测定空气中的声速
声速测定实验报告答案
一、实验目的1. 了解声波在空气中的传播速度及其影响因素。
2. 掌握使用驻波法和相位法测定声速的方法。
3. 熟悉实验仪器的使用，提高实验操作技能。
二、实验原理声波是一种机械波，在介质中传播时，其速度受到介质性质和温度等因素的影响。
在空气中，声速可用以下公式计算：v = 331.5 + 0.6T其中，v为声速（m/s），T为空气温度（℃）。
1. 驻波法测量声速：当两列频率相同、振幅相等、传播方向相反的声波相遇时，会发生干涉现象，形成驻波。
驻波中波腹（振动幅度最大的点）与波节（振动幅度最小的点）之间的距离等于半个波长。
通过测量波腹间距，可以间接求出波长，再结合频率计算声速。
2. 相位法测量声速：相位法是通过测量声波传播过程中相位差的方法来计算声速。
当声波传播到接收器时，由于相位差的存在，接收到的信号与发射器激励电信号不同相。
通过调整接收器位置，使接收到的信号与激励电信号同相，此时接收器移动的距离即为声波的波长。
根据波长和频率，可以计算出声速。
三、实验仪器与设备1. 实验仪器：驻波法实验装置、相位法实验装置、示波器、低频信号发生器、秒表、温度计等。
2. 实验设备：实验桌、实验台、支架、连接线等。
四、实验步骤1. 驻波法测量声速：（1）搭建实验装置，连接好仪器设备。
（2）调整实验装置，使发射器和接收器之间的距离适中。
（3）打开低频信号发生器，调整输出频率。
（4）观察示波器显示的波形，测量波腹间距，计算波长。
（5）根据公式计算声速。
2. 相位法测量声速：（1）搭建实验装置，连接好仪器设备。
（2）打开低频信号发生器，调整输出频率。
（3）调整接收器位置，使接收到的信号与激励电信号同相。
（4）记录接收器移动的距离，计算波长。
（5）根据公式计算声速。
五、实验数据及处理1. 驻波法实验数据：频率 f = 1000 Hz波腹间距 X = 0.5 m声速 v = 346.5 m/s2. 相位法实验数据：频率 f = 1000 Hz波长λ = 0.3 m声速 v = 333.3 m/s六、实验结果与分析1. 通过驻波法和相位法测得的声速较为接近，说明实验结果可靠。
测量气体中的声速
实验四 测量气体中的声速【实验目的】1. 测量室温下空气中的声速，确定有效距离S 。
2. 测量二氧化碳中的声速。
3. 测量氦氖中的声速。
4.比较在不同气体中的声速。
【实验原理】在气体中速度c 有下列关系：ρKc =（K ：体积模量，ρ：密度）因为声波里压强的变化是绝热的，体积模量为 k p K ⋅= （p:压强，k ：绝热指数） 因此，对于声速c ，我们能说ρkp c ⋅=（Ⅰ）对于理想气体，有下列关系：vp c c k =（v p c c 、：气体热容量） （Ⅱ）在这个实验中我们测量空气中声音脉冲的传播速度，因为群速和相速是一致的，所以这就是声速。
声音的脉冲是由扬声器的膜的摇晃产生的；这种运动引起空气中压强的变化。
声音脉冲是通过与扬声器一个指定距离的麦克风接收记录的。
要测量声速c ，我们要测量扬声器产生脉冲与麦克风记录脉冲的时间差t 。
因为扬声器产生脉冲的确切的原始点难以直接测得，所以要用两次测量法，一次麦克风放在S1点，另一次放在S2点。
根据公式tsc ∆∆=||21s s s -=∆ ||21t t t -=∆ （Ⅲ） 通过这个公式我们能计算出有效的测量距离s ，这个数值考虑了精确的开始和结束时间。
t c s .= （Ⅳ）在声音速度仪中，通过塑料管实现的屏蔽测量装置使外界因素的干扰降到最低。
另外，这使我们能通过更换不同的气体测量各气体中的声速。
【实验装置】声音速度仪、扬声器、多功能麦克风、光盘（测量与计算）、变压器（12V,3.5A ）、直流电源（约5V ）、电池盒、基座（2个）、金属直尺、电脑（DOS3.3或更高）、温度感应器（镍铬－镍）、有一个输入端的数字温度计、线圈、硅树脂管（1个）、调节阀门（1个）、二氧化碳、氦、氖压缩罐（各1瓶）【仪器连接】1. 在管盖处的塞钉连接加热器与塑料管，并将扬声器放在另一端使管密封。
2. 将麦克风从盖（a ）中间的洞插进去约1cm ，并与塑料管成一直线，使之移动时仍与管保持平行。
空气中声速的测定
【实验目的】1、掌握两种测量声速方法的原理，学会测定超声波在空气中的传播速率。
2、了解压电换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用。
3、加深对驻波及振动合成理论的理解。
4、测定超声波在固体中的传播速率【实验原理】（原理概述，电学。
光学原理图，计算公式）在波动过程中，波速v、波长λ和频率f之间存在下列关系v=fλ通过实验，测出波长λ和频率f，就可以求出声速v。
常用的方法有驻波法和相位比较法两种。
超声波声速测定装置主要由压电传感器和游标卡尺构成。
传感器的主要部件是用多晶体结构的压电材料（如碳酸钡）在一定温度下经特殊处理而成的压电陶瓷片。
这种陶瓷片具有压电效应，它能将交流电压信号转换成纵向长度的伸缩，靠自身成为声波波源；反过来，也可将声压变化转换成电压变化，即用它将接收到的声波信号转变为电压信号。
压电传感器有一谐振频率f，当外加声波信号的频率等于此频率时，陶瓷片将发生机械谐振，得到最强的电压信号，此时传感器具有最高的灵敏度；反过来，当输入的电压使得传感器产生机械谐振时，作为波源将具有最强的发射功率。
实验装置中使用两个压电传感器，其一作为超声发射器，另一个作为接收器。
1.驻波法测声速实验装置如图。
图中S1和S2为压电陶瓷超声换能器，S1作为超声源（发射头），由信号源输出的正弦交变电压接到S1上，使得S1发出一平面超声波；S2作为超声波的接收头，把接收到的声压转变成交变的正弦电压信号后输入示波器观察。
S2在接收超声波的同时，还向S1反射一部分超声波，这样由S1发出的超声波和由S2反射的超声波就在S1和S2之间的区域干涉形成驻波。
驻波相邻两波峰（或波节）之间的距离为半波长。
S2可以移动，其位置由游标卡尺读出。
当改变S2到S1之间的距离时，在一系列特定位置上，S2面接收到的声压达到极大值（或极小值），相邻两极大值（或极小值）之间的距离皆为半波长。
此时，在示波器荧光屏上所显示的波形幅值发生周期性的变化，即由一个极大值变到极小值，再变到极大值。
拓展实验 时差法测空气中的声速
拓展实验时差法测空气中的声速09电气2班辛昊隆 090405252 [实验目的]1．了解声波的发射和接收及换能器的原理和功能。
2．理解掌握用时差法测声速的原理和技术。
3．进一步熟悉示波器和信号源的使用方法。
4．学会用逐差法处理数据。
[实验器材]1．SVX-7声速测定仪信号源（频率50Hz-50KHz,带时差法测量脉冲信号源）。
2．双踪示波器[实验原理]1．声波与压电陶瓷换能器频率20Hz-20kHz的机械振动在弹性介质中传播形成声波，高于20kHz称为声波，声波的传播速度就是声波的传播速度，而声波具有波长短，易于定向发射等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20～60kHz之间。
在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器效果最佳。
向（振动）换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。
声速教学实验中所用的大多数采用纵向换能器。
图3为纵向换能器的结构简图。
在连续多次测量相隔半波长的S2的位置变化及声波频率f以后，我们可运用测量数据计算出声速，用逐差法处理测量的数据。
连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t 时间后，到达L距离处的接收换能器。
由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：速度v=距离L/时间t通过测量二换能器发射接收平面之间距离L 和时间t ,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。
[实验步骤]1． 开机预热20min 。
2． 将示波器与信号发生器连接好，并进行调整。
3． 将信号发生器打到“正弦波”档位。
4． 在示波器上找到信号波源的谐振频率，并记录。
5． 找到谐振频率后保持频率不变，将档位打到非正弦档位。
6． 摇动实验装置摇杆，每隔一段（10cm ）记录一次时间。
7． 重复步骤6，记录20组数据。
8． 用逐差法处理数据，求出声速。
注意:1．仪器在使用之前，加电开机预热15min 。
在接通市电后，自动工作在连续波方式，选择的介质为空气的初始状态。
测量空气声速实验报告
一、实验目的1. 了解声速的概念及其测量方法。
2. 掌握测量空气中声速的实验原理和操作步骤。
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理声速是指在介质中声波传播的速度。
在空气中，声速与介质的温度、压力和湿度等因素有关。
本实验通过测量声音在空气中的传播时间，结合已知距离，计算出声速。
实验原理公式为：v = s / t其中，v为声速，s为声音传播的距离，t为声音传播的时间。
三、实验器材1. 超声波发射器2. 超声波接收器3. 秒表4. 卷尺5. 温度计6. 计算器四、实验步骤1. 准备实验场地，确保场地开阔，无障碍物。
2. 使用卷尺测量超声波发射器和接收器之间的距离s，并记录下来。
3. 使用温度计测量实验环境的温度t，并记录下来。
4. 将超声波发射器和接收器放置在预定位置，确保两者之间的距离与步骤2中测量的距离一致。
5. 启动秒表，同时按下超声波发射器，开始计时。
6. 当超声波接收器接收到声波信号时，立即停止秒表，记录下时间t。
7. 重复步骤5和6，进行多次测量，取平均值作为最终测量结果。
8. 根据实验原理公式，计算声速v。
五、实验结果与分析1. 实验数据：距离s：5m温度t：20℃测量次数：5次时间t（平均值）：0.019s2. 计算声速v：v = s / t = 5m / 0.019s ≈ 263.16m/s3. 分析：根据实验结果，本实验测得空气中的声速约为263.16m/s。
与理论值（在20℃时，空气中的声速约为343m/s）存在一定误差，这可能是由于以下因素造成的：（1）实验环境温度与理论值存在偏差；（2）实验过程中，超声波发射器和接收器之间的距离可能存在误差；（3）实验操作过程中，计时精度可能受到一定影响。
六、实验结论通过本次实验，我们成功测量了空气中的声速，并掌握了测量声速的实验原理和操作步骤。
实验结果表明，声速与介质的温度、压力和湿度等因素有关。
在今后的学习和工作中，我们将进一步深入研究声速的相关知识，为我国声学领域的发展贡献自己的力量。
测定声音在空气中的传播速度
【目的】用停表计时在户外测定声速；练习使用停表；进一步掌握用数步法测量距离。
【器材】停表2只，径赛用发令枪（或爆竹），皮卷尺（或米尺、标好刻度的长绳）等。
【步骤】（1）三人为一组，在学校附近的马路或公路上选择400米左右的平直地段进行实验。
两人在起点，其中一人用发令枪发送信号，另一人在发令时跟着启动手中的停表。
还有一人位于终点，当听到发令枪声时立即启动手中的停表。
然后把两只走动的停表交给发令者，由他同时按停停表，两表计时的读数差即为枪声的传播时间。
三人轮换担任发令者，分别测出时间三次。
（2）三人各自用数步法测出两地之间的距离。
可在轮换时，分别数出行走的步效，再乘以自己每走一步的平均跨距。
（3）每人把测出的数据分别填入上表，并用速度公式算出声速。
然后，根据三次测得的时间和距离的数据，分别求出这两个量的平均值，再算一次声速，作为小组的实验结果。
【注意事项】（1）两只停表应经过校准。
为了比较客观地测量声音的传播时间，在终点的学生宜将眼睛闭起，只根据听声音启动停表。
（2）实验前，小组的每个人都应借助皮卷尺测出自己每走一步的平均跨距，而在实验中还应力求以相同的步伐行走。
（3）应在无风或风力小的情况下测定声速。
测量的起点和终点也宜交换一次。
在马路或公路上进行实验，还要注意交通安全。
【备注】（1）两个启动停表的人也可同在终点。
这时观察发烟信号的人宜将耳朵暂时堵塞。
但由于路远，一般发烟信号不易看清。
（2）本实验是测量短时间与长距离的综合实验。
要鼓励学生发挥主动性和创造精神。
由于初次使用停表，各人的反应快慢又有差异，因而对于测定结果不宜作过高的要求，主要注重在思路和方法上的训练。
【想想议议】（1）实验中产生误差的原因有哪些？根据自己的实践和体会，提出操作上的改进方案。
（2）怎样识别停表上的刻度值？用停表计时应注意什么？测量两地间的距离，还有哪些办法？怎样测量？（3）在空旷处对着较远的高墙、山崖击掌或喊话，常能听到。
声速的测定(用共鸣管
声速的测定(用共鸣管
声速的测定可以用共鸣管来实现。
共鸣管是一种管形谐振器，当管内空气某种频率的声波的波长与管长相等时，会产生共振现象。
这时，共鸣管内空气振动幅度增大，声压级也随之增强。
因此，通过测量这种共鸣频率，就可以计算出空气中声速的大小。
步骤如下：
1. 将共鸣管按照要求调整为需要的长度。
一般情况下，会先用塞子塞住一个端口，用另一个口吹气，并调整管的长度，使其开始发出共振声。
2. 使用频率计测量共振频率。
共振频率即为空气中声波的频率，也就是空气中的声速。
3. 计算声速。
根据空气中声速的计算公式：v=λf，其中 v 为声速，λ 为波长，f 为频率。
根据共振管的大小可以计算出共振
频率，因此波长就可以计算出来。
将求得的波长代入公式中，便可得出声速的大小。
需要注意的是，在实验中需要排除其他因素对共振现象的影响，比如管子内的温度、管子直径、口音强度等等。
此外，在进行测量的时候，也需要保证环境的安静和稳定，以确保共振声的产生和测量的准确性。
空气声速实验报告
一、实验目的1. 了解声速的基本概念和测量方法。
2. 掌握使用声速测量仪进行实验操作的方法。
3. 熟悉实验数据的处理和分析方法。
二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度。
声速与介质的性质（如密度、弹性模量等）和温度有关。
本实验通过测量声波在空气中的传播时间，从而计算出声速。
三、实验器材1. 声速测量仪（含发射器和接收器）；2. 秒表；3. 卷尺；4. 温度计；5. 记录本。
四、实验步骤1. 将声速测量仪的发射器和接收器固定在实验台上，确保两者之间的距离为10米；2. 使用卷尺测量发射器和接收器之间的距离，记录数据；3. 使用温度计测量实验环境温度，记录数据；4. 启动声速测量仪，调整发射器和接收器之间的相对位置，使两者之间的距离等于测量步骤1中记录的距离；5. 启动秒表，同时启动声速测量仪的发射器，记录发射器发出声波的时刻；6. 当声波到达接收器时，停止秒表，记录接收器接收到声波的时刻；7. 重复步骤5和6，进行多次实验，记录每次实验的数据；8. 计算声波在空气中的传播时间，即发射器发出声波的时刻与接收器接收到声波的时刻之差；9. 根据实验数据，计算声速。
五、实验数据1. 发射器和接收器之间的距离：10米；2. 实验环境温度：20℃；3. 实验次数：5次；4. 实验数据：| 实验次数 | 发射时刻 | 接收时刻 | 传播时间（s） ||----------|----------|----------|---------------|| 1 | 00:00:00 | 00:00:01 | 1 || 2 | 00:00:00 | 00:00:01 | 1 || 3 | 00:00:00 | 00:00:01 | 1 || 4 | 00:00:00 | 00:00:01 | 1 || 5 | 00:00:00 | 00:00:01 | 1 |六、数据处理1. 计算声波在空气中的传播时间平均值：T = (1 + 1 + 1 + 1 + 1) / 5 = 1秒；2. 计算声速：v = d / T = 10米 / 1秒 = 10米/秒。
声速的测定
声速的测定引言声速是指声波在介质中传播的速度，是介质中分子振动传递的速度。
测定声速的方法有很多种，本文将介绍几种常见的方法：直接法、回声法和干涉法。
直接法直接法是通过测量声波在空气中传播的时间来计算声速。
具体步骤如下：1.准备一个发声装置和一个接收装置，并将它们放置在一定距离的位置上。
2.发声装置发出一个特定频率的声音，接收装置接收到声音后记录接收到声音的时间。
3.根据传播的距离和时间计算出声速。
直接法的优点是操作简单，缺点是受环境因素的影响比较大。
回声法回声法是通过测量声波在空气中的来回传播时间来计算声速。
具体步骤如下：1.准备一个发声装置和一个接收装置，并将它们放置在一定距离的位置上。
2.发声装置发出一个特定频率的短脉冲声波，接收装置接收到声波后记录接收到声波的时间。
3.根据声波的来回传播时间和传播距离计算出声速。
回声法的优点是准确性较高，缺点是操作稍微复杂一些。
干涉法干涉法是通过测量声波传播的距离和声波的相位差来计算声速。
具体步骤如下：1.准备一个发声装置和两个接收装置，并将它们按照一定距离放置。
2.发声装置发出一个特定频率的声波，接收装置接收到声波后记录下接收到声波的时间和相位差。
3.根据声波传播的距离、相位差和频率计算出声速。
干涉法的优点是测量精确度较高，缺点是需要精确测量声波的相位差。
结论通过直接法、回声法和干涉法这三种方法，我们可以测定声速。
不同的方法有不同的适用范围和要求，需要根据具体实验的情况选择合适的方法。
无论选择哪种方法，准确测定声速是研究声学和工程领域的重要基础工作。
参考文献1.张三, 李四. (2000).。
实验二空气中声速的测量
y2
A cos t
2
x
（4）
大 这两列波叠加后的合成为
南 东
y
y1
y2
Acos t
2
x
Acos t
2
x
(5)
2 A cos
2
电极
头部（铝）
中 距离。S1和S2之间的距离由毫米分度尺与测微 学 鼓轮的组合读出。
两个换能器的性能完全相同，是压电陶瓷
验 超声换能器，其结构如图 8 所示。压电陶瓷超
级 声换能器由压电陶瓷片和轻重两种金属组成。
1 实 压电陶瓷片（如钛酸钡、锆钛酸铅等）是由一 1 种多晶结构的压电材料做成的，在一定温度下
测量氯气、蔗糖、硫酸等气体或溶液的浓度；测定输油管中不同油品的分界面等等。
使 本实验是测定超声波在空共振干涉法、相位比较法和时差法测量声波在空气中的传播速度； 中 2． 了解压电换能器的功能及发射和接收超声波的方法。
学 实验原理 验 在理想气体中声波的传播速度为
大，变到极小，再变到极大。幅度每经一次周期性变化，就相当于S1与S2之间的距离改变了 半波长/2。S1与S2间距的变化用螺旋测微装置测得，超声波源的振动频率f仪器上显示，这
使 样就可以求得声速v。
心 2．相位比较法
生 实验装置如图 1 所示。从超声源S1发出的超声波通过介质到达接收头S2，在发射波和接 中 收波之间产生了相位差。分别将发射波和接收波输入示波器的“CH1”和“CH2”通道，可
学 以观察到如图 3 所示的波形。图中的就是两者之间的相位差，改变S1和S2之间的距离，可
以观察到的变化。此相位差和角频率（f）、传播时间、声速v、S1和S2之间的距
测量空气中的声速实验报告
测量空气中的声速
学号：
班级：
项目 实验预习 实验操作 实验报告 总分 分数
[ 实验目的 ]
1．了解声速的测量原理；
2．学习示波器的原理与使用；学习用逐差法处理数数据
[ 实验仪器 ]
示波器、信号发生器和声速仪
[ 实验原理摘要 ] 1．本实验中的主要测量量为
频率
和 波长 。声速的测量公式为υ=fλ
相同 方向 的直线。
时 ，在示波器上就会重复显示
[ 仿真实验截图 ]（图片大小自动调整） 1、仪器调试完成，准备开始测量数据（把示波器，信号发生器和声速测量仪都点开到最大。 把相应的参数调整好，此时截图）。 ①驻波法
②行波法
2、第 10 个测量值读数时的截图。 ①驻波法
②行波法
3、实验完成时，记录的数据截图。（尽量让你的原始数据截图完整） ①驻波法
2．压电陶瓷又称换能器，它既可将交变电能转换成 声能
，作声波发射器用。
也可将 声能 转换成交变电能作声波接收器之用，。
3．用共振干涉法测量波长时，当移动 接受器
达到声波的某个干涉共振位置
时，示波器上显示的波就会达到 最大振幅
。继续移动 接受器
，当再
次出现 最大振幅 时，则两次相邻干涉共振位置之间的距离（即接收器移动的距离）
f 2 35.9
KHz
逐差法
计算结果
L1=X6 -X1=47.00
L2=X7- X2=46.97
5
Li
L i1 47.00
5
L3=X8- X3=47.00 L4=X9- X4=47.03
L
5 9.400
L5=X10-X5=47.00 v f2 337.46
测定声速的实验方法与步骤解析
测定声速的实验方法与步骤解析声速是指声音在单位时间内在介质中传播的距离，也可以理解为声音传播的速度。
测定声速的实验方法有多种，以下将为您详细解析几种常见的实验方法和步骤。
一、空气中1. 实验仪器和材料准备：- 示波器：用于显示声波信号的频率和振幅。
- 扬声器：用于发出声波信号。
- 音叉：用于产生稳定的振动频率。
- 直尺：用于测量距离。
- 火柴棒或其他装置：用于产生声波的初始信号。
2. 实验步骤：a. 将示波器接入扬声器，并将其连接到电源。
b. 将音叉固定在相对稳定的表面上。
c. 通过击打音叉来产生声波的初始信号。
d. 用直尺测量从音叉到示波器的距离，并记录下来。
e. 在示波器上观察声波信号的振幅与频率，并记录下来。
f. 测量声波从音叉传递到示波器的时间，并计算出声速。
二、水中1. 实验仪器和材料准备：- 振动源：如音叉或声波发生器。
- 容器：用于内部存放水的容器。
- 测距工具：如直尺或测距仪。
- 示波器：用于测量声波信号的振幅和频率。
2. 实验步骤：a. 将容器填满水，以确保声波传播的介质为水。
b. 将振动源放入容器中，使其悬浮在水中。
c. 利用振动源激发出声波信号。
d. 在示波器上观察声波信号的振幅与频率，并记录下来。
e. 使用直尺或测距仪测量从振动源到示波器之间的距离，并记录下来。
f. 根据声波传播距离和时间，计算出水中的声速。
三、固体中1. 实验仪器和材料准备：- 锤子或敲击器：用于产生声波信号。
- 传感器：用于接收声波信号并将其转化为电信号。
- 示波器：用于显示声波信号的频率和振幅。
- 计时器：用于测量声波传播时间。
- 直尺：用于测量传播距离。
2. 实验步骤：a. 将传感器与示波器相连，并将其连接到电源。
b. 保持敲击器与传感器之间的恒定距离。
c. 用敲击器在固体表面上产生声波信号。
d. 在示波器上观察声波信号的振幅与频率，并记录下来。
e. 使用直尺测量声波传播的距离，并记录下来。
f. 使用计时器测量声波从敲击器传播到传感器的时间，并计算出固体中的声速。
空气中声速的测量实验报告
空气中声速的测量实验报告一、实验目的1、了解声波在空气中传播的基本特性。
2、掌握测量空气中声速的几种方法。
3、学会使用相关实验仪器，并提高实验数据处理和误差分析的能力。
二、实验原理声音是一种机械波，其在空气中的传播速度与空气的温度、湿度、压强等因素有关。
在本次实验中，我们主要采用以下两种方法来测量空气中的声速：1、驻波法根据波动理论，当两列频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的波相遇时，会在空间形成驻波。
在一根两端固定的弦线上，当弦线的长度等于半波长的整数倍时，就会形成驻波。
对于声波，在一端开口、一端封闭的管中，当入射波与反射波叠加形成驻波时，在封闭端形成波节，开口端形成波腹。
相邻两波节或波腹之间的距离等于半波长。
通过测量管中形成驻波时的长度，就可以计算出声波的波长，再结合声源的频率，即可求出声速。
2、相位比较法利用李萨如图形来比较发射波和接收波的相位差。
当发射波和接收波的相位差为 0 或2π 的整数倍时，李萨如图形为直线；当相位差为π的奇数倍时，李萨如图形为椭圆。
通过移动接收端，观察李萨如图形的变化，记录相位变化相同的两点之间的距离，从而计算出声波的波长，进而求出声速。
三、实验仪器1、声速测量仪包括超声发射换能器、超声接收换能器、游标卡尺、固定支架等。
2、信号发生器用于产生一定频率的电信号，驱动超声发射换能器发射声波。
3、示波器用于观察发射波和接收波的波形以及李萨如图形。
四、实验步骤（一）驻波法1、按照实验装置图连接好仪器，将超声发射换能器和接收换能器分别安装在固定支架上，并使其正对，保持两者之间的距离在一定范围内可调。
2、打开信号发生器，调节输出频率，使其在超声频段内（一般为30kHz 50kHz），同时观察示波器上接收波的幅度，找到接收信号最强的频率，即为共振频率。
3、固定信号发生器的输出频率为共振频率，缓慢移动接收换能器，观察示波器上驻波的形成，同时用游标卡尺测量相邻两个波节之间的距离，重复测量多次，求出波长的平均值。
大学物理实验---声速的测定数据处理
由于本实验中，声速和波长的函数关系可表达为多项式形式，波长和所测得距离也为比例函数，且在实验测量的过程中自变量为等间距变化，因此采用逐差法测量数据。
其优点是能充分利用测量数据而求得所需要的物理量,提高测量精度。
一、共振干涉法测量空气中的声速由干涉理论可知，ΔL=λ/2，V=fλ=2fΔL这两组线性关系。
实验中等间距的出现波腹或波节，相当于游标卡尺的位置也是等间距来变化的，对测量的数据进行逐差法处理数据。
由逐次相减的数据可判断出Δl i基本相等，验证了ΔL与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此×∑ΔLi，ΔL平均=4.802mm,有ΔL平均=19V=fλ=2fΔL平均=2×37×103×4.802×10-3=355.348m/s，并且此速度是在温度T0=300K测得。
二、相位比较法测量空气中的声速实验中采用测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。
选取的李萨如图形是∆∅=π时的斜直线，比较容易判断，减小实验误差，测得的数据进行逐差法处理。
由逐次相减的数据也可判断出Δl i基本相等，验证了ΔL与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此有ΔL平均=19×∑ΔLi，ΔL平均=9.444mm,V=fλ=fΔL平均=37×103×9.444×10-3=349.428m/s，并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
三、时差法测量空气中的声速由逐次相减的数据也可判断出Δt i基本相等，验证了Δt i与V的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此有Δt平均 =19×∑Δti，Δt平均=14.2us,ΔL=20mm,V=ΔLΔt平均=20×10−314.2×10−6=1408.451m/s,并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
空气中声速的测量实验报告
空气中声速的测量实验报告一、实验目的本实验的目的是通过测量空气中声波的传播速度, 即声速, 来了解声波在不同介质中的传播规律, 掌握声速的测量方法和技巧。
二、实验原理声波是一种机械波, 它是由物体振动产生的, 通过介质传播的一种波动现象。
声波在空气中的传播速度与空气的温度、压力、湿度等因素有关。
在本实验中, 我们将通过测量声波在空气中的传播时间和距离, 来计算出声速。
声速的计算公式为:v = d / t其中, v为声速, d为声波传播的距离, t为声波传播的时间。
三、实验器材1.声音发生器2.示波器3.计时器4.测量尺5.温度计6.气压计7.湿度计四、实验步骤1.将声音发生器放置在实验室中央, 调节频率为1kHz。
2.将示波器连接到声音发生器上, 调节示波器的垂直和水平放大倍数, 使得声波的波形清晰可见。
3.将计时器归零, 用测量尺测量声波从声音发生器到示波器的距离d。
4.按下计时器的启动按钮, 同时发出声波, 记录声波传播的时间t。
5.重复以上步骤3-4, 进行多次测量, 取平均值。
6.根据公式v = d / t, 计算出声速v。
7.测量空气的温度、压力、湿度等因素, 并记录下来。
五、实验结果经过多次测量和计算, 得出声速的平均值为340.29m/s。
空气的温度为25℃, 气压为101.3kPa, 湿度为50%。
六、实验分析通过本实验的测量结果, 我们可以得出以下结论:1.声速与空气的温度、压力、湿度等因素有关。
在本实验中, 空气的温度为25℃, 气压为101.3kPa, 湿度为50%, 这些因素对声速的影响较小。
2.声速在不同介质中有所不同。
在空气中, 声速为340m/s左右, 而在水中, 声速为1497m/s左右。
3.声波的传播速度与介质的密度和弹性有关。
在同一介质中, 声速与介质的密度和弹性成正比。
七、实验结论通过本实验的测量和分析, 我们得出了声速在空气中的测量结果, 并了解了声波在不同介质中的传播规律。
大学物理实验---声速的测定数据处理
由于本实验中，声速和波长的函数关系可表达为多项式形式，波长和所测得距离也为比例函数，且在实验测量的过程中自变量为等间距变化，因此采用逐差法测量数据。
其优点是能充分利用测量数据而求得所需要的物理量,提高测量精度。
一、共振干涉法测量空气中的声速由干涉理论可知，ΔL=λ/2，V=fλ=2fΔL这两组线性关系。
实验中等间距的出现波腹或波节，相当于游标卡尺的位置也是等间距来变化的，对测量的数据进行逐差法处理数据。
共振干涉法测量空气中的声速（已知谐振频率f o=,T0=300k）测量次数i 位置L i/mm逐次相减ΔL i=L i+1-L i/cm 等间隔对应项相减ΔL5=L i+5-L i/cm12345678101910由逐次相减的数据可判断出iλ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此有ΔL平均=，ΔL平均=,V=fλ=2fΔL平均=，并且此速度是在温度T0=300K测得。
二、相位比较法测量空气中的声速实验中采用测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。
选取的李萨如图形是=时相位比较法测量空气中的声速测量次数i位置L i/mm逐次相减Δl i=l i+1-l i/cm 等间隔对应项相减Δl5=l i+5-l i/cm12345671228910由逐次相减的数据也可判断出Δl i基本相等，验证了ΔL与λ的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
因此有ΔL平均=，ΔL平均=,V=fλ=fΔL平均=，并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
三、时差法测量空气中的声速时差法测量水中的声速（已知谐振频率fo=,T0=300k）测量次数i 位置L i/mm时刻t i/us逐次相减Δt i=t i+1-t i/us等间隔对应项相减Δt5=t i+5-t i/us16028080310041205140616071808200922010240由逐次相减的数据也可判断出Δt i基本相等，验证了Δt i与V的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。
用时差法测量空气中的声速
南京理工大学紫金学院大学物理实验报告拓展性实验用时差法测量空气中的声速班级：计科（2）班学号：*********姓名：黄**时间: 2011.01.06拓展性实验04 用时差法测量空气中的声速一、实验名称用时差法测量空气中的声速二、实验目的1．了解压电换能器的工作原理及功能2. 复习并熟练掌握示波器的使用3．学习用时差法测定声音在空气中的传播速度4. 复习用逐差法处理数据三、仪器设备1. ZKY-SS型声速测试仪2.示波器四、实验原理声波在媒质中传播的速度决定于媒质的密度、弹性模量、温度、压强等。
连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时间后，到达L距离处的接收换能器。
本实验在常温常压下根据波长、频率和声五、实验步骤(1)连接好电路，打开信号源和示波器的电源。
(2)将S1和S2之间的距离调到一定距离（50mm ），将连续波频率调离换能器谐振点，将面板上“测试方法“设置到脉冲波方式，在调节接收增益，使示波器上显示的接受波信号幅度在300——400mv 左右（峰-峰值），使信号源计时器显示的时间差指读书稳定。
(3)记录此时的距离Li （由数显尺读出）和显示的时间ti （由声速测定仪信号源时间显示窗口直接读出）。
移动S2，如果计时器读数有跳字，则微调接受增益（距离增大时，顺时针调节；距离减小时，逆时针调节），使计时器读数连续准确变化。
记录下这时的距离值Li+1和显示的时间ti+1.测量10个点，要求Li 与Li+1尽量保持等距离。
)/()(11i i i i i t t L L v --=++六、数据记录与处理表格04 时差法测空气中的声速温度T=(t+273.15)K= 286.15 K平均速度V= 350.41 m/sVs= 331.45 m/sE=｜V-Vs｜/Vs×100%=| 350.41-331.45 |/331.45×100%=5.72%七、讨论测量L必须沿同一方向缓慢地转动位置调节鼓轮,不能反转，如反转，则必须重新测量,必须等示数稳定后再记录。
大学物理实验系列——空气中的声速测量讲义
改变信号发生器的频率时…… 改变信号发生器的频率时
2、利用振幅法测量声速
示波器： 示波器： 选择A 选择 扫 描模式 显示换能 显示换能 器接收端 的信号 选择换能 器接收端 的信号作 为触发源 改变换能器之间的距离时…… 改变换能器之间的距离时
3、利用行波法测量声速
示波器： 示波器： 选择A 选择 扫 描模式 同时显示 换能器接 收端和发 射端的两 射端的两 信号 选择换能 器发射端 的信号作 为触发源
读数装置
1.声速测量仪
压电陶瓷 换能器
手轮
底座
返回
传感器及它的内部结构
传感器是物理实验中常用的间接测量元件。 传感器是物理实验中常用的间接测量元件。本实验 中使用的传感器是由压电陶瓷片构成的， 中使用的传感器是由压电陶瓷片构成的，其中一个是用来 产生机械振动并在空气中激发出超声波。 产生机械振动并在空气中激发出超声波。另一个用来接收 振动，同时电输出端产生相应的电信号。 振动，同时电输出端产生相应的电信号。
x1 x2
l = λ = x2 − x1
下一页
李萨如图法
位相法的另一种测量方法是李萨如图法 当两路信号同时输入输入示波器时， 当两路信号同时输入输入示波器时，荧光屏上 将显示出两个同频率相互垂直的谐振动的叠加 图形—李 图形 李萨如图
φ2 −φ1 =0
3 π π 3 π 7 π 2 π 5 π 4 2 4 4 2 4 两个同斜率直线所对应的传感器间距为一个波长 λ 。
下一页
传感器内部结构
电输入或 输出端
压电陶瓷片
铝外壳
返回
示波器
返回
返回
四、实验内容及现象
1、谐振频率的调整 、 2、利用共振驻波法测量声速 、 3、利用行波法测量声速 、 4、利用李萨如图法测量声速 、
3.4 空气中声速的测量
六、注意事项
1、测声速前要频率要选择谐振频率。
2、将两个换能器分开后开始读数。
3、在实验过程中保持两个换能器平行。
二、实验目的
1、掌握用振幅法及相位比较法测定空气中的声速 2、掌握信号发生器和示波器的使用方法
三、实验原理
测量声速的方法可分为两类：一是测出声波传播 距离L和所需的时间t，由算出声速v；二是利用关系 式，通过测量频率f和波长λ来计算声速v。本实验所 采用的共振干涉法和位相比较法，即属于后者。
1 2
的距离为Ln，继续调节S1、S2之间的距离， 设它为Ln+1时，再次出现共振现象，则Ln+1－Ln＝λ/2 。因此，若保 持频率f不变，通过测量相邻两次接收信号达到极大值时接收面与发 射源之间的距离就可求出波长λ，用计算声速。
2、相位比较法
当S1发出的平面超声波通过媒质到达接收器S2时，在同一时刻， 在发射处的波和接收处的波之间产生位相差，其位相差可利用示波 器的李萨如图形观察。实验时，改变S1、S2之间的距离，相当于改 变了发射波和接收波之间的位相差，在示波器上可观察到位相的变 化。当改变S1、S2之间的距离使振动的位相差从0～π变化时，李萨 如图形将从斜率为正的直线变为椭圆，再变到斜率为负的直线，此 时S1、S2之间的距离的改变量ΔL为λ/2 。而ΔL可由游标卡尺测得， 频率f由频率计读出。由可求出声速。
四、仪器与设备
名称 声速测定器 低频信号发生器 数量 1台 1台
频率计
示波器
1台
1台
毫伏表
1台
图2 声速测定器
五、实验内容与操作步骤
1、调整测试系统的谐振频率
（1）按图示接连仪器。把信号发生器“输出调节”旋至最小位置， 调节频率输出为40kHz左右，打开电源开关，预热片刻，转动“输出调 节”旋钮，使信号输出为20V左右； （2）由S2转换成的电信号接示波器“Y轴输入”，示波器的“X轴衰 减”拨到“扫描”档，调节至荧光屏上显示出稳定的波形图。再将频率 计的“工作选择”开关拨到“测量Ⅰ”档，“自动—手动”开关拨到 “自动”档，信号发生器的输出信号接到频率计的“被测输入”； （3）将两个换能器彼此贴紧，调节信号源频率。使示波器上的是电 压信号为最大，以便大致测试系统的谐振频率。然后，将两个换能器分 开（间距为5cm）通过移动接收端的换能器和调节信号源频率，再次使 示波器上的电压信号达到最大值。此时信号源的输出信号频率才最终与 换能器上的固有频率相等。在此频率上，换能器发射较强的超声波。
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【实验名称】用闪光法测不良导体的热导率
【目的要求】
1、 测定不良导体的热导率
2、 了解一种测定材料热物性参数的方法
3、 了解热物性参数测量中的基本问题
4、 学习正确使用高压脉冲光源和光路调节技术以及用微机控制实验
和采集处理数据
【仪器用具】
闪光法热导仪（包括高压脉冲氙灯和电源，光学调节系统）
，待测样
系别—
实验报告
班号 _______________ 姓名 ____________________
第1页
品（酚醛胶木板、大理石各一片），PN结温度传感器，放大电路，
AD/DA卡，计算机及相关软件
【实验原理】
1、傅里叶导热定律和热导率
热传导是指发生在固体内部或静止流体内部的热量交换过程。
其微观机制是由自由电子或晶格振动波作为载体进行热量交换的过程。
宏观上是由于物体内部存在温度梯度，发生从高温区向低温区传输能量的过程。
傅里叶导热定律:
其中q为热流密度矢量，表示在单位等温面上沿温度降低方向单位时间内传递的能量。
入是热导率，是反映物质导热能力的重要物性参数，表示每单位时间内，在每单位长度上温度降低1K时，每单位面积上通过的热量，单位为W/(m • K)。
2、材料热导率的测量方法
测固体材料热导率的方法有两大类，一类是稳态法，另一类是非稳态法。
本次实验采用闪光法，属于非稳态法。
实验中采用圆形薄试样，一面用一个脉冲型热源（氙灯）加热，测量另一面温度随时间的变化关系，利用非稳态导热微分方程，得到热扩散率a。
热导率入和热扩散率a有如下关系:
■ - :- :?c
其中C为材料的比热容，p为材料的密度
实验原理示意图:
假设脉冲光在t=0时刻垂直均匀照射在圆形薄试样表面，且被试
样均匀吸收，在物体表面微小距离1内，样品温升为:
”Q
0)=
T(x
(0<xcI)
，
c|P
T(x,O) =0 (I ::
x ：： L)
Q 为单位面积吸收的热量，L 为样品厚度(L>>l )。
当忽略试样的 热量损
失和认为侧面绝热时，有热传导方程：
2
汀(X,t) 一：： T(x,t)
=口 2
.t
； x
a 为试样材料的热扩散率。
由边界条件和初始条件得方程的解:
T(x,t)=2[1 2「cos 匸
X Sin(n
：l/L)
CLP 心 L
在x=L 处，温升可以表示为:
t=X 时，T(L,t)最大：T
m 二彳^。
定义V(L,t)二口
T
m
oO
V =1
2、[(-1)n exp(-n 2 ■)]
n d
(0 ： x ：：： l)
n 2jr 2
exp( 丁 ： l)]
T(L,t)
Q
C L
aO
[1 2 (-1)
nT
exX
L 2
作图，令V=1/2，则3 =1.38
将对应时间记为t i/2，可得热扩散率：一工8兰，进而有热导率：
--1/2
1.38 c I2
2T
■'-T I/2
3、测量过程满足的条件
试样面积>> 厚度，则侧面散热可以忽略，可视为一维热流；试样升温小，则向环境散热可以忽略不计；试样材料均匀，各向同性；试样一面受光辐射，在极薄层内吸收并转化为热量；光辐射时间远远小于热量在试样中的传播时间等。
【实验内容及实验数据处理】
1、认识和调节测量系统
测量系统分为光学系统、测温系统和数据采集处理系统。
由椭球
反光镜反射高压氙灯的闪光均匀照射到试样表面，样品背面的温度传感器将样品的温度变化信号通过AD/DA转换卡传送到计算机中，并由计算机软件进行分析。
本次实验没有涉及调节实验装置的内容。
2、测量待测样品的温升曲线
每隔十分钟测一次，每种样品测三次，求t l/2的值，计算试样材料的热导率。
实验室给出数据：
大理石样品：h=L =2.99mm,d =13.76mm, c=0.71 x 103W/(m -K)
胶木样品：h=L =3.02mm, d =13.32mm, c=1.04X 103W/(m - K)
(1)大理石样品:
测量密度：
m 3 「大理石 3.023g / cm
Idh
测量温升曲线：
t i/2 二 2.382s
(2)胶木样品:
测量密度：
次数 l/mm d/mm h/mm m/g 1 99.50 99.38 3.06 40.81 2 99.46 99.40 3.06 40.81 3
99.52 99.42 3.06 40.81 平均值
99.49
99.40
3.06
40.81
m
3
'胶木
1.349g/cm Idh
测量温升曲线：
T o
T m (T 0+T m )/2 t 1/2 未修正1 0.0736 0.4101 0.2418 6.620 修正后1 0.0733 0.4887 0.2810 6.934 修正后2 -0.2653 0.1541 -0.0556 7.001 修正后3
-0.3853
0.0299
-0.1777
7.051
t i/2 - 6.995s
1.38 c 大理石L
t 1/2
= 1.126J/(kg K)
2
系别班号姓名同组姓名实验日期教师评定
1.38 C
L =0.256J/(kg K)
胶木
■胶木二
实验日期______________ 教师评定_____________________________________
3、手工散热修正
(1)取胶木样品第2组数据作散热修正
计算机软件(AD/DA转换卡多通道数据采集系统)处理修正值：-0.002949K/S
作线性拟合(MS Excel 2002 )得：T=-0.0033t+0.1709, R=0.9996。
则散热修正采用公式：T '=T+0.0033t
修正后的温升曲线:
班号
利用修正的温升曲线得：t i/2=7.03s
.
1.38 cP 胶木 L 2
'胶木
― 0.254J/(kg K) 兀 t l/2
(2)取大理石样品第1组数据作散热修正
计算机软件(AD/DA 转换卡多通道数据采集系统)处理修正值： -0.002085K/S
在散热降温部分取点：
系别
系别—
作线性拟合(MS Excel 2002 )得：T=-0.0022t+0.3044, R=0.9997。
则散热修正采用公式：T '=T+0.0022t 修正后的温升曲线：
利用修正的温升曲线得：t i/2=2.40s
皿匸石
J =1.118J/(kg K)
■- ti/2
班号
大理石
系别班号姓名同组姓名实验日期教师评定
(2)第二种方法:
(3 )第三种方法：
相对湿度H=34% Pw=701.624mmHg 室温T=18.0 o C Ps= 2063.6Pa
大气压P o=761.25mmHg
【实验结果】
1.第一种方法测得：
v = f 入=337.403m/s
2.第二种方法测得:
v = f 入=339.512m/s
【分析与讨论】
§误差分析：
1.本次实验装置中发射装置和接受装置需要调节平行，但是却缺乏判断依据， 因此很难保证二者的平行，所以实验结果难免会受到影响，但是考虑到声速很大, 而两者间距很小，所以这个误差可以忽略不计。
2.在用示波器观察波形，并且找到波形最大时刻时，没有判断依据，因此难免 会将距离调过了头，然后再调回来， 因此不可避免的产生了螺距差， 至使示数较 大。
但是由于每次测量几乎都产生螺距差，因此对最后结果的影响也不大。
3.第三种方法测得:
0.3192p w
P 丿
m/s =342.6m/s
3.在观察李萨如图形时，刚开始经验不足，没有将电平放大，图形很小，很难看出斜率相等的时候，因此观测难免不准确，后来调大了电平，观测比较清晰。
因此如果电平较小的话，就容易造成测量不准确。
§关于测量方法：
观察实验结果，发现前两种方法的结果比较接近，第三种方法同他们差别较大
因为他们的原理是不同的•在第三种方法测定时，温度计和湿度计上的干燥温度
示数不同•因此，估计第三种方法的误差，来自温度测量中。
【选做实验】测量水中声速
仪器和原理同上，采取第一种方法，测量数据：
实验日期_______________________________ 教师评定____________________________________
计算结果:
v = f 入=1569.5m/s
结论：声音在水中的传播速度大于在空气中的传播速度。