實(shí)驗(yàn)超聲波傳播速度的測量

福建農(nóng)林大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要求及原始數(shù)據(jù)表格PAGEPAGE3實(shí)驗(yàn)超聲波傳播速度的測量專業(yè)___________________學(xué)號(hào)___________________姓名___________________一、預(yù)習(xí)要點(diǎn)聲波的傳播速度應(yīng)如何計(jì)算，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測量哪些物理量才能得到聲速值？測量每個(gè)物理量需要利用的原理是什么？聲速的理論值應(yīng)如何計(jì)算？在課前寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，上課時(shí)務(wù)必將預(yù)習(xí)報(bào)告和原始數(shù)據(jù)表格一并帶來，否則扣分。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連接聲速測定儀，信號(hào)源和模擬示波器；測量系統(tǒng)的諧振頻率：重復(fù)測量3次，填入表1，計(jì)算其平均值，并利用平均值來測量波長；共振干涉法測量波長：連續(xù)記錄8次，填入表2；裝訂處相位比較法測量波長：連續(xù)記錄8次，填入表3；裝訂處時(shí)差法測量聲速：連續(xù)記錄6次，填入表4，并計(jì)算表格中其余物理量；記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)的室溫__________℃，計(jì)算室溫下聲速的理論值。三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)調(diào)節(jié)聲速測定儀上的手輪時(shí)，必須沿著同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，避免產(chǎn)生空程差，并能保證數(shù)據(jù)是連續(xù)的；在求波長時(shí)采用的是數(shù)據(jù)之間的差值（即用逐差法計(jì)算波長），因此表2、表3的起點(diǎn)是任意的；由于換能器之間距離過近或過遠(yuǎn)均會(huì)產(chǎn)生較多干擾，因此建議在50~200mm之間完成實(shí)驗(yàn)；測量讀數(shù)由標(biāo)尺的讀數(shù)與手輪的讀數(shù)共同構(gòu)成，讀數(shù)原理類似于螺旋測微器，要估讀到最小分度值的下一位。四、數(shù)據(jù)處理要求（對表1、2、3進(jìn)行以下數(shù)據(jù)處理；表4不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理）求出駐波法與相位法中，超聲波的頻率、波長以及傳播速度的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式；求出室溫下聲速的理論值，以及上述兩種方法的相對誤差?！緟⒖脊健壳蠼忸l率標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式的計(jì)算過程：；；；求解波長標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式的計(jì)算過程（需要用到逐差法）：共振干涉法：，相位比較法：之后的計(jì)算步驟與求頻率相同；求解速度值標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式的計(jì)算過程：；室溫下的理論值：，其中相對誤差的計(jì)算；注意：由于測量波長使用兩種方法測量，因此波長值、速度值與相對誤差，均應(yīng)分別計(jì)算兩次。五、原始數(shù)據(jù)記錄表格成績__________教師簽字_______________組號(hào)________同組人姓名____________________表1測量系統(tǒng)的諧振頻率_______________kHz123平均值表2共振干涉法測量波長_______________mm12345678裝訂處表3相位比較法測量波長_______________mm裝訂處12345678表4時(shí)差法測量聲速123456計(jì)算六、數(shù)據(jù)處理注意事項(xiàng)計(jì)算步驟應(yīng)詳細(xì)，每一步都要有原始公式，數(shù)據(jù)代入過程和結(jié)果；計(jì)算過程中，得出的結(jié)果應(yīng)多取幾位有效數(shù)字，在寫出標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式時(shí)，再對有效數(shù)字按規(guī)則進(jìn)行修約；計(jì)算結(jié)果應(yīng)包含數(shù)值和單位。七、思考題實(shí)驗(yàn)中，如果用駐波法測量，是每隔__________個(gè)波長記一次數(shù)，如果用相位法測量，是每隔__________個(gè)波長記一次數(shù)；若聲波的頻率值為36.000KHz時(shí)，聲速測定儀的標(biāo)尺第一次讀數(shù)為60.650mm，第二次讀數(shù)為70.050mm，則此時(shí)采用