声速测量数据处理与思考题Word格式文档下载.docx
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(2)利用不确定度的间接传递,计算超声波传播速度的不确定度,并表示出测量结果;
(3)计算测量时声速的理论值,并与测量值比较,得出百分误差。
1.共振干涉法测声速实验数据记录
T=20℃
i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Li(mm)
测量结果
声速的理论值
测量值与理论值的百分误差
2.位相比较法测声速实验数据记录
填空题
1.声速测量实验中,采用驻波共振法测量声速时,要使函数信号发生器的输出频率等于换能器的谐振频率,并且在实验过程中保持不变。
2.声速测量实验使用的声速测量仪,是利用压电晶体的压电效应,在交变电压的作用下使压电体产生机械振动,从而在空气中激发出超声波。
3.声波的传播速度v,声源的振动频率f和声波波长λ之间的关系为v=fλ。
声速测量实验测波长常用的方法有共振干涉法和位相比较法。
4.声速测量实验中是通过压电晶体的压电效应来发射和接收声波。
6.声速测量采用位相比较法测波长时,可通过示波器观察李萨如图形判断相位差。
李萨如图形一般是稳定的椭圆。
当相位差为0或π时,椭圆变为倾斜的直线。
7.声速测量采用共振干涉法测波长时,当接收端面与发射端面之间的距离恰好等于半波长的整数倍时,叠加后的波形成驻波。
此时相邻两波节(或波腹)间的距离等于半个波长。
简答题
1.实验中为什么要在超声换能器谐振状态下测量?
答:
在谐振状态下超声换能器的纵向伸缩幅度大,发射的声波强;
接收换能器接收的声压大,输出的电信号强。
这样,可以提高测量的灵敏度,较为准确的确定驻波的波节,有利于准确地测量声波的波长。
2.实验中怎样找到超声换能器的谐振频率?
实验中所使用的超声换能器的谐振频率在30~40kHz之间,可以通过以下两种方法找到换能器的谐振频率。
(1)方法一:
根据发射换能器的谐振指示灯调节
逆时针调节函数信号发生器的“电源开关幅度调节”(AMPLITUDEPOWER)旋钮,调节到约为最大位置的三分之二。
在输出频率30~40kHz范围内仔细调节“频率微调”
(FINE)旋钮,使声波发射换能器旁边的指示灯点亮。
这时,信号发生器的输出频率即为换能器的谐振频率。
(2)方法二:
根据接收换能器的输出信号调节
调节两换能器发射面和接收面之间的距离约为1cm左右,用示波器观察接收换能器的输出信号,在输出频率30~40kHz范围内仔细调节函数信号发生器的“频率微调”(FINE)旋钮,使接收换能器的输出电压信号最大。
此时,信号发生器的输出频率等于换能器的谐振频率。
3.相位比较法测量声速时,怎样才能在示波器上观察到李萨如图形?
选择什么样的李萨如图形进行测量?
采用相位比较法进行测量时需要判断相位差,通过示波器观察李萨如图形可以判断相位差。
李萨如图形可以由两个相互垂直的简谐振动的叠加形成。
因此,为了在示波器上观察到李萨如图形,发射换能器的输入信号和接收换能器的输出信号必须一个作为示波器的“Y”输入,另一个作为“X”输入。
实验中,可以将发射换能器的输入信号接示波器的“Y”输入;
将“拉Y1(X)”旋钮拉出,接收换能器的输出信号接“X”输入。
适当调节Y1和Y2两个通道的灵敏度选择开关以及“X”和“Y”位移旋钮,可以在示波器上观察到完整的李萨如图形。
实验中由于输入示波器的是频率严格一致两个信号,因此李萨如图形一般是稳定的椭圆。
测量时选择判断比较灵敏的直线形李萨如图形进行测量。
以某一个直线位置作为测量的起点,相位差每变化π即距离变化半个波长,李萨如图形从斜率为正或负的直线变为负或正的直线。
4.实验中为什么要使换能器发射面和接受面要保持相互平行?
换能器发射面发出的声波经空气传播到接受面,接受面在接收声波信号的同时反射部分声波信号。
当接收面与发射面严格平行,入射波即在接收面上垂直反射,入射波与反射波在发射面与接受面之间相干涉形成驻波。
5.实验中信号发生器和示波器各起什么作用?
利用信号发生器提供数十千赫兹频率的交流电信号,利用示波器来观察经换能器
接收面产生的电信号波形。
6.用共振干涉法和位相比较法测声速有何不同和相同?
两种测量声速的方法都是利用
来计算声速。
不同点在于对波长的测量方法不用,共振干涉法是测量入射声波与反射声波形成的驻波波长;
位相比较法是通过比较入射波和反射波的相位差来确定波长。
7.不用波长的声波在相同介质中声速相同吗?
为什么?
相同。
因为声波是一种在弹性媒质中传播的纵波,声速是振动状态的传播速
度,它的大小只与媒质的弹性、密度和温度有关,在一定的媒质中,声速为常数。
《声音的产生》
[教学目的]
1、能自行提出本课要研究的问题,初步体验“声音是怎样产生的”探究过程。
2、通过探究活动体验合作学习的乐趣,体会到各种自然现象都是有规律的。
3、通过学习理解声音是由物体振动产生的。
[课前准备]
军鼓、鼓槌、豆子、音钹、音叉、皮筋、尺子。
[活动过程]
[课前活动]
师:
同学们,今天来到这个会场高兴吗?
那咱们唱首歌,放松一下心情好吗?
(师播放《假如幸福你就拍拍手吧》师生边欣赏边跟着做动作。
)
同学们,从你走进会场到现在,你都听到了哪些声音?
看来同学们已经很放松了,咱们开始上课好吗?
[课前老师有意安排的这两项活动,不仅能活跃课堂气氛,拉近师生感情,还能让学生在享受优美声音给他带来欢乐的同时,听到了自己和别人的歌声、拍手声、跺脚声、打肩膀的声音,更重要的是在拍手、跺脚、打肩膀的同时还体会到了手脚振动的感觉。
另外,让学生汇报自从进到会场听到了哪些声音,目的在于向学生初步渗透“物体不同发出的声音也是不同的”,同时也告诉了学生我们每天其实都生活在各种各样的声音世界里。
]
一、创设情景,提出问题
正如同学们刚才所说的,我们每天都生活在充满声音的世界里,在不同的环境中,我们还能听到不同的声音。
不同的声音还能给我们传递着不同的信息。
今天啊!
老师特意为大家带来了一些声音素材,请同学们放松心情,仔细欣赏。
(师播放各种优美的声音:
瀑布声、小河流水声、鸟叫声、古筝声、歌声等)
听了刚才这些声音,告诉大家,你有什么感受?
[这样设计的目的,在于课一开始就将学生带入了轻松优美的声音中,让学生尽快放松心情,身心愉快、不知不觉地进入学习状态,师生之间便于沟通,易于交流感情。
的确,正因为有了这些声音,我们每天的生活才会充满阳光,也正因为有了声音,我们人与人之间才可以互相表达思想,交流感情,看来,声音对我们来说的确是太重要了。
既然,我们生活在一个充满声音的世界里,同学们能对声音提出一些自己感兴趣的问题吗?
(出示课件:
奇思妙想)
看来同学们有这么多感兴趣的问题,那请同学们想一想:
在这些问题中,你认为我们应该最先解决哪一个呢?
[引导学生自行“提出问题”是科学课的重要教学目标,教师在课堂上经常这样训练并培养学生养成习惯,学生就会从不善于提出问题到善于提出问题。
的确!
这些问题对于我们来说都是新内容,都想研究研究,但是,这些问题又不可能在一节课内完成,因此,我同意大多数同学的意见,也建议同学们先来研究研究,我们平时听到的各种声音“究竟是怎样产生的”可以吗?
那好,今天我们就先来研究“声音的产生”。
(师板书课题:
声音的产生)
[这样设计能较好地体现教师的主导作用和学生的主体地位。
实际上,引导学生筛选那些可能会引发富有成效的研究活动的问题,与提出好的问题是同等重要的。
二、利用材料,探究问题
请同学们先动脑想一想:
你认为声音是怎样产生的?
(出示课件)
同学们有这么多的猜想,那么,声音究竟是怎样产生的?
需要同学们通过实验自己去研究,想办法让这些物体发出声音(出示课件:
实验),老师也有几点建议要提醒大家。
(课件出示:
温馨提示) (生自由探究)
来,告诉大家,你用什么方法让哪个物体发出了声音。
同学们用这么多的方法让不同的物体发出了声音,那请同学们想一想:
你在让这些物体发出声音的时候,你还发现了什么?
[教师设计此环节的本意是期望学生能有两个发现:
一是让学生发现物体不同发出的声音也不同,二是让部分学生能初步发现物体在发出声音的同时,物体本身都会动。
看来,通过刚才的初步研究,同学们有这么的发现,那请同学们再动脑想一想:
物体在发出声音的同时,它本身会发生怎样的变化呢?
我们又应该如何研究才能让大家更清楚地看到或感觉到物体本身发生的变化呢?
请大家讨论一下。
老师这里有一些豆子,看你能否用得上。
(生分组讨论)
来,告诉大家,你们组准备怎样研究,才能让大家更好地看到或感觉到物体本身发生的变化?
同学们的意思是说,可以借助手或豆子来观察物体的变化,这个办法非常好,请同学们按照这些办法亲自试一试,看看物体在发声时本身究竟发生了怎样的变化。
(生分组研究)
好,下面请大家说一说,你们是怎样做的?
发现了什么?
[探究结束后,引导学生充分进行交流,能使学生把自己探究获得的知识变成大家共有的知识。
通过以上大量的事实,我们发现:
物体在发声的时候,它本身都会怎样?
“动”,也就时我们平时所说的“振动”。
看来,要让物体产生声音,物体必须振动,那这就说明:
声音其实就是由“物体振动”而产生的。
振动的概念)
知道我们平时说话的声音是什么振动产生的吗?
请同学们把手放在喉咙上感觉一下(生跟着师做)“你好”、“今天你微笑了吗?
”来,告诉老师,手有什么感觉?
(生尝试后谈感觉)
[设计以上内容,目的在于让学生进一步明确,不仅本节课实验中听到的各种声音是由物体振动产生的,日常生活中的各种声音其实都是由物体振动产生的。
声音是怎样产生的我们已经弄清楚了,老师这里还有一个问题:
一个物体正在发出声音,怎样才能让这个声音马上停止?
请同学们想办法自己试一试。
(生利用材料再次体验)
告诉大家你是怎样让声音立即停止的?
那为什么这样做,声音就会立即停止呢?
是啊,让物体停止振动,声音也就停止了。
这也再一次证明了:
声音确实是由物体振动产生的。
[让学生想办法让物体发出的声音立即停止,目的是让学生进一步去体验:
物体只要不振动了,声音也就停止了,这也进一步证明了“声音确实是由物体振动产生的”。
三、应用知识,解决问题
师:
这节课同学们表现得非常好,通过自己的努力,终于揭开了声音产生的秘密。
其它的问题,在今后的时间里老师很愿意跟同学们继续研究。
好,下面请同学们放下手中的东西,放松心情,让我们随着优美的歌声,用心去体会物体振动发声带给我们的欢乐。
师:
(师边播放音乐《小白船》边深情地说)今天的课就上到这儿,让我们在轻松优美的音乐声中,轻轻地站起来,和全体参加会议的老师说一声“再见”。
[本课在优美的音乐声中开始,最后又在音乐中结束,让学生体会到生活中离不开声音,处处有声音,让学生带着美好的回忆离开会场。
[课后反思]
《声音的产生》这节课从试讲到正式举行公开课,讲了好几遍,在几次讲课中,每次都会出现不同的情况,有些情况是让人兴奋的,让人激动不已的,但有些情况,给我的启发很大,对我今后的教学敲响了警钟,其中以下几点,对我教育颇深。
课前活动中学生在老师的带领下,随着优美的歌声,边尽情的欣赏边欢快地拍手、跺脚、打肩膀,气氛异常活跃,师生情绪都非常高涨,不知不觉地进入了学习状态,就连听课的老师都被感染了。
所以我的心情特别好,师生之间在异常融洽的氛围中探究交流。
课堂上在探究声音是怎样产生的这一大环节时,我先让学生想办法让桌上的物体发出声音,但并不是单纯地让物体发出声音,因此,我重点提醒学生:
在让桌上物体发出声音的时候,你发现了什么?
这是关键之所在。
开始备课时,我设计这一环节的目的,只是期望学生能答出“物体不同发出的声音也不同”就行。
结果学生的发现远远超出了我的想象,学生汇报自己的发现越多,不就越说明他的探究活动越成功吗?
学生要不是实实在在地、真真切切地投入到了探究活动中,他能有那么多的发现吗?
能说出那么多让老师都想不到的发现吗?
探究实验的目的,不就是让学生在过程中有所发现,并且越多越好吗?
在引导学生充分探究体验了“声音究竟是怎样产生”的之后,我认为结论的得出已是非常简单,便很自信地说:
“通过刚才大量的事实,我们发现,物体在发出声音的时候,它本身都会振动,那这就说明:
声音其实就是由‘物体振动’而产生的。
”老师的回答非常精彩,只可惜是老师说的。
而不是学生自己动脑得出来的,更不是经过教师的引导,学生自然而然地答出来的。
新课程渴望更多精彩的回答是从学生的嘴里说出来的。
当然,很可能,经过教师的引导,学生仍然不能答出,但是,经过了引导和没有经过引导,在学生的脑子里留下的痕迹是很不一样的。
因为,学生经过了自己的思考,哪怕是一分钟,都是有效的,都是难得的。
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