文档介绍：声速的测量实验报告误差分析西安交通大学大学物理仿真实验实验报告——声速的测量姓名:林丽学号:学院:电信学院班级:计算机22班 1 一、实验目的、发射和接收的方法;。二、实验仪器 :主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。:提供一定频率的信号,使之等于系统的谐振频率。 :示波器的x,y轴输入各接一个换能器,改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的李萨如图形。并由此可测得当前频率下声波的波长,结合频率,可以求得空气中的声速。三、实验原理由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:v=fλ,只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法和行波法测量。下图是超声波测声速实验装置图。图1实验装置和接线图 1. 驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后,入射波与发射波叠加,它们波动方程分别是: y1=Acos2πft? λx y2=Acos2πft+ 叠加后合成波为: x y=(2Acos2π)cos2πft cos2πλ=±1的各点振幅最大,称为波腹,对应的位置:x=±n2(n=0,1,2,3…);cos2πλ=0的各点振幅最小,称为波节,对应的位置:x=±4(n=0,1,2,3…)。因此,只要测得相邻两波腹的位置Xn、Xn+1即可得波长。 2 x λ x λ x ,所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差:φ=2π(其中λ是波长,x为S1和S2之间距离)。因为x改变一个波长时,相位差就改变λx 2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。四、实验步骤 1. 连接仪器。按照图1连接好仪器,使用前开机预热10min,自动工作在连续被方式,选择的介质为空气,观察S1和S2是否平行。图2接线截图 2. 测量信号源的输出频率????。将示波器调整为y-t模式,观察到正弦信号的波形,使S1和S2间的距离约为5cm;调节信号发射强度,波幅为5V,在350附近调节频率,同时观察波形,使信号幅度最大,此时频率为329,即为本系统的谐振频率。。向右缓慢移动S2,观察示波器正弦信号的变化,选择信号最大位置开始读数,记为xi,取i=10,用逐差法求出声波波长和误差。利用谐振频率f0计算声波波速和误差。。将示波器调整为X-Y工作方式。观察示波器出现的李萨如图形,缓慢移动S2,当重复出现该图形时,说明相位变化了2π,即S1和S2之间移动了一个波长。沿右连续测量10个周期,用逐差法处理数据,求出波长、声速及误差。 3 李萨如图形图3Ф=0图5Ф=π 4图6Ф=π 2图7Ф=3π 4 图4Ф=π图8Ф=π 2 图9Ф=7π 4 图10Ф=2π 4 五、数据记录及处理 = :?6?λ?i? i?1 λ的不确定度: 6 (? i ?)2 Si?1 ?? ?i(i?1)= 因为,λi=(1i+6-1i)/3,Δ仪=所以,u2?? 33 ?仪= ?2??S??u2? ?计算声速: ??f?? ?f?1%计算不确定度: f? ?(kHz) ???(f?2?)?(??f)2?3(m/s) 实验结果表示:υ=m/s,Ev=% 5 力学习题误差及数据处理一、指出下列原因引起的误差属于哪种类型的误差? 。 ,未做初读数校正。。 ,多次测量结果略有不同。。 ,各次读数略有不同。 ,摆角过大。二、区分下列概念。。。。。三、理解精密度、准确度和精确度这三个不同的概念;说明它们与系统误差和偶然误差的关系。四、试说明在多次等精度测量中,把结果表示为x?????的物理意义。五、推导下列函数表达式的误差传递公式和标准误差传递公式。 ? ?432s t2?r3 2d?11???a??3.?2s?t2t1?? 六、按有效数字要求,指出下列数据中,哪些有错误。。。℃℃100℃℃七、按有效数字运算规则计算下列各式的值。 1.÷=? 2.???????=? 3.?252????? ??????.????????? 八、用最小分度为毫米的米尺测得某物体的