多普勒效应实验报告

专业：应用物理实验目的了解多普勒效应原理，并研究相对运动的速度与接收到频率之间的关系。律。实验仪器ZKY-DPL-3多普勒效应综合实验仪，电子天平，钩码等。ZKY-DPL-3（已固定在小车上红外接收器、光电探头、滑车驱动电机控制器以及滑车牵引绳组成，如图所示。工作时，水平超声发射器可以发出频率为40kHz左右的超声波，该超声波通过滑车上的超声接收组件接收，并将超声信号调制成红外信号并通过红外发射组件发射，再由仪器另一端的红外接收器接收。滑车可以在驱动电机的作用下运动也可以在钩码的牵引下运动主要原理者所接收到的频率将变高，反之接收的频率将变低。该理论适合所有形式的波，包括声波和电磁波。实验步骤超声的多普勒效应收到的超声频率。按图3.8-5滑车牵引绳的松紧；打开实验仪控制箱，使用tu将室温tcf0使用tu键修改测试总次数（5~10，因为有55次）使用12V电源为滑车的超声接收组件“灭”的状态；端的磁体距离控制器表面1~15mm之间，准备好后，按“确认”，再按电机控制器上的“启动”键，开始实验，仪器将自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率；按电机控制器上的“变速”按钮，重新选择速度，重复步骤f-v关系曲线。用多普勒效应研究恒力作用下物体的运动规律m1m0；按图3.8-7上，并用细绳绕过滑轮后分别连接在钩码和滑车两端；使用pq使用tu键修改测量点总数（8~150），u修改采样步距（选择范围10~100ms）选中“开始测试”完成后，立即松开钩码，使滑车在钩码驱动作用下开始作变速直线运动；测量完成后，记录显示屏上出现的测量数据，并填入表中。改变砝码质量，重复步骤。 v将测得的观测频率ff1uf0计算得到小车的运动速度v，式中的波速u00RT0RT0 c)tT0行适当的分析数据和数据处理多普勒效应的验证与声速的测量

代入室温计算得到。使用Excel绘制v-t关系曲线，并对实验数据进t 21.6C f测量数据次数iv测量数据次数iv/(m/s)if/Hzi(fi1)103f01.27491.84992.42492.87493.2748

40002Hz123450.440.640.830.991.124005340076400994011740133根据多普勒效应 vf1uf00ff(vi

i1kvf 0数据拟合结果如下5 f(v)5 v5 f(v)vi i k i1 i1 i1

i0.00291265 2 5 vii1 i

5 v2ii1f 10.0029126vf00.99996与v确实呈线性关系根据该关系式，声速测量值为u 1343.336m/s0测 k该温度下，声速理论值为RT0RT0 c)tT01tc2730理

344.306m/s百分差为u u0理 0测u u0理 0测u0理比较用驻波法和行波法测声速的实验的百分差2.29%和1.48%，该声速测量值同样较为精确，因此可认为多普勒效应式成立，即 vf1u f00滑车在钩码驱动作用下的运动规律测量滑车质量m0

590.1g 采样步距t0

50ms序号i12345678910t/si00.050.100.150.200.250.300.350.400.450.290.360.420.470.560.590.630.710.730.8000.050.100.150.200.250.300.350.400.4540072400764008240086400964009940113401174012540131104.80.600.640.690.720.810.830.960.991.061.1100.050.100.150.200.250.300.350.400.4540066400684008040086400994009940113401194012940135116.70.550.570.670.720.830.830.961.011.091.14砝码质量m1砝码质量m1/gf/Hzi4002240024400284003040036400384004440044400464005156.5v/ m/s）i0.170.190.220.240.290.310.360.360.380.42t/si00.050.100.150.200.250.300.350.400.45f/Hzi4003640044400514005740067400714007540085400874009592.2v/ m/s）it/sif/Hziv/ m/s）it/sif/Hziv/ m/s）ii

值通过多普勒定律计算得到）V-t关系拟合结果如下拟合得到的加速度分别为a0.564m/s21a 1.107m/s22a 1.184m/s23a 1.378m/s24因此，运动规律分别为v0.564t1v 1.107t2v 1.184t3v 1.378t4分析与讨论理论值与测量值之间偏差的分析砝码质量测量加速度砝码质量测量加速度理论加速度百分差m/g1a/(m/s2)agmmm1/(m/s2)aa差值aa100%01a56.50.5640.8570.29334.2%92.21.1071.3260.21916.5%104.81.1841.4790.29519.9%116.71.3781.6200.24214.9%理论加速度均大于测量加速度，因为计算过程中未考虑阻力，包括空气阻力，滑车与滑轨间的摩擦力，滑轮与绳子间f的摩擦力等，在此统称为阻理论加速度公式可修正为gm fa 1 阻mm m0 1 0a0.2930.2190.2950.2420.2624f由此可粗略估计该阻

m0

，理论上空气阻力应随物体运动速度的增加而增加，且与速度平方呈正比，此实验中速度变化较小，阻力基本上保持不变。关于采样点的选取滑车刚起步时受环境影响较大，导致前段采样点数据误差较大，应从中段开始选取采样点。结论1. t 21.6C时 u343.336m/s，通过该实验验证得到声波多