【实验声速的测定实验报告】一、实验目的

本实验旨在通过声波在空气中传播的特性，测量声音在空气中的传播速度。通过对声波的频率、波长以及共振现象的观察与分析，掌握声速的基本计算方法，并理解声波在不同介质中的传播规律。

二、实验原理

声速（v）是声波在介质中传播的速度，其计算公式为：

$$ v = f \cdot \lambda $$

其中，$ f $ 为声波的频率，$ \lambda $ 为声波的波长。

在本实验中，我们采用共振法来测量声速。当声波在封闭的空气柱中传播时，若空气柱的长度与声波的半波长相等，则会发生共振现象。此时，声波在空气柱中形成驻波，从而可以利用这一现象来确定声波的波长。

三、实验器材

1. 声速测定仪（含信号发生器和接收探头）

2. 透明玻璃管或金属管（用于产生共振）

3. 示波器

4. 温度计

5. 卷尺或游标卡尺

四、实验步骤

1. 将透明玻璃管固定在支架上，使其能够上下移动。

2. 打开信号发生器，调节输出频率，使声波在空气柱中产生共振。

3. 调整玻璃管的高度，直到示波器上出现明显的驻波图形，即共振点。

4. 记录此时玻璃管的有效长度，作为空气柱的长度。

5. 重复上述步骤，改变频率，记录多个共振点对应的长度数据。

6. 利用所测得的数据计算声波的波长，并结合已知频率计算声速。

7. 测量实验环境的温度，根据温度对声速的影响进行修正。

五、数据记录与处理

| 实验次数 | 频率 $ f $ (Hz) | 空气柱长度 $ L $ (m) | 波长 $ \lambda $ (m) | 声速 $ v $ (m/s) |

|----------|------------------|------------------------|------------------------|-------------------|

| 1| 1000 | 0.17 | 0.34 | 340 |

| 2| 1200 | 0.14 | 0.28 | 336 |

| 3| 1500 | 0.11 | 0.22 | 330 |

平均声速：$ v_{\text{avg}} = 335.3 \, \text{m/s} $

六、误差分析

1. 玻璃管长度测量存在一定的读数误差。

2. 示波器显示的共振点可能受到外界干扰影响。

3. 环境温度未精确控制，导致理论值与实际值之间存在偏差。

4. 仪器本身的精度限制也会影响最终结果。

七、结论

通过本次实验，成功测得了声波在空气中的传播速度约为 335 m/s，与理论值基本一致。实验过程中，通过调整空气柱长度并观察共振现象，掌握了声速测定的基本方法，加深了对声波传播规律的理解。

八、思考与建议

1. 可尝试使用不同材质的管道进行对比实验，观察材料对声速的影响。

2. 在更精确的条件下进行多次测量，以提高实验的准确性。

3. 结合温度变化对声速的影响，进一步验证理论公式的适用性。

九、参考文献

1. 《大学物理实验教程》

2. 《声学基础》

3. 实验室操作手册