大学物理实验声速的测定步骤

教育知识 2026-02-21 13:20:28 赫连悦影

大学物理实验声速的测定步骤】在大学物理实验中,声速的测定是一个重要的基础实验,通过该实验可以理解声波的传播特性,并掌握基本的测量方法。本实验通常利用共振法或相位比较法等原理进行测量,以下是实验的主要步骤与相关数据整理。

一、实验目的

1. 掌握声速测定的基本原理和方法;

2. 熟悉声波在空气中的传播特性;

3. 学会使用示波器、信号发生器等实验仪器;

4. 通过实验计算出空气中声速的数值。

二、实验原理(简要)

声速 $ v $ 可以通过公式:

$$

v = f \lambda

$$

其中:

- $ f $ 为声波频率;

- $ \lambda $ 为波长。

在本实验中,通常采用共振法,通过调节声源与接收器之间的距离,使系统处于共振状态,从而测得波长。

三、实验器材

序号 器材名称 数量 说明
1 声速测定仪 1套 包含发射器、接收器、支架等
2 信号发生器 1台 用于产生固定频率的声波
3 示波器 1台 观察波形及测量相位差
4 游标卡尺 1把 测量距离
5 频率计 1台 测量声波频率

四、实验步骤

步骤 内容说明
1 连接实验设备,确保信号发生器与声速测定仪正确连接
2 打开信号发生器,设置输出频率(建议从 1000 Hz 开始逐步调整)
3 调节接收器位置,使示波器上显示的波形达到最大振幅(共振状态)
4 记录此时接收器与发射器之间的距离,作为第一个共振点
5 继续移动接收器,找到下一个共振点,记录距离
6 计算两次共振点之间的距离差,即为半个波长($\frac{\lambda}{2}$)
7 重复步骤 2~6,获取多个频率下的数据
8 根据公式 $ v = f \lambda $ 计算声速,取平均值

五、数据记录表(示例)

实验次数 频率 $ f $ (Hz) 共振点1距离 (cm) 共振点2距离 (cm) 波长 $ \lambda $ (cm) 声速 $ v $ (m/s)
1 1000 15.2 29.6 29.2 292
2 1200 12.8 26.4 26.4 316.8
3 1500 10.5 21.0 21.0 315
4 1800 9.0 18.0 18.0 324

六、实验结论

通过本实验,我们成功测得了空气中声速的数值,其平均值约为 315 m/s,与理论值 340 m/s 相近,误差可能来源于实验设备精度、环境温度变化等因素。

七、注意事项

1. 实验过程中应保持环境安静,避免外界干扰;

2. 调节接收器时动作要缓慢,避免错过共振点;

3. 实验结束后及时关闭所有仪器,确保安全。

通过本次实验,不仅加深了对声波传播特性的理解,也提升了动手能力和数据分析能力。

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