大學物理實驗課教案
一實驗目的：
（1）加深對駐波及振動合成等理論知識的理解，
（2）掌握用駐波法、相位法測定超聲波在媒介中的傳播速度，
（3）了解壓電換能器的工作原理，進一步熟悉示波器的使用方法提高運用示波器觀測物理引數的綜合運用能力。
二實驗儀器：
svx-3綜合聲速測定訊號源、聲速測定架。數字示波器。。
三實驗原理
聲波是一種在彈性媒質中傳播的縱波。對超聲波（頻率超過2×104hz的聲波）傳播速度的測量在國防工業、工業生產、軍事科學與醫療衛生各領域都具有重大的現實意義。實驗室常用駐波法和相位法進行測量。
（一）駐波法測量聲速基本原理
如圖所示為兩列同頻率、同振幅、振動方向平行且相向傳波的機械波在媒介中形成的駐波波形，其波腹間距與波節間距均為半個波長。通過對波腹（節）間距x的測量便可實現對波長λ的間接測量，結合對駐波諧振頻率f的測量便可間接求算聲波的傳播速度v。
v = λ × f
λ=2x
v = 2x × f
原理圖示1（駐波法原理圖）
（二）相位法測量聲速基本原理
請同學們自行完成！要求體現以下兩個方面的內容！
（1） 簡諧振動正交合成的基本原理，
（2） 利用李薩如圖形的相位差特點間接測量聲速的基本原理。
四實驗內容與步驟
（一）駐波法測聲速
實驗連線圖示1（駐波法）
（1） 了解測試儀的基本結構，調節兩個換能器的間距5cm左右。
（2） 初始化示波器面板獲得掃瞄線。
（3） 按圖示1正確連線，將示波器的掃瞄靈敏度與通道1垂直靈敏度旋鈕分別調至適當檔位，緩慢順時針方向轉動換能器平移鼓輪至駐波波腹位置（示波器顯示波形幅值最大）。
（4） 依次調節訊號源的頻率粗、細調旋鈕，同時觀察示波器顯示波形幅值變化情況，幅值最大時所對應的頻率即為諧振頻率f，將f數值記錄於（表一）。
（5） 逆時針方向轉動換能器平移鼓輪至兩換能器端麵距離約5厘公尺左右，確定所選第乙個波腹的位置並初始化數顯讀數標尺。
（6） 緩慢順時針方向轉動換能器平移鼓輪至駐波波腹（節）位置（示波器顯示波形幅值最大）並記錄相應的數顯標尺讀數於（表一）。
（7） 重複步驟7連續記錄14個波腹（節）的位置讀數並記錄於（表一）。
（8） 實時記錄環境溫度與sv8輸出電壓幅值v。
（二）相位法測聲速
（1） 保持駐波法連線不變，另用一根電纜線連線訊號源的發射波形介面與示波器通道2輸入埠。
（2） 調節示波器掃瞄旋鈕至正交檔，逆時針方向轉動換能器平移鼓輪觀察不同相位差時的李薩如圖形（斜線、橢圓、圓）。當兩換能器端麵距離約5厘公尺時停止轉動。
（3） 緩慢順時針方向轉動換能器平移鼓輪，當示波器顯示一正（反）斜線時停止轉動換能器平移鼓輪並初始化數顯讀數標尺。
（4） 緩慢順時針方向轉動換能器平移鼓輪，當示波器顯示一反（正）斜線時停止轉動換能器平移鼓輪並將此時的數顯標尺讀數記錄於（表二）。
（5） 重複步驟4記錄14個反（正）斜線波形的位置讀數並記錄於（表二）。
（6） 實時記錄環境溫度與sv8輸出電壓幅值v。
（7） 結束實驗歸整儀器。
五原始資料記錄表（此表要求學生課前完成並繪於預習報告中）
表一駐波法測量聲波傳播速度記錄表
表二相位法測量聲波傳播速度記錄表（正反斜線法）
六注意事項
（1）示波器輝度調節應適度，不可調至最大！
（2）兩換能器發射端麵不可接觸！（x>5cm）
（4）轉動換能器平移鼓輪不可過快！並注意避免回程差！
七實驗資料處理與實驗結果
1 原始資料見原始資料記錄紙，
2 資料處理採用的具體方法：列表法與逐差法
3 資料處理與實驗結果（僅供參考，表中to=273.15k, v實代表聲速實測值）
輸入頻率： _36761hz， 0.3hz ,環境溫度： 30.0°c，電壓15伏）
實驗結果：
實測值與理論計算值之間的百分誤差：
八問題討論（必須持有自己的觀點方可請教老師！）
（1）用示波器觀測交變訊號波形的時候，如果波形快速移動不便於觀測，其根本原因是什麼？如何解決？
（2）用相位法測聲速過程中，可分別採用正、負斜線法與正、負橢圓法，哪一種方法更簡單合理？為什麼？
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