管教学实验是理解声波的传播、叠加和共振物理问题的基础，也是了解驻波法测量材料吸声系数和声阻
射波的振幅和相位不同．定义声压的反射系数ｒｐ为［６］
其
中
σπ
是
界
面
处 反 射 波 ｒｐ
＝
ｐａｒ ｐａｉ
＝
ｒｐ ｅｉσπ
和入射
波
的
相
位
差
．
（３） 共振
管中总声压为入射和反射波声压的叠加：
Ｐ ＝ Ｐｒ＋Ｐｉ ＝
（ ） ｐ ｅｉ ωｔ＋φ ａ
（４）
其中 φ 为固定的相位因子，不影响场的分布［６］，而
槡 ( ) （） ｐａ
Ｇ ＝ ｐａＭａｘ ＝ １＋ ｒｐ ｐａＭｉｎ １－ ｒｐ
（６）
Ｇ－１
ｒｐ
＝ Ｇ＋１
（７）
从式（３）和（６）可以看出，通过测量驻波波节的
位置可以测量入射波和反射波的相位差，通过测量
驻波比可以测量端口材料的反射系数．如果闭管端 口材料为刚性材料，则反射波和入射波相位差为零，
即 σ ＝ ０，ｒｐ ＝ １，声场的分布就变为
进入共振管，沿 ｘ 轴的负方向传播．入射声波在管中 声压的分布可以表示为［６］
图 １ 声波在共振管传播的示意图
（ ） Ｐ ｉ ＝ ｐ ａｉ ｅ ｉ ωｔ－ｋｘ
（１）
反射波的声压分布可以表示为
（ ） Ｐ ｒ ＝ ｐ ａｒ ｅ ｉ ωｔ＋ｋｘ
（２）
无论是一端封闭的闭管，还是两端开放的开管，声波在
端点位置均发生多次反射，只是对于不同类型的管，反