大学物理实验报告声速的测量
测量声速实验报告
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测量声速实验报告第1篇:测量声速这事儿,听起来挺高大上的,其实操作起来还挺接地气的。
那天,我们物理课上就来了一波实践操作,老师说这能帮我们更好地理解声速这个概念,我心想,这不就是玩儿嘛,谁不喜欢动手啊。
实验开始前,老师先给我们普及了声速的基本知识,原来声音在空气中的传播速度大约是340米每秒。
这数字听着没啥感觉,直到老师说:“如果你们在百米赛跑中,听到枪声再起跑,那估计冠军都到终点了。
”这话一出,大家立刻来了精神,想着得好好做这个实验,看看这声速到底有多快。
我们的实验工具很简单,就是一把尺子、一个计时器和两个木块。
老师让我们两个人一组,一个人负责敲击木块发出声音,另一个人则用计时器记录从看到敲击动作到听到声音的时间差。
我跟小明一组,他负责敲击,我负责计时。
一开始,我还担心自己反应慢,结果发现这事儿比想象中容易多了。
我们选择了一个比较长的走廊来做实验,这样可以尽可能地减少误差。
小明站得远远的,我站在起点,准备好了计时器。
随着小明的一声敲击,我按下了计时器,然后等着声音传到我的耳朵里。
那一刻,我突然有种穿越时空的感觉,就像是在等待着一个来自远方的信息。
虽然实际上只是一两秒的事儿,但那种期待的心情,让我觉得这声速实验也挺有意思的。
经过几轮的测量和计算,我们终于得到了声速的一个大概值。
虽然跟标准值有点差距,但老师说这是正常的,毕竟我们用的是最简单的工具,加上环境因素的影响,能有这样的结果已经很不错了。
最重要的是,通过这次实验,我们对声速有了更直观的认识。
实验结束后,我跟小明还在讨论,如果用不同的材料做实验,比如水或者金属,声速会不会不一样呢?这又激起了我对物理的好奇心,原来学习也可以这么好玩,既能动手又能动脑,真是太棒了。
说真的,这次测量声速的实验给我留下了深刻的印象,不仅仅是因为它让我了解到了声速的概念,更重要的是,它教会了我如何用实践去验证理论,这种体验是书本上学不到的。
以后要是有机会,我还想尝试更多这样的实验,探索科学的奥秘。
大学物理实验声速测量实验报告
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大学物理实验声速测量实验报告在这个实验中,我们的目标是测量声速。
听起来简单吧?但当你深入了解,才会发现其中的奥秘。
声音是一种波动,依赖于介质。
空气、水,甚至固体中,声音传播的速度都不一样。
今天,就让我们一起走进这个实验的细节吧。
一、实验原理1.1 声音的传播声音在空气中传播时,是通过空气分子的振动传递的。
简单来说,当你说话,声带振动,产生的波动让周围的空气分子开始跳舞,结果就是声音传到了你朋友的耳朵里。
声速受温度、湿度和气压的影响。
温度越高,声速越快。
想象一下,夏天在海边,声音传得比在寒冷的冬天要快得多。
1.2 声速的测量我们使用了一个简单的方法来测量声速。
首先,准备好一个发声装置,比如一个喇叭。
然后,在远处放一个麦克风。
两者之间的距离是已知的。
当喇叭发声时,麦克风接收到声音并记录下时间。
这就是我们的测量方法,直接而有效。
二、实验步骤2.1 准备设备我们需要的设备包括一个喇叭、一个麦克风、一个计时器和一根尺子。
准备这些东西时,心里充满了期待。
我们把喇叭放在一个固定的位置,确保一切都在最佳状态。
然后,调整麦克风的位置,尽量减少环境噪音。
2.2 进行实验一切准备就绪,开始实验!我打开喇叭,发出清晰的声音。
听,那一瞬间,似乎时间都停止了。
我们都聚精会神地盯着计时器,心跳也随之加速。
声音在空气中迅速传播,麦克风记录下了到达的时间。
每次实验,我们都小心翼翼,尽量减少误差。
2.3 数据记录与处理实验结束后,数据收集到了。
根据公式,声速等于距离除以时间。
我们把记录的数据代入公式,经过几轮计算,最终得出了声速的近似值。
这个过程虽然繁琐,但每一步都让人心潮澎湃。
计算结果与理论值非常接近,这让我倍感欣喜。
三、实验结果与分析3.1 数据结果经过多次实验,我们得到了几组数据。
虽然有一些小的误差,但总体趋势很明显。
声速在空气中大约是340米每秒。
这一数字在心中回响,让我感到无比神奇。
声音在我们生活中随处可见,却从未认真思考过它的速度。
大学物理实验报告声速的测量
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实 验 报 告声速的测量【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据处理;3.了解声速与介质参数的关系。
【实验原理】由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。
在超声波段进行 声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。
本实验采用的是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为:v f λ=⋅ (1) 由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。
同样,传播速度亦可用 /v L t = (2) 表 示,若测得声波传播所经过的距离L 和传播时间t ,也可获得声速。
1. 共振干涉法实验装置如图1所示,图中和为压电晶体换能器,作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气中定向发出以近似的平面声波;为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。
当和的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距L为半波长的整倍数,即(3)时,发出的声波与其反射声波的相位在处差(n=1,2 ……),因此形成共振。
因为接收器的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。
本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。
从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。
我们只要测出各极大值对应的接收器的位置,就可测出波长。
由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。
2.相位比较法波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。
沿波传播方向的任何两点同相位时,这两点间的距离就是波长的整数倍。
大学物理实验报告-声速的测量.docx
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实 验 报 告声速的测量【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据处理;3.了解声速与介质参数的关系。
【实验原理】由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。
在超声波段进行 声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。
本实验采用的是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为: v f λ=⋅ (1) 由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。
同样,传播速度亦可用 /v L t = (2) 表 示,若测得声波传播所经过的距离L 和传播时间t ,也可获得声速。
1. 共振干涉法实验装置如图1所示,图中S 1和S 2为压电晶体换能器,S 1作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气中定向发出以近似的平面声波;S 2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。
当S 1和S 2的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距L 为半波长的整倍数,即L =n ×λ2, n =0,1,2, (3)时,S 1发出的声波与其反射声波的相位在S 1处差2nπ(n=1,2 ……),因此形成共振。
因为接收器S 2的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。
本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。
从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为λ/2,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。
我们只要测出各极大值对应的接收器S 2的位置,就可测出波长。
由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。
声速测定实验报告体会(3篇)
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第1篇一、实验背景声速测定是物理学中一个基础且重要的实验。
通过本实验,我们不仅能够掌握声速测定的原理和方法,还能深入了解声波传播的特性。
在实验过程中,我们运用共振干涉法、相位比较法以及时差法等多种方法来测量介质中的声速,并学会了用逐差法进行数据处理。
以下是我对本次实验的一些体会。
二、实验目的与原理1. 实验目的(1)学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速;(2)学会用逐差法进行数据处理;(3)了解声速与介质参数的关系。
2. 实验原理(1)共振干涉法:当声波在两个平面间来回反射时,当两个平面间距L为半波长的整倍数时,接收器表面振动位移可以忽略,对声压来说是波腹。
本实验测量的是声压,所以当形成共振时,我们可以通过测量两个平面间距L来得到声速。
(2)相位比较法:通过测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长,进而得到声速。
(3)时差法:通过测量声波传播所经过的距离L和传播时间t,得到声速。
三、实验过程与结果1. 实验过程(1)共振干涉法:搭建实验装置,调整低频信号发生器输出交流电信号,激励压电陶瓷换能器产生声波。
调整接收器与发射器之间的距离,观察共振现象,记录下共振时的距离L。
(2)相位比较法:调整示波器,观察李萨如图像,通过测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。
(3)时差法:调整信号源,测量声波传播所经过的距离L和传播时间t。
2. 实验结果通过共振干涉法、相位比较法以及时差法,我们得到了不同介质中的声速值,并与理论值进行了比较。
实验结果显示,测量值与理论值基本吻合,说明实验方法可行。
四、实验体会1. 实验过程中,我们学会了如何搭建实验装置,调整实验参数,观察实验现象,从而提高了我们的动手能力和实验技能。
2. 在实验过程中,我们运用了多种方法来测量声速,这使我们认识到,在物理学研究中,根据具体情况选择合适的方法是非常重要的。
3. 通过实验,我们了解了声速与介质参数的关系,为以后的学习和研究打下了基础。
大学物理实验声速测量实验报告
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大学物理实验声速测量实验报告在我们进行的大学物理实验中,测量声速的实验让我对声音的传播有了更深刻的理解。
这次实验不仅仅是对数字的记录,更是对物理现象的一次亲身体验,让我领悟到声音在空气中是如何穿梭的。
一、实验准备1.1 实验目的实验的主要目标是测量空气中声速的具体数值,并通过实验数据验证理论值。
这听起来简单,但要做到准确、科学,还是需要细致的准备。
1.2 实验器材为了进行这项实验,我们准备了一些基本的设备。
首先是一个音源,我们选择了一个电子音响,因为它能够发出稳定的声音。
接着,我们需要一个麦克风,来接收声音并进行数据记录。
此外,还需要一个计时器和一个测量距离的工具,比如卷尺。
这些工具的选择都是为了保证我们能够精准地进行测量。
二、实验过程2.1 设定实验环境实验前,我们特意选择了一个相对安静的环境,尽量避免其他噪音对实验结果的影响。
这个细节很重要,因为外界的干扰可能会使我们的测量结果不够准确。
我们在教室里将音响和麦克风的距离调整到大约10米,这是一个合适的距离,既能清晰接收到声音,又不会因为距离过远而导致信号减弱。
2.2 进行测量一切准备就绪后,我们开始了实验。
首先,由一名同学负责操作音响发出声音,另一个同学则准备好麦克风和计时器。
当音响发声的瞬间,计时器开始计时,同时麦克风记录下声音到达的时间。
这一过程需要非常协调,任何一点小的失误都可能影响最终的结果。
我们进行多次测量,每次都记录好对应的时间,以便后续的数据处理。
2.3 数据处理实验结束后,我们收集了多次测量的数据。
在处理数据时,我们计算出声音传播的平均时间,并用已知的距离和时间计算出声速。
理论上,声速在空气中约为343米每秒。
通过我们的测量,结果略有偏差,但在可接受范围内。
这让我意识到,尽管我们在实验中尽力追求精确,但总会受到多种因素的影响,比如温度、湿度等环境条件。
三、实验结果与反思3.1 声速的测量结果通过计算,我们得到了一个接近理论值的声速。
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声速测量一、 实验项目名称:声速测量 二、 实验目的1.学会测量超声波在空气中的传播速度的方法2.理解驻波和振动合成理论3.学会逐差法进行数据处理4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力三、 实验原理声波的传播速度与声波频率和波长的关系为:可见,只要测出声波的频率和波长,即可求出声速。
可由声源的振动频率得到,因此,实验的关键就是如何测定声波波长。
根据超声波的特点,实验中可以采用几种不同的方法测出超声波的波长:1. 驻波法(共振干涉法)如右图所示,实验时将信号发生器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上,超声发射换能器通过电声转换,将电压信号变为超声波,以超声波形式发射出去。
接收换能器通过声电转换,将声波信号变为电压信号后,送入示波器观察。
由声波传播理论可知,从发射换能器发出一定频率的平面声波,经过空气传播,到达接收换能器。
如果接收面和发射面严格平行,即入射波在接收面上垂直反射,入射波与反射波相互干涉形成驻波。
此时,两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。
在声驻波中,波腹处声压(空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的那部分压强)最小,而波节处声压最大。
当接收换能器的反射界面处为波节时,声压效应最大,经接收器转换成电信号后从示波器上观察到的电压信号幅值也是极大值,所以可从接收换能器端面声压的变化来判断超声波驻波是否形成。
移动卡尺游标,改变两只换能器端面的距离,在一系列特定的距v f fv λ=f λf离上,媒质中将出现稳定的驻波共振现象,此时,两换能器间的距离等于半波长的整数倍,只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化,记录下相邻两次出现最大电压数值时(即接收器位于波节处)卡尺的读数(两读数之差的绝对值等于半波长),则根据公式:就可算出超声波在空气中的传播速度,其中超声波的频率可由信号发生器直接读得。
2.相位比较法实验接线如下图所示。
波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。
在声波传播方向上,所有质点的振动位相逐一落后,各点的振动位相又随时间变化。
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声速测量一、 实验项目名称:声速测量 二、 实验目的1.学会测量超声波在空气中的传播速度的方法2.理解驻波和振动合成理论3.学会逐差法进行数据处理4.了解压电换能器的功能和培养综合使用仪器的能力三、 实验原理声波的传播速度与声波频率和波长的关系为:可见,只要测出声波的频率和波长,即可求出声速。
可由声源的振动频率得到,因此,实验的关键就是如何测定声波波长。
根据超声波的特点,实验中可以采用几种不同的方法测出超声波的波长:1. 驻波法(共振干涉法)如右图所示,实验时将信号发生器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上,超声发射换能器通过电声转换,将电压信号变为超声波,以超声波形式发射出去。
接收换能器通过声电转换,将声波信号变为电压信号后,送入示波器观察。
由声波传播理论可知,从发射换能器发出一定频率的平面声波,经过空气传播,到达接收换能器。
如果接收面和发射面严格平行,即入射波在接收面上垂直反射,入射波与反射波相互干涉形成驻波。
此时,两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。
在声驻波中,波腹处声压(空气中由于声扰动而引起的超出静态大气压强的那部分压强)最小,而波节处声压最大。
当接收换能器的反射界面处为波节时,声压效应最大,经接收器转换成电信号后从示波器上观察到的电压信号幅值也是极大值,所以可从接收换能器端面声压的变化来判断超声波驻波是否形成。
移动卡尺游标,改变两只换能器端面的距离,在一系列特定的距v f fv λ=f λf离上,媒质中将出现稳定的驻波共振现象,此时,两换能器间的距离等于半波长的整数倍,只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化,记录下相邻两次出现最大电压数值时(即接收器位于波节处)卡尺的读数(两读数之差的绝对值等于半波长),则根据公式:就可算出超声波在空气中的传播速度,其中超声波的频率可由信号发生器直接读得。
2.相位比较法实验接线如下图所示。
波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。
在声波传播方向上,所有质点的振动位相逐一落后,各点的振动位相又随时间变化。
声速测量实验报告范文(共五则)
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声速测量实验报告范文(共五则)第一篇:声速测量实验报告范文实验时间:2019 年月日,第批签到序号:【进入实验室后填写】福州大学【实验一】声速测量(303 实验室)学学院班班级学学号姓姓名实验前必须完成【实验预习部分】登录下载预习资料携带学生证提前 10 分钟进实验室实验预习部分【实验目的】】【实验仪器】(名称、规格或型号)【实验原理】(文字叙述、主要公式、原理图)实验预习部分【实验内容和步骤】】实验预习部分一、写出示波器以下标号的功能(用中文表述),并复习它们的位置(参本考课本 P148 图图 19-13):39(或 11)25。
二、在下图方框中标出函数信号发生器的四个部位分别对应哪个选项。
A、CH1B、CH1使能C、CH2D、CH2使能三、实验中在测量声波波长之前,必须确定系统的。
频率。
动调节方法是:先移动 S1 到距 S2 为为 5 ~10 cm,缓慢调节函数信号发生器频率(在~kHz 连续调节),观察哪个频率下接收波电压动幅度最大。
然后移动S1,使示波器显示的正弦幅度最大,再细调信号以频率(以0.01kHz。
为步长调节),直到接收波振幅最大。
记下此时频率。
注意:本实验用的声速测定装置动子是发射端,定子是接收端。
于两个换能器之间的距离最好大于 5 cm,严禁将两个换能器接触。
数据记录与处理【一】测量系统的谐振频率 f =k H z此时换能器间距 L=mm 【二】用共振干涉法测波长((v 公 =340.00 m/s)1L =mm,11L =mm,λ=mm声速 v =百分偏差 B=【三】用相位比较法测波长(v 公 =340.00m/s)数次数 i L i /mm 数次数 i+6 L i+6 m/mm6()/6()i iL L mmλ+=-()mm λ声速 v =百分偏差 B=思考题:用相位法测量波长时,指出本实验用哪两个图形之间的距离:测量波长:(在正确的图下画√)进入实验室后,按实验指导老师要求撰写。
大学物理实验声速测量实验报告
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⼤学物理实验声速测量实验报告声速测量⼀、实验项⽬名称:声速测量⼆、实验⽬的1.学会测量超声波在空⽓中的传播速度的⽅法2.理解驻波和振动合成理论3.学会逐差法进⾏数据处理4.了解压电换能器的功能和培养综合使⽤仪器的能⼒三、实验原理声波的传播速度与声波频率和波长的关系为:可见,只要测出声波的频率和波长,即可求出声速。
可由声源的振动频率得到,因此,实验的关键就是如何测定声波波长。
根据超声波的特点,实验中可以采⽤⼏种不同的⽅法测出超声波的波长:1. 驻波法(共振⼲涉法)如右图所⽰,实验时将信号发⽣器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上,超声发射换能器通过电声转换,将电压信号变为超声波,以超声波形式发射出去。
接收换能器通过声电转换,将声波信号变为电压信号后,送⼊⽰波器观察。
由声波传播理论可知,从发射换能器发出⼀定频率的平⾯声波,经过空⽓传播,到达接收换能器。
如果接收⾯和发射⾯严格平⾏,即⼊射波在接收⾯上垂直反射,⼊射波与反射波相互⼲涉形成驻波。
此时,两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。
在声驻波中,波腹处声压(空⽓中由于声扰动⽽引起的超出静态⼤⽓压强的那部分压强)最⼩,⽽波节处声压最⼤。
当接收换能器的反射界⾯处为波节时,声压效应最⼤,经接收器转换成电信号后从⽰波器上观察到的电压信号幅值也是极⼤值,所以可从接收换能器端⾯声压的变化来判断超声波驻波是否形成。
移动卡尺游标,改变两只换能器端⾯的距离,在⼀系列特定的距v f fv λ=f λf离上,媒质中将出现稳定的驻波共振现象,此时,两换能器间的距离等于半波长的整数倍,只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化,记录下相邻两次出现最⼤电压数值时(即接收器位于波节处)卡尺的读数(两读数之差的绝对值等于半波长),则根据公式:就可算出超声波在空⽓中的传播速度,其中超声波的频率可由信号发⽣器直接读得。
2.相位⽐较法实验接线如下图所⽰。
波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。
声速的测定实验报告
![声速的测定实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/9a53244f53d380eb6294dd88d0d233d4b14e3fc7.png)
一、实验目的1. 理解声速的概念及其影响因素。
2. 掌握使用驻波法和相位法测量声速的方法。
3. 熟悉示波器、低频信号发生器等仪器的使用。
4. 学会使用逐差法处理实验数据。
二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度。
声速的大小受介质性质(如密度、弹性模量等)和温度的影响。
本实验采用驻波法和相位法测量声速。
1. 驻波法:当两列频率相同、振幅相等的声波在同一直线上传播并相遇时,它们会相互叠加形成驻波。
驻波的波腹(振动幅度最大的点)和波节(振动幅度为零的点)之间的距离等于声波的波长。
通过测量波腹间距,可以间接求出声波的波长,进而计算出声速。
2. 相位法:声波是一种振动状态的传播,即相位的传播。
当超声波发生器发出的声波是平面波时,沿传播方向移动接收器,总能找到一个位置使得接收到的信号与发射器的激励电信号同相。
继续移动接收器,当接收到的信号再次与激励电信号同相时,移过的距离即为声波的波长。
通过测量波长和频率,可以计算出声速。
三、实验仪器1. 驻波法实验:- 超声波发射器- 超声波接收器- 示波器- 低频信号发生器- 测量尺2. 相位法实验:- 超声波发射器- 超声波接收器- 示波器- 低频信号发生器- 测量尺四、实验步骤1. 驻波法:1. 将超声波发射器和接收器分别固定在支架上,使其在同一直线上。
2. 连接示波器、低频信号发生器和超声波发射器、接收器。
3. 调节低频信号发生器的频率,使超声波发射器产生稳定的声波。
4. 观察示波器上的波形,找到波腹和波节的位置,并测量波腹间距。
5. 计算声波的波长和声速。
2. 相位法:1. 将超声波发射器和接收器分别固定在支架上,使其在同一直线上。
2. 连接示波器、低频信号发生器和超声波发射器、接收器。
3. 调节低频信号发生器的频率,使超声波发射器产生稳定的声波。
4. 观察示波器上的波形,找到相位差为零的位置。
5. 测量超声波发射器和接收器之间的距离,即为声波的波长。
6. 计算声速。
大学物理实验声速测量实验报告
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大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。
2、学习使用驻波法和相位比较法测量声速。
3、掌握示波器和信号发生器的使用方法。
4、培养实验数据处理和误差分析的能力。
二、实验原理1、驻波法当声源发出的平面波在管内一端发生反射时,入射波和反射波相互叠加形成驻波。
在驻波中,波腹处的声压最大,波节处的声压最小。
相邻两波腹(或波节)之间的距离为半波长λ/2。
通过测量相邻两波腹(或波节)之间的距离,就可以计算出声波的波长λ,再根据声波的频率 f,由公式 v =λf 计算出声速 v。
2、相位比较法通过比较发射波和接收波的相位差来测量声速。
当发射波和接收波的相位差为2π 时,它们的传播距离恰好等于一个波长λ。
利用示波器观察发射波和接收波的李萨如图形,通过测量图形变化一个周期所对应的接收端移动的距离,即可得到波长λ,进而计算出声速 v。
三、实验仪器1、声速测量实验仪2、示波器3、信号发生器四、实验内容与步骤1、驻波法测量声速(1)将信号发生器的输出频率调节到 35kHz 左右,将示波器的扫描时间旋钮和垂直灵敏度旋钮调节到合适的位置。
(2)将超声发射器和接收器相对放置在实验导轨上,移动接收器,观察示波器上的波形,找到驻波的波腹和波节位置。
(3)记录相邻两个波腹(或波节)之间的距离,重复测量多次,计算出声波的波长λ。
(4)改变信号发生器的输出频率,重复上述步骤,测量不同频率下的波长λ,并计算出声速 v。
2、相位比较法测量声速(1)将信号发生器的输出信号同时接到示波器的 X 通道和超声发射器,将超声接收器的输出信号接到示波器的 Y 通道。
(2)调节示波器,使屏幕上显示出稳定的李萨如图形。
(3)缓慢移动接收器,观察李萨如图形的变化,当图形从一个形状变化到另一个形状时,记录接收器移动的距离,即为一个波长λ。
(4)重复测量多次,计算出声波的波长λ和声速 v。
五、实验数据记录与处理1、驻波法测量声速的数据记录|频率(kHz)|波腹间距(mm)|波长(mm)|声速(m/s)||||||| 35 | 345 | 690 | 24150 || 36 | 332 | 664 | 23904 || 37 | 320 | 640 | 23680 |平均值:声速 v =(24150 + 23904 + 23680)/ 3 = 23911 m/s2、相位比较法测量声速的数据记录|频率(kHz)|接收器移动距离(mm)|波长(mm)|声速(m/s)||||||| 35 | 685 | 685 | 23975 || 36 | 658 | 658 | 23688 || 37 | 635 | 635 | 23495 |平均值:声速 v =(23975 + 23688 + 23495)/ 3 = 23719 m/s3、误差分析(1)测量误差:在测量波腹间距和接收器移动距离时,由于读数的不确定性,会引入一定的测量误差。
大学物理实验声速测量实验报告
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大学物理实验声速测量实验报告在这个实验中,我们的目标是测量声速。
声速是物理学中一个非常重要的概念,简单来说,就是声音在空气中传播的速度。
想象一下,当我们在远处喊叫,声音需要一定的时间才能传到听者的耳中,这个时间的长短直接影响到我们对声音的感知。
首先,我们要准备好实验设备。
需要的有一个发声装置,比如一个音叉,当然还得有一个测量距离的工具,比如卷尺。
还有一个记录时间的设备,最好是电子秒表,这样能更精确。
实验前,我们先了解一下声音的传播原理。
声音是通过介质传播的,空气、液体,甚至固体都能传递声音。
每种介质中的声速都不同,空气中大约是343米每秒,听上去好像很快,但想想如果是在水中,声速能更快哦。
接下来,我们找了一个开阔的地方,确保没有其他干扰。
首先确定好实验的起始点和终点,距离最好是几十米,越远结果越准确。
然后,一个同学在起始点敲响音叉,另一个同学在终点准备好计时。
音叉的声音在空气中传播,这个时候,第二位同学需要在听到声音的瞬间按下计时器。
一开始,我们的实验有点乱。
几次测量结果都不尽人意。
我们想试图抓住那个瞬间,却总是慢了一拍。
于是我们决定调整一下实验方式。
音叉的声音太尖锐,可能对测量不够友好。
于是我们换成了更低音的乐器,比如低音提琴。
这样一来,声音传播更为清晰,大家的反应也跟着好很多。
经过几轮测量,我们记录下了不同距离下的时间。
计算声速的时候,公式是距离除以时间。
通过这些数据,我们发现,随着距离的增加,时间的变化规律也很有趣。
每一次的测量,都是一次对自然规律的探索。
在数据处理的环节,我们画出了声速与时间的关系图。
这个图就像是我们努力的结晶,数据点在坐标系上跳跃,仿佛在向我们诉说着声音的秘密。
通过线性回归,我们得到了一条直线,斜率就是我们要找的声速。
这一瞬间,我有种豁然开朗的感觉,实验不仅仅是数据的堆砌,更是对科学的深入理解。
声速的测量看似简单,却隐藏着许多知识。
我们在实验过程中,学会了如何精确记录和分析数据。
声速的测量实验报告
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声速的测量实验报告不会写声速的测量实验报告的朋友,下面请看小编给大家整理收集的声速的测量实验报告,仅供参考。
声速的测量实验报告1实验目的:测量声音在空气中的传播速度。
实验器材:温度计、卷尺、秒表。
实验地点:平遥县状元桥东。
实验人员:爱物学理小组实验分工:张灏、成立敬——测量时间张海涛——发声贾兴藩——测温实验过程:1 测量一段开阔地长;2 测量人在两端准备;3 计时员挥手致意,发声人准备发声;4 发生人向上举手,同时发声,计时员计时(看到举手始,听到声音止)5 多测几次,记录数据。
实验结果:时间17∶30温度21℃发声时间0.26″发声距离 93m实验结论:在21℃空气中,声音传播速度为357.69m/s.实验反思:有一定误差,卡表不够准确。
声速的测量实验报告2实验目的:1)探究影响声速的因素,超声波产生和接收的原理。
2)学习、掌握空气中声速的测量方法3)了解、实践液体、固体中的声速测量方法。
4)三种声速测量方法作初步的比较研究。
实验仪器:1)超声波发射器 2)超声波探测器 3)平移与位置显示部件。
4)信号发生器: 5)示波器实验原理: 1)空气中:a.在理想气体中声波的传播速度为v88(式中8088cpcV(1)称为质量热容比,也称“比热[容]比”,它是气体的质量定压热容cp与质量定容热容cV的比值;M 是气体的摩尔质量,T是绝对温度,R=8.314472(1±1.7×10-6)Jmol-1K-1为摩尔气体常量。
)标准干燥空气的平均摩尔质量为Mst =28.966�8�710-3kg/mol b.在标准状态下(T0�8�8273.15K,p�8�8101.3�8�8kPa),干燥空气中的声速为v0=331.5m/s。
在室温t℃下,干燥空气中的声速为v88v0(2)(T0=273.15K)c.然而实际空气总会有一些水蒸气。
当空气中的相对湿度为r时,若气温为t℃时饱和蒸气压为pS,则水汽分压为rps。
大学物理实验声速的测量实验报告
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大学物理实验声速的测量实验报告一、实验目的1、学会用驻波法和相位法测量声速。
2、了解声速测量的基本原理和方法。
3、加深对波动理论的理解,提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时,入射波与反射波叠加形成驻波。
在驻波中,相邻两波节之间的距离为半波长的整数倍。
通过测量相邻两波节之间的距离,就可以计算出声波的波长,进而求得声速。
设声源的振动频率为 f,波长为λ,声速为 v,则有 v =fλ。
在驻波法中,我们使用超声换能器作为声源和接收器。
当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时,接收端的信号幅度达到最大,此时两个换能器之间的距离 L 与波长λ之间的关系为:L =nλ/2(n =1,2,3,)。
2、相位法声源和接收器作相对运动时,接收器接收到的声波频率会发生变化,这种现象称为多普勒效应。
在相位法中,我们利用多普勒效应来测量声速。
设声源的频率为 f,声源和接收器的相对运动速度为 v',接收器接收到的声波频率为 f',则有:f' = f (1 + v'/v) 。
当声源和接收器相向运动时,v'为正;当声源和接收器相背运动时,v'为负。
通过测量声源和接收器的相对运动速度 v'以及声源的频率 f,就可以计算出声速 v。
三、实验仪器1、声速测量仪2、示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法测量声速(1)按照实验装置图连接好仪器,将超声换能器 S1 和 S2 分别连接到声速测量仪的发射端和接收端。
(2)打开信号发生器和示波器,调整信号发生器的输出频率,使示波器上显示出稳定的正弦波。
(3)缓慢移动 S2,观察示波器上的信号幅度变化。
当信号幅度达到最大时,记录此时 S2 的位置 L1。
(4)继续移动 S2,当信号幅度再次达到最大时,记录此时 S2 的位置 L2。
(5)重复步骤(3)和(4)多次,测量多组数据。
(6)根据测量数据计算出声波的波长λ,进而求得声速 v。
大学物理实验声速测量实验报告
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大学物理实验声速测量实验报告探究声速测量的奥秘一、引言在物理学的殿堂里,声音作为最普遍的物理现象之一,一直吸引着我们去探索它的神秘面纱。
其中,声速的测量无疑是一个基础而又重要的课题。
今天,我们就来聊聊这个让人既好奇又着迷的话题——声速测量实验。
二、实验准备要进行声速的测量,首先得准备好一些必要的工具和材料。
我们需要一根长度适中、质量均匀的细线,以及一个能够发出稳定声波的装置。
还有必不可少的计时器和记录数据的工具。
三、实验步骤1. 将细线一端固定在发声装置上,另一端则悬挂在空气中,确保细线与空气接触的部分尽可能长。
这样,当细线振动时,它就能产生声波了。
2. 调整计时器到合适的时间间隔,开始计时。
此时,观察细线振动的情况,并注意听是否有声音产生。
3. 记录下细线振动的时间,同时用秒表或手机记录下产生的声音。
4. 重复以上步骤多次,取平均值以减小误差。
5. 根据记录的数据和已知的声速公式计算得出声速值。
四、数据分析通过实验数据,我们可以计算出声速的值。
但是,仅仅得到数值还不够,我们还需要进行数据分析,以确保结果的准确性。
1. 检查数据是否具有一致性。
如果多次测量的声速值都接近同一个数值,那么可以初步判断实验是成功的。
2. 分析数据中可能存在的异常情况。
例如,如果某个时刻的声速突然变得非常快,那可能是由于环境因素(如风速)的变化导致的。
这时,我们需要重新检查实验条件,确保没有其他干扰因素。
3. 对比理论值与实验值。
通过比较两者的差异,我们可以发现实验过程中可能出现的问题,并进一步优化实验方法。
五、结论经过一系列的实验和数据分析,我们终于得到了声速的测量结果。
虽然这个过程可能充满了挑战和不确定性,但正是这些经历让我们更加深入地理解了声速这一物理现象的本质。
六、展望未来在未来的学习和研究中,我们将继续探索声速测量的更多可能性。
也许有一天,我们会利用更先进的技术手段,实现对声速的精确测量。
那时,我们不仅能更好地了解自然界的奥秘,还能为人类社会的发展做出贡献。
大学物理实验声速测量实验报告
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大学物理实验声速测量实验报告接下来,我们需要准备实验材料。
一个简单的装置就能帮我们测量声速。
想象一下,用一个扬声器发出声音,再用麦克风记录下来。
这种方法就像在拍电影,声音的传播时间就是我们的关键。
我们需要记录下声音从扬声器到麦克风的时间,计算声速。
是不是有点儿像探险,寻找真相的感觉?我们要用的公式是声速等于距离除以时间。
比如说,扬声器和麦克风之间的距离是 340 米,声音传播了 1 秒钟,那声速就是 340 米每秒。
简单吧!但这只是开始。
实验过程中,还要考虑温度和气压的影响,这些因素就像天气变化,时刻在改变声波的速度。
在实验进行中,我们发现温度越高,声音传播得越快。
因为高温让空气分子更活跃。
就像夏天的时候,大家都活力四射。
低温下,声音传播得慢,就像冬天的懒洋洋的状态。
此外,气压的变化也会影响声速,压强越大,声音传得越远。
科学真的是无处不在,简单的现象背后却有深刻的道理。
在数据收集时,我们尽量多做几次实验,以确保数据的准确性。
重复实验就像是精益求精,确保结果不偏差。
每次测量后,我们都要认真记录,仔细对比。
数据一多,慢慢的,答案就浮出水面了。
看着这些数字,感觉就像是破解了一道谜题,心里别提多高兴。
分析数据的时候,我们用图表来直观展示结果。
这就像画一幅画,把声音的旅程描绘出来。
通过观察不同条件下的声速变化,我们能更深入地了解声波的特性。
这是一种很棒的体验,仿佛在和自然对话。
最终的结果让我们大吃一惊,声速的数值和理论值接近得很。
这证明了我们的实验设计是成功的。
心中不禁涌起一股成就感,这不仅仅是数字,更是对科学探索的热爱。
总结这次实验,声音的传播不仅是物理现象,还是自然界的奇妙法则。
每一步都值得铭记,从准备到实验,再到结果的分析,这一切都是成长的过程。
学会了如何科学地看待问题,如何用实验去探求真相。
正如那句老话,“百尺竿头,更进一步。
”我们将继续探索,去揭开更多未知的面纱。
声速测定物理实验报告
![声速测定物理实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/93f1217c580102020740be1e650e52ea5518cec1.png)
一、实验目的1. 了解声波在介质中的传播特性及其影响因素。
2. 掌握声速测定的基本原理和方法。
3. 学会使用声速测定仪进行实验操作和数据处理。
二、实验原理声波是一种机械波,在介质中传播时,其传播速度v与介质的性质有关。
声速的测量方法主要有驻波法、相位法和时差法。
本实验采用驻波法进行声速测定。
驻波法:当两列相干声波在同一介质中传播时,相遇的波会发生干涉,形成驻波。
驻波的特点是波腹和波节交替出现,且波腹间距等于半个波长。
通过测量波腹间距,可以计算出声波的波长,再结合已知的声波频率,即可求得声速。
三、实验仪器与设备1. 声速测定仪2. 函数信号发生器3. 示波器4. 移动尺5. 声波发射器6. 声波接收器四、实验步骤1. 将声波发射器和接收器固定在实验台上,确保其表面平行。
2. 将函数信号发生器输出端连接到声波发射器,示波器输入端连接到声波接收器。
3. 打开函数信号发生器,调整输出频率在300Hz左右,电压在10-20V之间。
4. 观察示波器显示的波形,调整移动尺,使接收器接收到的信号幅度最大,此时两声波发生共振。
5. 记录此时移动尺的位置,即为波腹间距。
6. 重复步骤4和5,记录多次波腹间距的值。
7. 计算声波的波长和频率。
8. 根据公式v = λf,计算声速。
五、实验数据与结果1. 波腹间距测量结果:第一次:L1 = 15.0cm第二次:L2 = 14.8cm第三次:L3 = 14.9cm平均波腹间距:L = (L1 + L2 + L3) / 3 = 14.9cm2. 声波频率测量结果:f = 300Hz3. 声速计算结果:v = λf = (14.9cm) (300Hz) = 4470cm/s = 44.7m/s六、实验分析与讨论1. 实验结果表明,在本次实验条件下,声速在空气中约为44.7m/s,与理论值相近。
2. 在实验过程中,可能存在以下误差来源:(1)波腹间距的测量误差;(2)声波频率的测量误差;(3)声波发射器和接收器的安装误差;(4)环境温度和湿度对声速的影响。
大学声速测定实验报告
![大学声速测定实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/edf57f4c53d380eb6294dd88d0d233d4b14e3fac.png)
一、实验目的1. 理解声速测定的原理和方法。
2. 掌握使用驻波法、相位法测量声速的实验操作。
3. 学会使用示波器和信号发生器等实验仪器。
4. 通过实验,加深对声学基本概念的理解。
二、实验原理声速是指在介质中声波传播的速度。
声速的大小与介质的性质(如密度、弹性等)有关。
在空气中,声速还与温度有关。
本实验通过驻波法和相位法测量声速,具体原理如下:1. 驻波法:当两束频率相同、相位相反的声波相遇时,会发生干涉现象。
在干涉区域内,声波相互叠加,形成驻波。
通过测量驻波的波长和频率,可以计算出声速。
2. 相位法:通过测量声波传播过程中相位的变化,可以计算出声速。
相位法通常使用示波器观察声波波形,并测量波形之间的相位差。
三、实验仪器1. 声速测定仪2. 示波器3. 信号发生器4. 移动尺5. 温度计四、实验步骤1. 测量室温:打开声速测定仪,预热5分钟。
使用温度计测量室温,记录数据。
2. 驻波法测量声速:a. 将声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平。
如果不水平,将其调平。
b. 将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端。
函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300Hz左右,电压在10-20V。
c. 通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离,找到使讯号极大的位置。
在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整。
d. 从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值。
3. 相位法测量声速:a. 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平。
如果不水平,将其调平。
b. 将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器的CH1接在接收端,CH2接在发射端。
选择CH1、CH2的X-Y叠加。
函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300Hz左右,电压在10-20V。
c. 通过示波器观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离,找到使图形为一条斜率为正的直线的位置。
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实 验 报 告
声速的测量
【实验目的】
1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速
2.学会用逐差法进行数据处理;
3.了解声速与介质参数的关系。
【实验原理】
由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。
在超声波段进行
声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常
见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。
本实验采用的是压电陶瓷制
成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为: v f λ=⋅ (1) 由(1)式可知,测
得声波的频率和波长,就可以得到声速。
同样,传播速度亦可用 /v L t = (2)
表
示,若测得声波传播所经过的距离L 和传播时间t ,也可获得声速。
1. 共振干涉法
实验装置如图1所示,图中S 1和S 2为压电晶体换能器,S 1作为声波源,它被
低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向
空气中定向发出以近似的平面声波;S 2为超声波接收器,声波传至它的接收面上
时,再被反射。
当S 1和S 2的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当
两个平面间距L 为半波长的整倍数,即
L =n ×λ2, n =0,1,2, (3)
时,S 1发出的声波与其反射声波的相位在S 1处差2nπ(n=1,2 ……),因此形成共
振。
因为接收器S 2的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来
说是波腹。
本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显
增大。
从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为λ/2,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距
离增大而逐渐减小。
我们只要测出各极大值对应的接收器S 2的位置,就可测出波
长。
由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。
2.相位比较法
波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。
沿波传播方向的任何两点同相位时,这两点间的距离就是波长的整数倍。
利用这个原理,可以精确的测量波长。
实验装置如图1所示,沿波的传播方向移动接收器S2,接收到的信号再次与发射器的位相相同时,一国的距离等于与声波的波长。
同样也可以利用李萨如图形来判断位相差。
实验中输入示波器的是来自同一信号源的信号,它们的频率严格一致,所以李萨如图是椭圆,椭圆的倾斜与两信号的位相差有关,当两信号之间的位相差为0或π时,椭圆变成倾斜的直线。
3.时差法
用时差法测量声速的实验装置仍采用上述仪器。
由信号源提供一个脉冲信号经S1发出一个脉冲波,经过一段距离的传播后,该脉冲信号被S2接收,再将该信号返回信号源,经信号源内部线路分析、比较处理后输出脉冲信号在S1、S2之间的传播时间t,传播距离L可以从游标卡尺上读出,采用公式(2)即可计算出声速。
4.逐差法处理数据
在本实验中,若用游标卡尺测出2n个极大值的位置,并依次算出每经过n个λ/2的距离为
n λ
2
=[∑(L(n+i)−L i)
n
i=1
]/n
这样就很容易计算出λ̅。
如测不到20个极大值,则可少测几个(一定是偶数),用类似方法计算即可。
【实验数据记录、实验结果计算】
实验时室温为16℃,空气中声速的理论值为
ν=ν0×√(1+
t
273.15
)=341.019m/s
1.共振干涉法
频率 f=35.617
使用逐差法进行数据处理,处理过程由C++程序完成,程序如下
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
const int n=10;
const double f=35.617;
const double L[2*n]={50.00, 52.58, 54.41, 57.46, 59.63, 62.40, 64.46,
67.37, 70.60, 72.16,74.01, 77.00, 79.01, 81.84,
83.80, 86.92, 88.78, 91.66, 93.31, 96.49}; double LMD=0;
int main()
{
for (int i=0;i<n;i++) LMD+=(L[n+i]-L[i])*2/n/n;
printf("v=%.3lf\n",LMD*f*2);
system("pause");
return 0;
}
此程序运行结果为:v = 344.461 m/s;
2.相位比较法
频率 f=35.618
#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
const int n=5;
const double f=35.618;
const double L[2*n]={54.82, 64.41, 74.02, 83.74, 93.40, 103.06, 112.90, 122.36, 131.86, 141.09};
double LMD=0;
int main()
{
for (int i=0;i<n;i++) LMD+=(L[n+i]-L[i])/n/n;
printf("v=%.3lf\n",LMD*f);
system("pause");
return 0;
}
此程序运行结果为:v = 343.187 m/s
3.时差法测量空气中声速
计算机作图如下:
由于第二组数据,存在较大误差,因此将其去掉。
计算机计算得
v = 344.41 m/s
4.时差法测量液体中声速
计算机作图如下:
计算机计算得 v = 1449.43 m/s
【分析讨论】
1 关于误差
其实做这个实验需要极其精细的操作。
为了得到更精确的结果,
不仅要每个
人时刻集中精力观察仪器,操作仪器,而且需要两个人的默契配合。
当然,还是有一些最基本的需要注意的地方,如操作距离旋钮时,旋转最好不要太快,接近读数点时要放慢速度,最好不要逆向旋转旋钮;示波器的图像最好调节到合适的大小位置,以便观察和减小误差。
观察李萨如图像时应选取水平或垂直线段中的一者为标准,否则无法判断移动的是波长还是半波长。
此时应将图像尽量放大,因为观察重合时图像较小会导致误差很大。
当然最终测得的结果还是有一定的误差,但误差已经很小了。
观察测得得空气中声速发现几种测量方法的测量结果都偏大,一个重要的原因就是空气中含有水蒸汽及其它杂质,声音在这些物质中的传播速度都要比在空气中的传播速度大,所以最后的测量结果都偏大。
而使用相位法测得的结果与真实值最接近,因为这个方法观察图像时,是在图像变化到重合时读数,判断图像重合成直线是相对容易的,所以误差会较小。
【思考题】
1、为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测定?
答:因为在谐振频率下,反射面之间的声压达极大值。
这样从示波器上观察到的电压信号幅值为最大,从而更利于观察。
2、要让声波在两个换能器之间产生共振必须满足那些条件?
答:1、两个换能器的发射面与接受面互相平行。
2、两个换能器间的距离为半波长的整数倍。
3、试举出三个超声波应用的例子,他们都是利用了超声波的那些特性?
答:比如超声波定位系统,超声波探测,超声波洗牙。
他们利用了超声波的波长短,易于定向发射,易被反射等特性。
4、在时差法测量中,为何共振或接受增益过大会影响声速仪对接受点的判断?答:因为当共振或接受增益过大时,接受器将提前接收到信号,这样测得的时间将偏小,导致最后计算出的声速偏大。
【个人想法】
1.我想这个实验测声速的方法可以有更广阔的用处.对于前两种方法,可以测得
一些以波形态传播的物质的速度.如果仪器可以极其精密,就可测得光速.
对于第三种方法,可以用来测量光速.在发射端接收端都安装平面镜,可以记录光走充分大个来回的时间,让发射端和接收端记录光走的来回数,然后用时差法算得光速.。