声速的测量

视频请在每周撰写预习报告前观看。

b站【大学物理实验（下）声速测量1】 https://www.bilibili.com/video/BV1ng4y1p7Xk/?share_source=copy_web&vd_source=25260e7e3b69357310410618bc8a20aa

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将在第一次实验完成，写完相应实验分析后，在第二次实验课上面对面发送。 不要分享给其它同学！

注意⚠️第二次实验前观看！没必要提前看。

【大学物理实验（下）声速测量2】 https://www.bilibili.com/video/BV1mA41127q1/?share_source=copy_web&vd_source=25260e7e3b69357310410618bc8a20aa

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【大学物理实验（下）声速测量3】 https://www.bilibili.com/video/BV1gv4y1s7qe/?share_source=copy_web&vd_source=25260e7e3b69357310410618bc8a20aa

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• 学习声速的测量方法，并测量不同介质中的声速：气体（空气）、液体（水）、固体（有机玻璃棒）。

• 什么是相位法？什么是共振法？什么是时差法？它们各有什么优缺点？
• 根据空气中声速与温度的关系，猜想一下水（或液体）中的声速与温度可能是什么关系？说明理由。
• 给定固体材料的尺寸，如何测量固体中的声速？
• 在不知道固体中声速的大致数值的情况下，固体材料的尺寸应如何设计？

1. 什么是相位法？什么是共振法？什么是时差法？它们各有什么优缺点？
2. 根据空气中声速与温度的关系，猜想一下水（或液体）中的声速与温度可能是什么关系？说明理由。
3. 给定固体材料的尺寸，如何测量固体中的声速？

1. 为什么要测量谐振频率？
2. 共振法中，极大值的振幅随换能器间距的增加如何改变？
3. 如果标尺的零点不准，即换能器贴紧时读数不为零，对实验结果有何影响？
4. 考虑电子线路的延时，对实验结果有何影响？

• 水中共振法和相位法的实验现象和你的预期有不一致吗？如何设计实验验证你的猜想？
• 如果只有单根固体棒，如何设计实验测量固体中的声速？

示波器、信号发生器、声速测量仪、水槽、纯净水、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、电子天平等。

• 第一次：用3种方法测量空气中的声速、选择一种方法，研究固体中的声速。
• 第二次：用3种方法测量水中的声速，并与空气中所观察到的实验现象作比较。

1. 用3种方法测量空气中的声速，并比较3种方法的特点。
2. 用3种方法测量水中的声速，并与空气中所观察到的实验现象作比较。
3. 选择一种方法，研究固体中的声速。
4. （选做）若仅有一个圆柱形的固体样品，已知其中声速的大致数值，设计一种实验方法准确测量其声速值（相对不确定度小于3%）。
5. （选做）水中的实验现象与什么有关，设计实验验证你的想法。
6. （选做）研究水中声速与水温的关系。

• 测量仪器上刻度尺的零点可能不准，这是否会影响声速的实验值？
• 时差法中，信号传播在电子线路的延时是否可以忽略？它是否会影响到声速的实验值？
• 如何进行实验数据的处理，才能得到较为准确的结果？

• 如何从示波器上得到稳定、明显的信号?
• 在示波器上观察到的波形如果有畸变，如何调节？
• 测量时，每种方法对位置的判断分别有多大的不确定度？

• 测量液体中的声速时，水槽的边界对实验结果有什么影响？水的液面高度对实验结果有什么影响？如何验证你的想法？
• *如何保持水槽中液体的温度近似不变？

• 简要叙述本实验的基本原理。
• 记录实验中出现的实验现象，对其进行分析、讨论。
• 实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。

• 沈元华、陆申龙主编，基础物理实验，北京：高等教育出版社，2003年
• 空气温度、湿度对理论声速的影响——朱鹤年，新概念基础物理实验讲义
• 附表：水的饱和蒸汽压与温度的关系
• 压电效应
• 压电材料
• 音障
• 介面反射与声阻抗匹配
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• （以上图片资料来自网络）

————引自基础物理实验补充讲义P15

13307110107提问：水中声速的理论值如何确定？咱们的水提供的八成是（应该就是）自来水，里面有很多离子，而且室温一定等于水温么？谢谢。

理论值可以查资料得到；水中离子的影响有多大，可以进行分析；水在室温中平衡了很多天，可以认为室温与水温相等；根据水中声速与温度的关系，如果有温度差，影响有多少？