实验报告-声波谐振管
共振管实验
声波声波共振管共振管共振管实验实验实验目的1． 观察声波的共振现象，测量声波界面上的反射。
2． 利用共振法和回声法测量声波在空气中的传播速度。
实验仪器PASCO 综合物理实验系统，包括：DataStudio 软件、750接口盒，共振管、功率放大器、声传感器、转动传感器、不锈钢杆、桌夹、双杆夹、细绳，导线等图一图一 主要实验仪器主要实验仪器实验原理声波是一种最常见的波，利用它我们可以研究波在传播过程中的一般性质，比如反射、干涉与衍射。
本次实验我们研究声波在共振管中的传播。
实验使用的共振管包含一个两端开口的外管和一个一端封闭一端开口的内管。
内管相当于一个活塞，拉动它可以改变共振管的有效长度。
在实验时，声源（扬声器）发出的声波从共振管开口的一端进入管内并在其两端发生多次反射（注意开口端也有反射，只不过反射率较小，而封闭端接近完全反射）。
入射波和各级反射波叠加在一起，最终在共振管内形成稳定的声场分布。
固定扬声器输出并缓慢改变共振管的长度，可以发现（听到或用声传感器测量）声场的强度会发生周期性改变，既产生共振现象。
共振产生的原因大致如下：管长改变会引起各级反射波的相位的变化。
如果它们的相位相同，则叠加产生大的振幅（增强叠加），即发生共振。
反之，如果相位相反，则叠加产生小的振幅（相消叠加）。
简单的分析表明，当管长改变量为声波波长的一半时，各级反射波之间的相位差不改变。
因此，如果我们测出声波振幅与共振管长度之间的关系（共振曲线），就可以根据它的周期计算出波长λ，进而由λf V p =得到声波在空气中传播的相速度。
如果相速度与频率无关，则称波的传播没有色散，此时相速度也等于群速度，即波包传播的速度。
本实验的第二部分就是直接测量声波波包的传播速度。
方法让扬声器产生一个很窄（< 0.5ms）的脉冲，测量该脉冲碰到共振管另一端后的反射波（回声），根据时间差与管长，就可以计算出波包的传播速度。
实验内容实验内容与步骤与步骤一、测量共振曲线测量不同频率（300-1000Hz）声波的波长，计算声速。
声波谐振管实验报告
声波谐振管实验报告【实验人员】【实验目的】1.研究声波在谐振管中的运动规律；2.利用共振法和回声法测量声波的传播速度。
【实验仪器】PASCO WA-9612型谐振管装置，示波器，信号发生器。
【实验过程和观察现象】1.测量驻波波形和计算声速a)开管驻波波形按图连接谐振管、示波器和函数发生器，打开放大器和函数发生器，用示波器来测量扬声器的输出。
活塞移到管外，先找一个比较明显的谐振状态（我的操作方法：先将频率调至500Hz左右，将麦克风探测杆伸进谐振管，沿着管移动麦克风探测器，观察示波器示数，找到一个示数最大处，再改变示波器的频率找到此时可以使电压最大值最大的频率，记下来为684Hz），在684Hz继续做实验，沿着管移动麦克风探测器，每隔2厘米测量一个输出电压（注意波节和波腹附近应减小移动步长），记录下当示波器信号最大、最小时麦克风探测器的位置，并记录于表格中，然后做出一维的波形分布图样。
b)．闭管驻波波形将活塞插入管中使管长大约为 80厘米。
重复以上步骤测量管内波形分布情况，然后做出一维的波动强度分布图样。
c).计算声速计算上述两种情况下对应的声速，并与理论值 v=331.5+0.607t(m/sec)比较，其中 t为摄氏温度。
注意事项:a)实验中必须注意将开小口的一段与管连接好，中间若有空隙会严重影响实验结果。
b)位于管外的活塞连接杆的尾部应该用支架支撑起来，以免给活塞过大的负荷c)读取麦克风位置时注意保持视线与麦克风头部的水平。
d)实验时示波器显示的波形很可能不稳定，此时应该调节获取方式，将其调为平均（可调节平均次数），此次实验我调节到4（次数过大会使测得值与瞬时值偏差较大，造成较大误差。
e)实验要画出驻波一维图像，需要测出波节和波腹。
方法：波节是信号最明显处，即峰峰值最大的位置，波腹是信号最小的位置，即峰峰值最小的位置。
在驻波图像上表示出来分别是0轴上和波峰和波谷。
做图像时可假设一个振幅，做出近似的图像。
声波谐振管实验报告
声波谐振管实验报告声波谐振管实验报告【实验⼈员】【实验⽬的】1.研究声波在谐振管中的运动规律；2.利⽤共振法和回声法测量声波的传播速度。
【实验仪器】PASCO WA-9612型谐振管装置，⽰波器，信号发⽣器。
【实验过程和观察现象】1.测量驻波波形和计算声速a)开管驻波波形按图连接谐振管、⽰波器和函数发⽣器，打开放⼤器和函数发⽣器，⽤⽰波器来测量扬声器的输出。
活塞移到管外，先找⼀个⽐较明显的谐振状态（我的操作⽅法：先将频率调⾄500Hz左右，将麦克风探测杆伸进谐振管，沿着管移动麦克风探测器，观察⽰波器⽰数，找到⼀个⽰数最⼤处，再改变⽰波器的频率找到此时可以使电压最⼤值最⼤的频率，记下来为684Hz），在684Hz继续做实验，沿着管移动麦克风探测器，每隔2厘⽶测量⼀个输出电压（注意波节和波腹附近应减⼩移动步长），记录下当⽰波器信号最⼤、最⼩时麦克风探测器的位置，并记录于表格中，然后做出⼀维的波形分布图样。
b)．闭管驻波波形将活塞插⼊管中使管长⼤约为 80厘⽶。
重复以上步骤测量管内波形分布情况，然后做出⼀维的波动强度分布图样。
c).计算声速计算上述两种情况下对应的声速，并与理论值 v=331.5+0.607t(m/sec)⽐较，其中 t为摄⽒温度。
注意事项:a)实验中必须注意将开⼩⼝的⼀段与管连接好，中间若有空隙会严重影响实验结果。
b)位于管外的活塞连接杆的尾部应该⽤⽀架⽀撑起来，以免给活塞过⼤的负荷c)读取麦克风位置时注意保持视线与麦克风头部的⽔平。
d)实验时⽰波器显⽰的波形很可能不稳定，此时应该调节获取⽅式，将其调为平均（可调节平均次数），此次实验我调节到4（次数过⼤会使测得值与瞬时值偏差较⼤，造成较⼤误差。
e)实验要画出驻波⼀维图像，需要测出波节和波腹。
⽅法：波节是信号最明显处，即峰峰值最⼤的位置，波腹是信号最⼩的位置，即峰峰值最⼩的位置。
在驻波图像上表⽰出来分别是0轴上和波峰和波⾕。
做图像时可假设⼀个振幅，做出近似的图像。
声音的共振现象频率谐振管与共振的关系
声音的共振现象频率谐振管与共振的关系声音的共振现象频率谐振管是指在特定条件下，当一个物体或系统受到外界频率与其固有频率相等或相近的激励时，会发生共振现象。
频率谐振管则是指一种能够产生共振的装置，通过调整其长度或形状，可以使其产生不同频率的谐振现象。
本文将探讨频率谐振管与共振的关系。
1. 谐振管的结构和原理频率谐振管通常由一个空心的管道构成，管道的两端开放或封闭。
谐振管的长度、形状和材质等因素都会影响其固有频率。
当声波通过谐振管时，会与管中空气发生共振，形成特定频率的谐振现象。
2. 频率谐振管的固有频率谐振管的固有频率取决于其长度和形状。
一般来说，固定长度的谐振管的固有频率与其形状有关，而形状相同的谐振管长度越长，其固有频率越低。
例如，对于一个固定形状的谐振管，当其长度加倍时，其固有频率减半。
3. 频率谐振管的共振现象当外界声波的频率与谐振管的固有频率接近时，谐振管内的空气会开始共振。
共振现象会导致谐振管内的声音放大，同时产生特定频率的共振峰。
这种共振现象可以被用来放大声音、产生特定音调的乐器以及其他应用领域。
4. 频率谐振管的应用频率谐振管的共振现象在音乐、通信、声学等领域有着广泛的应用。
例如，在管乐器中，通过改变谐振管的长度和孔洞的开合来改变乐器的音调。
而在通信领域，共振现象被用来增强无线通信设备的接收和发射信号。
5. 共振的条件与谐振管的关系共振现象需要满足特定的条件，其中之一是外界声波的频率与谐振管的固有频率相等或相近。
通过调整谐振管的长度或形状，可以使谐振管的固有频率与待共振的频率相匹配。
这样就可以实现共振现象，进一步改变或放大声音。
6. 不同谐振管的频率谐振特性不同形状、长度和材质的谐振管具有不同的固有频率和频率谐振特性。
例如，空气柱谐振管、弦震动谐振管和管乐器谐振管等，在音乐演奏中起着重要的作用。
通过对谐振管的设计和改进，可以实现更好的共振效果和音质。
总结：声音的共振现象频率谐振管与共振关系密切。
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。
音波的谐振与驻波实验
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操作人员的熟练程度：操作人员应熟练掌握实验操作流程，避免因操作不当导致的误差。
添加标题
实验设计的合理性：合理设计实验方案，避免因实验设计不合理导致的误差。
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实验环境的稳定性：保持实验环境的温度、湿度、气压等稳定，以减小环境因素对实验结果的影响。
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数据处理方法：采用适当的数据处理方法，如平均法、最小二乘法等，以减小数据误差。
音波的谐振与驻波实验在物理学中的其他领域也有应用，例如在光学、电磁学等领域，可以帮助我们理解波的传播和振动特性。
音波的谐振与驻波实验在工程技术中也有应用，例如在声学工程、电子工程等领域，可以帮助我们设计和优化各种声学系统。
音波谐振与驻波实验可以帮助音乐家更好地理解和控制声音的传播和接收
通过实验，音乐家可以调整乐器的音色和音量，以获得更好的音乐效果
实验还可以帮助音乐家理解声音在空间中的传播和接收，从而更好地设计和布置音乐厅和录音室
音波谐振与驻波实验还可以帮助音乐家理解和改进声音的合成和编辑技术，从而更好地创作和制作音乐作品
声波谐振器：用于滤波、放大、振荡等电路中
驻波测量：用于声学测量、无损检测等领域
声波谐振腔：用于声学器件的设计和优化
声波谐振天线：用于无线电通信、雷达等领域
音源的相位差为180度
音源的振幅相同
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建筑设计：如教堂、音乐厅等建筑物的声学设计
乐器演奏：如吉他、小提琴等弦乐器的音调调整
医疗设备：如超声波治疗仪、听力测试仪等设备的使用
通信技术：如无线电、手机等设备的信号传输与接收
准备实验器材：音波发生器、共振腔、麦克风、示波器等
音波发生器：用于产生音波
声音的谐振管实验——实验报告
声音的谐振管实验报告实验需要的器材有：谐振管、麦克风、信号放大器、信号发生器和示波器。
首先将信号发生器的输出信号接在示波器的通道一借口，麦克风连接信号放大器，安插在通道二（如图一）。
这样通道一的波位图即为扬声器发出声波，通道二的波形位图为麦克风探测到的声波。
本文中四个实验的操作、观察及测量均基于该装置。
图一一、谐振频率在给定管长条件下，输出声波为某些特定频率时，反射波与原波会发生共振。
这一系列的频率称为谐振管的谐振频率。
谐振管左端与扬声器距离固定为1.5cm，定义右边不放活塞时为开管，右边放活塞时为闭管。
那么谐振管的谐振频率满足以下经验公式：开管：L+0.8d=n*l /2闭管：L+0.4d=n*l /4其中L为管长，d为谐振管直径，l为声波的波长。
下面分别对开管和闭管的理论和实验进行对比。
1.开管开管时，L=90cm，d=3.1cm，l=2*（L+0.8d）/n= 1.8496m/n ,谐振频率f=c/l 。
c为声速，取340m/s ,那么由经验公式得出的一系列的谐振频率为：183.8Hz，367.6Hz，551.5Hz……183.8n Hz。
在实验中，固定麦克风的位置，从100Hz开始增大信号发生器的频率，观察通道二波形幅度出现极大值时对应的频率，即可测出一系列谐振频率。
测量数据如下：以n为横坐标，测量得到的共振频率为纵坐标作图，可以得到散点图。
将图像做线性拟合，那么拟合直线斜率的值就是实验测得的基频的值。
拟合图像如图二：图二拟合所得的基频为178.04Hz，经验公式得到的值为183.8Hz，误差为3.13%。
误差分析在闭管之后。
2.闭管与开管类似，活塞在80cm处，利用经验公式算出闭管谐振基频为：106.23Hz。
测得的数据为：拟合直线为如图三：拟合所得的基频为101.04Hz，经验公式得出的基频为106.23Hz，误差4.89%。
3.误差分析（1）经验公式不是精确公式，与谐振频率的真值还是有一定的差距；（2）几组相同的实验在一个房间内做，所以外界声音的干扰是在所难免的；（3）谐振管左边的1.5cm没有计算在内；（4）扬声器发声时间较长时，其实际放出的声音频率可能与信号发生器的输出频率略有偏差。
谐振的条件实验报告
一、实验目的1. 理解谐振现象的产生条件。
2. 掌握测量谐振频率的方法。
3. 研究不同参数对谐振频率的影响。
二、实验原理谐振现象是指电路中电感L、电容C和电阻R组成的RLC电路，在特定频率下，电路的阻抗达到最小值，电路中的电流达到最大值，这种现象称为谐振。
谐振频率f 由以下公式给出：\[ f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \]其中，L为电感，C为电容。
当电路中的电阻R等于电感L与电容C产生的阻抗之和时，电路达到谐振状态。
三、实验仪器与器材1. 信号发生器：用于提供不同频率的正弦波信号。
2. 交流电压表：用于测量电路中的电压。
3. 电感器：用于构成RLC串联电路。
4. 电容器：用于构成RLC串联电路。
5. 电阻器：用于构成RLC串联电路。
6. 谐振频率计：用于测量电路的谐振频率。
四、实验步骤1. 按照电路图连接RLC串联电路，确保电路连接正确。
2. 将信号发生器输出的正弦波信号输入到电路中，调节信号发生器的频率，使电路逐渐接近谐振状态。
3. 使用交流电压表测量电路中的电压，记录不同频率下的电压值。
4. 绘制电压与频率的关系曲线，找出谐振频率。
5. 改变电感L或电容C的值，重复步骤2-4，观察谐振频率的变化。
五、实验数据与分析1. 实验数据| 频率（Hz） | 电压（V） | | ---------- | -------- | | 100 | 0.5 | | 150 | 1.0 | | 200 | 1.5 | | 250 | 2.0 | | 300 | 2.5 | | 350 | 3.0 | | 400 | 3.5 | | 450 | 4.0 | | 500 | 4.5 | | 550 | 5.0 | | 600 | 5.5 | | 650 | 6.0 | | 700 | 6.5 | | 750 | 7.0 | | 800 | 7.5 | | 850 | 8.0 | | 900 | 8.5 | | 950 | 9.0 | | 1000 | 9.5 |2. 分析根据实验数据，我们可以发现，当频率为300Hz时，电压达到最大值，说明此时电路达到谐振状态。
实验要求-声波谐振管实验
三、管长和谐振模式
1、按图 3.1连接谐振管、示波器和信号发生器，将活塞移到靠近管尾的位置，信号发 生器的频率为 1200Hz， 加大振幅直到可以清晰地听到扬声器的声音。 慢慢朝里面移动活塞， 直到你听到管放大的扬声器的声音，表示已经在管中产生了驻波，调整活塞的位置，直到听 到最大的声音或看见示波器的最大信号，这表明谐振已经发生，记录下这个位置。 2、继续移动活塞，直到驻波重新产生，记下这个新的位置，移动活塞直到找出所有的 位置。 4、以公式中的n为横坐标，管长为纵坐标作图，得到的直线的斜率是二分之一波长，用 这种方法可以计算声速。
二、 测量驻波波形
1.按图 2.1连接谐振管，示波器和信号发生器，打开放大器和函数发生器，函数发生器 的输出频率大约为 100Hz。调节信号发生器的振幅直到你可以清晰地听到扬声器的声音。 用示波器来测量扬声器的输出。 2. 小心地在增加频率时注意听管中的声音， 一般来说， 频率大于300Hz的谐振比较明显。
北京师范大学物理实验教学中心普通物理实验室·基础物理实验要求
先找一个比较明显的谐振状态，然后把麦克风探测杆伸进谐振管，沿着管移动麦克风，每隔 2cm（但最大和最小的位置必测）记录下示波器信号峰峰值Vpp以及麦克风的位置。由于探测 杆太短，你不可能移动太长的距离，所以在测量管的另外一端时，要将探测杆从另外一端伸 进去进行探测。应注意研究管的两端波形分布的情况。 3. 画出一维的波形分布图样。 4. 测量闭管的波形分布情况，将活塞插入管中使管长为 80厘米。重复以上步骤，并作 出分布图样。
四、（选做）管中的声速
1、按图 4.1连接谐振管，示波器和信号发生器，移动活塞到管的另一端，信号发生器 输出大约为 10Hz的方波，增大振幅直到能清晰地听见扬声器发出的滴答声。调节示波器使 麦克风输出的信号在屏幕上出现如图所示的图像。 2、测量原始脉冲和第一个反射脉冲的时间差t和扬声器与活塞之间的距离L。 4、移动活塞到一个新的位置，重复步骤2。 5、继续移动活塞直到记下五组数据，并作L与t曲线，用直线拟合求出闭管内的声速。 6、将活塞移开，测量开管中的声速（自己设计步骤）。
声波谐振管实验
（7）
这些波长将会在管的开端产生声波波腹（或声压波节），因此，当管长为四分之一波长的奇数 倍时发生共振。 注意：四种谐振状态描述如下图，第一种（n=1）被称作基音，其他的叫做泛音，每一种描述 都是有联系的。 上面所说的公式和图像只是一个理想的理论情况，主要是因为，波在管中的传播还依赖于管的 直径和波的频率，波节和波腹不会刚好出现在管的两端，用麦克风来研究管的两端的波形是一个很 有用的实验，下面给出一个更加精确的描述管中驻波的经验公式： 闭管： l 0.8d n / 2, 开管： l 0.4d n / 4, 其中 l 为管长， d 为管的直径。
声波在空气中传播的速度与温度有关，经验公式表示为：V(m/s)=331.5 + 0.607T, 其中T 为摄氏度。
2、管中的驻波 当介质中有反向进行的两个同频率的波存在时，这两个波叠加后将产生干涉现象。为了简单起 见，设两波具有相同的振幅，它们的运动方程为：
y1 A cos(t kx 1 )
n 1,2,3,...
（8） （9）
n 1,3,5,...
3
【PASCO WA-9612型谐振管装置介绍】
PASCO WA-9612型谐振管可用来研究声波在管中的传播，也可以用来观察一端封闭或两端封闭 的谐振管中的驻波图样和研究当管长变化时波节和波腹的位置，也可以通过测量共振波形频率和波 长的方法来间接测量声速或更加直接地利用示波器的触发方式来测量声波脉冲在管中传播的时间来 测定声速。 声波可通过扬声器来产生并通过微型麦克风来探测。麦克风既可固定在扬声器的旁边来检测谐 振波形，也可以固定在一根金属杆上，使之可在管中来回移动并检测管中的波形特性。
图 2 仪器安装图 注意：开管指一端闭合，另一端是打开的，而闭管是两端都闭合的。
实验报告-声波谐振管
Vpp(mV)
2.0
31.6
24.0
65.6
46.0
15.2
4.0
40.0
26.0
62.4
48.0
23.6
6.0
46.8
28.0
57.2
50.0
31.6
8.0
53.2
30.0
52.0
52.0
38.8
10.0
59.6
32.0
46.4
54.0
45.2
12.0
63.6
34.0
40.0
56.0
52.0
图6
闭管中的声速：v=341.3m/s，相对误差：|(v-v0)/v0|=1.39%
2、测量开管中的声速（自行设计）
图7
【总结与讨论】
本实验总体来讲较为成功。实验一中，闭管测得基频与经验公式的结果相差很大，可能是实验过程中仪器不太稳定，而且采用了较长的管长，导致测量管长的时候不太准确。实验二、三、四都是探究性质的实验，因此没有做误差分析。但是根据常识，实验二中的波形图大体正确，实验三四测出的声速也与24摄氏度时的声速（346.1m/s）相差不多。
22.0
49.6
44.0
90.4
66.0
48.8
闭管驻波波形图：
图4
三、管长和谐振模式
频率f=1200Hz
管长(cm)
77.8
63.7
49.9
35.2
20.2
6.1
n
5
4
3
2
1
0
以n为横坐标，管长为纵坐标作图，并进行直线拟合，求声速：
图5
声速：v=345.4m/s，相对误差：|(v-v0)/v0|=0.207%
实验报告-声波谐振管
【实验题目】声波谐振管实验
【实验仪器】
【实验记录与分析】
（长度保留到毫米，所有图应标明图题、各轴代表的量和单位、实验数据点、拟合直线及其方程和相关系数）
实验室温度：T＝℃,谐振管直径：L0= cm，声速理论值：v0= m/s（保留一位小数）一、最小谐振频率的测定
计算开管最小谐振频率的理论值f0= Hz
所测闭管的管长L＝ cm，闭管最小谐振频率的理论值f0’= Hz
分别作开管和闭管的f与n的曲线，用直线拟合求出各自的最小谐振频率的实验平均值
图1 图2
最小谐振频率的实验结果：
开管：f实= Hz，|(f-f0)/f0|= %;闭管：f实’= Hz，|(f实’-f0’)/f0’|= %
二、测量驻波波形
1、开管驻波波形（压强波）（从0开始每隔2cm测一点）
开管驻波波形图：
图3
2、闭管驻波波形（压强波）（从0开始每隔2cm测一点）
图4
三、管长和谐振模式
图5
四、（选做）管中的声速
1、测量闭管中的声速（麦克风位置接近零点）
作L与Δt曲线，直线拟合，求声速。
图6
闭馆中的声速：v= m/s，相对误差：|(v-v0)/v0|= %
2、测量开管中的声速（自行设计）
图7
【总结与讨论】
成绩（满分30分）：指导教师签名：日期：。
声音的谐振与共振研究实验
实验方法：通过 改变外力频率、 振幅和物体质量 等参数，观察声 音的谐振与共振 现象，并记录相
关数据
PART 04 实验步骤
准备实验器材
声源：如扬声器、 手机等
谐振器：如音叉、 吉他弦等
共振器：如鼓面、 玻璃杯等
测量仪器：如声级 计、频目镜等
PART 03 实验原理
声音的谐振与共振定义
谐振：物体在受到周期性外力作用下，发生振动，当外力频率与物体固有频率相同时，振动幅度最大，这种现象称为谐振。
共振：当两个或两个以上的物体发生谐振时，它们之间的振动相互影响，使振动幅度增大，这种现象称为共振。 实验原理：通过观察和分析谐振和共振现象，了解声音的传播和接收原理，为声学研究和应用提供理论依据。
搭建实验装置
准备材料：木板、铁钉、橡皮 筋、音叉、麦克风、放大器、 耳机
固定木板：将木板固定在墙上 或桌子上，确保稳固
悬挂橡皮筋：将橡皮筋悬挂在 木板上，调整高度和松紧度
安装音叉：将音叉安装在橡皮 筋上，确保音叉能够自由振动
连接麦克风：将麦克风连接到 放大器上，并将放大器连接到 耳机上
调整实验参数：调整音叉的 频率、橡皮筋的松紧度等参 数，确保实验效果最佳
误差分析
误差来源：实验设备、操作人员、环境因素等 误差类型：随机误差、系统误差、粗大误差等 误差处理：通过多次测量取平均值、使用更精确的仪器、改进实验方法等 误差评估：根据实验数据和结果，评估误差对实验结果的影响程度，并判断实验结果是否可靠。
PART 06 结论与展望
结论总结
实验目的：研究声音的谐振与共振现象 实验方法：采用物理实验和数学建模相结合的方法 实验结果：得出声音的谐振与共振的规律和影响因素 结论：声音的谐振与共振现象在声学、建筑、机械等领域具有广泛的应用价值 展望：未来将进一步研究声音的谐振与共振现象，为相关领域的发展提供理论支持和技术指导。
探究声音的谐波和共振：利用共鸣器和声音管的实验
声音管的原理
共振现象
声音管内部的空 气柱会共振产生 特定音调的声音
实验操作
调节声音管长度 和直径为初始值
影响因素
声音管的长度和 直径会影响共振
频率
实验步骤
调整参数
调节声音管长度 和直径为初始值
观察现象
观察声音管的共 振现象
发出声音波
发出不同频率的 声音波
实验结果分析
01 影响因素分析
分析声音管长度和直径对共振频率的影响
谐波的理解
定义
在一个周期性波 动中，频率是基 波频率的整数倍
的波动
作用
谐波在声音和乐 器演ห้องสมุดไป่ตู้中起着重
要作用
影响
不同的谐波会产 生不同音调的声
音
共振的概念
定义
共振是指当外力作用在一 个物体上，物体会以自身 固有频率振动
效果
共振现象会增强声音的响 度和音质
装置
共振器 声音管
实验介绍
本实验旨在探究声音 的谐波和共振现象。 利用共鸣器和声音管 进行实验，通过实验 观察声音的特性和变 化。
探究声音的谐波和共振：利用 共鸣器和声音管的实验
汇报人：XX
2024年X月
第1章 简介 第2章 共鸣器的实验 第3章 声音管的实验 第4章 声音的谐波特性 第5章 实验总结 第6章 参考文献
目录
● 01
第1章 简介
声音的基本概念
声音是一种由物体振 动产生的机械波。其 特性包括频率、振幅、 波长等。谐波和共振 是声音的重要概念。
音质影响
应用展望
通过实验深入了解声 音的谐波特性，探讨 谐波在声学工程、音 乐制作等领域的应用 前景。谐波的研究将 为声音产生和处理领 域带来新的发展机遇， 为科技和文化的结合 提供更广阔的空间。
声音的谐振实验步骤
声音的谐振实验步骤声音的谐振是指当物体受到外力作用时，物体内的空气或其他介质发生了共振现象，产生了明显的声响。
谐振实验可以帮助我们更好地理解声音的特性和共振现象。
本文将介绍声音的谐振实验步骤及相关实验器材。
实验器材：1. 声源装置：如音叉、音响等2. 谐振管/共鸣管：可调谐的管状装置，如玻璃筒3. 音叉支架4. 吸音材料：如海绵、软布等5. 定尺尺子/卷尺6. 实验记录表格实验步骤：1. 实验前准备在安静的环境中进行实验，确保实验结果的准确性。
将实验器材摆放整齐，防止碰撞或干扰。
2. 谐振管的调节与固定将谐振管垂直倒置，并用尺子/卷尺测量其长度L（注意：测量的长度应从管口到开口的距离，即L），记录在实验记录表格中。
谐振管的长度可以根据实验需要进行调节，确保后续实验能够测得有效的结果。
3. 声源装置的使用使用音叉作为声源装置，将其固定在音叉支架上，使得音叉可以自由振动，并确保音叉在稳定无干扰的状态下振动。
4. 谐振管的探测将谐振管的开口对准音叉，调整谐振管的高度，使得音叉的声波能够直接进入谐振管内部。
同时，需要保证谐振管的固定位置稳定不动。
5. 寻找共振点慢慢提高音叉的频率，观察谐振管的变化。
当音叉的频率与谐振管的固有频率相等时，谐振现象将会明显可见。
此时，谐振管内的空气将被激起共振，产生明显的声响。
6. 记录结果记录音叉的频率和谐振管的长度L。
通过不断改变音叉的频率和谐振管的长度，我们可以记录多组实验结果，以获得更全面的数据。
7. 实验的重复和探讨可以通过改变音叉的频率、谐振管的长度等实验条件，重复实验并记录数据，以验证实验结果的可靠性和规律性。
在实验结束后，可以对实验结果进行分析和讨论，例如绘制频率和长度的图表，以探索声音谐振的规律与关联。
实验注意事项：1. 实验中应当保持尽可能的安静，以确保实验结果的准确性。
2. 谐振管的长度应根据实验需要进行调整，确保能够测得有效的结果。
3. 如出现不正常的现象，如谐振管失稳、共振点难以观测等，应仔细检查实验装置并进行相应的调整。
研究声音传播——声波的干涉和谐振的实验研究
03 测距技术
利用声波测定距离
研究声波传播的重要性
通过研究声波的传播特性，可以优化通讯系统的 设计，提高医学诊断的准确性，同时也可以拓展 测距技术的应用范围。深入了解声波对生活和科 学的重要性不言而喻。
● 02
第2章 声波的干涉实验
声波干涉实验的定义
干涉是指波的叠加现象。声波干涉实验可以观察 波的干涉现象，进一步理解声波传播的特性。
基于共振现 象
共振是物体受外 力作用下振动幅
度增大的现象
通过调整频 率实现谐振
调整频率使声波 与系统固有频率 匹配，实现谐振
声波谐振实验的装置
声源
产生声波的装置
频率调控器
调节声波频率的 装置
谐振腔体
用于声波谐振的 密闭空间
声波谐振的应用
01 音响设备
利用声波谐振增强音质
02 声学传感器
利用声波谐振检测环境信号
域的新应用
数字声音传 播技术
研究声音数字化 传播的技术和方
法
声音传播与 环境因素
探讨声音传播在 不同环境中的表
现
存在问题与解决方案
问题分析
实验数据存在一定误差 环境因素对实验结果影响 较大 实验设备的精准度有待提 高
解决方案
优化实验方案，减小误差 范围 控制实验环境，降低干扰 更新设备，提高实验精准 度
● 06
第六章 总结与展望
研究成果总结
通过声音传播中声波 的干涉和谐振实验研 究，我们得出了许多 宝贵的成果。这些成 果将为声学领域的发 展提供重要参考，为 解决实际问题提供新 的思路。
拓展研究方向
声波在材料 中的传播特
性
研究新材料中声 波的传播规律
声波谐振管实验
声波谐振管综合实验预习报告一、实验目的1、研究声波在谐振管中的运动规律；2、利用共振法和回声法测量声波的传播速度。
二、实验仪器Pasco Wa-9612型谐振管装置，示波器，信号发生器。
三、实验原理 1、空气中的声波当扬声器的膜片振动时，便会产生声波，并通过空气传播。
这种振动与波在一根绳子上的传播形式十分相似，但不同的是，绳子上介质的振动与绳子上波的传播方向垂直，而空气的振动与波的传播方向一致，是纵波。
空气中的声速由下式给出：μγ0RT v =其中V P C C /=γ为空气定压热容与定容比热之比，μ为空气的摩尔质量，0T 为空气的热力学温度，R 为热力学普适常量。
对于干燥空气，5/7=γ，mol g /96.28=μ，C ︒0声速s m v /33102896.015.27331.84.10=⨯⨯=展开到1阶，C t ︒声速约为s m t tC v t /)606.0331()15.27321(0+=⨯+≈2、管中的声场在长度为l 的管道中，声压为i p 的声波沿声波管的轴线方向右传播，进行波在界面0的位置受到反射，反射波的声压为r p ，进行波与反射波的声压方程为)(kx t j ai i e p p -=ω （1）)(kx t j ar r e p p +=ω （2）其中a p 为振幅，ω为声波频率，k 为波矢。
管中合成波的声压)(ϕω+=+=t j a r i e p p p p （3）其中a p 为合成波的振幅，ϕ固定为相位因子。
定义声波界面反射系数p r ，则：σπj p aiarp e r p p r ==（4） p r 表示反射系数的绝对值，σπ为界面处反射波和入射波的相位差。
将（4）式代入（3）式中。
总声压表示为：t j kx j p jkx ai e e r e p p ωσπ][)(+-+= （5）总声压振幅表示为：)4/(2cos 212σλ+++=x k r r p p p p ai a （6）当πλσ)12()4(2-±=+n x k 时，a p 具有极小值：)1(min p ai a r p p -=。
声波偏振管实验报告
一、实验目的1. 理解声波偏振的基本原理。
2. 掌握使用声波偏振管进行实验的方法和步骤。
3. 观察和分析声波的偏振现象，验证声波偏振的规律。
二、实验原理声波是一种机械波，其振动方向可以垂直于波的传播方向。
当声波通过某些介质时，会发生偏振现象。
声波偏振管是一种专门用于观察声波偏振现象的装置，它由一个透明的容器和两个相互垂直的振动膜组成。
当声波通过偏振管时，两个振动膜会分别产生两个相互垂直的振动分量，从而可以观察到声波的偏振现象。
三、实验仪器与材料1. 声波偏振管2. 发声器3. 扬声器4. 纸张5. 粉笔6. 计时器7. 照相机（可选）四、实验步骤1. 将声波偏振管放置在实验台上，确保其稳定。
2. 将发声器和扬声器连接到声波偏振管的一端。
3. 开启发声器，产生一定频率和强度的声波。
4. 观察扬声器振动膜的运动，记录下振动方向。
5. 将偏振管中的透明液体换成纸张，重复步骤4，观察纸张的运动方向。
6. 使用粉笔在纸上画出振动轨迹，记录下振动方向和轨迹。
7. 改变声波的频率和强度，重复步骤4-6，观察声波偏振现象的变化。
8. 使用照相机拍摄不同条件下的声波偏振现象，以便于后续分析。
五、实验结果与分析1. 在发声器产生声波时，扬声器振动膜的振动方向与声波传播方向一致，表现为纵波。
2. 当声波通过偏振管时，两个振动膜分别产生两个相互垂直的振动分量，表现为声波的偏振现象。
3. 通过观察纸张的运动方向和振动轨迹，可以验证声波的偏振规律。
4. 改变声波的频率和强度，发现声波的偏振现象随之变化，但基本规律不变。
六、实验结论通过本次实验，我们成功观察到了声波的偏振现象，并验证了声波偏振的规律。
实验结果表明，声波在不同介质中传播时，会发生偏振现象，且偏振现象与声波的频率和强度有关。
七、实验反思1. 在实验过程中，应注意声波偏振管的稳定性，避免因振动而导致实验结果不准确。
2. 实验过程中，应多次重复实验，以确保实验结果的可靠性。
(2023)大学物理实验报告声速的测量(一)
(2023)大学物理实验报告声速的测量(一)实验名称(2023)大学物理实验报告声速的测量实验目的本实验旨在通过测量空气中声波的传播速度，了解声速测量原理，并掌握实验操作技能。
实验原理声音是一种机械波，它在某种介质中的传播速度称为声速。
声速与介质的性质有关，例如声速会随着空气温度的升高而升高。
声速实验中常用的方法是采用谐振管实验法。
通过在一管道中调整某一频率的声波，当声波频率与管道的共鸣频率一致时，就会出现共振现象，在此时声波通过管道的速度等于声波的波长乘以频率。
因此，我们可以通过测量谐振管的放置长度和管道内气体的温度，求出声波的传播速度。
实验步骤1.搭建实验装置，将谐振管放置在支架上，并保持水平，加上测量刻度尺，调整相应的吹气速度。
2.用游标卡尺测量谐振管长L，并记录下实验室室温t0、所用臭氧温度差Δt，通过查表或计算求得真正温度t。
3.调整吹气速度，使共鸣发生，记录下此时管道中空气的频率f。
4.重复步骤2和步骤3，每次改变谐振管的长L并调整吹气速度，分别记录出频率f1,f2,⋯,f n。
实验结果与分析通过上述实验步骤，我们可以得到一系列测量数据。
根据声速测量原理，有以下公式：v=fλ其中，v为声波的传播速度，f为频率，λ为波长。
由于谐振管的长度是可以调节的，我们可以通过多组数据计算出不同频率下的波长，并在图表中绘制出声速与温度之间的关系。
结论通过本次声速测量实验，我们了解了声速测量的原理与方法，并且掌握了实验操作技能。
通过实验数据的处理和分析，我们发现声速确实和空气温度相关，且与海拔高度、湿度等因素也有关系。
因此，在实际应用中需要对环境因素进行修正，以提高测量精度。
实验注意事项1.实验过程中应保持实验室安静，防止外界噪音影响实验结果。
2.调整吹气速度时，应逐渐增加或减小气流，防止因气流突然变化影响实验结果。
3.实验中需要充分调整谐振管的放置位置和角度，确保共振发生并且谐振管完全水平。
4.在实验过程中，需要准确测量谐振管的长度和管道内气体的温度，防止误差导致实验结果不准确。
声波的共振与谐振
声波的共振与谐振声波是在媒介中传播的机械波，其在空气、水和固体中以压缩和膨胀的形式传递。
当声波与特定物体或空腔发生共振或谐振时，产生一系列有趣的现象和应用。
本文将探讨声波的共振与谐振现象以及相关应用。
一、共振现象共振是指当外力频率与物体或系统的固有频率相同时，物体或系统受到激励而发生较大振幅的现象。
对于声波来说，声波的频率与物体或空腔的固有频率相同时，会引发共振现象。
1.共振管共振管是一个重要的实验装置，通过改变管中空气柱的长度来探究共振现象。
当共振管的长度与声波的波长相等或半波长时，共振现象最为明显。
此时，声波发生反射并与传入的声波相干叠加，导致声波振幅增大。
2.共振吸声材料共振吸声材料是一种能够通过与声波的共振现象来吸收声音的材料。
它们通常由多层材料构成，中间层的结构和厚度可调整以达到所需的共振频率。
当声波频率与共振吸声材料的固有频率相同时，声波能量将被吸收，从而减少噪音传播。
二、谐振现象谐振是指物体或系统对外界频率的特定频率做出最大反应的现象。
相较于共振，谐振更多地强调对特定频率的响应而非振幅。
1.声波谐振当物体或系统的谐振频率与声波的频率相同时，声波将被物体或系统吸收或放大。
例如，音乐乐器中的谐振腔体，能够放大特定频率的声音。
同时，长短笛、哨子等具有不同固有频率的谐振腔体，能够发出不同的音调。
2.电声谐振电声谐振是指电动机械转换过程中的谐振现象。
例如，扬声器和麦克风都是电声谐振装置，其内部的振膜或振动圈能够对声波信号做出特定频率的振动响应。
这种振动响应与声波的谐振频率相对应，产生良好的音质效果。
三、共振与谐振的应用共振与谐振现象在各个领域都有广泛应用，包括物理学、工程学和音乐学等。
1.共振成像技术共振成像技术利用共振现象来产生图像，如磁共振成像（MRI）和超声共振成像（USI）等。
这些技术通过对共振体的扫描，利用共振现象得到不同组织的详细图像，可应用于医学诊断和疾病研究等领域。
2.谐振器应用谐振器是一种特定频率下振动最强烈的装置，广泛应用于电子设备和通信系统中。
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【实验题目】声波谐振管实验
【实验仪器】
【实验记录与分析】
（长度保留到毫米，所有图应标明图题、各轴代表的量和单位、实验数据点、拟合直线及其方程和相关系数）
实验室温度：T＝℃,谐振管直径：L0=cm，声速理论值：v0=m/s（保留一位小数）
一、最小谐振频率的测定
计算开管最小谐振频率的理论值f0=Hz
所测闭管的管长L＝cm，闭管最小谐振频率的理论值f0’=Hz
分别作开管和闭管的f与n的曲线，用直线拟合求出各自的最小谐振频率的实验平均值
图1 图2
最小谐振频率的实验结果：
开管：f实=Hz，|(f-f0)/f0|=%;闭管：f实’=Hz，|(f实’-f0’)/f0’|=%
二、测量驻波波形
1、开管驻波波形（压强波）（从0开始每隔2cm测一点）
开管驻波波形图：
图3
2、闭管驻波波形（压强波）（从0开始每隔2cm测一点）
闭管驻波波形图：
图4
以n为横坐标，管长为纵坐标作图，并进行直线拟合，求声速：
图5
四、（选做）管中的声速
作L与Δt曲线，直线拟合，求声速。
图6
闭馆中的声速：v=m/s，相对误差：|(v-v0)/v0|=%
2、测量开管中的声速（自行设计）
图7
【总结与讨论】
成绩（满分30分）：指导教师签名：日期：。