实验超声波传播速度的测量

福建农林大学 物理实验要求及原始数据表格实验 超声波传播速度的测量专业_ 学号_ 姓名_一、预习要点1. 声波的传播速度应如何计算，实验中应测量哪些物理量才能得到声速值？2. 测量每个物理量需要利用的原理是什么？3. 声速的理论值应如何计算？4. 在课前写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。二、实验内容1. 连接声速测定仪，信号源和模拟示波器；2. 测量系统的谐振频率：重复测量3次，填入表1，计算其平均值，并利用平均值来测量波长；3. 共振干涉法测量波长：连续记录8次，填入表2；装订处4. 相位比较法测量波长：连续记录8次，填入表3；5. 时差法测量声速：连续记录6次，填入表4，并计算表格中其余物理量；6. 记录实验时的室温_，计算室温下声速的理论值。三、实验注意事项1. 调节声速测定仪上的手轮时，必须沿着同一个方向旋转，避免产生空程差，并能保证数据是连续的；2. 在求波长时采用的是数据之间的差值（即用逐差法计算波长），因此表2、表3的起点是任意的；由于换能器之间距离过近或过远均会产生较多干扰，因此建议在50200mm之间完成实验；3. 测量读数由标尺的读数与手轮的读数共同构成，读数原理类似于螺旋测微器，要估读到最小分度值的下一位。四、数据处理要求（对表1、2、3进行以下数据处理；表4不需要进行数据处理）1. 求出驻波法与相位法中，超声波的频率、波长以及传播速度的标准表达式；2. 求出室温下声速的理论值，以及上述两种方法的相对误差。【参考公式】1. 求解频率标准表达式的计算过程： ； 2. 求解波长标准表达式的计算过程（需要用到逐差法）：共振干涉法：，相位比较法：之后的计算步骤与求频率相同；3. 求解速度值标准表达式的计算过程：； 4. 室温下的理论值：，其中5. 相对误差的计算；注意：由于测量波长使用两种方法测量，因此波长值、速度值与相对误差，均应分别计算两次。五、原始数据记录表格成绩_ 教师签字_组号_ 同组人姓名_表1 测量系统的谐振频率 _kHz123平均值表2 共振干涉法测量波长 _mm12345678装订处表3 相位比较法测量波长 _mm12345678表4 时差法测量声速123456计算六、数据处理注意事项1. 计算步骤应详细，每一步都要有原始公式，数据代入过程和结果；计算过程中，得出的结果应多取几位有效数字，在写出标准表达式时，再对有效数字按规则进行修约；2. 计算结果应包含数值和单位。七、思考题1. 实验中，如果用驻波法测量，是每隔_个波长记一次数，如果用相位法测量，是每隔_个波长记一次数；若声波的频率值为36.000KHz时，声速测定仪的标尺第一次读数为60.650mm，第二次读数为70.050mm，则此时采用的是_。2. 在你的实验中，根据数据处理的计算结果，哪种方法测得的声速更接近于理论值？分析实验中可能产生误差的原因。2