(8.1.2)--实验4 声速的测定-预习报告模板.docVIP

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大学物理实验报告

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实验题目声速的测定班级姓名学号

日期2017年月日实验室任课教师签字报告成绩

【实验目的】

了解超声波产生和接收的原理(即换能器的工作原理)；

理解驻波的产生原理及李萨如图法测相位差的原理；

学会用共振干涉法和相位比较法及时差法测定声速；

学会使用最小二乘法和逐差法处理实验数据。

请课前阅读教材或其他资料回答以下问题

【预习问题】（不需要写出答案，课堂上教师会提问，回答正确才能开始实验）

超声波的频率范围及特点？

声波的速度跟哪些因素有关（介质、温度、声波频率）？对声速测量有哪些重要的实用意义？

超声波的产生方法有哪些？请举例说明。

声波传播速度、声波频率、波长之间的关系是什么？

在教材中，测量声音传播的速度有哪三种方法？

发射端换能器与接收端换能器有什么区别？

请详细说出共振干涉法（驻波法）的实验原理。（参考大学物理教材）

驻波是如何形成的？

驻波有什么特点？

驻波法测声波波长时观察到什么图形？

驻波法测波长为什么在观察到信号幅度最大时记录数据？

为什么要在谐振频率条件下进行声速测量？

请详细说出相位比较法的实验原理。（参考大学物理教材）

李萨如图的形成原理是什么？

请说明两同频率信号合成李萨如图时，其图形与两信号的相位差的关系。

10、请说出时差法测量声波速度的原理？

11、如何调节和判断测量系统是否处于谐振状态？

12、请叙述共振干涉法测量声速的实验步骤，并说明实验现象的特点。

13、请叙述相位比较法测量声速的实验步骤，并说明实验现象的特点。

14、相位比较法测量声速时，怎样才能在示波器上观察到李萨如图形？

15、请说出教材中给出的注意事项包括哪些内容？

16、测量过程中如何正确旋转鼓轮？

17、温度对声速有影响，请从教材中找出温度对声速影响的依据公式。

【实验原理】

发射端和接受端换能器的工作原理。

共振干涉（驻波）法测量波长的原理。

3、相位比较法测量波长的原理。

为什么在李萨如图形是直线的时候读数？

怎么确保读数才能准确？

【实验仪器】（请注意实验过程中使用仪器的型号，将下面的内容补全）

数字示波器（型号：）、声速测定仪（型号：）、信号源（型号：）

【注意事项】

1、换能器共振频率在35~42kHz左右，先找共振频率，并保持此频率不变，然后测量波长；

2、在操作过程中，换能器S1与S2不能相碰，以免损坏压电晶体，S1与S2距离从约5厘米开始测量。

3、由于声速在空气（或液体）中衰减较大，其振幅随S2远离S1而显著变小，所以，实验中，应配合调节示波器的Y轴放大旋钮。

4、测量时，旋转鼓轮应向同一方向旋转，以避免空程误差。

【实验内容】

1、测共振频率3次；读取温度1次；

2、共振干涉法测波长，多次练习后，测量并记录8组数据；

3、相位比较法测波长，多次练习后，测量并记录8组数据。

【实验数据整理】

1、共振频率

kHz

kHz

kHz

室温

计算共振频率（注意：单位，有效数字位数）

计算空气中声速及相对误差。（要求：先代入数据，再得结果。注意：单位，有效数字位数）

理论值：（其中）

2、逐差法处理数据：

共振干涉（驻波）法

相位比较法

i

i

0

0

1

1

2

2

3

3

4

波长

4

波长

5

5

6

6

7

7

声速

声速

相对误差

相对误差

最小二乘法处理实验数据（以上两种方法任挑一种处理）。

Xi

Xi2

Li（mm）

Li2（mm2）

XiLi(mm)

1

1

2

4

3

9

4

16

5

25

6

36

7

49

8

64

1、实验值

波长：

声速：

相关系数：

2、理论值

相对误差

【思考题】

1、在振幅法(共振干涉法)中，为什么要在波振幅为极大时进行测量？

2、在相位法中，为什么要在李萨如图形呈直线时进行测量？

【实验小结及建议】