多普勒效应实验报告

《多普勒效应实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、北京科技大学物理实验报告多普勒效应实验报告学院机械工程学院班级学号姓名一、实验目的与实验仪器实验目的:1.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。2.利用多普勒效应，研究做变速运动的物体其运动速度与时间的变化关系，以及其机械能转化的规律。实验仪器:ZKY-DPL-3多普勒效应综合实验仪，电子天平，钩码等。二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）1、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=f0a+V1cosal/u一V2cosa2式

2、中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率。α1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，α2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运动则可得接收器接收到的频率应为f=f01+V/u2当接收器向着声源运动时V取正反之取负。若f0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收到的频率自动计数根据2式作f-V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=uf/f0-13若已知

3、声速u及声源频率f0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。三、实验步骤（要求与提示：限400字以内）1.实验仪开机后，首先要求输入室温。因为计算物体运动速度时要代入声速，而声速是温度的函数。将室T值调到实际值，按“确认”。2.第二个界面要求对超声发生器的驱动频率进行调谐。在超声应用中，需要将发生器与接收器的频率匹配，并将驱动频率调到谐振频率f0，这样接收器获得的信号幅度才最强，

4、才能有效的发射与接收超声波。一般f0在40KHz左右。调谐好后，面板上的锁定灯将熄灭。北京科技大学物理实验报告3.电流调至最大值后，按“确认”。本仪器所有操作均要按“确认”键后数据才被写入仪器。4.在液晶显示屏上，选中“多普勒效应验证实验”并按“确认”5.利用口键修改测试总次数选择范围5——10，一般选5次，选中“开始测试”6.准备好后，按“确认”电磁铁释放测试开始进行仪器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改变小车的运动速度，可用以下两种方式a砝码牵引利用砝码的不同组合实现b用手推动沿水平方向对小车施以变力，使其通

5、过光电门。为便于操作，一般由小到大改变小车的运动速度。7.每一次测试完成，都有“存入”或“重测”的提示可根据实际情况选择“确认”后回到测试状态，并显示测试总次数及已完成的测试次数8.改变砝码质量砝码码牵引方式，并退回小车让磁铁吸住。按“开始”，进行第二次测试9.完成设定的测量次数后，仪器自动存储数据，并显示fV关系图及测量数据。四、数据处理（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）根据斜率测得声速约为343m/s五、分析讨论（提示：分析讨论不少于400字）这一节，我们北京科技大学物理实验报告学习了多普勒效应，了解了多普勒效应的原理，研

6、究了相对运动的速度与接收到频率之间的关系，发现其实生活中有很多多普勒效应的实例，也发现了其伟大的应用性以及其带来的对我们人咧生活的巨大改变，比如医学上的超声波检测(借助超声波发射和流动的血液之间的多普勒效应)，交警利用多普勒效应来测量道路上行驶的汽车的速度，以检查其是否超速，天文学上通过观察恒星光谱的红移和蓝移来判断恒星是在向我们靠近或者是远离等等潜移默化的改变着我们如今的生活。实验中发现，本实验的实验仪设计合理，智能化程度较高，省去了很多原先很繁琐的操作和读数过程;但仍存在一些需要改进的地方，一是超声波的发射与接收头裸露在外，在实验中已受到

7、实验人员身体的干扰，建议将这部分放置于透明的玻璃罩中而将调节手轮露出，可有效地减少外界干扰;二是测试架上的标尺刻字不明，加上金属反光，导致读取接收器的位置时有困难，且不容易对准。六、实验结论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，可由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，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况可研究①匀加速直线运动测量力、质量与加速度之间的关系可验证牛顿第二定律。②自由落体运动可由Vt关系直线的斜率求重力加速度。③简谐振动，可测量简谐振动的周期等

8、参数，并与理论值比较结果一致七、原始数据（要求与提示：此处将原始数据拍成照片贴图即可）