实验名称声速测量

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1、声速测量实验名称：声速测量评分姓名学号班级桌号同组人指导教师教室基-1201实验时间20年月日时段一、实验目的1.了解声波在空气中和水中的传播速度与媒质状态参量的关系；2.学习两种测量空气、水中声速的方法；二、实验仪器与器件声速测定仪；声速测量专用信号源；示波器；信号线两条三、实验原理及计算公式：1.声波在空气中的传播速度在理想气体中的传播速度：式中是气体的比热比和摩尔质量，T为绝对温度，R为普适气体常数。由上式可知，声速仅与气体的温度和性质有关，与声源的频率无关。在传播媒质的温度为t0C时，干燥空气声速为：2.测量声速的实验方法声速的测量方法可分为两类：第一类：直接根据传播距离S和所需时间

2、t与声速的关系式V=S/t，测量传播距离S和所需时间t后即可算出声速，称为“时差法”。这是工程应用中常用的方法。第二类：利用声波波长、频率与声速的关系式，测量出声波频率f和波长，算出声速v。本实验用第二类方法测量声速。其中：声波频率f可直接由信号源的频率读出，本实验的主要任务是测量声波的波长。波长可以用下面两种方法测量：（1）共振干涉法：声波在S1（声波源）、S2（接收器）之间，形成相互干涉叠加，叠加的波可近似地看作具有弦驻波加行波的特征。根据驻波波节与波长的关系：石家庄铁道大学物理实验中心第5页共5页声速测量L波节=可测量波长。（2）相位比较法：根据行波特点：若沿波传播方向上的任何两点，其

3、每一点的相位和声源相位之间的相位差是2π整数倍时，这两点间的距离就是波长的整数倍。据此可以测量波长。二、实验内容及步骤1．共振干涉法测空气中的声速（1）按课本图5-3-1（P78）接好实验装置。即：声波源S1与__________________相接，接收器S2与_________________相接。调节S1和S2的端面相互平行，并与移动方向相互垂直；调节信号源的__________参数（大约_______），使____________与______________形成共振。当系统发生共振时，在示波器屏上将看到_____________图形。且声压最大处对应图形的_____________

4、位置。（2）先进行粗测，在示波器屏上观察在测量范围内是否保证有______个清晰的测试点。然后测量L值。2．相位比较法测空气中的声速（1）按课本图5-3-3（P79）接好实验装置。即：声波源S1与__________________相接并与示波器______________相接，接收器S2与________________相接。调节S1和S2的端面相互平行，并与移动方向相互垂直；调节信号源的_________参数（大约_______），使示波器屏上看到___________图形。当示波器屏上出现___________时，即为测量点的标记位置。（2）先进行粗测，在示波器屏上观察在测量范围内是否

5、保证有______个清晰的测试点。然后测量L值。3．利用相位比较法测水中的声速将上述连接好的实验装置放入专用的水槽中，并与上面测量空气中的声速方法、步骤相同，测量声波在水中的传播速度。五、注意事项①声波源S1接在信号源的功率输出端！②测量前一定要调好共振频率！③测量水中声速时注意水位的控制！六、实验内容及实验数据处理1．共振干涉法测空气中声速（声源频率；室温）振幅最大位置L0L5L1L6L2L7L3L8L4L9LI测量值石家庄铁道大学物理实验中心第5页共5页声速测量=注：①不确定度的计算（）的计算结果取两位有效数字。②③的计算结果取两位有效数字，并用百分数表示，的计算结果取一位有效数字。④计

6、算结果的最后一位与它的不确定度所在位对齐。⑤表2和表3的不确定度计算同上。2相位比较法测空气中声速（声源频率；室温）位相差的位置L0L5L1L6L2L7L3L8L4L9Li测量值=3.相位比较法测水中声速（声源频率；室温）位相差的位置L0L5L1L6L2L7L3L8L4L9Li测量值石家庄铁道大学物理实验中心第5页共5页声速测量=七、定性分析测量结果的误差原因八、预习作业题1．声速与那些因素有关？测量时为什么选择超声波作为声源？2．为什么换能器要在谐振频率条件下进行声速测量？怎样判断并调整系统的谐振状态？九、作业题1．用共振干涉法和相位比较法测声速有何相同和不同？石家庄铁道大学物理实验中心第

7、5页共5页声速测量石家庄铁道大学物理实验中心第5页共5页