大学物理实验报告-声速的测量
379编号大学物理实验报告-声速的测量
379编号大学物理实验报告-声速的测量实验名称：声速的测量实验目的：通过实验测量声波在不同媒介中的传播速度，熟悉实验仪器的使用方法并了解声速的概念及计算方法。
实验仪器：定频发生器、扬声器、共振管、卷尺、计时器等。
实验原理：声速是指声波在介质中传播的速度。
声波的波速v与频率f和波长λ有关：v=fλ。
在同一介质中，声速是一定的，而在不同的介质中，声速是不同的，与介质的性质有关。
共振现象是指在某一频率下，振动系统的振幅达到最大值的现象。
当空气某一长度的共振管产生共振时，管内的空气分子震动的频率与发出声波的频率相同，即共振频率。
共振频率与管长及空气介质有关，若以L表示共振管长度，则共振频率与管长L之间的关系为：f=nv/4L，其中n为正整数。
实验步骤：1.通过定频发生器产生固定频率的电磁波信号，并通过扬声器将电磁波信号转换成相应频率的声波信号，声波信号的频率为500Hz左右。
2.将共振管半封闭，调整管长，使共振现象出现。
测量此时的共振管长度L1。
4.记录室内温度和相对湿度。
5.分别在室内、水中和硫酸乙酯中重复上述步骤，测量共振管长度。
实验数据：实验媒介室内水中硫酸乙酯中室温/℃ 22.5 22.0 22.5相对湿度/% 38.0 40.5 41.0L1/cm 25.5 25.0 16.8L2/cm 12.0 11.5 6.2实验计算：通过实验，我们测得在不同媒介中的共振管长度，根据实验原理，我们可以通过共振管长度和共振频率计算声速v。
对于室内测量结果来说：共振频率f=nv/4L1，将n取为1，得到v=4L1f=4×25.5×500=25500cm/s。
根据声速的定义，声速v=λf，公式中λ为波长，由此我们可以求得波长：λ=v/f=25500/500=51cm。
同理可得其他媒介下的声速和波长，结果如下。
实验结论：通过本实验，我们了解了声速的概念及计算方法，同时也熟悉了实验仪器的使用方法。
(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)
实验报告：测量声速
概述
本实验旨在通过测量空气中的声速来学习声波的基本性质和特点，掌
握测量的基本方法和技巧。
材料与仪器
•声速测量仪
•气垫桥
•电源、万用表等辅助设备
实验步骤
1.将声速测量仪和气垫桥连接
2.将待测试验物（如气体）加入到气垫桥内
3.打开声速测量仪，进行预热和校准
4.调节测量仪的参数，使其能够测量到待测物质中的声速
5.进行实验测量，并记录数据
6.对数据进行分析和处理，计算得到实验结果
实验结果
经过多次测量和统计分析，我们得到了如下的实验结果：
•空气中的声速：340m/s
分析与讨论
在实验中，我们发现测量结果存在一定的误差，这可能与仪器精度、
环境噪声、操作技巧等多个方面有关。
为了提高实验的准确度和可靠性，在进行实验之前我们应该认真准备、仔细操作，避免一些人为因素对实验结果的影响。
结论
通过本次声速测量实验，我们进一步了解了声波的特性和性质，掌握了测量声速的基本方法和技巧，为今后的物理实验积累了经验和实践基础。
总结
本次实验要求我们独立完成实验操作和数据处理，锻炼了我们的实验能力和科研素养。
在实验中，我们也体会到了科学实验的严谨性和科学精神的重要性，让我们能够更好地理解科学研究的本质和意义。
在今后的学习和工作中，我们应该注重实践、勤思考、善总结，不断提升自身的实验能力和科学素养，为自己和社会创造更大的贡献。
大学物理实验声速测量实验报告
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。
声速的测量实验报告及数据处理
声速的测量实验报告及数据处理一、实验目的与原理1.1 实验目的为了研究声速的测量方法，我们进行了一次声速的测量实验。
通过实验，我们希望能够了解声速的定义、测量原理以及影响声速的因素，从而为实际应用提供理论依据。
1.2 实验原理声速是指在某种介质中，声波传播的速度。
声音是由物体振动产生的机械波，当这种振动传播到介质中时，会引起介质分子的振动，从而形成声波。
声波在介质中的传播速度与其内部分子的振动速度有关，而分子的振动速度又受到温度、压力等因素的影响。
因此，声速的测量实际上是测量介质中分子振动速度的过程。
二、实验设备与材料2.1 设备本次实验使用的设备包括：声源(用于产生声波)、麦克风(用于接收声波)、计时器(用于计算声波传播时间)、数据处理软件(用于分析实验数据)。
2.2 材料实验所使用的材料包括：水、玻璃、铝箔等。
这些材料都是常见的介质，可以用于测量声速。
三、实验步骤与数据处理3.1 实验步骤1) 将水倒入一个透明的容器中，使其充满水。
2) 将玻璃和铝箔分别放在水中。
3) 用麦克风分别对玻璃和铝箔进行录音。
4) 使用计时器记录每次录音所需的时间。
5) 重复以上步骤多次，以获得较为准确的数据。
6) 使用数据处理软件对实验数据进行分析，得出声速的测量结果。
3.2 数据处理我们需要计算每次录音所需的时间。
由于实验过程中可能会受到环境噪声的影响，因此我们需要在每次录音前先将麦克风校准，以减小误差。
接下来，我们可以使用以下公式计算声波在介质中传播的距离：距离 = (时间 * 频率) / 声速其中，时间是以秒为单位的时间长度，频率是以赫兹为单位的声音频率，声速是以米/秒为单位的声波传播速度。
通过对所有数据的分析，我们可以得到不同介质中声波传播速度的测量结果。
四、实验结果与分析根据我们的实验数据，我们得到了不同介质中声波传播速度的结果。
通过对比实验数据与理论预测值，我们发现实验结果与理论预测值基本一致，说明我们的实验方法是可行的。
大学物理实验报告声速的测量
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 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
大学物理实验报告声速的测量声速是指声波在介质中传播的速度。
在大学物理实验中，测量声速是一项常见的实验项目。
本文将介绍如何进行声速的测量以及实验过程中的注意事项。
声速的测量可以通过多种方法进行，其中一种常用的方法是通过测量声波在空气中的传播时间来计算声速。
实验中需要用到一台发声器和一台示波器。
首先，将发声器放置在适当的位置，使声波能够在实验室中传播。
然后，将示波器连接到发声器上，并将示波器设置为触发模式。
触发模式可以确保示波器在接收到声波信号时才进行测量。
接下来，调整发声器的频率，使其产生一个明显的声波信号。
然后，打开示波器，并调整示波器的垂直和水平刻度，使声波信号能够在示波器屏幕上清晰可见。
现在，我们可以开始测量声速了。
首先，选择一个起始点，并用示波器的游标功能标记下来。
然后，等待声波信号到达示波器的起始点，并用示波器的游标功能再次标记下来。
通过测量两个标记点之间的时间差，我们可以得到声波在空气中传播的时间。
为了提高测量的准确性，可以进行多次测量，并计算平均值。
此外，还应注意排除外界因素对测量结果的影响。
例如，确保实验室中的环境噪音较小，并避免其他声源的干扰。
在进行实验时，还应注意一些实验技巧。
首先，要确保示波器的触发模式正确设置，以确保测量结果的准确性。
其次，要使用适当的测量工具，如游标功能，以提高测量的精确度。
最后，要注意对实验数据进行记录和分析，以便后续的数据处理和结果推导。
通过以上实验步骤和技巧，我们可以准确测量声速并得到实验结果。
在实验报告中，除了记录实验步骤和结果外，还可以进行一些讨论和分析。
例如，可以比较实验结果与理论值的差异，并探讨可能的误差来源。
此外，还可以讨论声速在不同介质中的差异，并对实验结果进行进一步的解释和应用。
总结起来，声速的测量是一项常见的大学物理实验。
通过合理的实验步骤和技巧，我们可以准确测量声速并得到实验结果。
在实验报告中，除了记录实验过程和结果外，还可以进行讨论和分析，以进一步理解声速的特性和应用。
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 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__D_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__D_Dd__________ÿĝϨϨ________________ _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-声速的测量
实验仪器
示波器
Zky－ss声速测定实验仪
配套的声速测定装置
实验步骤
步骤一：共振干涉法测声速
❖ 按图接线（检查接线），调节仪器，使示波 器显示接收信号电压的波形;
❖ 测定压电陶瓷换能器系统谐振频率f; ❖ 测定波长.
仪器连接及调节
CH1
CH2
首先显示欢迎界面，自动进入按键说明界面，按确认键进 入模式选择界面，选择正弦波模式按确认进入实验测量界面。
测量声波波长
❖ 将频率固定在平均值处。 ❖ 改变换能器之间距离，同时观察示波器上声
压振幅变化，记下出现正弦振幅最大的位置 （测量时要注意回程差的存在）。 ❖ 用逐差法计算出声波波长
读数装置由主尺和鼓轮读数组成。
❖ 如图所示主尺读数取 53mm
❖ 鼓轮读数取0.785mm ❖ 读数为53.785mm ❖ 现数据简化估读位省略
波器CH1(4)或CH2(6),屏幕上下方应显示出2(2)，并且调节电压衰减 （5）使电压标称值为100mv. 3.调节触发源（9）使触发信号（7）为发射信号CH1。 4.调节信号源的频率（35KHz－－38KHz），使接收波的电压振幅最大。 波形幅度如果超过可调节电压衰减（5），调节时基旋钮（12）和触发 电平（10）使波形稳定。 5.微调换能器之间位置，确定波形振幅最大并且不出现失真。 若出现失真，应调节信号源的接收或发射增益大小。 6.再微调频率使波形振幅最大，确定该频率就是谐振频率。
声速测量
声速测量
本实验用压电陶瓷实现声－电转化来测定声速。
实验原理
❖ 在波动过程中，声波的传播速度v与声波频率f和波 长λ之间的关系为v=fλ。所以只要测出声波的频率和 波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声 波的信号发生器的频率读出，波长则可用共振干涉 法和相位比较法进行测量。
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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。
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，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
经发出一个脉冲波，经过一段距离的传播后，该脉冲信号被接收，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、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，若用游标卡尺测出个极大值的位置，并依次算出每经过个的距离为
这样就很容易计算出。
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
1．共振干涉法
频率
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>
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
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 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.。