测量波浪的速度
确定声速的实验
- 有几种实验可以用来测定声速
- 下面介绍三种方法
- 每项实验的仪器都已给出大胆的
方法一:测量两点之间的声音
直接测量两点之间的声速
- 两个人站在大约100米的距离
- 它们之间的距离用a来测量滚动轮
- 有一个人两块木块它们在头顶上撞在一起
- 第二个人有一个秒表当他们看到第一个人把积木撞在一起时他们就开始了,当他们听到声音时就停止了
- 然后重复几次,取一次平均值
- 声速可以用以下公式计算:
方法二:使用echo
用回声测量声速
- 一个人站在距离墙(或悬崖)约50米的地方滚动轮来测量这个距离
- 这个人鼓掌两块木块一起倾听回声
- 然后,这个人开始随着回声的节奏,重复地把积木拍在一起
- 第二个人有一个秒表当他们听到一个拍手时开始计时,在20个拍手后停止计时
- 然后重复该过程并计算平均时间
- 声音在每次拍击和回声之间传播的距离为(2 × 50)米
- 20次拍手声音传播的总距离为(20 × 2 × 50)米
- 声速可以从这个距离和时间计算出来,使用以下公式:
方法三:使用示波器
用示波器测量声速
- 两个麦克风连接到示波器并放置大约5米的距离使用卷尺来测量距离
- 示波器设置为当第一个麦克风检测到声音时触发示波器,并调整时间基准,使到达两个麦克风的声音都能在屏幕上看到
- 在第一个麦克风旁边,用两块木块做一个大拍子
- 示波器用于确定拍子到达每个麦克风的时间以及它们之间的时间差
- 这样重复几次,并计算出平均时间差
- 速度可以用下面的公式来计算:
测量水中的波速
在水中制造涟漪
- 选择一个平静的水面,如湖泊或游泳池
- 两个人站在几米远的地方卷尺来测量这个距离
- 一个人从三数到三,然后搅动水面(例如用手)产生涟漪
- 第二个人开始秒表计算第一波涟漪到达它们所需要的时间
- 然后重复实验10次,并计算该时间的平均值
- 平均时间和距离可以用以下公式来计算波速:
工作的例子
小水波是由一根木条在波纹槽中产生的。木棒上下震动,撞击水面。下图显示了波纹池和水的横截面。哪个字母表示:
a)水波的振幅?
b)水波的波长?
(部分)
第一步:回忆振幅的定义
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- 振幅=从未受干扰的位置到波峰或波谷的距离
第二步:在波浪上标记未受干扰的位置
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- 这是波浪的中心
步骤3:在未受干扰的位置和峰值之间确定箭头
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- 振幅是箭头D
部分(b)
第一步:回顾波长的定义
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- 波长=从波上的一点到下一波上的同一点的距离
第二步:在每个水平箭头上画线
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- 这有助于识别箭头所指的波上的点
第三步:在波浪上的两个相同点之间确定箭头
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- 波长是箭头C
考试技巧
当你回答有关测量波的方法的问题时,问题可能会要求你对测量的准确性进行评论
- 在测量声速的情况下:
- 方法3是大多数准确是因为计时是自动完成的
- 方法1是至少准确是因为时间间隔非常短
虽然这在给出方法时可能不太重要,但你应该能够解释为什么每个方法是准确的或不准确的,并建议如何使它们更好(使用更大的距离)
- 例如,如果使用手动秒表,测量的时间可能会因人的反应时间而变化,最多可达0.2秒
- 声音在空气中传播的时间间隔可能只有0.3秒
- 这意味着秒表读数的变化对结果有很大的影响,它们可能不可靠