大学物理实验
报告
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（清华大学）实验2.10声速测量实验实验数据处理
五、数据处理、作图、误差
分析
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实验测得波速数据处理:
相位法测波长:(连续测20个数据)(单位:) mm
xxxxxxxxxx41236789105 9.23 18.2 27.11 35.89 44.21 52.99 61.41 69.79 78.5 87.36
xxxxxxxxxx11121314151617181920 96.15 104.62 112.74 121.39 130.22 139.16 148.1 156.9 165.91 174.79
采用逐差法处理的结果为:(单位:) mm
xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,1221331441551661771881992010111
86.92 86.42 85.63 85.5 86.01 86.17 86.69 87.11 87.41 87.43
,计算得:
10
()xx,,ii，10i,1,1086.529mm,, 10
11,,,，,，1086.529mm=8.6529mm ？1010
102(10)xx,,,,ii，10i,1
标准
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偏差: s,,0.6978mm,10101,
,,0.03mm又仪器的误差为: 仪
2222 ,,，,,，，,()(2)0.6978(20.03)mm0.6991mms ？,,1010仪
11因此波长的测量误差为: ,,，,,，,0.6991mm0.06991mm,,101010
则波长的测量结果为: ,,,,,,,8.65290.06991mm,
40.1440.13，超声波的频率为提供超声波仪器的频率读数: fkHzkHz,,40.1352
又仪器的不确定误差取为: ,,10Hzf
3 fHz,，,40.1351010
vf,,？
则: ,,,，,,，,,vmsmsms100.06991/0.6991/0.70/f,
33,因此，波速为: vfmsms,,，，，,,40.135108.652910/347.28/
因此，实验计算得出的完整波速表达式为: vvms,,,,,347.280.70/v
理论计算波速:
,297.05K,297.95K 室温?，?; t,23.9t,24.812
相对湿度:， r,26%r,30%12
对应相应的室温，根据查表和插值法得:各个饱和蒸气压为
55， pPa,，0.029610pPa,，0.031510ss12
因此，理论计算的结果为:
rptsv,，，331.5(1)(10.31)Tp0
5523.924.826%30%0.0296100.031510，，，，，，222,，，，331.5(1)(10.31)/ms5273.151.01310，
,346.413m/s
346.41347.28,由此可见，实验与理论计算得到的结果相差为: ,,，,100%0.25%346.41
实验结果与理论计算得到的结果相比非常接近，两者间的差别为0.25%，因此可以验
证该公式可以替代实验来准确估算声速。
本实验中存在误差的地方有多处:
1、 声波发生器的示值与实际的值有一定的差别，因此这个地方存在着系统误差。
2、 实验中是利用利萨如图进行观察的，当前后两次利萨如图相同时，即表示一个测
量标尺走过了一个周期，而由于示波器的构造原因，当利萨如图呈现一条直线时，
荧光屏上的线段有一定的宽度，这里很不容易判断是否达到了一个周期，因此，
在这里有一个偶然误差。
3、 标尺上的读数也有一定的误差，由于实验中的长度测量是靠电子测量的，温度和
湿度不同时对电子仪器也有一定的影响，因此该误差应为系统误差。
4、 示波器也受到了环境电磁波的影响，这个影响是很难消除的，因此我觉得这个误
差为系统误差，要改进实验
方法
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才能消除这一误差。
六、结论、讨论、分析和心得体会
实验测得的声速为，该结果与理论上在标准状态下，vvms,,,,,347.280.70/v
331.5/ms干燥空气中声速相比有一定的差别，这是因为实验中的温度和湿度与标准状态下的环境温度和湿度不同而导致的。空气中总是含有一定的水蒸气，水蒸气对声速也有一定的影响。
实验中使用了利萨如图来辅助确定波的周期，运用了利萨如图当x和y方向输入频率相同时成一条直线的原理。但是由于示波器本身
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
的原因，荧光粉在荧屏上发光会产生一定的宽度，这样会妨碍实验者进行观察，我觉得在实验时应该尽量将屏幕的亮度调低，只要实验者能够观察到显示线段即可，在实验时还由于声波和示波器的不稳定性，使得利萨如图并不是很稳定，因此在实验时，并不一定要等到图形稳定下来再去读数，可以当图形在几秒钟内稳定后就可以读数了，尽量多读数据，这样可以减小因为观察图形而产生的偶然误差。
本实验采用逐差法处理数据，可以有效的减小实验中的偶然误差，我觉得还可以将每一次测得的数据与第一次测得的数据相减，再除以相应的n，来处理数据。
有时候，由实验总结出来的经验公式对我们进行一些实验有很重要的帮助，可以减少实验时间，提高实验效率，也比较准确，也就没有必要去对每一个数据都进行实验测得，要更好的利用已经得到的公式，帮助进行扩展科学领域的实验。但是，我们在总结经验公式时进行的实验一定要做到非常准确。
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