最新PPT声速的测定

1、大学物理实验大学物理实验声速测定声速测定 南京邮电大学南京邮电大学物理实验教学中心物理实验教学中心二、实验目的二、实验目的1、学习测量空气中声速的两种方、学习测量空气中声速的两种方法：共振干涉法和相位比较法；法：共振干涉法和相位比较法；2、加深对驻波和振动合成理论的、加深对驻波和振动合成理论的理解；理解；3、进一步熟悉示波器和信号发生、进一步熟悉示波器和信号发生器的使用器的使用；4 、熟悉用逐差法处理数据。、熟悉用逐差法处理数据。三、实验原理三、实验原理 声速的测量方法是根据波动学声速的测量方法是根据波动学理论理论: 声波的频率声波的频率 由信号发生器直接读由信号发生器直接读出，波长出，波长由

2、由共振干涉法共振干涉法或或相位比相位比较法较法分别测得。分别测得。fv-（1）f四、仪器介绍四、仪器介绍信号发生器信号发生器声速测定仪声速测定仪示波器示波器-（2）2l接收端只有在接收端只有在振动的波节点振动的波节点处，才可形成处，才可形成稳定的驻波，此时接收端转化成的电信号稳定的驻波，此时接收端转化成的电信号最强。最强。t222y五、实验内容五、实验内容1、共振干涉法、共振干涉法121212)(2)(0)(cba图1 发射波和接受波在示波器上的合振动轨迹示意图 12相邻的同相点与反相点之间的相位差为 相邻的同相点与反相点之间的距离为 212lll2相位比较法相位比较法 六、实验步骤六、实验步

3、骤 1、准备工作、准备工作 声速测定仪声速测定仪 示波器示波器 ch2 a 信号发生器 b 压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器 s2 s1图图2 共振干涉法连线示意图共振干涉法连线示意图1、 s1和s2的两个端面尽量调平行；2、信号发生器初始设置频率为、信号发生器初始设置频率为37khz；3、在、在3538khz范围内，范围内，旋转微调旋钮，以以0.01khz的步的步进值，搜索谐振频率，并保持在稳定的谐振状态。进值，搜索谐振频率，并保持在稳定的谐振状态。读取示波器荧光屏上信号读取示波器荧光屏上信号振幅最大振幅最大时的时的s2的位置，为减少读数误差，可在读数前反的位置，为减少读数误差，可在读数前反复模

4、拟两次，观察各最大值的情况然后开复模拟两次，观察各最大值的情况然后开始。始。222yt1、共振干涉法、共振干涉法2相位比较法相位比较法 示波器的扫速选择开关旋至示波器的扫速选择开关旋至x-y， a 信号发生器 b 压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器 s2 s1 声速测定仪声速测定仪 示波器示波器 ch1 ch2读取示波器荧光屏上李萨如图形变为读取示波器荧光屏上李萨如图形变为一三象一三象限限（或（或二四象限二四象限）的直线的直线时的时的s2的位置。为的位置。为减少读数误差，可在减少读数误差，可在读数前反复模拟两次读数前反复模拟两次。注意事项注意事项 1）作为超声波源，测试开始）作为超声波源，测试开始要

5、仔细调节信号发生器的输出要仔细调节信号发生器的输出频率（约为频率（约为37khz）。使）。使s1实实现谐振，并保持在稳定的谐振现谐振，并保持在稳定的谐振状态，以使便于测试。如频率状态，以使便于测试。如频率有飘移应调回。有飘移应调回。 2）声波接收端）声波接收端s2的移动，是通的移动，是通过声速测定仪的丝杠、螺母构过声速测定仪的丝杠、螺母构成的传动机构实现的，在实验成的传动机构实现的，在实验过程中要注意避免空程差，在过程中要注意避免空程差，在读数过程中不要退读。读数过程中不要退读。 3）共振干涉法中要读取示波）共振干涉法中要读取示波器荧光屏上正旋信号振幅最大时的器荧光屏上正旋信号振幅最大时的s2

6、的位置，为减少读数误差，可的位置，为减少读数误差，可在读数前反复模拟两次，观察各最在读数前反复模拟两次，观察各最大值的情况然后开始。大值的情况然后开始。 4）示波器的调谐已经学过，）示波器的调谐已经学过，如有遗忘请看实验教材。如有遗忘请看实验教材。 5）按数字信号发生器的）按数字信号发生器的 “扫扫描描”开关选择开关选择khz的频率范围，的频率范围，按按shift+8，系统复位。在实验，系统复位。在实验中一定要按照老师的要求使用。中一定要按照老师的要求使用。 图图 2谐振频率谐振频率f= khz， 室温室温t= c, ps= , r = 。序号i li/mm li = li+5li /mm共振

7、干涉法共振干涉法相位比较法相位比较法共振干涉法共振干涉法相位比较法相位比较法1 2345678910 平均值平均值数据表格数据表格 逐差法处理数据逐差法处理数据 对上述数据的处理，若采用两相邻极大值所对应对上述数据的处理，若采用两相邻极大值所对应的位置相减再取和得到的位置相减再取和得到，但这样，但这样则在计算时，出现则在计算时，出现 中间数据点未起作用。在本实验中用逐差法处理数据，中间数据点未起作用。在本实验中用逐差法处理数据，即把即把10个数据分成两组，逐次求差算平均值个数据分成两组，逐次求差算平均值。5/5iiilll2/ilfv5/225iiillflffv 因因 则则六、数据记录与计算

8、f=37.xxxkhz, t=xx.x次数k位置lk（cm）(cm)18.0622.36228.54439.0042.35249.48259.9522.380610.424710.8962.368811.384911.8502.3601012.312平均值（cm） 2.364表1 共振干涉法kklll5026331.451331.451346.9/273.15273.15tvm s25l212.3622.3522.3802.3862.3600.945655cm3337.2 109.46 10351.5/vfm s 00351.5346.9100%100%1.3%346.9vvv20.5%107

9、.391.1 1033fffhz2222()0.0020.005(1)3ia lb lc lllcmnn 221.32(/ )fc lcvvm sfl351.523522(/ )cvvvm s 绝对不确定度保留一位有效数字，只进不舍绝对不确定度保留一位有效数字，只进不舍结果表达式： 026331.451331.451346.9/273.15273.15tvm s25l212.3622.3522.3802.3862.3600.945655cm3337.2 109.46 10351.5/vfm s 00351.5346.9100%100%1.3%346.9vvv20.5%107.391.1 1033fffhz2222()0.0020.005(1)3ia lb lc lllcmnn 221.32(/ )fc lcvvm sfl351.523522(/ )cvvvm s 绝对不确定度保留一位有效数字，只进不舍绝对不确定度保留一位有效数字，只进不舍结果表达式： 表2 相位比较法次数k位置lk（cm）(cm)15.2362.33825