大学物理实验报告-声速的测量
(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。
大学物理实验声速测量实验报告(一)
大学物理实验声速测量实验报告(一)大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的通过声速测量实验，掌握声波的基本特性以及实验方法，学习如何用简单的实验手段对声速进行测量，并且了解声速的应用。
二、实验所需器材1. 示波器2. 函数信号发生器3. 线性电路4. 单色光源5.光栅分光仪 6. 毫米纸 7. 恒温水槽三、实验原理声音是一种机械波，它在均匀介质中的传播速度与介质的物理性质有关。
此次实验采用的是共振法测量声速，其基本原理如下：将发声器放入实验管中，在一定频率下，管内空气可以出现共振现象，在此频率下，声波在管内的传播速度等于管内空气共振波长乘以频率。
因此，声速可以通过实验测量所得的频率和波长计算得出。
四、实验步骤1. 在恒温水槽中制备温度为20℃的水，用毫米纸测量实验管的长度和内直径。
2. 将水槽和实验管放置于振动无穷远物的正对着示波器处，示波器与函数信号发生器通过线性电路连接。
3. 调节函数信号发生器使其发生频率稳定在1kHz左右，此时开启示波器，调节其放大倍数至合适。
4. 开启函数信号发生器，调节频率，直到示波器上出现一个频率对应的谐波振动。
此时记录下频率。
5. 毫米纸上标出实验管的坐标，使振动气柱一端在标出的坐标处。
6. 通过不断调节频率和气柱长度，直到再次出现共振波长时，记录下新的频率和气柱长度并计算出波长。
7. 计算声速，除以空气的密度20°C下为1.293kg/m^3，求得在该环境下的声速。
五、实验结果和分析通过实验可以得到，当频率为1kHz时，声波经过实验管之后，出现了谐波振动。
另外，在不断调节频率和气柱长度的过程中，也成功测得了共振时的频率和波长，从而计算得到声速为343.4m/s。
这与理论值基本一致，误差在可接受范围内。
六、实验总结通过本次实验，我们学会了桥式共振测量法的原理、方法和意义，并且初步掌握了共振法测量声速的实验方法。
通过实验，我们还发现共振现象在现实生活中有着广泛的应用，例如由于声波在水中传播较快，因此潜水员可以通过声音确定水中物体的位置等。
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。
大学物理实验声速测量实验报告
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。
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法测量声速。
3、加深对声波、波动等物理概念的理解。
4、培养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，会形成驻波。
当声源和接收器之间的距离满足一定条件时，会在两者之间形成稳定的驻波。
驻波的相邻波腹或波节之间的距离为半波长的整数倍。
通过测量相邻波腹或波节之间的距离，就可以计算出声波的波长，进而计算出声速。
2、相位法利用示波器观察声源和接收器的信号相位差。
当声源和接收器之间的距离改变时，相位差会发生变化。
通过测量相位差的变化，结合距离的改变量，可以计算出声波的波长，从而得出声速。
声速的计算公式为：＄v ＝fλ$，其中$v$为声速，＄f$为声波的频率，＄λ$为波长。
三、实验仪器1、声速测量仪包括声源、接收器、可移动导轨等。
2、示波器用于观察信号的波形和相位。
3、信号发生器产生一定频率的电信号驱动声源。
四、实验步骤1、驻波法测量声速连接实验仪器，将声源和接收器安装在可移动导轨上。
打开信号发生器，调节输出频率，使示波器上显示出稳定的正弦波。
缓慢移动接收器，观察示波器上的波形，找到相邻的波腹或波节，记录接收器的位置。
重复测量多次，计算相邻波腹或波节之间的距离平均值，即为半波长。
根据信号发生器的频率和波长计算出声速。
2、相位法测量声速按照驻波法的连接方式连接好仪器。
将示波器的两个通道分别连接到声源和接收器的输出端。
缓慢移动接收器，观察示波器上两个信号的相位差变化。
当相位差从 0 变化到π时，记录接收器的位置。
重复测量多次，计算相邻两次相位差变化时接收器移动的距离平均值，即为波长。
结合信号发生器的频率计算出声速。
五、实验数据及处理1、驻波法测量数据｜测量次数｜相邻波腹（或波节）位置（mm）｜距离差（mm）｜半波长（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜平均值：半波长＝＿____ mm已知信号发生器的频率$f ＝＿____ Hz$，则声速$v ＝fλ ＝ f×2×＄半波长＝＿____ m/s2、相位法测量数据｜测量次数｜相位差变化时的位置（mm）｜距离差（mm）｜波长（mm）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 4 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 5 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜平均值：波长＝＿____ mm声速$v ＝fλ ＝＿____$ m/s六、误差分析1、仪器误差测量仪器本身存在精度限制，可能导致测量结果的误差。
大物实验报告声速的测定
大物实验报告声速的测定篇一：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：vf(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(1)求得声速。
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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>
using namespace std;
const int n=10;
const double f=;
const double L[2*n]={, , , , , , , , , ,, , , , , , , , , };
double LMD=0;
int main()
编号:12345678910 L(mm)
编号:11121314151617181920 L(mm)
printf("v=%.3lf\n",LMD*f*2);
system("pause");
return 0;
}
此程序运行结果为：v = 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>
编号12345678
using namespace std;
const int n=5;
const double f=;
const double L[2*n]={, , , , , , ,
, , };
double LMD=0;
int main()
编号:12345678910 L(mm)
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 = m/s
3．时差法测量空气中声速
计算机作图如下：
计算机计算得v = 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 = 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.。