設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提要

1、實(shí)驗(yàn)1 135照相膠片密度的測定實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)135照相膠片密度的測定實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是，給定一張135照相膠片(如條狀約150.0×35.00×0.125、質(zhì)量約 左右)樣品，測量出該膠片的密度。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)知識，設(shè)計(jì)出135照相膠片密度的測定的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式；選擇測量儀器；寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。)然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，推導(dǎo)出密度與各測量物理量的計(jì)算公式。 選擇實(shí)驗(yàn)測量儀器要符合精度要求，測

2、量值相對誤差在1%之內(nèi)，并說明選擇儀器的理由，確定相應(yīng)物理量的測量儀器。 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟要具有可操作性。 測量時那些物理量可以測量一次，那些物理量必須得多次測量，說明原理。 測量膠片長度和寬度時應(yīng)該注意的事項(xiàng)及實(shí)際測量的方法。 測量135膠片圓角矩形齒孔時，如果計(jì)算的是矩形面積，要注意圓角的修正。 收實(shí)驗(yàn)結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用不確定度來表征測量結(jié)果的可信賴程度。測量儀器和被測物體及提示 鋼尺：20cm/0.1cm或30cm/0.05cm任選，但必須大于膠片的長度和滿足測量值相對誤差的要求。 游標(biāo)卡尺：125mm/0.02mm。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查游標(biāo)卡尺的零點(diǎn)，允許誤差在0.1mm以內(nèi)。 千分尺：2

3、5mm/0.01mm。 讀數(shù)顯微鏡：50mm/0.01mm。 光源：鈉燈、汞燈或一般的白熾燈任選。 物理天平：600g/0.05g或分析天平：200g/0.001g任選；(因膠片質(zhì)量約1g，因此量程無需太大。) 照相膠片：一般的曝光廢膠卷即可。(將膠卷裁切成510張長度相同的膠片，長度在1520cm之間，以保證讀數(shù)的有效數(shù)字為4位。可選單張或多張進(jìn)行測量，由學(xué)生自己選擇。裁切時注意不要破壞齒孔的完整。使用前先將膠片壓平整，注意不要有折痕)。實(shí)驗(yàn)所用公式及物理量符號提示 密度，為單張膠片的質(zhì)量，為單張膠片的體積。 體積，為膠片的長度，為膠片的寬度，為單張膠片上齒孔的數(shù)目，為齒孔的面積，為單張膠片

4、的厚度。 ，為齒孔的長度，為齒孔的寬度，修正量為：。有關(guān)測量提示 在進(jìn)行長度測量時：使用鋼尺，為了測量準(zhǔn)確，通常不用鋼尺的端邊作為起點(diǎn)；使用千分尺，讀數(shù)必須要扣除零讀數(shù)。 用讀數(shù)顯微鏡測量長度：先調(diào)節(jié)目鏡和十字準(zhǔn)線的間距，使十字準(zhǔn)線像最清楚；然后再調(diào)節(jié)目鏡鏡筒與待測物體的距離，使十字準(zhǔn)線像和待測物體的像都清楚。 使用分析天平時：要調(diào)底盤水平和橫梁平衡，注意游碼的使用方法，不要用手直接拿砝碼，注意防風(fēng)。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。注：該實(shí)驗(yàn)不需高深理論和煩瑣的運(yùn)算，也不需要特殊的方式方法和自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)是

5、基本知識、基礎(chǔ)理論、基本測量儀器的綜合性應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)2 碰撞打靶實(shí)驗(yàn)提要物體間的碰撞是自然界中普遍存在的現(xiàn)象，從宏觀物體的天體碰撞到微觀物體的粒子碰撞都是物理學(xué)中極其重要的研究課題。本實(shí)驗(yàn)通過兩個球體的碰撞、碰撞前的單擺運(yùn)動以及碰撞后的平拋運(yùn)動，應(yīng)用已學(xué)到的力學(xué)定律去解決打靶的實(shí)際問題，從而更深入地了解力學(xué)原理，并提高分析問題、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)沿革本實(shí)驗(yàn)的思路是根據(jù)美國哈佛大學(xué)的“單擺打靶”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)而成的。哈佛的實(shí)驗(yàn)是這樣的：在單擺的擺球與擺線間用一小段膠帶紙粘合，當(dāng)擺到最低點(diǎn)時，讓電熱絲燒斷膠帶紙，使擺球作平拋運(yùn)動；教師臨時放置一張靶紙，要求學(xué)生據(jù)此算出單擺的高度，使擺球擊中靶心，然后實(shí)驗(yàn)

6、驗(yàn)證之，比賽誰的得分最高(靶心為10分)。他們認(rèn)為這是一個學(xué)生最感興趣的實(shí)驗(yàn)。我們認(rèn)為這實(shí)驗(yàn)構(gòu)思很好，但對于中國學(xué)生，內(nèi)容還嫌太簡單。復(fù)旦大學(xué)因此把它做了改進(jìn)：不是讓單擺的擺球在最低點(diǎn)時自己作平拋運(yùn)動去打靶，而是讓擺球在最低點(diǎn)去碰撞另一個小球，由被撞球作平拋運(yùn)動去打靶。這被撞球的質(zhì)量、大小可與擺球相同，也可以不同，變化很多，內(nèi)容也豐富多了。根據(jù)這一構(gòu)思，設(shè)計(jì)了如圖2-1所示實(shí)驗(yàn)裝置，“碰撞打靶實(shí)驗(yàn)儀”。我們根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思和復(fù)旦大學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，利用我們現(xiàn)有的單擺實(shí)驗(yàn)箱，自行組裝來完成這一實(shí)驗(yàn)，從某種角度來說我們是站在美國哈佛大學(xué)和上海復(fù)旦大學(xué)的肩膀上來做這個實(shí)驗(yàn)的，然而難度又增加了幾分。

7、實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)碰撞打靶實(shí)驗(yàn)是通過兩個球的碰撞以及碰撞后的平拋運(yùn)動，研究物體間能量的轉(zhuǎn)換以及運(yùn)動的變化，了解能量與動量的守恒等力學(xué)規(guī)律。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的知識和以上的提示，設(shè)計(jì)出碰撞打靶的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式；選擇和制作實(shí)驗(yàn)儀器配件，自組實(shí)驗(yàn)儀器；研究實(shí)驗(yàn)方法；寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟)，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。按書寫科學(xué)論文的要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求及提示 用單擺實(shí)驗(yàn)箱，搭建如上圖相似的實(shí)驗(yàn)裝置(可以改進(jìn)使之更加合理)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，找出規(guī)律，根據(jù)能量守恒定律和動量守恒定律及平拋運(yùn)動規(guī)律，通過理論公式，

8、導(dǎo)出碰撞后小球運(yùn)動的水平距離x與單擺球的起始高度h和、下落高度y、兩球的質(zhì)量m1、m2的理論關(guān)系(導(dǎo)出計(jì)算公式)，再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，看是否相符，如果有差別，找出原因加以修正，最好能總結(jié)出該實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)公式(選作)。寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。(注：這一步是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，得先到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)研究，分析論證，找出規(guī)律，才能寫出實(shí)驗(yàn)原理。) 該實(shí)驗(yàn)有多種方法，可以根據(jù)上面的提示來設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)自己的設(shè)想和方法來設(shè)計(jì)。 選擇實(shí)驗(yàn)測量儀器，鋼尺(300mm/0.5mm、200mm/0.5mm、1m/0.001m)、天平(600g/0.05g)、游標(biāo)卡尺(150mm/0.02mm)。 實(shí)驗(yàn)組件：碰撞

9、小球、支架、線繩、靶紙和復(fù)寫紙(自備)、支撐柱等。 設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 如何由給定y值求出x和h的關(guān)系？，其中m1為撞擊球的質(zhì)量，m2為被撞球的質(zhì)量。當(dāng)m1=m2時，有。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(分析實(shí)驗(yàn)值和理論值的誤差，并找出原因)。實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求組建一個碰撞打靶試驗(yàn)儀，(各零件包括撞擊球、被撞球、細(xì)繩、小磁鐵等自己考慮可以取舍)。 檢查天平、鋼尺和游標(biāo)卡尺等是否正常。 備好一張靶紙及復(fù)寫紙。 備好相應(yīng)的附件：一個銅球、一個鋁球、一個大鐵球、兩個相同的金屬球。 簡單的工具：尖頭鉗一把(臨時儀器維修用)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提示 參考上圖的實(shí)驗(yàn)裝置自組實(shí)驗(yàn)裝置。先做幾次實(shí)驗(yàn)，

10、熟悉儀器使用方法；然后放上靶紙，在靶紙上寫自己的專業(yè)、班級、姓名，根據(jù)靶紙的位置和小平臺的高度算出h值；做幾次打靶實(shí)驗(yàn)，根據(jù)球的實(shí)際落點(diǎn)修正計(jì)算值，直到有把握擊中靶心。當(dāng)確認(rèn)能擊中靶心時，將復(fù)寫紙覆蓋在靶紙上，打靶三次，根據(jù)擊中環(huán)數(shù)的平均值計(jì)算學(xué)生的打靶成績。取回靶紙。實(shí)驗(yàn)中常見的問題及其解決方法實(shí)驗(yàn)x值通常小于計(jì)算值。這是因?yàn)槠脚_的摩擦、空氣阻力等原因造成；但若差距太大，要檢查是否計(jì)算有誤或?qū)嶒?yàn)方法有誤。要求兩球正碰撞，使被撞球的平拋軌跡始終在豎尺和升降臺組成的平面上。要從正面和側(cè)面觀察兩球的位置：正面兩球水平，側(cè)面兩球重合。直徑不同的球在計(jì)算高度時要考慮球的半徑。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自

11、選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn) 沈元華 陸申龍 主編 高等教育出版社 實(shí)驗(yàn)3-2碰撞打靶。實(shí)驗(yàn)3 物體在液體中的運(yùn)動研究實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)物體在液體中的運(yùn)動研究實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：研究各種質(zhì)量相同、形狀不同的物體在水中下落時的速度將多不相同，這是由于粘滯阻力對這些物體的影響不同所致，用實(shí)驗(yàn)的方法研究它們之間的關(guān)系，并由此總結(jié)出規(guī)律。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出物體在液體中的運(yùn)動研究的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)

12、行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 在坐標(biāo)紙上作圖，由圖總結(jié)出物體的形狀與速度、粘滯阻力與速度的關(guān)系。 計(jì)算小球的加速度與速度之間的關(guān)系。 分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器氣墊導(dǎo)軌及附件、數(shù)字計(jì)時器、橡皮泥、細(xì)繩、水、大量筒、天平與游標(biāo)尺。實(shí)驗(yàn)提示將一定質(zhì)量的橡皮泥分別捏成球形、圓錐形、圓盤形、流線

13、型等，質(zhì)量約為10左右，物體線度約為2.5cm。將橡皮泥系在線的一端在水中落下，線的另端則通過所墊滑輪與滑塊相連。測出其落入水中后，通過不同位置時的速度。 實(shí)驗(yàn)時不考慮氣軌與滑塊的阻力。不計(jì)細(xì)線與滑輪的摩擦，不計(jì)細(xì)線的伸長及粘濕的情況。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。實(shí)驗(yàn)4 弦線振動法測定液體密度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)弦線振動法測定液體密度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：研究弦線振動時波長的大小與弦線受到的張力有關(guān)，在其它條件不變的情況，改變弦線受到的張力即可改變波長，通過比較同一砝碼在空氣中與在待測液體中時分別產(chǎn)生的張力不

14、同，而產(chǎn)生不同的波長，進(jìn)一步求出待測液體的密度。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出物體在液體中的運(yùn)動研究的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，畫出實(shí)驗(yàn)裝置原理圖，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。

15、 寫出浸入待測液體中的物體體積的測量可行方法； 寫出浸入待測液體的密度公式，并計(jì)算出待測液體的密度。 分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器弦振動實(shí)驗(yàn)儀一套、水、待測液體、燒杯等。實(shí)驗(yàn)提示物體浸沒在液體中受到的浮力大小為：弦線在振動時頻率、波長、張力及弦線的線密度有如下關(guān)系：當(dāng)頻率與線密度一定時，上式左右兩邊同時取對數(shù)，得到下式后還可以進(jìn)一步簡化。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。參考書籍大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)陸廷濟(jì) 胡德敬 陳銘南 主編實(shí)驗(yàn)5 用焦利氏秤測量彈簧的有效質(zhì)量實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)用焦利氏秤測量彈簧的有效質(zhì)量實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：自

16、然界存在著多種振動現(xiàn)象，其中最簡單的振動是簡諧振動。一切復(fù)雜的振動都可以看成是由多個簡諧振動合成的。本實(shí)驗(yàn)是研究焦利氏秤下面的彈簧的簡諧振動，測量彈簧的有效質(zhì)量，驗(yàn)證振動周期與質(zhì)量的關(guān)系。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出用焦利氏秤測量彈簧的有效質(zhì)量的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測

17、量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出測定簡諧振動周期與彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)，彈簧振子的有效質(zhì)量數(shù)值關(guān)系的方法，寫出實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 擬出實(shí)驗(yàn)步驟，列出數(shù)據(jù)表格，建議多次測量減小誤差。 用最小二乘法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器焦利氏秤及附件、天平、秒表或數(shù)字毫秒計(jì)。實(shí)驗(yàn)提示在一上端固定的彈簧下懸一重量為的物體，彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)為。在彈簧的彈性回復(fù)力的作用下，如果略去阻力，則物體作簡諧振動。不考慮彈簧自身的質(zhì)量時，列出振動周期與質(zhì)量，倔強(qiáng)系數(shù)的關(guān)系式。由于焦利氏秤的彈簧值很小，彈簧自身的有效質(zhì)量與彈簧下所加的物體系（包括小鏡

18、子、砝碼托盤和砝碼）的質(zhì)量相比不能略去，在研究彈簧作用簡諧振動時，需考慮其有效質(zhì)量。若考慮彈簧的有效質(zhì)量時，、等關(guān)系又如何？提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。實(shí)驗(yàn)6 用熱敏電阻改裝溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)熱敏電阻是阻值對溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體。不同于導(dǎo)體的阻值溫度特性（溫度升高，阻值增大），半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值溫度特性是當(dāng)溫度升高，阻值降低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目隨著溫度升高而按數(shù)激烈地增加，載流子的數(shù)目越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，電阻率就越小。熱敏電阻溫度計(jì)是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度急劇變化的

19、特性而制作的，以半導(dǎo)體熱敏電阻為傳感器，通過測量其電阻值來確定溫度的儀器?？梢岳眠@種“非平衡電橋”的電路原理來實(shí)現(xiàn)對溫度的測量。用半導(dǎo)體熱敏電阻作為傳感器，設(shè)計(jì)制作一臺測溫范圍為4080的半導(dǎo)體溫度計(jì)。用熱敏電阻改裝溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：根據(jù)所學(xué)的知識，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)把所給的熱敏電阻改裝成熱敏溫度計(jì)。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出用熱敏電阻改裝溫度計(jì)的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。)，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告

20、。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，了解非平衡電橋的工作原理，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 溫度計(jì)的測量范圍在4080，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況確定測量溫度間隔（最大不能超過5）。 定標(biāo)時要求測量升溫和降溫中同一溫度下熱敏溫度計(jì)的指示值（自己確定測量間隔，要達(dá)到一定的測量精度）。定標(biāo)后的刻度要求為：一大格表示5，一小格表示1。 要求測量Rt曲線，標(biāo)出改裝后的的溫度計(jì)的刻度，然后再進(jìn)行校正，校正時的溫度點(diǎn)不要和定標(biāo)時的溫度點(diǎn)相同。實(shí)驗(yàn)儀器惠

21、斯通電橋，電阻箱，表頭，熱敏電阻，水銀溫度計(jì)，量熱器等提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。思考題如何才能提高改裝熱敏溫度計(jì)的精確度？實(shí)驗(yàn)7 測量小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)測量小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：電學(xué)知識告訴我們當(dāng)電壓一定時，電流與電阻成反比，但小燈炮的電阻會隨溫度的改變而變化，小燈泡(6.3、0.15)在一定電流范圍內(nèi)其電壓與電流的關(guān)系為，和是與燈泡有關(guān)的系數(shù)。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出測量小燈泡伏安特性曲線的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研

22、究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，設(shè)計(jì)出測小燈泡伏安曲線的電路和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 驗(yàn)證公式； 求系數(shù)和； 求出室溫下燈絲電阻，分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器小燈泡、電流表、電壓表、變阻器、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)提示 小燈泡通電后，燈絲的電阻受燈絲的影響。低溫時燈絲的電

23、阻的變化與溫度升到較高時電阻變化是不一樣的。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。實(shí)驗(yàn)8利用剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀驗(yàn)證轉(zhuǎn)動定律實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)物理實(shí)驗(yàn)室有多套剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有缺陷，實(shí)驗(yàn)誤差較大，閑置多年不用。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)里，沒有關(guān)于剛體定軸轉(zhuǎn)動定律方面的實(shí)驗(yàn)。為了使閑置儀器再次利用，同時填補(bǔ)剛體定軸轉(zhuǎn)動定律方面的實(shí)驗(yàn)空白，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個“利用剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀驗(yàn)證轉(zhuǎn)動定律”的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生了解“剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)”參考附錄1，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)用的型數(shù)字毫秒計(jì)及光電門，對剛體

24、轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行改裝，驗(yàn)證剛體定軸轉(zhuǎn)動定律。提示：計(jì)算出合外力矩與，當(dāng)合外力矩與成正比時，剛體定軸轉(zhuǎn)動定律成立。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出利用剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀驗(yàn)證轉(zhuǎn)動定律的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。)，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自主完成四部分內(nèi)容：一是完成剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀的改裝，二是自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容，三是估測阻力矩，四是驗(yàn)證剛體定軸轉(zhuǎn)動定律。實(shí)驗(yàn)儀器剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀，型數(shù)字毫秒計(jì)，光電門學(xué)時分

25、配實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，3學(xué)時，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成；教師指導(dǎo)(開放實(shí)驗(yàn)室)和開題報告2學(xué)時。思考題如何才能提高實(shí)驗(yàn)的精確度？提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求手寫設(shè)計(jì)方案，字跡清晰，作圖準(zhǔn)確。附錄1剛體轉(zhuǎn)動實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 學(xué)會應(yīng)用功能原理測量物體的轉(zhuǎn)動慣量。2 通過實(shí)驗(yàn)加深認(rèn)識影響轉(zhuǎn)動慣量的因素，學(xué)會用作圖法處理資料；3 學(xué)習(xí)一種消除系統(tǒng)誤差的方法。實(shí)驗(yàn)儀器剛體轉(zhuǎn)動實(shí)驗(yàn)儀，秒表，砝碼，米尺。儀器介紹剛體轉(zhuǎn)動實(shí)驗(yàn)儀如圖8-1所示。A是一個具有不同半徑r的塔輪，其中心軸支承在支臂I和底座J之間，兩根具有等分刻度的均勻細(xì)桿B和B對稱地裝在塔輪的中心套兩側(cè)，

26、圓柱形重物m0可沿B和B移動，它們一起組成了一個可以繞定軸00轉(zhuǎn)動的剛體系。若在塔輪上繞一層細(xì)線，其另一端通過支承在實(shí)驗(yàn)臺上的滑輪C與砝碼M相連，當(dāng)砝碼下落時，細(xì)線對剛體系施加外力矩，使剛體轉(zhuǎn)動，滑輪C的支架可通過滑輪臺架E上的固定螺釘D而升降，以保證細(xì)線繞不同半徑的塔輪時可保持與轉(zhuǎn)軸垂直。H是滑輪臺架固定板手，F(xiàn)是作為砝碼下落是起始位置的標(biāo)記。圖8-1 剛體轉(zhuǎn)動實(shí)驗(yàn)儀4實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)轉(zhuǎn)動定律，剛體繞固定軸轉(zhuǎn)動時,剛體的角加速度與所受的合外力矩M成正比，與轉(zhuǎn)動慣量J成反比，即M=J如圖8-1所示，剛體系(塔輪A、橫柱B、B和兩個質(zhì)量為m0的重物)所受外力矩是繩的張力及軸上的摩擦力矩。根據(jù)轉(zhuǎn)動定律

27、，有TrMr=J式中T為繩中張力；r為輪的半徑；Mr為軸上的摩擦力矩。以砝碼m為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，有mgT=ma 推導(dǎo)整理可得：在實(shí)驗(yàn)過程中，如果滿足g>>a，上式中a可忽略，則有 (8-10)又如<<，略去，則有下面分兩種情況進(jìn)行討論：若保持r、h及的位置不變，改變砝碼的質(zhì)量m，則相應(yīng)的下落時間t也變化。令得：上式表明，在保持r、h及的位置不變時，m與成反比。在直角坐標(biāo)紙上作圖，如果得到一條直線，則由實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證剛體的轉(zhuǎn)動定律是成立的。從圖中求出斜率k和截距b，可分別求出剛體系的轉(zhuǎn)動慣量J和摩擦力矩。2.若保持h、m及的位置不變，改變r,則相應(yīng)的下落時間t也

28、變化?？傻茫菏街猩鲜奖砻?，在保持h、m及m0的位置不變時，r與t成反比。在直角坐標(biāo)紙上作圖，如果得到一直線，說明剛體的轉(zhuǎn)動定律成立。從圖中求出斜，則亦可求出剛體系的轉(zhuǎn)動慣時J。實(shí)驗(yàn)步驟調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置。松開支臂I上方的固定螺釘G，取下塔輪，換上鉛垂準(zhǔn)釘,調(diào)節(jié)儀器底腳螺旋，使鉛直準(zhǔn)釘尖對準(zhǔn)下軸承中心，這時，OO軸線已處于垂直方向。裝上塔輪調(diào)節(jié)器節(jié)支臂I上方螺釘G，使塔輪沿其軸向有一定量的空隙，以減小摩擦，讓塔輪轉(zhuǎn)動靈活，調(diào)好后用固緊螺母K固緊，并在實(shí)驗(yàn)過程中維持摩擦力矩不變。選取繞線輪的半徑r3.00cm,將重物放置位置(5,5')，將砝碼m從一固定高度h由靜止開始下落。改變m，每次增加5.

29、00g，直到m35.00g為止。用秒表測出時間t, 測量三次填表8-1中。將放置位置(5,5')，維持m20.00g，改變r(取1.00、1.50、2.00、2.50、3.00cm)，測出時間t三次，填入表8-2中。數(shù)據(jù)處理要求1.在直角坐標(biāo)紙上作出圖，圖，得出必要的結(jié)論， 并求出剛體的轉(zhuǎn)動慣量J。2. 對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行誤差分析。3. 數(shù)據(jù)記錄表格如下：表8-1 測量剛體轉(zhuǎn)動慣量 r3.00cm h cmm(g)10.0015.0020.0025.0030.0035.00J Kg·m2表8-2 測量剛體轉(zhuǎn)動慣量 m20.00g h cmr(cm)1.001.502.002.50

30、3.00J Kg·m27注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中不可旋動螺絲G，以保證摩擦力矩不變。機(jī)械秒表使用完畢，應(yīng)讓其繼續(xù)走動，使發(fā)條放松。實(shí)驗(yàn)9剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀的改裝實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)物理實(shí)驗(yàn)室有多套剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀，該儀器及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有缺陷，實(shí)驗(yàn)誤差較大，效果不明顯，閑置多年不用。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生分析原“剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)”的缺陷參考實(shí)驗(yàn)8附錄1，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)用的型數(shù)字毫秒計(jì)及光電門，對剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行改裝，根據(jù)給出的提示公式、及，提出新的實(shí)驗(yàn)原理，對轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行測量。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀的改裝的整體方案，內(nèi)容包

31、括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。)，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自主完成四部分內(nèi)容：一是要求學(xué)生分析原“剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)”的缺陷，二是完成剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀的改裝，三是設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)原理，四是測量剛體的轉(zhuǎn)動慣量。實(shí)驗(yàn)儀器剛體轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀，型數(shù)字毫秒計(jì)，光電門學(xué)時分配實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，3學(xué)時，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成；教師指導(dǎo)(開放實(shí)驗(yàn)室)和開題報告2學(xué)時。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求手寫設(shè)計(jì)方案，字跡清晰，作圖準(zhǔn)

32、確。思考題如何才能提高剛體的轉(zhuǎn)動慣量的精確度？提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。實(shí)驗(yàn)10 將微安表改裝成多量程電流表并進(jìn)行初校實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)將表頭改裝成多量程電流表實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：利用所給的儀器，結(jié)合所學(xué)的知識，把表頭改裝成、雙量程電流表，完成電表改裝電路所需儀器與校正電路。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出將表頭改裝成多量程電流表的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)

33、果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)儀器量程的微安表一塊，電阻箱(0.1級)三個，惠斯登電橋、數(shù)字電壓表精度(0.08%U+0.1)、3V直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)各一個、滑線變阻器兩個（高值、低值各一個）。實(shí)驗(yàn)所用公式及物理量符號提示 測微安表內(nèi)阻時，電橋用外接電源并須降壓使用，以免測量時微安表過載。 將標(biāo)稱量程為、級別為級的微安表，改裝成、雙量程電流表。參考電路如圖11-1所示。 先測量微安表的內(nèi)阻和滿刻度的電流實(shí)際值。用實(shí)際測出的和算出和的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)中、用電阻箱。課前推導(dǎo)出計(jì)算、的公式，畫好測、的電路圖。 以數(shù)字萬用表的電壓檔作為標(biāo)準(zhǔn)表，兩個滑線變阻器串聯(lián)起來接入電

34、路中，自己擬定校表電路，初校改裝好的電表。對改裝表的要求是：兩個量程中各點(diǎn)的誤碼率均不超過(每個量程校10 個點(diǎn))。課前擬好數(shù)據(jù)表據(jù)。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。參考書籍大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)陸廷濟(jì) 胡德敬 陳銘南 主編實(shí)驗(yàn)11 金屬電阻及電阻率的研究實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)學(xué)生根據(jù)給出直流雙臂電橋，金屬銅漆包線制作成的四端電阻，螺旋測微器，燒杯，熱水，溫度計(jì)等儀器，設(shè)計(jì)出金屬電阻及電阻率的研究的整體方案，內(nèi)容包括：利用經(jīng)典金屬電子論解釋金屬電阻及電阻率的微觀本質(zhì)，提出測量金屬電阻率及電阻率溫度系數(shù)的方法，分析了產(chǎn)生誤差的主

35、要原因，提出減小誤差的方法。（寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。），然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按書寫科學(xué)論文的要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提示實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)體的電阻與其材料、形狀、長短、粗細(xì)及溫度有關(guān)。一段柱形的均勻?qū)w的電阻由下式?jīng)Q定： （1）其中是導(dǎo)體的長度，是導(dǎo)體的橫截面積， 是與導(dǎo)體的材料及溫度有關(guān)的量，叫導(dǎo)體的電阻率。通常電阻的阻值會隨溫度的改變而發(fā)生改變，對于金屬導(dǎo)體，變化關(guān)系可用下式表示：，要求不高時，可近似認(rèn)為：，其中為溫度系數(shù)。要想測量金屬電阻的電阻率和溫度系數(shù)，因?yàn)槠潆娮韬苄?，所以需要用雙臂電橋

36、來測量。金屬導(dǎo)電的歐姆定律和電阻可以用經(jīng)典金屬電子論解釋，該理論可到圖書館查閱下列資料：徐游.電磁學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，2004. 147, 152-153.梁燦彬，秦光戎，梁竹健.電磁學(xué)M.北京：高等教育出版社，1986. 189-191，195-197.有關(guān)測量提示 用雙臂電橋測量電阻時，開關(guān)B只能在測量時按下，測好后應(yīng)及時松開再讀數(shù)。 測量電阻溫度系數(shù)時，溫度讀數(shù)應(yīng)盡量做到同時進(jìn)行。 測量時應(yīng)使熱水的溫度一邊下降一邊測量，自己確定測量的次數(shù)和測量溫度間隔。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。思考題 可以采取哪些措

37、施來減少測量的誤差？ 簡述雙臂電橋的使用步驟和應(yīng)注意的事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)12 滑線變阻器的限流特性與分壓特性的研究實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)滑線變阻器的限流特性與分壓特性的研究實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到滑線變阻做一分壓控制電路和限流控制電路。如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求正確選擇滑線變阻器的參數(shù)(阻值和額定電流)，使得負(fù)載上的電流和電壓能隨變阻器觸頭位置的改變而均勻地變化，即所謂調(diào)節(jié)的線性較好。測定滑線電阻的限流特性曲線和分壓特性曲線，便可得知滑線電阻與負(fù)載應(yīng)怎樣匹配。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出滑線變阻器的限流特性與分壓特性的研究的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公

38、式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 選擇實(shí)驗(yàn)的測量儀器，制定實(shí)驗(yàn)方案，推導(dǎo)測量公式，設(shè)計(jì)測量電路，要具有可操作性； 測繪限流特性與分壓特性曲線； 根據(jù)所繪特性曲線討論負(fù)載與滑線變阻器的匹配問題，分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源、滑線變阻器(多種規(guī)格)、電阻箱、電壓表、電流表。實(shí)驗(yàn)提示1

39、限流器的電路如圖131所示電流的最大值和最小值分別為 ， 這就是電流的調(diào)節(jié)范圍。愈大， 愈小，調(diào)節(jié)范圍愈大。我們還要考慮調(diào)節(jié)時對電流控制的線性程度。負(fù)載的電流為引進(jìn)參數(shù)。，可得請選擇為何值時，分別列表測出與，與的數(shù)據(jù)，并用坐標(biāo)紙作出的關(guān)系曲線，討論為何值時，電流調(diào)節(jié)范圍較大，調(diào)節(jié)線性較好且細(xì)調(diào)程度高，從而選擇合適的滑線變阻器與負(fù)載相匹配。 2分壓器的電路如圖13-2所示。同樣引入?yún)?shù)，。可得同限流器方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析滑線變阻器作分壓器時如何選取，才能與負(fù)載相匹配。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。實(shí)驗(yàn)13 表頭參數(shù)的測

40、定實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)表頭參數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是：電流表、電壓表和歐姆表等在電學(xué)測量中被廣泛使用。它們都有一個共同部件“表頭”，表頭實(shí)際上就是“靈敏的直流電流表”。表頭內(nèi)阻、量程和等級是描述表頭的三個重要參數(shù)。學(xué)習(xí)表頭參數(shù)測定對生產(chǎn)和應(yīng)用都有重要的意義。用箱式電位差計(jì)測量表頭的參數(shù)。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計(jì)出表頭參數(shù)的測定的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式，研究測量方法，寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過查找資料，并到

41、實(shí)驗(yàn)室了解所用儀器的實(shí)物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。 設(shè)計(jì)用箱式電位差計(jì)測量表頭參數(shù)的附加電路，簡述測量方法、原理及公式。 擬定實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)記錄表格。 測量有關(guān)數(shù)據(jù)，作出校準(zhǔn)曲線，計(jì)算測量結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器UJ36箱式電位差計(jì)、電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電阻、待測表頭實(shí)驗(yàn)提示 用電位差計(jì)測電流表的內(nèi)阻 設(shè)是標(biāo)準(zhǔn)電阻，是待測電流表內(nèi)阻，請自行設(shè)計(jì)一電路，用電位差計(jì)分別測出電壓與，求出。 用電位差計(jì)校準(zhǔn)電流表設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)電阻，用電位差計(jì)可測出上的電壓，則流過中電流的實(shí)際值為再從電流表上讀出電流指示值，與進(jìn)行比較，其差值稱為電流表指

42、示值的誤差。找出所測值中的最大誤差，按下式確定電流表級別。為了使被校準(zhǔn)的電流表在校準(zhǔn)后有較高的準(zhǔn)確度，電位差計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)電阻的準(zhǔn)確度等級，必須比較校準(zhǔn)的電表的級別高。 表頭量程的測量 調(diào)節(jié)使得表頭電流為最大(即所標(biāo)電流)，用提示2方法多次測量上的電壓值可得。 箱式電位差計(jì)的操作程序很嚴(yán)密，在實(shí)際操作時盡可能預(yù)置測量值，在擬定實(shí)驗(yàn)步驟或?qū)嶒?yàn)方法時應(yīng)予考慮。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。附錄2UJ36型電位差計(jì)如圖10-1、10-2分別是UJ36型電位差計(jì)的電路原理示意圖、電路圖，其電路原理示意圖，工作原理都是采取補(bǔ)償原理

43、。UJ36型電位差計(jì)可在實(shí)驗(yàn)室或工作現(xiàn)場測量電動勢或直流電壓，也常用來校正直流毫伏表及電子電位差計(jì)，如配合其它儀器還能對直流電阻、電流及溫度等物理量進(jìn)行測量UJ36型電位差計(jì)，由步進(jìn)讀數(shù)盤和滑線讀數(shù)盤以及晶體管放大檢流計(jì)、電鍵開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)電池組成。工作回路電流分別為：×1時，5mA；×0.2時，1mA。步進(jìn)讀數(shù)盤由11只2電阻組成，滑線盤電阻為2.2。其板面圖如11附4所示。圖中“調(diào)零”為檢流計(jì)的電氣調(diào)零旋鈕；倍率開關(guān)共有G1、x1、斷、x0.2、G0.25檔；步進(jìn)數(shù)盤旋鈕每檔遞增10mV、最高檔為110mV，滑線讀數(shù)盤自0至10.5mV連續(xù)可調(diào)。圖10-1 電路圖 圖10-

44、2 UJ36型電位差計(jì)板面圖使用說明1.將被測未知的電壓（或電動勢）接在“未知”的二個接線柱上（注意極性）。2.把倍率開關(guān)調(diào)到所需要的檔上，同時接通電位差計(jì)工作電源和檢流計(jì)放大器電源，3分鐘以后，進(jìn)行檢流計(jì)指零調(diào)節(jié)。3.將扳鍵開關(guān)扳向“標(biāo)準(zhǔn)”，調(diào)節(jié)多圈變阻器，使檢流計(jì)指零。4.再將扳鍵開關(guān)，扳向“未知”，調(diào)節(jié)步進(jìn)讀數(shù)盤和滑線讀數(shù)盤使檢流計(jì)再次指零，未知電壓（或電動勢）按下式表示：Ux=（步進(jìn)盤讀數(shù)滑線盤讀數(shù)）×倍率5.倍率開關(guān)旋向“G1”時，電位差計(jì)處于×1位置，檢流計(jì)短路。倍率開關(guān)旋向“G0.2”時，電位差計(jì)處于×0.2位置，檢流計(jì)短路。在未知端可輸出標(biāo)準(zhǔn)直流電

45、動勢（不可輸出電流）。6.在連續(xù)測量時，要求經(jīng)常核對電位差計(jì)工作電流，防止工作電流變化。實(shí)驗(yàn)14 用鋼板尺測量激光的波長實(shí)驗(yàn)提要課題的提出和依據(jù)光是一種電磁波，光在真空中的波長不同，性質(zhì)也不同如波長小于390nm的光波叫紫外光，它有殺菌作用；波長大于770nm的光波叫紅外光，它能傳遞熱量波長在390nm至770nm之間的光波是人眼可見的，叫可見光，不同波長有不同的顏色：如波長為390446nm的光是紫色的，波長為620770nm的光是紅色的，橙、黃、綠、藍(lán)各色依次排列其間，都由其波長決定，而與其強(qiáng)度、方向等因素?zé)o關(guān)由此可見，光的波長是決定光波性質(zhì)的最重要的參數(shù)之一那么，怎樣才能測出光的波長呢?

46、可見光在真空中(或空氣中)的波長只有萬分之幾毫米，這么短的長度又怎么用毫米刻度尺去測量呢?本實(shí)驗(yàn)用最小分度為0.5 mm的普通鋼尺“量”出只有0.000 6 mm左右的波長，而且看到了反射角不等于入射角的“奇怪”現(xiàn)象它說明，反射定律只是在一定條件下才成立的，如果反射面上刻有許多很細(xì)而且等間距的刻痕，就可使不同波長的光反射到不同的方向去，這就是現(xiàn)代高科技中常用的光學(xué)元件“光柵”的雛形光柵是一種比棱鏡更好的分光器件。如果利用光柵的衍射原理就不難用普通的鋼尺測量出激光的波長。實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)用鋼板尺測量激光的波長實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是，利用光的波動性，用一把鋼板尺，通過用激光照射鋼板尺的帶有刻度的一面而反射到

47、光屏上的衍射花樣，根據(jù)激光的相干性和反射光的干涉原理，經(jīng)過分析，找出規(guī)律，測量出激光的波長。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)知識，設(shè)計(jì)出用鋼板尺測量激光的波長的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式；選擇測量儀器；研究測量方法；寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。)然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)原理提示眾所周知，用一把普通的鋼尺，可以方便地測量出一本練習(xí)簿的長度和寬度，而要測量它的厚度就有些困難了，因?yàn)殇摮呱蟽上噜徔叹€的間距是0.5 mm或l mm，而一般練習(xí)簿的厚度也不過l mm左右，所以很難測準(zhǔn)現(xiàn)在要用這

48、把鋼尺去測量只有萬分之幾毫米的光的波長，這看來似乎是不可能的。如果實(shí)驗(yàn)利用光的波動性質(zhì)，用一把普通的鋼尺就能夠巧妙地把這么短的波長測出來它的測量原理如圖16-1所示：讓一束激光照到鋼尺的端部，其中一部分激光從鋼尺上方直接照到觀察屏上的點(diǎn)，其余激光從鋼尺表面反射到屏上在屏上除了與對稱的點(diǎn)有反射亮斑外，還可看到一系列亮斑、S1、S2、S3Sn.。這是因?yàn)?，尺上是有刻痕?刻痕的間距是d=0.5 mm)，光在兩刻痕間的許多光滑面上反射，這些反射光如果相位相同(即波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇)，則它們會相互疊加而加強(qiáng)，形成亮斑，否則會相互抵消而減弱由圖16-2可知，從光源某一點(diǎn)A發(fā)出而在相鄰光滑面B

49、、B反射的光，到達(dá)屏上C點(diǎn)時所經(jīng)過的路程差(稱為光程差)為：=ABCAB/C=BD/一DB/=d(cos一cos ) (1) 若恰好等于零或等于波長的整數(shù)倍，則這些反射光的相位就相同，屏上C點(diǎn)就會出現(xiàn)亮斑顯然，在處，=0，這就是在S。處的亮斑在S1、S2、S3、S4、處，必有：=，=2，=3，=4因此，由(1)式可知：d(cos一cos1 ) = (2)d(cos一cos2 ) =2 (3)d(cos一cos3 )=3 (4)d(cos一cos4 ) =4 (5)其中d=0.5 mm是已知的，因此，只要測出和、就可從以上各式算出波長的值實(shí)驗(yàn)中，使尺與屏垂直，則： (6)其中，L是尺端到屏的距離

50、，h是各亮斑到O點(diǎn)的距離，而O點(diǎn)位于S。點(diǎn)和一S。點(diǎn)的中心量出各亮斑間的距離即可求得各值，而對應(yīng)于亮斑S。的就是。設(shè)計(jì)要求 寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，推導(dǎo)出波長的計(jì)算公式。確定待測的物理量。 選擇實(shí)驗(yàn)測量儀器要符合精度要求，測量值相對誤差在1%之內(nèi)，并說明選擇儀器的理由，確定相應(yīng)物理量的測量儀器。 寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟要具有可操作性(寫出測量時實(shí)驗(yàn)裝置的擺放及其位置角度、應(yīng)該注意的事項(xiàng)及實(shí)際測量的方法等)。 設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)測量原始數(shù)據(jù)的表格。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用不確定度來表征測量結(jié)果的可信賴程度。測量儀器的選擇及提示小型半導(dǎo)體激光器一支，普通鋼尺一把，卷尺一把，膠帶紙若干，紙若

51、干，墊高物等。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn) 沈元華 陸申龍 主編 高等教育出版社實(shí)驗(yàn)15 目測法測透射光柵常數(shù)實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)目測法測透射光柵常數(shù)實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是，給定一個光柵和光源(如汞燈、鈉燈或激光器等)，根據(jù)光源的已知光譜，在沒有分光計(jì)和其它測量儀器的情況下，僅利用米尺和自制實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)合直接目視法，測量透射光柵的光柵常數(shù)。該實(shí)驗(yàn)還可以已知光柵常數(shù)測量未知譜線的波長。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)知識，設(shè)計(jì)出目測法測透射光柵常數(shù)的整體方案，內(nèi)容包括：(寫出實(shí)驗(yàn)原理和理論計(jì)算公式；選擇測量儀器；研究

52、測量方法；寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。)然后根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出完整的實(shí)驗(yàn)報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)要求 通過在實(shí)驗(yàn)室用目測的方式觀察光柵的衍射現(xiàn)象，繪制出光路圖，通過對光路圖的分析，找出光柵方程與光路圖中的那些物理量(即待測量的物理量)有關(guān)，根據(jù)光柵方程和待測物理量的關(guān)系推導(dǎo)出計(jì)算公式，寫出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。(注：這一步是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，得先到實(shí)驗(yàn)室觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，繪制出光路圖，分析論證，找出規(guī)律，才能寫出實(shí)驗(yàn)原理。) 選擇實(shí)驗(yàn)測量儀器，僅限于光柵、米尺(10m/0.005m或3m/0.001m)、光源

53、(汞燈、鈉燈或激光器)的選擇，可以自制輔助器件。 設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，要具有可操作性。 測量時那些物理量可以測量一次，那些物理量必須得多次測量，說明原理。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用不確定度來表征測量結(jié)果的可信賴程度。實(shí)驗(yàn)儀器的選擇及提示 光柵：實(shí)驗(yàn)室給定，光柵參數(shù)為：300/mm 米尺：3m/0.001m或10m/0.005m任選， 光源：鈉燈、汞燈、激光器，任選。 可以自制實(shí)驗(yàn)器材，如帶刻度的條型光屏，也可以借助現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的條件。實(shí)驗(yàn)所用公式及物理量符號提示 光柵方程: (k=0、1、2、3、)式中(其中為光柵縫寬，為相鄰縫間不透明部分的寬度)為相鄰狹縫之間的距離，稱為光柵常數(shù)，為

54、光波波長，為衍射光譜線的級次。 用表示譜線到0級譜線的距離，用表示光柵到0級譜線的垂直距離。提交整體設(shè)計(jì)方案時間學(xué)生自選題后23周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)方案并提交。提交整體設(shè)計(jì)方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。思考題 光柵與光源之間的距離多遠(yuǎn)比較合適？ 眼睛與光柵的距離對測量有沒有影響？ 光屏和光源是否一定要在一個平面內(nèi)？ 光柵與光屏的距離測量，該實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用單次測量還是多次測量？單次測量能否滿足測量精度的要求？參考文獻(xiàn)參閱各實(shí)驗(yàn)書籍中的夫瑯和菲衍射原理及光柵衍射原理。幾何光學(xué)，人眼睛的光學(xué)原理。實(shí)驗(yàn)16 CD-R光盤軌道密度的測定實(shí)驗(yàn)提要實(shí)驗(yàn)課題及任務(wù)CD-R光盤軌道密度的測定實(shí)驗(yàn)課題任務(wù)是，測量一張CD-R光盤的軌道密度。實(shí)驗(yàn)提示 用一張廢舊的CD-R光盤制作一個平面反射光柵，規(guī)格尺寸約