怎样测量声速?

【仪器和器材】

梆子，秒表或手表，卷尺。

【实验方法】

在高墙前或山谷中唱歌或叫喊时，往往可以听到回声，而且在早晨时回声最清晰响亮，因此本实验最好在早晨进行。首先选择好合适的实验场所，例如一堵高墙，高墙的前面平坦空旷。实验者站在离高墙的距离为R处，按照均匀的时间间隔T敲打梆子。当听到反射回来的第一次梆子声与打出来的第二次梆子声完全重叠时，则表示每次梆子发出的声音传到高墙并被高墙反射回来到达实验者处的时间刚好等于敲梆子的时间间隔T。因此声音传播的速度v为v=2R/T

1．站在离高墙100米或更远的距离，以一定的时间间隔敲打梆子。

2．注意控制敲梆子的节拍，使从高墙处反射回来的梆子声与敲出来的声音相重叠。

3．站在旁边的学生由一人报出敲击的次数，其他学生同时用秒表或手表计时。测出敲击20次至50次的时间间隔t，并由所得的结果计算出敲梆子的时间间隔T(秒）。

4．用卷尺测出敲击地点到高墙的距离R（米）。

5．将所得的数据代入公式v=2R/T求出声速v米。同时要记下测量时空气的温度，因为空气中声音传播的速度与温度有关。

【注意事项】

1．实验者离墙的距离以能清晰地听到回声为宜。

2．若每隔一次听到敲击声与回声重合，则声速公式v=2R/T。实验内容

1、连接测量系统。函数信号发生器的输出与发射换能器和示波器的X（Y2）输入并联连接，接收换能器的输出与示波器的Y1输入连接。

2、练习使用函数信号发生器和示波器。

（1）用示波器观察由信号发生器提供的不同的波形信号。

（2）用示波器观察李萨如图形。

3、调节谐振频率。信号发生器输出正弦信号，频率调节到换能器的谐振频率,记下谐振频率f。这时，换能器发射出的超声波最强。

4、利用驻波法测量声速。

（1）信号发生器输出频率处于谐振频率；示波器Y轴工作方式选择开关置于Y1，“拉Y1 （X）”旋钮推进。

（2）从两换能器相距1cm左右开始，由近及远移动接收换能器，观察示波器上的接收信号的变化情况，记下第1、2、3、……、20个出现正弦波极大值时接收换能器的位置即游标卡尺的读数L1、L2、L3、……、L20。

（3）采用逐差法求出波长λ，进而求出声速v；计算声速的不确定度，表示测量结果。

5、利用相位比较法测量声速。

（1）信号发生器输出频率处于谐振频率；示波器Y轴工作方式选择开关可以置于任意位置，“拉Y1（X）”旋钮拉出。

（2）从两换能器相距1cm左右开始，由近及远移动接收换能器，观察示波器上李萨如图形的变化情况，记下第1、2、3、……、20个出现直线时接收换能器的位置即游标卡尺的读数L1、L2、L3、……、L20。

（3）采用逐差法求出波长λ，进而求出声速v；计算声速的不确定度，表示测量结果

选2个相距稍远的地点，测出他们之间的距离S，一头的人在开枪同时，另一头的人看到烟后开始计时，听到枪声后停止计时，秒表上时间为t，则声速V=S/t