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1、四川理工学院实验报告成绩 学号：11101030233 班级:网络工程一班实验班编号： 姓名:赵鸿平实验名称：多普勒效应综合实验实验目的：1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由fv关 系直线的斜率求声速。2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看Vt关系曲线，或 调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： 匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 自由落体运动，并由Vt关系直线的斜率求重力加速度。 简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较实验仪器：多普勒效应综合实验仪由实验仪实验原理：1
2、、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到 的频率f为：f = f0 (u+Vosa/ / (u-V2cosa2)(1)式中f。为声源发射频率，u为声速，V,为接收器运动速率，a丄为声源与接收器 连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，a2为声源与接收器连 线与声源运动方向之间的夹角。若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动， 则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：f = f0 （1+V/u ）（2 ）当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。若f。保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接
3、收到的频率 自动计数，根据（2）式，作fV关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作 直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k。由（2）式可解出：V = u （f/f。- 1）（3）若已知声速 u 及声源频率 f。 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收 到的频率 f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示 屏显示 Vt 关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速 度变化情况， 进而对物体运动状况及规律进行研究。数据记录：（要求在实验前画出实验表格）N2345678加速 度 a/(m.sA2)平 均 值理论值百 分 误 差Tn=O.3903
4、913391939243933935399.709.729.0.805(n-1838180294178578%)G)09V10.741.231.72.212.683.183.634Tn=O.38733878388338873893899399.79.0.905(n-101434690575%)(s)39V20.721.171.652.182.653.133.613Tn=O.3878388388938953903905399.769.0.305(n-15401106911470%)(s)09V30.761.251.712.242.733.213.636Tn=O.38938983903390939
5、143920399.740.505(n-130343842531%)(s)79.V40.711.191.642.172.663.153.67293实验步骤1. 自由落体运动验证牛顿第二定律：(1) 设定好实验仪器为实验做准备；(2) 按“确认”后，磁铁释放，接收器组件拉动砝码作垂直方向的运动。测量完成 后，显示屏上出现测量结果。(3) 在结果显示界面中用 键选择“返回”，“确认”后重新回到测量设置界面。 按以上程序进行新的测量。于matlab7.14对实验数据进行处理T=0.1:O.05:O.4;%将时间区间设置为向量V仁0.74 1.23 1.7 2.21 2.68 3.18 3.64;V2
6、=0.72 1.17 1.65 2.18 2.65 3.13 3.61;V3=0.76 1.25 1.71 2.24 2.73 3.21 3.66;V4=0.71 1.19 1.64 2.17 2.66 3.15 3.62;%J将实验获得的速度数据列为矩阵eft ool%运用拟合工具箱对实验数据进行拟合拟合结果分别如下截图所示x=0.1:0.05:0.4;y1=9.707*x-0.2682;y2=9.7*x-0.2279;y3=9.764*x-0.2782;y4=9.743*x-0.2129;%由拟合数据列得拟合函数 subplot(221)%以下为拟合函数与实验数据的绘图 plot(x,y1
7、, T,Vl,r*)axis(0.1 0.4 0.5 3.7)legend(拟合曲线实验数据点，location,best) title(第一次实验数据)xlabel(时间 t/s)ylabel(时间点出速度v(m/s)subplot(222) plot(x,y2,T,Vl,k*) axis(0.1 0.4 0.5 3.7)legend(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第二次实验数据)xlabel(时间 t(s)ylabel(时间点出速度v(m/s)subplot(223)plot(x,y3 ,T,Vl,m*)axis(0.1 0.4 0.5 3.7)legen
8、d(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第三次实验数据)xlabel(时间 t(s)ylabel(时间点出速度v(m/s)subplot(224)plot(x,y4 ,T,Vl,b*)axis(0.1 0.4 0.5 3.7)legend(拟合曲线,实验数据点,location,best) title(第四次实验数据)xlabel(时间 t(s)ylabel(时间点出速度v(m/s)叫 ； 4线4莎佥 11 U%4 线*二勺比也戌0.10.2030.4时阿堆)EEAH熾田也叵坛010.20.30.时 it(s)g=9.707 9.7 9.764 9.743;averG=sum(g)/4 %g 的平均值averG =9.7285g=9.707 9.7 9.764 9.743;g0=9.793;k=(g0-g)/g0%获得试验数据百分误差k =0.00880.00950.00300.0051误差分析：1. 电流值选择过小对实验影响很大2. 温度要选定对实验数据的测定有影响3. 躯体的触摸对接收装置的接收数据有影响体会建议：1. 注意接收装置与发射装置保持通讯，是实验成功的关键；2. 对实验设定要仔细，以免设定数据对，实验结果产生大的影响；3. 测量时要尽量减少身体触碰接收装置的接收部位，以免对实验产生影响
