文档介绍：【实验目的】,并利用多普勒效应公式测量声速;,并利用V-t关系或有关测量数据,研究:(1)自由落体运动,测量重力加速度;(2)简谐振动,测量简谐振动的周期等参数;(3)其它变速直线运动。【实验方案】,并利用多普勒效应公式测量声速根据多普勒效应,当声源与接收器之间有相对运动时,接收器接收到的声波频率νR为: (1)式中νS为声源的发射频率,u为声速,为接收器的运动速率,θR为接收器运动方向与声源和接收器连线之间的夹角,为声源的运动速率,θS为声源运动方向与声源和接收器连线之间的夹角。若声源保持不动,固定在运动物体上的接收器沿声源和接收器连线方向以速率V运动,则从(1)式可得接收器接收到的频率νR为: (2)当接收器向着声源运动时,取“+”号,反之取“-”号。把(2)式简单整理后可得(3)欲验证多普勒效应,由(3)式可知,在保持声源的发射频率νS和声速u不变的情况下,让物体以不同速率通过光电门,仪器自动记录物体通过光电门时的运动速率V和与之对应的接收频率νR;然后可以利用作图法(或最小二乘法),检验νR和V是否成线性关系,即可检验多普勒效应。欲测量声速u,只需用作图法(或最小二乘法)求出νR—V关系直线的斜率k即可。因为k=νS/u,所以由此可计算出声速u=νS/k。,可由(2)式解出: (4)若已知声速u及声源的发射频率νS,通过测量接收器接收到的频率νR,则由(4)式可计算出运动物体的速率。: (5)让带有超声接收器的接收组件自由下落,利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速率,查看V-t关系图和有关测量数据,即可得出物体在运动过程中的速率变化情况,进而计算出自由落体运动的加速度。,而方向指向平衡位置的力的作用时,若以物体的运动方向为x轴,其运动方程为: (6)由(6)式描述的运动称为简谐振动,当初始条件为t=0,x= -A0,V=dx/dt=0时,方程(6)的解为:x= -A0cosω0t (7)将(7)式对时间求导,可得速度为:V= ω0A0sinω0t (8)由(7)和(8)式可见物体作简谐振动时,位移和速度都随时间周期性变化,式中ω0=(k/m)1/2,为振动的固有角频率。实际测量时把接收组件悬挂在弹簧上,若忽略空气阻力,根据胡克定律,作用力与位移成正比,悬挂在弹簧上的接收组件应作简谐振动,而(6)式中的k即为弹簧的劲度系数。把接收组件悬挂上弹簧之后,测量弹簧长度。然后加挂质量为Δm的砝码,测量加挂砝码后弹簧的伸长量Δx,由Δm和Δx就可计算k。用天平称量垂直运动接收组件的质量m,由k和m就可计算ω0。让带有超声接收器的接收组件做简谐振动,利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速率。查阅测量数据,利用两次速率达到最大时的时间间隔,就可实际测量出简谐振动的周期T。利用关系ω=2π/T可计算出角频率ω,可与角频率的理论值ω0比较。图1多普勒实验仪面板图【实验器材】多普勒效应综合实验仪,由实验仪、超声发射/接收器、红外发射/接收器、导轨、运动小车、支架、光电门、电磁阀、弹簧、滑