大学物理实验-预习导航ppt课件

1、大学物理实验-预习导航声速的测定声速的测定 北京北京工业大学工业大学 李宝富李宝富内容引见v1，背景引见v2，实验原理v3，仪器引见v4，操作指南v5，数据处置要求一、背景引见引言一、背景引见引言u声学是古老又年轻的学科，由于它有悠久的历声学是古老又年轻的学科，由于它有悠久的历史，并且近代声学研讨曾经广泛渗入到科学研讨、史，并且近代声学研讨曾经广泛渗入到科学研讨、国民经济以及国防建立等各个领域，并构成了一国民经济以及国防建立等各个领域，并构成了一些新的交叉学科。些新的交叉学科。 1、u在运用研讨方面，如超声马达的研讨得到国家在运用研讨方面，如超声马达的研讨得到国家多项基金的支持，多项基金的支持

2、，2001年研制出当时世界上最年研制出当时世界上最细的弯曲旋转超声马达。细的弯曲旋转超声马达。 u在根底研讨方面，曾在液晶非线性动力学问题在根底研讨方面，曾在液晶非线性动力学问题u的研讨中，发现指向波。的研讨中，发现指向波。u目前在进展研讨课题有：目前在进展研讨课题有： 超声马达、热声制冷、超声马达、热声制冷、声致发光，时空有限的波在界面上的反射、透声致发光，时空有限的波在界面上的反射、透 射、厅堂声混响、磁流体声波以及声波在工程检测射、厅堂声混响、磁流体声波以及声波在工程检测中的运用等问题等。中的运用等问题等。2、 u声波是在弹性媒质中传播的一种机械波，由于其声波是在弹性媒质中传播的一种机械

3、波，由于其u振动方向与传播方向一致，故声波是纵波。振动频率振动方向与传播方向一致，故声波是纵波。振动频率u在在20 Hz20 kHz之间的声波可以被人们听到，称为之间的声波可以被人们听到，称为u可闻声波；频率超越可闻声波；频率超越20KHz的声波称为超声波。的声波称为超声波。u对于声波特性的丈量如频率、波速、波长、声压衰对于声波特性的丈量如频率、波速、波长、声压衰u 减和相位等是声学运用技术中的一个重要内容，减和相位等是声学运用技术中的一个重要内容，u 特别是特别是 声波波速简称声速的丈量，在声波定位、声波波速简称声速的丈量，在声波定位、u 探伤、测距等运用中具有重要的意义。探伤、测距等运用中

4、具有重要的意义。声波的传播速度取决于介质的特性，如介质的密度、声波的传播速度取决于介质的特性，如介质的密度、温度、压力和弹性模量等，同时声波的能量声强温度、压力和弹性模量等，同时声波的能量声强随着动摇的进展在介质中传播。随着动摇的进展在介质中传播。 3、例例 几种介质中的声速介质介质温度（温度（C）声速声速(m/s)(m/s)空气（空气（1atm）0331空气（空气（1atm）20343水水201460花岗岩花岗岩03950铝铝205100二、实验原理二、实验原理声速的丈量方法可以分为两类声速的丈量方法可以分为两类 :一类是根据运动学实际：一类是根据运动学实际：V=L/T， 经过丈量传播的间隔

5、经过丈量传播的间隔L与所用的时间相比而获得与所用的时间相比而获得V，另一类是根据动摇学实际另一类是根据动摇学实际V=F*, 经过丈量声波的频率经过丈量声波的频率F与波长与波长而获得而获得V。 本实验采用动摇学实际本实验采用动摇学实际 方法进展。由于方法进展。由于超声波具有波长短，易于定向发射、相互关涉小等优点，超声波具有波长短，易于定向发射、相互关涉小等优点，我们采用压电陶瓷换能器为波源进展声波发射与接纳。在我们采用压电陶瓷换能器为波源进展声波发射与接纳。在测出声波的频率测出声波的频率F与波长与波长后利用公式得到后利用公式得到V 。 FV FV 1 式中，声波的频率式中，声波的频率F由信号发生

6、器直接读出，由信号发生器直接读出，波长波长由共振干涉法或相位比较法分别测得。由共振干涉法或相位比较法分别测得。四、仪器引见四、仪器引见信号发生器信号发生器 ， 示波器，示波器， 声速测定仪声速测定仪声速测定仪 示波器Y 地 X 信号发生器 压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器 图图1 2相位比较法相位比较法实验安装如图实验安装如图3所示所示 压电陶瓷换能器压电陶瓷换能器 声速测定仪 示波器 Y 地 X 信号发生器 图图 3四、操作指南四、操作指南 1、预备任务、预备任务 按图按图7-21接线，发射端接线，发射端S1接信号发生器，接纳端接信号发生器，接纳端S2接接至示波器通道至示波器通道1CH1。调整测

7、试系统的谐振频率，。调整测试系统的谐振频率，略略P257(2)2、共振干涉法测声速、共振干涉法测声速 摇动声速测试仪手把，使接纳端摇动声速测试仪手把，使接纳端S2缓慢挪动，由近及缓慢挪动，由近及远逐个记下示波器上相继出现远逐个记下示波器上相继出现10个信号极大值时的个信号极大值时的S2的位的位置置L1,L2,L10,填入数据表，计算填入数据表，计算V 。 3、相位比较法测声速、相位比较法测声速 按图按图7-22接线，发射端接线，发射端S1接信号发生器，接纳端接信号发生器，接纳端S2接接至示波器通道至示波器通道1CH1。再从信号发生器接示波器通道。再从信号发生器接示波器通道2CH2，按下示波器，

8、按下示波器xy键，示波器将显示由键，示波器将显示由CH1和和CH2的合成利萨如图形。的合成利萨如图形。 摇动声速测试仪手把，由近及远使摇动声速测试仪手把，由近及远使S2缓慢挪动，逐缓慢挪动，逐个记下示波器上相继出现利萨如图形为斜线时的个记下示波器上相继出现利萨如图形为斜线时的S2的位的位置置L1、L2、L10，填入数据表，计算，填入数据表，计算V 。 谐振频率谐振频率F= Khz， 室温室温t= C, ps= , r= 。序号iLi/mmLi=Li+5Li /mm共振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 平均值平均值五、数据表格五、数据表格 数据