一种基于应用软件测量声速的方法【摘 要】本文介绍了一种利用普通的两端开口 奶茶管的声驻波现象来测量声速的方法，只需两部普 通智能和一根两端开口奶茶管即可进行实验这 种实验方法所用的实验仪器随手可得，无需学生再到 学校的实验室进行实验，激发了学生的学习兴趣，增 强了学生的动手能力关键词】；应用软件；声速测量；奶茶管[Abstract 】 This paper introduces a method to measure the sound speed by using the standing wave in the common milk tea tube that Opened at both ends. Just two smart phones and a tube are used in the experiment. For these instruments are readily available, we needn? t to go to the school laboratory. This inspires the students' learning interest and enhances their practical ability.[Key words ] Phone ； App； Sound velocity measurement； Milk tea tube在大学物理实验中测量声速的方法有多种，它们 的共同点是均需要专门的实验仪器来进行实验。
如果 能通过一些随手可得的工具来测量声速，无疑对激发 学生学习兴趣，增强学生动手能力都有很大益处而 智能的普及和应用软件开发的进步使这样的 想法变为现实[1],本文给出了一种利用普通的两端开 口奶茶管的声驻波现象来测量声速的方法，只需两部 智能和一根两端开口奶茶管即可进行实验1实验原理在力学教材教材中⑵指出声波在一端圭寸闭管中 产生驻波的条件为：其中1为管的长度，？姿是声波的波长当管子两端均开口时（即开管），管中形成驻波的 条件为：其中1’为开管的长度，？姿为对应的声波波长， n=l, 2, 3……如图1所示，图1两端开口管内空气柱的基频和谐频的本征 振动这是因为：当管的两端敞开时，因空气柱与外界 大气相连，其压强恒等于大气压，不会发生压缩和膨 胀形变，根据驻波知识可知，只有波腹处的体积元， 才不会发生形变，因此空气柱的开端必然形成位移波 腹若知道？驻f,则可求出v的大小2实验材料与步骤实验材料：智能两部，耳机一个，音频发生 器软件，噪声检测仪软件，奶茶管实验方法：(1) 将音频发生器软件安装到一部智能上, 将噪声检测仪安装到另一部上；(2) 将奶茶管平放在桌上，打开音频发生器软件, 并用耳机将发出的声音送到管子一端处；(3) 打开另一中的噪声检测仪软件将该 放置于开管的另一个端口处；(4) 连续改变音频发生器的频率时，噪声检测仪 所捕捉的分贝值随之改变，出现多个峰值，并且发现 频率越高峰值越大.这说明在传输这些声振动时，管内 一定出现驻波，出现每一个峰值时记录下与之对应的 频率；(5) 分析数据计算出声速值。
3实验数据与误差分析其中vO为0°C时空气中的声速，其值为 v0=331.45m/s,本实验进行时，温度计显示实验室温 度为17.5°C,计算出的声速理论值为v=341.903m/so实验中，我们采用不同商家的奶茶管来测量声速 当采用长17cm、直径为8mni的奶茶管时，测出的速 度为v=334.6m/s,相对误差=2.11%；当采用长17cm、 直径为12mm的奶茶管时，测出的速度为v=329.6m/s, 相对误差=3.598%从以上的数据我们可以初步看出：对于长17cm、 直径为8mm和12mm的两种奶茶管而言，从数据直 接得到的声速相对误差比较大如果从这两种规格的 管子中选一个的话，理应选取长17cm、直径为8mm 的奶茶管，但从实验数据的准确性的角度来看，这个 数据又是不太可取的为此，我们又换了另外一种规 格的奶茶管来做相同的实验，这种管子的长度为 22cm、直径为8mmo其所得实验数据如表1所示：表1长22cm、直径为8mm的奶茶管所得实验数 据（室温17.5°C）分析表1的所得声速数据，我们发现这种规格管 子的测量结果相对误差为0.791%,这样的结果要明显 好于前两次的结果。
对于采用这么普通的智能应 用软件和市面上常见的奶茶管而言，能得到这样的实 验数据是相当不错的比较三次实验的数据，我们发 现管长与管径比值最大的实验结果在三组中是最准确 的，但这种定量关系还有待进一步研究4结论综上所述，对于常见的奶茶管，选取一定的长度、 一定的直径，是可以较为准确地测量出空气中的声速 的，这表明我们的实验方案是可行的实验中所用奶 茶管管长与管径比值最大的实验结果是最准确的，但 这种定量关系还有待进一步研究所以我们的实验方 法也只是估测空气中的声速即便如此，本实验方法 与传统的大学物理实验中测量声速方法相比，大大降 低了门槛，实验操作相对较容易，所用的实验器材也 是随手可得，学生只要两台安装了免费软件的普通智 能和一根奶茶管即可进行声速的测量这对激发 学生学习兴趣，增强学生动手能力都有很大益处参考文献】［1］叶鹏松，沈月刚，等•利用软件实现共鸣法 对声速的测量［J］•物理教师,2013, 34 (11)： 61-62.⑵漆安慎，杜婵英.力学［M］.2版.北京：高等教育 出版社，2005： 322-325.［责任编辑：张涛］。