大学物理实验教案-声速
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。
大学物理实验声速的测定数据处理
大学物理实验声速的测定数据处理实验背景：声速是指声波在介质中的传播速度。
声速的测量不仅可以帮助我们了解介质的性质，还可以广泛应用于声音信号处理和声波探测领域。
本实验通过测定铝棒中的声波传播时间以及铝棒的长度和质量，计算出铝棒中声波的传播速度，从而得到声速近似值。
实验步骤：1. 实验器材：发声器、示波器、铝棒、光门、计时器、质量秤等。
2. 实验流程：(1) 以发声器为信号源，产生一定频率的声波信号;(2) 将声波信号传输到铝棒的一端，通过铝棒中的介质传播;(3) 将铝棒的另一端连接到光门上，通过光门记录声波传播时间;(4) 测量铝棒的长度和质量;(5) 计算声波在铝棒中的传播速度。
实验数据：1. 铝棒的长度： l = 32.0 cm;3. 声波传输时间： t = 3.7 ms;4. 发声器产生的频率： f = 1000 Hz。
实验结果：1. 铝棒的横波声速(c)的计算公式：c = 2l/t。
根据实验数据，可求出铝棒中横波声波在此条件下的传播速度为：c = 2×32.0 / (3.7×10^-3) = 1732 m/s2. 单位长度横波弹性系数(E)的计算公式：E = ρc^2其中ρ为铝棒的密度，铝的密度为2.70 g/cm^3。
根据铝棒的质量和长度可求得铝棒的密度：可得铝棒的单位长度横波弹性系数为：通过本实验我们得到了铝棒中声波的传播速度，近似值为1732 m/s，同时计算出了铝棒的横波弹性系数，值为7.60×10^10 N/m^2。
这些数据对于了解材料的声学性质以及声音信号处理等方面有着重要的应用价值。
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。
实验二 声速的测量_大学物理实验_[共12页]
![实验二 声速的测量_大学物理实验_[共12页]](https://img.taocdn.com/s3/m/cf3f4d128bd63186bdebbcd7.png)
经整理后，得
1 6
d 3
dv dt
1 6
d 3 (
0 )g
3
d
v
（6-9）
dv dt
18 d2
v
1
0
g
这是个一阶线性微分方程，其通解为
（6-10）
v
1
0
g
d2 18
Ce
18 d2
t
（6-11）
设小球以零初速放入液体中，代入初始条件（t=0，v=0），定出常数 C 并整理，得
现机械振动与电磁振动的相互转换。压电换能器可以把电磁振
动转换为机械振动作为声波发生器，也可把机械振动转换为电
磁振动作为声波接收器。
压电陶瓷换能器根据它的工作方式，可分为纵向（振动）
图 6-2 纵向换能器结构简图
换能器、径向（振动）换能器及弯曲振动换能器。图 6-2 为纵 1—丝杆；2—辐射腔；3—声波辐射面；
求出，其中
L
为声波传播的路程，t
为声波传播的
Байду номын сангаас
时间。超声波的频率为 20kHz～500MHz，它具有波长短、易于定向传播等优点。在同一媒质中，
超声波的传播速度就是声波的传播速度，而在超声波段进行传播速度的测量比较方便。超声波在
测距、定位、成像、测液体流速、测材料弹性模量、测量气体温度瞬间变化等方面都得到广泛的
小球进入液体后就达到了平衡速度。
实验二 声速的测量
声波是一种频率介于 20Hz～20kHz 的机械振动在弹性媒质中激起而传播的机械纵波。波长、 109
大学物理实验
强度、传播速度等是声波的重要参数。测量声速的方法之一是利用声速与振动频率 f 和波长 之
物理课的声学实验教案
物理课的声学实验教案主题：物理课的声学实验教案导语：声学是物理学的一个重要分支，涉及声音的产生、传播和接受等各个方面。
在物理课程中，进行声学实验可以帮助学生更好地理解声音的本质和特性，培养他们的实验能力和科学思维。
本教案将介绍几个适合物理课声学实验的教学内容和实施步骤，旨在激发学生的学习兴趣，提高他们对声音的认识和理解。
一、实验名称：声音在不同介质中的传播速度实验目的：通过测量声音在不同介质中的传播速度，探究声音在固体、液体和气体中的传播性质。
实验步骤：1. 准备三个容器，分别装入水、空气和固体材料（如铁制物体）。
2. 连接声源和麦克风，调整适当的实验装置。
3. 分别在三个介质中发送声音信号，记录声音在不同介质中传播的时间。
4. 计算出声音在不同介质中的传播速度，并比较它们的差异与原因。
实验要点：1. 实验中应保证声源和麦克风的距离固定，并确保实验条件尽可能稳定。
2. 测量时间时要准确定位声音信号的开始和结束点。
3. 实验完成后，学生应互相交流实验结果、进行数据分析，并与理论知识进行比较和讨论。
二、实验名称：共鸣管的共振频率测量实验目的：通过测量共鸣管的共振频率，了解共鸣的概念和应用。
实验步骤：1. 准备一个开口的共鸣管和一个声源。
2. 调整共鸣管的长度，使其不同部位能够产生共振。
3. 逐渐改变共鸣管的长度，记录每次共振时声音的频率。
4. 绘制频率随共鸣管长度变化的曲线，并分析其规律。
实验要点：1. 实验时要确保共鸣管的开口保持一致。
2. 测量时应仔细调整共鸣管的长度，以确保共鸣发生。
3. 学生可以对比不同共鸣管、不同材料的共振频率，并分析引起差异的原因。
三、实验名称：探究声音的传播方向实验目的：通过实验观察，探究声音在不同环境中的传播方向。
实验步骤：1. 在教室内准备几个扬声器，并与不同声源相连。
2. 将声源放置在教室的不同位置，让学生观察声音传播的方向。
3. 学生记录声音传播的方向以及声音传播路径的特点。
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大学物理实验报告：声速的测量引言：声速是声波在介质中传播的速度，是一个物质的固有属性。
在物理学中，测量声速是一项重要的实验，它不仅有助于我们了解声波的传播规律，还可以为其他领域的研究提供基础数据。
本实验旨在通过一系列测量步骤，精确计算出声速的数值。
材料与方法：实验所需材料有：声速测量装置、示波器、发声器、频率计、螺旋测微器、直尺、宽口瓶、水、计时器等。
实验步骤如下：1. 将宽口瓶中装满水，放置在平稳的桌面上。
2. 将发声器固定在宽口瓶的顶部，确保其与水面平行。
3. 将示波器与发声器相连，以便观察声波的波形。
4. 调节发声器的频率，使其发出稳定的声音。
5. 使用螺旋测微器测量宽口瓶的高度，并记录下来。
6. 在示波器上观察声波的波形，并使用频率计测量声波的频率。
7. 同时启动计时器和示波器，记录下声波传播从发声器到水面反射回来的时间间隔。
8. 重复上述步骤，进行多组实验数据的测量。
结果与讨论：根据实验数据，我们可以计算声速的数值。
首先，根据声波传播的时间间隔和宽口瓶的高度，我们可以计算出声波在水中的传播距离。
其次，根据声波的频率和传播距离，我们可以计算出声波在水中的传播时间。
最后，通过将传播距离除以传播时间，我们可以得到声速的数值。
在实验过程中，我们需要注意一些误差来源。
首先，由于声波的传播路径并非直线，而是经过水面的反射，因此需要对声波传播的路径进行修正。
其次，由于实验设备的精度限制，测量值可能存在一定的误差。
为了减小误差，我们可以进行多组数据的测量，并取平均值作为最终结果。
此外，声速的数值还受到温度和压力等环境因素的影响。
在实验中，我们可以通过控制实验环境的温度和压力，使其尽量接近标准条件，以获得更准确的结果。
结论：通过以上实验步骤和数据处理，我们成功测量出了声速的数值。
实验结果表明，声速在水中的数值为XXX m/s（具体数值根据实验数据计算得出）。
这一结果与文献中的数值相近，验证了实验的准确性和可靠性。
大学物理实验声速测量实验报告(1)
大学物理实验声速测量实验报告(1)大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过测量声波的传播时间和距离，计算出空气中的声速，并且借此掌握声波在介质中传播的相关知识和技能。
二、实验原理声波的传播速度与介质密度、压强以及温度有关。
本实验中，通过一段已知长度的玻璃耳管和可以发出超声波的脉冲发生器，将脉冲信号通过耳管传输到另一端，在经过接收装置后产生回响信号，并自动停止脉冲发生，记录下声波传播的时间t。
同时，测量被测介质温度以及用光学仪器测量出耳管长度L，即可利用以下公式计算出声速v：v=2L/t三、实验仪器超声波发生器、玻璃耳管、声波接收器、计时器、光学仪器、温度计等。
四、实验步骤1.将玻璃耳管放置在实验台上，测量其长度L；2.将发生器与接收器分别连接到耳管的两端，使其相离5cm左右，打开发生器的电源；3.按下发生器上的按钮，让发生的声波波段传输至接收器，并记录下传输时间t；4.多次重复上述步骤，取平均值，得到声波传播时间t及其标准差；5.测量被测介质温度；6.利用公式v=2L/t计算出声速，写入实验记录表中。
五、实验注意事项1.实验中要注意保持实验环境的安静和稳定，防止外界干扰；2.使用超声波发生器时要确保其正确接线，并调整合适的发射频率以避免信号干扰；3.测温时要注意温度计的准确度和可靠性。
六、实验结果及分析本实验中取得的数据如下：玻璃耳管长度L=0.35m声波传播时间t=0.002s被测介质温度T=25℃根据公式v=2L/t，代入上述数据可得声速v=350m/s。
与理论值相比较，误差很小，说明实验数据的可靠性比较高。
七、实验结论通过本实验的探究，可以得出空气中声速的测量值，并且掌握了声波在介质中传播的相关知识和技能。
在实验中要吸收并掌握科学的实验方法，注意数据积累与分析过程中的细节，以得到准确的结论。
大学物理实验报告-声速的测量15457
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。
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大学物理实验教案
第4次课 2学时
实验项目
声速的测定
实验性质 综合性实验
实验内容 三种不同的方法测量声速
教学目的
和要求
比较三种不同的声速测量方法和原理，用其一种方法测量声速。
教学重点与难点 重点：正确记录有效数字和使用相关仪器设备，掌握逐差法处理数据
难点：电路连接、仪器的正确使用
教
学
进
程
一．检查学生的预习情况
检查学生预习报告
二．讲解实验任务
测量声波(sound wave)在空气中传播的波速(wave velocity)。
三．实验原理
1．振幅(amplitude)极值法[共振(resonance)干涉法]测声速
◆
原理：声波是在弹性介质中传播的机械纵波(longitudinal wave)。声波传播
的速度(即声速)u和其波长(wave length)λ以及频率(frequency)f 之间的关系为
u = fλ （1）
可见，测出频率f 和波长λ，就可计算出声速u。用逐差法可求出波长λ，
而频率f 由信号源读出。
◆
联线图：
发射端
接收端示波器声速测试仪
S1S
2
换能器接口发射波形接收波形换能器
接口
CH2(y)
CH1(
x)
2．相位（phase）比较法测声速
◆
原理：发射换能器S1发出的超声波通过空气传播到接收器换能器S2 ，同一
时刻，发射面S
1与接收面S2
两处的波的相位差为
λ
ϕ
xπ2
=Δ
当x = kλ ( k = 1，2，···) 时，ϕΔ = 2kπ，发射面S1与接收面S2声波振动
是同相的 ( 相位相同 )。
ϕ
Δ
可以通过用示波器观察李萨如图形的方法来测定。用逐差法可求出波
长λ，频率f由信号源读出，由 (1) 式就可计算出声速u。
◆
联线图：
教
学
进
程
发射端接收端示波器声速测试仪
S1S
2
换能器接口发射波形接收波形换能器
接口
CH2(y)CH1(x)
3．时差法测声速
◆
原理：如果声波在t时间内传播的距离为x，则声速为
t
x
u=
测出声波传播的距离x和所用时间t ，即可计算出声速u 。
◆
联线图：
发射端接收端声速测试仪
S1S
2
换能器接口发射波形接收波形换能器
接口
四．强调实验注意事项
1．实验首先调整压电陶瓷换能器的谐振频率 f
0
；
2．在改变压电陶瓷换能器S
1、S2
之间距离时不要将两者接触。
五．指导学生做实验
实验中巡回指导，纠正学生错误的或不当的实验操作，运用启发式引导学
生解决实验所遇到的疑问。
◆
学生在实验过程中容易出现的问题：
1．把换能器与接收器弄混；
2．谐振频率(resonance frequency)未调好。
六．实验结果检查
要特别注意检查测量数据有效数字的保留及其单位。
作业
1． 本次实验报告
2． 预习传感器、基本元件构成的电路特性研究实验
课后总结
分析
1．应建议并鼓励学生运用Matlab或Mathematica等软件进行画图；
2．应引导学生排除电路故障；
3．学生对示波器的使用不熟练。