《上海,材料声学试验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海,材料声学试验（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划上海,材料声学试验声学部分创新实验的创新与应用实验一：改装录音机做变调实验经常听到有些录音机放音走调：男声变女声，女声变男声，或歌声变成叹气声、机器人声，这些录音机磁带走速不正常，是有故障的录音机。但是我们物理教学倒可以利用这种放音效果为声学教学服务。直接用有故障的录音机当然不行，它们不能可靠地改变磁带走速，做实验不稳定，必须用一台运行正常的录音机来改装。早期录音机的电动机采用离心式调速器，安装在电动机内部，调速不方便。现在生产的录音机都采用电子调速器，改装起来比较方便。电子调速器是
2、一个稳压电路，将电动机上电压稳定在一定范围内，稳压电路有的装在电动机内，有的装在电动机外，随身听录音机，具有倍速录音功能的录音机，早期小型录音机等稳压电路装在电动机外，其它类型的稳压电路装在电动机内。改装时打开录音机外壳，找到电动机稳压电路的可调电阻，把它焊下来，换上一只阻值相等或稍大点的电位器，把电位器设法固定在录音机外壳上，能够从外面调节就行了。装在电动机内的稳压电路改装麻烦一些，必须取出电动机，小心地撬开底盖，从调速孔下找到可调电阻，将它换成电位器并固定在录音机外壳上。改装工作一定要请有维修经验的人来做，否则会弄巧成拙，甚至把录音机弄坏。也可以把改装要求告诉修理部门，请他们来改装。改装好
3、的录音机能够做许多变调实验。演示音调与频率的关系用普通录音机制一段信号，然后放在变速录音机中放音，改变录音机带速使信号频率变化，可以听到音调也随着变化，说明音调的改变决定于频率的改变。如果连续反复改变带速，还可以听到类似报警的声音。改变人的声音用变速录音机放流行歌曲，使歌声变调，可达到男声变女声，女声变男声的效果，证明男、女声的差别完全是振动频率的差别。如果在课堂上请学生说话或者唱歌，当场录下来，再用变速录音机放音，并使音调变化，可以使全班学生捧腹大笑，达到活跃课堂气氛，让学生愉快接受知识的效果。调节磁带节目的放音速度改装录音机做变调实验经常听到有些录音机放音走调：男声变女声，女声变男声，或歌
4、声变成叹气声、机器人声，这些录音机磁带走速不正常，是有故障的录音机。但是我们物理教学倒可以利用这种放音效果为声学教学服务。实验二：两个声学实验的改进经改进后的这两个声学演示实验，其最大特点是实验中，学生既能闻其声，又能观其形，经近两年教学中使用，效果不错，颇受学生欢迎。现分别介绍于后。波的干涉实验装置如图。音叉发出的声音通过灵敏度较高的话筒，从收录机的话筒插口输入；再从收录机的线路输出孔取出信号接示波器，或将示波器与收录机喇叭并联。实验方法敲击音叉发声，旋转离心转台，就能从收录机里清晰地听到音叉声忽强忽弱，同时从示波器可看到声波的波幅图2大小随声音强弱交替变化。声音的共鸣实验装置先用一根屏蔽线
5、，一端与压电陶瓷片连接，另一端接一个与收录机话筒输入插孔同型号的插头，见右图。由于音叉产生的共鸣声较弱，若用话筒作为声音接收装置效果不太好，故采用压电陶瓷片，利用其压电效应将共鸣声通过收录机放大，以达到实验目的。实验装置如图实验方法将图2所示的压电陶瓷片用橡皮泥粘在音叉月的叉股上，再把插头插入收录机的话筒输入孔，从收录机的线路输出端取出信号至示波器。现在，只要敲击音叉，从收录机里就能听到音叉的响声，用手按住被敲音叉，响声并不停止，从而证明音叉的声波振动使音叉月产生了共鸣。同时从示波器里可看到声波的波形。若改变音叉的固有频率，再重复上面的实验，此时便听不到共鸣声，这就进一步证明收录机的响声是音叉
6、产生的声波共振现象的结果。实验三：声学中的几个演示实验高中物理的声学中有关响度、音调、嗓声、乐音这部分教材，教学起来十分枯燥无味，学生听起来也无精打采，对音调和响度概念也往往混淆不清，上海第十中学周中恺老师曾经利用实验室中原有的仪器设备进行组配，做了一些实验，结合讲解，让学生边看边听，对活跃学习气氛，增进概念理解很有效果，并且实验装置也比较简易，今简单介绍如下：响度音调的实验装置与演示把教学的低频讯号发生器的正弦波输出的二个接线柱，用二根导线接到半导体收音机的音量控制电位器的接地端和滑动触头的遭，另外再用两根导线从低频讯号发生器的正弦波原来输出的两端接入示波器的输入端，如图1所示，这样装好的实
7、验装置，就可以用来演示：响度的大小和声源的振幅大小。音调的高低和声源的振动频率大小关系。对比响度和音调的区别。演示响度和振幅的关系，只要调节低频讯号发生器的“正弦幅度”旋钮就可以从半导体收音机中听到讯号响度的大小，同时从示波器的荧光屏上可以看到讯号振幅的大小，从而可以很快得到声音的响度和振幅关系的结论。演示音调和频率的关系，只要调节低频讯号发生器的频率调节旋钮，就可以从半导体收音机中听到讯号音调的高低，同时从示波器的荧光屏上可以看到讯号频率的大小，从而可以很快地得到声音的音调和频率关系的结论。演示响度和音调的区别，只改变讯号发生器的幅度输出，让学生听声音的变化；只改变讯号发生器的频率，让学生听
8、声音的变化，噪声乐音的实验装置与演示把噪声、乐音和乐器吹奏的音乐曲子事先录制在磁带上，实验时把录音机输出插孔用事先焊有两根导线的插头插入，两根导线的另外两端接入示波器的输入端。如果遇到录音机的输出插孔是装在功率放大级的话，那么往往由于插头的插入，机内的扬声器电路被切断而不再发声，遇到这种情况时，讯号可以从录音机扬声器线圈两端用导线取出接入示波器的输入端，或者将插头插入插孔，把它的两根导线接入示波器的输入端后，再另外用两根导线，一头接示波器的输入端，另一端接半导体收音机的音量控制电位器中的两点，利用半导体收音机的功放级放音，实验时，开启示波器，而后把录制的磁带装入录音机的盒带仓中，稍等片刻，揿下
9、录音机的放音键，即可听到它们的声音和看到它们的各自振动图线，有声有色，形象动人，学生对此尤感兴趣，印象深刻，效果很好。实验四：双臂音叉产生干涉现象几经修订的高中物理课本，对“声波干涉”的演示实验都采用这样的表述：“音叉发声时，它的两个叉股是两个相同的波源，它们产生的两列波发生干涉，产生加强区和减弱区?，所以我们绕正在发声的音叉走一周，或使音叉绕叉柄的纵轴旋转，就会听到声音忽强忽弱。”对此叙述已颇多微词，浙江省诸暨县学勉中学魏致远老师作如下探究。强弱区域的存在事实和分布情况先按课本的表述进行操作，确能明显地感觉到声音忽强忽弱现象的存在，说明波动强弱按区域分布是事实，且强弱区域交替间隔情况稳定。再
10、把音叉接图1所示固定在铁架台上，在数米外放置一只放大音响设备，用无线话筒采纳音叉发声情况，时间选在晚上学生就寝后。这样贴近放大设备的观察者可在极少外界干扰和音叉直接发声干扰的情况下，分辨出话筒在不同位置、不同方位采纳到的信号强弱情况。反复测试表明：如图2所示在音叉两叉股上端面所在平面内，沿XX和YY方向为强区，且线状性比较明显，即强区接近一条线上而方向幅度较大，即两侧有较大宽度的强区；沿AA、BB、CC、DD方向为弱区，而且弱区明显亦较集中在这几条线的方向上。而就三维空间论，上述直线所在的竖直平面对应为强弱区域，而且在音叉两叉股端面以上区域，话筒采声方向应对准中心，如图3所示。其它方向亦可参照
11、图3，否则虽在强区亦采不到强信号，这标志着声波的传播具有方向性。实验结果的定性分析分析的关键在于认定强弱区域是否由干涉产生，因为弱点位置到两波源的波程差须是半波长的奇数倍，而此实验中波程差的最大值位置在两叉股端面连线外侧，其值为两叉股的间距，但两叉股的间距约为2厘米，根本达不到数百赫声波在空气中的半波长，就是说，不可能在此实验的整个可寻区域找到波程差为半波长的奇数倍、振动明显减弱的点，即使把叉股分解成点声源也办不到，而且从理论上认为最有可能削弱的点是在如图2的XX方向上，实验表明恰为强区，所以推测YY上强区的产生，不是干涉之后的强效应，而于振动波源叉股为面状物有关。为证实此猜测，把一蜡纸刻写钢
12、板按如图3所示悬挂在铁架台上，敲击钢板平面，仍用上述采声放大检测装置试验，发现平行于钢板面的AA方向为弱区，垂直钢板面的YY方向为强区，且辐度较宽。如果改为沿YY方向敲击，YY方向仍为强区。证实面状发声体辐射声波能量带有明显的方向性。这样基本上可以认定音叉发声时，如图2的XX方向的信号较强，不是干涉产生的加强区效应。由于图3所示的AA方向为弱区，可推断图2所示的XX方向为强区是两叉股发声在该处叠加而加强的结果，这也完全符合“加强”的理论结果两相干波源到该点的波程差等于零，且即使把两叉股肢解为若干波源，由量辐射方向上，也不在波程差满足加强效果的方向上之故。一点看法鉴于上述原因，我们认为音叉发声时
13、，虽有明显的、稳定的、强弱间隔的区域性现象和某个方向上两束波叠加而稳定加强的情况存在，不是声波干涉的典型标志，不宜在课本上作为演示实验的范例。演示声波是纵波的装置物理课本中没有直接说明声波是纵波的演示实验实验介绍如下。材料破底、试管，微型喇叭，信号发生器，投影仪，导线及碎泡沫塑料若干。结构整套装置见下图。将碎泡沫弄碎，放入破底试管中。如图将微型喇叭放入试管一端，喇叭接到低频信号发生器低频输出端，调节输出值大小旋钮及频率选择旋钮，使碎泡沫在试管中有明显疏密分布。将试管放在投影仪上，将现象投射到银幕上，同学们就都能看到上述疏密相同现象，说明声波是纵波。实验五：空气柱共鸣实验的改进课本中演示声音的共
14、鸣实验时，用发声的音叉作声源，放在插进盛水容器中的粗玻璃管上方。把玻璃管慢慢地从水中提出或插入，改变玻璃管中空气柱长度，当空气柱长度达到某值时，空气柱跟音叉发生共鸣。这个实验方法有以下不足之处：。1、音叉发声的响度小。2、音叉的频率不能任意改变。3、用提插玻璃管办法调节空气柱长度，实验操作时不太方便课本中演示声音的共鸣实验时，发声的音叉作声源，放在插进盛水容器中的粗玻璃管上方。把玻璃管慢慢地从水中提出或插入，改变玻璃管中空气柱长度，当空气柱长度达到某值时，空气柱。1、音叉发跟音叉发生共鸣。这个实验方法有以下不足之处：声的响度小。2、音叉的频率不能任意改变。3、用提插玻璃管办法调节空气柱长度，实
15、验操作时不太方便。扬声器和教为了加强实验效果，作如下改进：在玻璃管上方安装一个扬声器，学低频信号发生器相联，成为一个响度和频率可以调节的声源。粗玻璃管下方同一个密闭容器用橡皮管连接起来，组成一个连通器。在密闭容器上方连接一个医用血压计的打气橡皮球，在粗玻璃管里注入一定量的水后，捏动橡皮球打气就可以使粗玻璃管内水柱升高，旋松放气螺丝就可使水压降低。这样可以很方便地控制空气柱的长度。实验时先使扬声器发出一定频率和一定响度的声音，调节玻璃管内空气柱长度，当空气柱长度变化到一定数值时，就会听到很响的共鸣声，再改变“频率”作演示，就能找出空气柱与某一声波共鸣的规律。此实验有条件可以让学生分组实验。实验六：简易声学小实验声音的反射取两只长纸筒，紧靠墙壁对称地斜向放置，一人握纸筒，筒口放一手表；另一人握另一纸筒，此时可听到手表的滴答声，耳朵紧贴筒口这说明声音能够反射。声音在空气中的传播敲击一音叉，把振动的音叉靠近悬挂的通草球，用一极长线
