大学物理实验声速的测量实验报告

大学物理实验声速的测量实验报告 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Δli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=4.802mm, ?? ?? 平均×4.802×10=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Δli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=9.444mm, ???? 平均×9.444×10=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Δti基本相等，验证了Δti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 =× ??????，Δt平均=14.2us,ΔL=20mm, V= ????????平均 ?? ?? =????.??×???????=1408.451m/s,并且此速度也是在温度T0=300K测得的。 ????×??????? 通过查阅相关资料得知，声音15?的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 空气中的传播速度为340m/s，25?时为 346m/s;声音在25?的蒸馏水中传播速度为1497m/s，在25? 的海水中的传播速度为1531m/s。并且，声音在介质中传播会受到温度的影响。 有关的研究表明，声音传播速度与温度是成正比的，在近地层中，当气温随高度增加而降低时，声音的传播速度虽高度增加而减小，声音的射线就会向上弯曲;反之，当气温随高度增加而升高，声音的传播速度就会随高度的增加而增加，声波射线呈向下弯曲状，给人的听觉就是“声音在下沉”。 因此，三次实验数据的得出还是比较好的符合了这个客观规律。共振法和相位法测得声速的大小出现了比较大的波动，比如在读数上，李萨如图像的判别上存较大误差。并且个别数据的值明显不符合规律，其实是应该进行试验修正的。 篇二:声速测量实验报告 大学物理实验课 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 俸永格(1364861(来自:WWw.XieLw.com 写 论 文 网:大学物理实验声速的测量实验报告)1061) 教学题目: 声速的测量 教学对象:10级电子信息班、10动医学班、10级农机班、10级植保班。 授课地点:海南大学基础实验楼2610室。 教学重点:让学生了解测量超声波在媒介中传播速度的实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思想和 实验方法。 教学难点:让学生熟练掌握双踪示波器、SV5/7测试仪、SV8信 号源的协 调使用并完成两正交信号相位差的多次测量。 一 实验目的: (1)加深对驻波及振动合成等理论知识的理解， (2)掌握用驻波法、相位法测定超声波在媒介中的传播速度， (3)了解压电换能器的工作原理，进一步熟悉示波器的使用方法提高运用示 波器观测物理参数的综合运用能力。 二 实验仪器: GW-680双踪示波器一台，SV8信号发生器一台,SV7测试仪一台，同轴 电缆若干。 三 实验原理 声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波(频率超过2×10Hz的声波)传播速度的测量在国防工业、工业生产、军事科学与医疗卫生各领域都具有重大的现实意义。实验室常用驻波法和相位法进行测量。 (一)驻波法测量声速基本原理 4 如图所示为两列同频率、同振幅、振动方向平行且相向传波的机械波在媒介中形成的驻波波形，其波腹间距与波节间距均为半个波长。通过对波腹(节) 间距X的测量便可实现对波长λ的间接测量，结合对驻波谐振频率f的测量便可间接求算声波的传播速度v。 v = λ × f λ=2X v = 2X × f 原理图示1(驻波法原理图) (二)相位法测量声速基本原理 请同学们自行完成～要求体现以下两个方面的内容～ (1) 简谐振动正交合成的基本原理， (2) 利用李萨如图形的相位差特点间接测量声速的基本原理。 四 实验内容与步骤 (一)驻波法测声速 实验连线图示1(驻波法) (1) 了解测试仪的基本结构，调节两个换能器的间距5cm左右。 (2) 初始化示波器面板获得扫描线。 (3) 按图示1正确连线，将示波器的扫描灵敏度与通道1垂直灵敏度旋钮分 别调至适当档位，缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置 (示波器显示波形幅值最大)。 (4) 依次调节信号源的频率粗、细调旋钮，同时观察示波器显示波形幅值变 化情况，幅值最大时所对应的频率即为谐振频率f，将f数值记录于(表一)。 (5) 逆时针方向转动换能器平移鼓轮至两换能器端面距离约5厘米左右，确 定所选第一个波腹的位置并初始化数显读数标尺。 (6) 缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹(节) 位置(示波器显 示波形幅值最大)并记录相应的数显标尺读数于(表一)。 (7) 重复步骤7连续记录14个波腹(节)的位置读数并记录于(表一)。 (8) 实时记录环境温度与SV8输出电压幅值V。 (二)相位法测声速 (1) 保持驻波法连线不变，另用一根电缆线连接信号源的发射波形接口与示波器通道2输入端口。 (2) 调节示波器扫描旋钮至正交档，逆时针方向转动换能器平移鼓轮观察不同相位差时的李萨如图形(斜线、椭圆、圆)。当两换能器端面距离约5厘米时停止转动。 (3) 缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮，当示波器显示一正(反)斜线时停止转动换能器平移鼓轮并初始化数显读数标尺。 (4) 缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮，当示波器显示一反(正)斜线时 停止转动换能器平移鼓轮并将此时的数显标尺读数记录于(表二)。 (5) 重复步骤4记录14个反(正)斜线波形的位置读数并记录于(表二)。 (6) 实时记录环境温度与SV8输出电压幅值V。 (7) 结束实验归整仪器。 五 原始数据记录表(此表要求学生课前完成并绘于预习报告中) 表一 驻波法测量声波传播速度记录表 表二 相位法测量声波传播速度记录表(正反斜线法) 六 注意事项 (1)示波器辉度调节应适度，不可调至最大～ (2)两换能器发射端面不可接触～(X5cm) (4)转动换能器平移鼓轮不可过快～并注意避免回程差～ 七 实验数据处理与实验结果 1原始数据见原始数据记录纸， 2数据处理采用的具体方法:列表法与逐差法 3数据处理与实验结果(仅供参考，表中TO=273.15K, V实代表声速实测值) 输入频率:f? _36761Hz， ?f?0.3Hz ,环境温度:t?30.0?C，电压15伏) 实验结果: V实??V?? 实测值与理论计算值之间的百分误差: ?m?s?1 篇三:大学物理实验报告-声速的测量 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(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S1和S2为压电晶体换能器，S1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;S2为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射。当S1和S2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×， n=0，1，2，„„(3) 2λ 时，S1发出的声波与其反射声波的相位在S1处差2nπ(n=1，2 „„)，因此形成共振。 因为接收器S2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S2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 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 (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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、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 ????=?? ??+?? ????? /?? ??=1 ?? 。如测不到20个极大值，则可少测几个(一定是偶数)，用这样就很容易计算出λ 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 ?? ??=??0× 1+ =341.019??/?? 1(共振干涉法 频率 f=35.617 #includeiostream #includecstdio using namespace std; constint 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 (inti=0;in;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 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 #includecstdio using namespace std; constint 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 (inti=0;in;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