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exp:common:ssyj [2020/09/08 10:51] shiyun |
exp:common:ssyj [2022/05/12 17:11] shiyun [实验原理简述] |
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行 4: | 行 4: | ||
==== 实验的目的、意义和要求 ==== | ==== 实验的目的、意义和要求 ==== | ||
- | * 本实验要求研究声速的测量方法,并测量空气和液体中的声速。 | + | * 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)。 |
- | * (本学期不做)测量固体中的声速。 | + | |
行 12: | 行 11: | ||
* 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? | * 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。 | * 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。 | ||
- | * (本学期不做)给定固体材料的尺寸,如何测量固体中的声速? | + | * 给定固体材料的尺寸,如何测量固体中的声速? |
- | * (本学期不做)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? | + | * 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? |
+ | ==== 实验前的思考 ==== | ||
+ | === 关于原理 === | ||
+ | - 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? | ||
+ | === 关于实验 === | ||
+ | - 为什么要测量谐振频率? | ||
+ | - 共振法中,极大值的振幅随换能器间距的增加如何改变? | ||
+ | - 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? | ||
+ | - 考虑电子线路的延时,对实验结果有何影响? | ||
+ | |||
+ | ==== 实验后的拓展思考 ==== | ||
+ | * 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? | ||
==== 实验室可提供的主要器材 ==== | ==== 实验室可提供的主要器材 ==== | ||
行 25: | 行 37: | ||
- 用3种方法测量空气中的声速,并比较3种方法的特点。 | - 用3种方法测量空气中的声速,并比较3种方法的特点。 | ||
- 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。 | - 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。 | ||
- | - (本学期不做)选择一种方法,研究固体中的声速。 | + | - 选择一种方法,研究固体中的声速。 |
- (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%)。 | - (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%)。 | ||
+ | - (选做)水中的实验现象与什么有关,设计实验验证你的想法。 | ||
- (选做)研究水中声速与水温的关系。 | - (选做)研究水中声速与水温的关系。 | ||
- | ==== 实验中要解决的问题 ==== | + | ==== 实验中的思考 ==== |
- | * 如何从示波器上得到稳定、明显的信号? | + | * 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? | * 如何进行实验数据的处理,才能得到较为准确的结果? | ||
- | * 测量液体中的声速时,水槽的边界对实验结果有什么影响?能否忽略不计? | + | |
+ | * 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? | ||
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+ | * 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? | * *如何保持水槽中液体的温度近似不变? | ||
行 42: | 行 61: | ||
* 简要叙述本实验的基本原理。 | * 简要叙述本实验的基本原理。 | ||
- | * 记录实验中出现的各种实验现象,对其进行分析、讨论。 | + | * 记录实验中出现的实验现象,对其进行分析、讨论。 |
- | * 简要介绍实验中所设计的电路。 | + | |
* 实验数据的处理,及对结果的分析、讨论。 | * 实验数据的处理,及对结果的分析、讨论。 | ||
- | ==== 思考题 ==== | ||
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- | * 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? | ||
==== 参考资料 ==== | ==== 参考资料 ==== | ||
* 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 | * 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 | ||
+ | * {{ :exp:common:声速-新概念物理讲义朱鹤年.pdf |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 | ||
* [[exp:common:bhzqy|附表:水的饱和蒸汽压与温度的关系]] | * [[exp:common:bhzqy|附表:水的饱和蒸汽压与温度的关系]] | ||
+ | * [[https://zhuanlan.zhihu.com/p/365768877|压电效应]] | ||
+ | * [[https://www.pi-china.cn/zh_cn/expertise/technology/piezo-technology/fundamentals/|压电材料]] | ||
+ | * [[https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_barrier|音障]] | ||
+ | ==== 关于直线拟合的不确定度 ==== | ||
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+ | {{:home:zhousy:拟合不确定度.jpg|}}\\ | ||
+ | ————引自基础物理实验补充讲义P15 | ||