大学物理实验教案课件

1、 青岛科技大学物理实验室 青岛科技大学物理实验室 第二章 振动与波动 青岛科技大学物理实验室 一、 介绍一种测量声速的新方法。 二、 本测量仪器的装置如实物所示，一个1.2m的有机 玻璃管用作波导管，其上方和下方分别安装有进水口和出水口，上方固定一扬声器，扬声器由一频率可调 的低频信号发生器驱动，对于某一个特定的驱动频率，通过控制进水的流量及时间，可缓慢调节波导管内的液面高度。由于水的声阻抗大于空气的阻抗，声波在水面反射时产生半波损失。所以，水面形成的反射面只能 形成波节。当空气柱长度满足 n=1,2,3, 时，根据驻波原理，上端管口出现波腹，l4)12(nln 青岛科技大学物理实验室 人耳只

2、听到最强的共鸣声。低频信号发生器如继续降低波导管中的水位，即增加空气柱的长度，可以产生第2、3次共鸣,空气柱的长度为 l2、l3,分别为 ， ，由于相邻两次共鸣现象之间的空气柱长度只差为半个波长 ，利用实际测量的l1、l3、l(n+1)可以求得 。声速的频率已知，测得声波在空气中传播的波长，根据公式 即可求出声速。 三、 先将波导管中注满自来水，然后将水从波导管中慢慢流出，同时调节低频信号发生器的频率，在水位下降的过程记录发生共鸣时的水位，两次共鸣水位之间的距离，恰好等于半个波长，从而推导出声波的波 长。43452fv 青岛科技大学物理实验室 青岛科技大学物理实验室 青岛科技大学物理实验室实验

3、要求 青岛科技大学物理实验室实验原理fv 青岛科技大学物理实验室低频信号发生器低频信号发生器游标尺游标尺示波器示波器s s1 1发出的超声波和由发出的超声波和由s s2 2反射的超声波在反射的超声波在s s1 1，s s2 2之间的区域干涉之间的区域干涉而形成驻波而形成驻波，接收面接收面s s2 2上的声压达到极大值上的声压达到极大值 青岛科技大学物理实验室 s1发出的正弦波与发出的正弦波与s2收到的正弦波之间的相位差为收到的正弦波之间的相位差为 =t =2f/v=2 l /=t =2f/v=2 l / s1与与s2之间变化一个波长之间变化一个波长，相位差变化，示波器上所相位差变化，示波器上所

4、观察到的李萨如图随之变化一个周期。观察到的李萨如图随之变化一个周期。低频信号发生器低频信号发生器游尺游尺示波器示波器 青岛科技大学物理实验室图图 形形相位差相位差 青岛科技大学物理实验室 青岛科技大学物理实验室 青岛科技大学物理实验室 。 青岛科技大学物理实验室 。 青岛科技大学物理实验室1、驻波法实验数据、驻波法实验数据 频率频率f =34.905（khz） 室温室温t = 22 （） llli0.0090.0070.0030.0050.0095.1055.0965.0985.1085.1105.11417.22216.21215.20014.17213.14812.12611.11410.

5、0929.0628.034(cm)10987654321序号 青岛科技大学物理实验室52111.14()0.00235(5 1)liisllcm0.0014ucmc220.0027llusucm 对测量量对测量量l，b类不确定度类不确定度 不确定度不确定度 a类不确定度类不确定度 青岛科技大学物理实验室21.0085lcm这样这样 351.82/vfm s20.0015luucm0.35/vufum s 则则 速度速度v的完整表示为的完整表示为v=(351.80.4)m/sev=0.09 青岛科技大学物理实验室100%2.1%ttvvev 01344.49/273.15ttvvm s当温度为当

6、温度为t时，空气中声速时，空气中声速 则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为 青岛科技大学物理实验室2相位法实验数据（相位法实验数据（每隔每隔2 测一次测一次） 频率频率 f = 34.626 （khz） 室温室温t = 22（） llli0.0090.0070.0030.0050.0095.1055.0965.0985.1085.1105.11417.22216.21215.20014.17213.14812.12611.11410.0929.0628.034(cm)10987654321序号 青岛科技大学物理实验室0.0078lscm对测量量对测量

7、量l，其平均值的，其平均值的a类不确定度类不确定度 0.0014ucmcb类不确定度类不确定度 220.0079llusucm则总不确定度则总不确定度 青岛科技大学物理实验室1.021cm0.0016ucm352.35vfcm0.55/vufum s这样这样 速度速度v的完整表示为的完整表示为v=(352.40.6)m/se=0.16 青岛科技大学物理实验室01344.49/273.15ttvvm s100%2.28%ttvvev 当温度为当温度为t时，空气中声速时，空气中声速 则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为则实验测量值与理论计算值的相对百分误差为 青岛科技大学物理实验室3双踪显示法实验数据（选作）双踪显示法实验数据（选作）