基于手机Phyphox软件设计'共鸣管测声速'居家实验

摘要

为了让学生居家完成空气中声速的测量,基于手机Phyphox软件设计了"共鸣管测声速"实验.本实验根据共鸣管的原理,利用手机Phyphox软件测量一端封闭,一端开口的奶茶管发出共鸣音时的基频,理论上声速大小是基频与空气柱长度乘积的4倍,但实际上有效空气柱长度是实际空气柱长度加上"管口校正量".通过公式变形,得出实际空气柱长度与基频的倒数成正比例的关系公式,采用线性拟合数据直接得出声速,从而巧妙避免了"管口校正量"的干扰,同时理论上也给出了一种得到"管口校正量"的方法,这是本实验的创新点.实验以内直径为12.0mm的奶茶管进行测量数据,通过线性拟合得到声速值,并进一步讨论了线性拟合得出的截距的物理意义和含义.