哈工大大物实验--空气中声速的测量实验报告

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大学物理实验教案

实验名称：空气中声速的测定

1、实验目的

（1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。

（2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。

（3）学会用逐差法处理数据。

2、实验仪器

超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B、示波器ST16B。

3、实验原理

3．1  实验原理  

声速V、频率f和波长λ之间的关系式为。如果能用实验方法测量声波的频率f和波长λ，即可求得声速V。常用的测量声速的方法有以下两种。

3．2  实验方法

3．2．1  驻波共振法（简称驻波法）

发出的超声波和反射的超声波在它们之间的区域内相干涉而形成驻波。当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。

驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中，、即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为：

            （1）

即当和之间的距离L等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L不满足（1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。

移动，可以连续地改变L的大小。由式（1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即所移过的距离为：

       （2）

可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L改变了。此距离可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据，就可求出声速。

3．2．2  两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法）

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八、实验数据处理

1.         用逐差法处理数据。

（1）振幅法

（2）行波法

（3）李萨如图法

2.         计算声速的不确定度。

对行波法

同理可得

，

3.         计算声速的理论值并与实验值进行比较。

室温t = 27.9℃,   

，，

4.         求空气的比热比（绝热系数）γ。

5.         实验结果。

空气中的声速为：

振幅法                         

行波法                         

李萨如图法                         

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测量声速（实验报告）

实验目的：

   1）探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。

      2）学习、掌握空气中声速的测量方法

      3）了解、实践液体、固体中的声速测量方法。

      4）三种声速测量方法作初步的比较研究。

实验仪器:

      1）超声波发射器

      2）超声波探测器

      3）平移与位置显示部件。

      4）信号发生器：

      5）示波器

实验原理：

 1)空气中：

  a.在理想气体中声波的传播速度为

                                            （1）

（式中称为质量热容比，也称“比热[容]比”，它是气体的质量定压热容与质量定容热容的比值；M 是气体的摩尔质量，T是绝对温度，R=8.314472(1±1.7×10^-6)为摩尔气体常量。）

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HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告                                                                                                                 

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测量声速（实验报告）

实验目的：

   1）探究影响声速的因素，超声波产生和接收的原理。

      2）学习、掌握空气中声速的测量方法

      3）了解、实践液体、固体中的声速测量方法。

      4）三种声速测量方法作初步的比较研究。

实验仪器:

      1）超声波发射器

      2）超声波探测器

      3）平移与位置显示部件。

      4）信号发生器：

      5）示波器

实验原理：

 1)空气中：

  a.在理想气体中声波的传播速度为

                                            （1）

（式中称为质量热容比，也称“比热[容]比”，它是气体的质量定压热容与质量定容热容的比值；M 是气体的摩尔质量，T是绝对温度，R=8.314472(1±1.7×10^-6)为摩尔气体常量。）

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大学物理实验课教案

一  实验目的：

（1）加深对驻波及振动合成等理论知识的理解，

（2）掌握用驻波法、相位法测定超声波在媒介中的传播速度，

（3）了解压电换能器的工作原理，进一步熟悉示波器的使用方法提高运用示波器观测物理参数的综合运用能力。

二  实验仪器：

     SVX-3综合声速测定信号源、声速测定架。数字示波器。。

三  实验原理

声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2×10⁴Hz的声波）传播速度的测量在国防工业、工业生产、军事科学与医疗卫生各领域都具有重大的现实意义。实验室常用驻波法和相位法进行测量。

（一）驻波法测量声速基本原理

如图所示为两列同频率、同振幅、振动方向平行且相向传波的机械波在媒介中形成的驻波波形，其波腹间距与波节间距均为半个波长。通过对波腹（节）间距X的测量便可实现对波长λ的间接测量，结合对驻波谐振频率f的测量便可间接求算声波的传播速度v。

v = λ× f

λ=2X

v = 2X× f

                              原理图示1（驻波法原理图）

（二）相位法测量声速基本原理

  请同学们自行完成！要求体现以下两个方面的内容！

（1）简谐振动正交合成的基本原理，

（2）利用李萨如图形的相位差特点间接测量声速的基本原理。

四  实验内容与步骤

（一）驻波法测声速

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