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shiyun [实验原理简述]
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 ==== 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、液体固体中的声速+  * 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)
  
  
 ==== 实验原理简述 ==== ==== 实验原理简述 ====
  
-  * 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。
   * 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?
   * 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 ====
  
-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。 +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。\\ 
 +{{:​exp:​common:​声速.jpg?​400|}}
  
 ==== 实验内容 ==== ==== 实验内容 ====
  
-  - 用3种方法测量空气中的声速,比较3种方法的特点。+  - 用3种方法测量空气中的声速,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。
   - 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? 
 + 
 +  ​* 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 41: 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 ==== 
- 
-  * 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 ====
 +
 +{{:​home:​zhousy:​拟合不确定度.jpg|}}\\
 +————引自基础物理实验补充讲义P15
  
  
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