大學(xué)物理綜合設(shè)計性實驗(完整)

1、綜合設(shè)計性物理實驗指導(dǎo)書黑龍江大學(xué)普通物理實驗室5目 錄緒論實驗1 幾何光學(xué)設(shè)計性實驗實驗2 LED特性測量實驗3 超聲多普勒效應(yīng)的研究和應(yīng)用實驗4 熱輻射與紅外掃描成像實驗實驗5 多方案測量食鹽密度實驗6 多種方法測量液體表面張力系數(shù)實驗7 用Multisim軟件仿真電路實驗8 霍爾效應(yīng)實驗誤差來源的分析與消除實驗9 自組惠斯通電橋單檢流計條件下自身內(nèi)阻測定實驗10 用邁克爾遜干涉儀測透明介質(zhì)折射率實驗11 光電效應(yīng)和普朗克常數(shù)的測定液體電導(dǎo)率測量實驗12 光電池輸出特性研究實驗實驗13 非接觸法測量液體電導(dǎo)率緒 論一綜合設(shè)計性實驗的學(xué)習(xí)過程完成一個綜合設(shè)計性實驗要經(jīng)過以下三個過程：1選題及

2、擬定實驗方案實驗題目一般是由實驗室提供，學(xué)生也可以自帶題目，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好自由選擇題目。選定實驗題目之后，學(xué)生首先要了解實驗?zāi)康摹⑷蝿?wù)及要求，查閱有關(guān)文獻資料（資料來源主要有教材、學(xué)術(shù)期刊等），查閱途徑有：到圖書館借閱、網(wǎng)絡(luò)查詢等。學(xué)生根據(jù)相關(guān)的文獻資料，寫出該題目的研究綜述，擬定實驗方案。在這個階段，學(xué)生應(yīng)在實驗原理、測量方法、測量手段等方面要有所創(chuàng)新；檢查實驗方案中物理思想是否正確、方案是否合理、是否可行、同時要考慮實驗室能否提供實驗所需的儀器用具、同時還要考慮實驗的安全性等，并與指導(dǎo)教師反復(fù)討論，使其完善。實驗方案應(yīng)包括：實驗原理、實驗示意圖、實驗所用的儀器材料、實驗操作步驟等

3、。2實施實驗方案、完成實驗學(xué)生根據(jù)擬定的實驗方案，選擇測量儀器、確定測量步驟、選擇最佳的測量條件，并在實驗過程中不斷地完善。在這個階段，學(xué)生要認(rèn)真分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，積極解決困難，要于教師、同學(xué)進行交流與討論。在這種學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生要學(xué)習(xí)用實驗解決問題的方法，并且學(xué)會合作與交流，對實驗或科研的一般過程有一個新的認(rèn)識；其次要充分調(diào)動主動學(xué)習(xí)的積極性，善于思考問題，培養(yǎng)勤于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高綜合運用知識的能力。3分析實驗結(jié)果、總結(jié)實驗報告實驗結(jié)束需要分析總結(jié)的內(nèi)容有：（1）對實驗結(jié)果進行討論，進行誤差分析；（2）討論總結(jié)實驗過程中遇到的問題及解決的辦法；（3）寫出完整的實驗報告（4）總結(jié)

4、實驗成功與失敗的原因，經(jīng)驗教訓(xùn)、心得體會。實驗結(jié)束后的總結(jié)非常重要，是對整個實驗的一個重新認(rèn)識過程，在這個過程中可以鍛煉學(xué)生分析問題、歸納和總結(jié)問題的能力，同時也提高了文字表達能力。在完成綜合性、設(shè)計性實驗的整個過程中處處滲透著學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生是積極主動地探究問題，這是一種利于提高學(xué)生解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的教學(xué)過程。在綜合設(shè)計性實驗教學(xué)過程中學(xué)生與教師是在平等的基礎(chǔ)上進行探討、討論問題，不要產(chǎn)生對教師的依賴。有些問題對教師是已知的，但對學(xué)生是未知的，這時教師應(yīng)積極誘導(dǎo)學(xué)生找到解決問題的方法、鼓勵學(xué)生克服困難，并在引導(dǎo)的過程中幫助學(xué)生建立科學(xué)的思維方式和研究問題的方法。有些問

5、題對教師也是一個未知的問題，這時教師應(yīng)與學(xué)生共同思考共同解決問題。二實驗報告書寫要求實驗報告應(yīng)包括：1實驗?zāi)康模?實驗儀器及用具；3實驗原理；4實驗步驟；5測量原始數(shù)據(jù)；6數(shù)據(jù)處理過程及實驗結(jié)果；7分析、總結(jié)實驗結(jié)果，討論總結(jié)實驗過程中遇到的問題及解決的辦法，總結(jié)實驗成功與失敗的原因，經(jīng)驗教訓(xùn)、心得體會。三實驗成績評定辦法教師根據(jù)學(xué)生查閱文獻、實驗方案設(shè)計、實際操作、實驗記錄、實驗報告總結(jié)等方面綜合評定學(xué)生的成績。（1）查詢資料、擬定實驗方案：占成績的20%。在這方面主要考察學(xué)生獨立查找資料，并根據(jù)實驗原理設(shè)計一個合理、可行的實驗方案。（2）實施實驗方案、完成實驗內(nèi)容：占成績的30%?？疾鞂W(xué)生

6、獨立動手能力，綜合運用知識解決實際問題的能力。（3）分析結(jié)果、總結(jié)報告：占成績的20%。主要考察學(xué)生對數(shù)據(jù)處理方面的知識運用情況，分析問題的能力，語言表達能力。（4）科學(xué)探究、創(chuàng)新意識方面：占成績的20%?？疾鞂W(xué)生是否具有創(chuàng)新意識，善于發(fā)現(xiàn)問題并能解決問題。（5）實驗態(tài)度、合作精神：占成績的10%?？疾鞂W(xué)生是否積極主動地做實驗，是否具有科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的工作作風(fēng)，能否與小組同學(xué)團結(jié)合作。四綜合設(shè)計性實驗上課要求1做每個實驗前要做實驗前的開題報告，開題報告應(yīng)包括：（1）實驗的目的、意義、內(nèi)容；（2）對實驗原理的認(rèn)識、擬定的測量方案等；（3）對實驗裝置工作原理、使用方法等方面的了解；（4）對實

7、驗的原理、測量方法、儀器使用等方面存在的問題、需進一步研究的內(nèi)容等。2實驗結(jié)束要求做實驗總結(jié)報告，總結(jié)報告應(yīng)包括：（1）闡述實驗原理、測量方法；（2）介紹實驗內(nèi)容，分析測量數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象，總結(jié)測量結(jié)果；（3）實驗的收獲、實驗的改進意見，對實驗教學(xué)工作提出意見和建議等。實驗1. 幾何光學(xué)設(shè)計性實驗 組裝顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡是常用的助視光學(xué)儀器。顯微鏡主要用來幫助人們觀察近處的微小物體，望遠(yuǎn)鏡則主要幫助人們觀察遠(yuǎn)處的目標(biāo)，它們在天文學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中都起著十分重要的作用。為適應(yīng)不同用途和性能的要求，有各種類型的顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡，構(gòu)造上也各有差異，但是它們的基本光學(xué)系統(tǒng)都是由一個

8、目鏡和物鏡組成。一實驗?zāi)康模?）掌握透鏡成像規(guī)律；（1）組裝簡單的顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡，以熟悉它們的構(gòu)造及其放大原理，掌握其調(diào)節(jié)與使用方法；（2）用自己組裝的望遠(yuǎn)鏡測量凸透鏡和凹透鏡的焦距。二實驗室可提供的器材1.2m光學(xué)導(dǎo)軌一個，焦距為4、8、20的凸透鏡各一個，待測凸透鏡、凹透鏡各一個，玻璃叉絲屏（分劃板）一個，物屏一個。三實驗內(nèi)容1區(qū)分凸、凹透鏡，分辨不同凸透鏡的焦距長短。2選擇較短焦距的凸透鏡做目鏡，與分劃板構(gòu)成目鏡系統(tǒng)，調(diào)整目鏡到透鏡之間的距離，使分劃板成像清晰。3利用透鏡成像法測量所有凸透鏡的焦距（用目鏡系統(tǒng)觀察成像）。4組裝顯微鏡要求：（1）畫出顯微鏡的光路圖；（2）選擇合適的凸透鏡做

9、物鏡，利用目鏡和分劃板組成的目鏡系統(tǒng)，組裝顯微鏡。（3）調(diào)整顯微鏡系統(tǒng)看清放大的像，觀察顯微鏡放大的現(xiàn)象。5組裝望遠(yuǎn)鏡要求：（1）畫出開普勒望遠(yuǎn)鏡的光路圖。（2）選擇一個焦距較長的凸透鏡做物鏡，利用目鏡系統(tǒng)，組裝望遠(yuǎn)鏡。（3）用組裝的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，觀察遠(yuǎn)處物體成像的現(xiàn)象。4用上述組裝成的望遠(yuǎn)鏡測量待測凸透鏡的焦距要求：畫出測量光路圖，并敘述測量原理及過程。5用上述組裝成的望遠(yuǎn)鏡測量待測凹透鏡的焦距。要求：畫出測量光路圖，并敘述測量原理及過程。五實驗報告要求1闡述實驗的基本原理及測量方法內(nèi)容包括：透鏡成像原理，測量透鏡焦距的方法，顯微鏡望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)、組裝方法等2記錄實驗步驟及各種實驗現(xiàn)象，畫出光路

10、圖，記錄實驗數(shù)據(jù)。3總結(jié)本次實驗的收獲和體會。實驗2 LED特性測量LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，具有體積小，耗電量低，易于控制，堅固耐用，壽命長，環(huán)保等優(yōu)點，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：照明、大屏幕顯示、液晶顯示的背光源、裝飾工程等。本實驗通過測試各種LED特性，分析實驗結(jié)果，從而進一步了解LED工作原理及相關(guān)應(yīng)用。實驗?zāi)康?.測量LED的伏安特性2.測量LED的電光轉(zhuǎn)換特性3.測量LED輸出光空間分布特性實驗儀器及用具LED光發(fā)射器，照度檢測探頭，激勵電源，測試控制器，實驗儀及LED組件。實驗原理一LED工作原理發(fā)光二極管是由P型和N型半導(dǎo)體組成的二極管。P型半導(dǎo)體中有相當(dāng)

11、數(shù)量的空穴，幾乎沒有自由電子。N型半導(dǎo)體中有相當(dāng)數(shù)量的自由電子，幾乎沒有空穴。當(dāng)兩種半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成P-N結(jié)時，N區(qū)的電子（帶負(fù)電）向P區(qū)擴散， P區(qū)的空穴（帶正電）向N區(qū)擴散，在P-N結(jié)附近形成空間電荷區(qū)與勢壘電場。勢壘電場會使載流子向擴散的反方向作漂移運動，最終擴散與漂移達到平衡，使流過P-N結(jié)的凈電流為零。在空間電荷區(qū)內(nèi)，P區(qū)的空穴被來自N區(qū)的電子復(fù)合，N區(qū)的電子被來自P區(qū)的空穴復(fù)合，使該區(qū)內(nèi)幾乎沒有能導(dǎo)電的載流子，又稱為結(jié)區(qū)或耗盡區(qū)。當(dāng)加上與勢壘電場方向相反的正向偏壓時，結(jié)區(qū)變窄，在外電場作用下，P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子就向?qū)Ψ綌U散運動，從而在PN結(jié)附近產(chǎn)生電子與空穴的復(fù)合，并以熱能

12、或光能的形式釋放能量。采用適當(dāng)?shù)牟牧?，使?fù)合能量以發(fā)射光子的形式釋放，就構(gòu)成發(fā)光二極管。發(fā)光二極管發(fā)射光譜的中心波長，由組成P-N結(jié)的半導(dǎo)體材料的禁帶能量所決定，采用不同的材料及材料組分，可以獲得發(fā)射不同顏色的發(fā)光二極管。LED的光譜線寬度一般有幾十納米，可見光的光譜范圍是400700納米，白光LED一般采用三種方法形成。第一種是在藍光LED管芯上涂敷熒光粉，藍光與熒光粉產(chǎn)生的寬帶光譜合成白光。第二種是采用幾種發(fā)不同色光的管芯封裝在一個組件外殼內(nèi)，通過色光的混合構(gòu)成白光LED。第3種是紫外LED加3基色熒光粉，3基色熒光粉的光譜合成白光。二LED光電特性1.LED的伏安特性伏安特性反映了在LE

13、D兩端加電壓時，電流與電壓的關(guān)系，如圖2所示。在LED 兩端加正向電壓，當(dāng)電壓較小，不足以克服勢壘電場時，通過LED的電流很小。當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓（圖2中的正向拐點）后，電流隨電壓迅速增長。正向工作電流指LED正常發(fā)光時的正向電流值，根據(jù)不同管子的結(jié)構(gòu)和輸出功率的大小，其值在幾十毫安到1安之間。正常工作電壓指LED正常發(fā)光時加在二極管兩端的電壓。允許功耗指加于LED的正向電壓與電流乘積的最大值，超過此值，LED會因過熱而損壞。LED的伏安特性與一般二極管相似。在LED 兩端加反向電壓，只有微安極的反向電流。反向電壓超過擊穿電壓（一般為幾十伏）后，管子被擊穿損壞。為安全起見，激勵電源提供的最

14、大反向電壓低于擊穿電壓。2、測量LED的電光轉(zhuǎn)換特性圖3反映發(fā)光二極管的驅(qū)動電流與與輸出照度的關(guān)系。發(fā)光二極管輸出照度值與驅(qū)動電流近似呈線性關(guān)系。這是因為驅(qū)動電流與注入PN結(jié)的電荷數(shù)成正比，在復(fù)合發(fā)光的量子效率一定的情況下，輸出照度與注入電荷數(shù)成正比。（a）A型管（加裝透鏡） （b）B型管 圖4 兩種發(fā)光二極管的角度特性曲線圖3、LED輸出光空間分布特性發(fā)光二極管的芯片結(jié)構(gòu)及封裝方式不同，輸出光的空間分布也不一樣，圖4給出其中兩種的分布特性。圖4的發(fā)射強度是以最大值為基準(zhǔn)，此時方向角定義為零度，發(fā)射強度定義為100。當(dāng)方向角改變時，發(fā)射強度相應(yīng)改變。發(fā)射強度降為峰值的一半時，對應(yīng)的角度稱為方向

15、半值角。發(fā)光二極管出光窗口附有透鏡，可使其指向性更好，如圖4（a）的曲線所示，方向半值角大約為± 7°左右，可用于光電檢測，射燈等要求出射光束能量集中的應(yīng)用環(huán)境。圖4 (b)所示曲線為未加透鏡的發(fā)光二極管，方向半值角大約為± 50°，可用于普通照明及大屏幕顯示等要求視角寬廣的應(yīng)用環(huán)境。實驗儀器介紹 LED實驗裝置如圖5所示。實驗裝置由LED光發(fā)射器，照度檢測探頭，激勵電源，測試控制器，實驗儀及LED組件盒組成。LED組件共提供紅色，綠色，藍色，白色4種高亮LED和紅色，綠色，藍色，白色4種功率LED。LED光發(fā)射器可以旋轉(zhuǎn)并由刻度盤指示旋轉(zhuǎn)角度，方便測量

16、LED輸出光空間分布特性。照度檢測由光電池將LED輸出的光信號轉(zhuǎn)換成電信號后，由照度表顯示。激勵電源有穩(wěn)壓與穩(wěn)流兩種輸出模式，本實驗內(nèi)容采用穩(wěn)壓模式。在穩(wěn)壓模式下，選擇036伏檔,控制器向LED輸出反向電壓。選擇04伏檔,控制器向LED輸出正向電壓。輸出調(diào)節(jié)旋紐可以調(diào)節(jié)輸出的電壓值。測試控制器提供電壓換向，過壓報警，輸入輸出信號的轉(zhuǎn)接等功能。實驗儀上有電壓，電流，照度3個表頭，是讀取實驗數(shù)據(jù)的窗口，每個表頭都帶有量程切換按鍵。各部分的連線儀器上都有標(biāo)示，按標(biāo)示連接即可。使用時應(yīng)注意，只有在電源輸出為0時（電源調(diào)節(jié)旋紐逆時針旋轉(zhuǎn)到底），才可進行：切換電源和實驗儀的檔位、更換LED組件、開啟、關(guān)閉

17、電源。否則易導(dǎo)致電源或儀器損壞。 實驗內(nèi)容與要求 1.測量伏安特性與電光轉(zhuǎn)換特性（1）測量反向特性將照度檢測探頭至LED的距離調(diào)節(jié)到20厘米。調(diào)節(jié)探頭的高度和角度，使其正對LED。輸出模式選擇穩(wěn)壓，電源輸出檔位選擇036V。此時控制器上的紅色指示燈熄滅，表明加在LED上的為反向電壓，測量反向特性。將輸出調(diào)節(jié)旋紐右旋至輸出20V，測量反向電流。逐漸減小反向電壓，觀察反向電流的變化，（2）測量正向特性反向電壓調(diào)節(jié)到0后，將電源檔位切換為04V。此時控制器上的紅色指示燈亮，表明加在LED上的為正向電壓，測量正向特性。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出4只高亮LED管的伏安特性及電光轉(zhuǎn)換特性曲線，并與圖2，圖3比較。

18、2.測量LED輸出光空間分布特性測試測量高亮LED、功率LED，驅(qū)動電流保持在16mA。畫出高亮LED、功率LED輸出光空間分布特性曲線，并比較。實驗注意事項只有在電源輸出為0時（電源調(diào)節(jié)逆時針旋轉(zhuǎn)到底），才可切換電源和實驗儀的檔位，更換LED組件，開啟、關(guān)閉電源，否則導(dǎo)致電源或儀器損壞。實驗3 超聲多普勒效應(yīng)的研究和應(yīng)用如果波源或接收器或兩者相對于介質(zhì)運動，則發(fā)現(xiàn)接收器接收到的頻率和波源振動的頻率不相同。這種接收器接收到的頻率有賴于波源或接收器運動的現(xiàn)象，稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)在核物理、天文學(xué)、工程技術(shù)、交通管理、醫(yī)療診斷等方面有十分廣泛的應(yīng)用，如用于衛(wèi)星測速、光譜儀、多普勒雷達、多普勒

19、彩色超聲診斷儀等。本實驗用超聲波來研究多普勒效應(yīng)。實驗?zāi)康模?. 驗證超聲波的多普勒效應(yīng)；2. 利用多普勒效應(yīng)測量空氣中的聲速；3. 將超聲換能器作為速度傳感器，測量運動物體的速度，研究勻速直線運動，勻變速直線運動等；4. 利用超聲波測量物體的位置及移動距離。實驗用具：DH-DPL2型多普勒效應(yīng)及聲速綜合測試儀，智能運動控制系統(tǒng)，測試架，示波器等。實驗原理：一聲波的多普勒效應(yīng)首先介紹波源S與接收器R的運動方向與波的傳播方向共線的情況。1.相對介質(zhì)波源靜止，接收器以速度運動若接收器向著靜止的波源運動，在單位時間內(nèi)接收器接收到的完整波的數(shù)目等于分布在距離內(nèi)波的數(shù)目，即接收器接收到的頻率為： 其中、

20、分別為波在介質(zhì)中傳播的速度、波長及頻率。由于波源在介質(zhì)中靜止，所以波的頻率就等于波源的頻率,因此有 （1）當(dāng)接收器離開波源運動時，接收器接收到的頻率為： （2） 稱為多普勒頻移2.相對介質(zhì)接收器靜止，波源以速度運動當(dāng)波源運動時，它所發(fā)出的相鄰的兩個同相振動狀態(tài)是在不同地點發(fā)出的，相隔的距離為,為波源的周期。如果波源向著接收器運動，對接收器的有效波長為接收器接收到的頻率為（3）如果波源遠(yuǎn)離接收器運動，接收器接收到的頻率為 （4） 3.相對介質(zhì)，波源和接收器分別以速度、運動波源的頻率為，接收器的頻率為 （5） 如果波的傳播方向、波源速度、接收器的速度三者不共線，運動情況如圖1所示，接收器的頻率為

21、圖1二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1. 用多普勒效應(yīng)測聲速實驗裝置的聲源是固定的，接收器可在導(dǎo)軌上運動，因此本實驗研究上述第1種情況，即相對介質(zhì)波源靜止，接收器以速度運動。根據(jù)（1）或（2）式，如果測得波源的頻率、接收器運動的速度及對應(yīng)的頻率，可以得到聲速。2.測量物體的運動速度測量物體的運動速度時，可以把接收器作為速度傳感器與被測物連在一起，還是利用（1）或（2）式，測得波源的頻率、接收器的頻率、聲速，可得到物體的運動速度。本實驗裝置可以用多種方法測量聲速，共振干涉法、相位法測量原理可參考聲速測量實驗，下面介紹時差法測量聲速原理。連續(xù)波經(jīng)脈沖調(diào)制后由發(fā)射換能器發(fā)射至被測介質(zhì)中，聲波在介質(zhì)中傳播，經(jīng)過t時

22、間后，到達L距離處的接收換能器。由運動定律可知，聲波在介質(zhì)中傳播的速度可由以下公式求出：圖2 發(fā)射波與接收波圖2 發(fā)射波與接收波通過測量二換能器發(fā)射接收平面之間距離L和時間t,就可以計算出當(dāng)前介質(zhì)下的聲波傳播速度?？衫脮r差法測量聲速的原理確定物體的位置及移動的距離。三超聲波與壓電陶瓷換能器頻率20Hz-20kHz的機械振動在彈性介質(zhì)中傳播形成聲波，高于20kHz稱為超聲波，超聲波的傳播速度就是聲波的傳播速度，而超聲波具有波長短，易于定向發(fā)射等優(yōu)點,可避免實驗室內(nèi)各種聲音的干擾。壓電陶瓷超聲換能器是發(fā)生和接收超聲波的器件，根據(jù)它的工作方式，分為縱向（振動）換能器、徑向（振動）換能器及彎曲振動換

23、能器。本實驗裝置采用縱向換能器。圖3為縱向換能器的結(jié)構(gòu)簡圖。壓電陶瓷片是用多晶體結(jié)構(gòu)的壓電材料（如鈦酸鋇）制成，具有壓電效應(yīng)。能將正弦交流信號變成壓電材料縱向長度的伸縮，使壓電陶瓷成為聲波的波源；反之，也可以使聲壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?，即用壓電陶瓷片作為聲頻信號的接收器。 圖3 縱向換能器的結(jié)構(gòu)簡實驗裝置介紹實驗裝置由綜合實驗儀、智能運動控制系統(tǒng)和測試架三個部份組成，實驗裝置及線路連接示意圖如圖4。1. 綜合測試儀，由功率信號源、接收器、功率放大器、微處理器，液晶顯示器等組成。綜合測試儀面板如圖5。功率信號源可提供（1） 連續(xù)波，頻率范圍：20kHz50kHz，步進值：10Hz，最大輸出電壓：

24、10Vp-p；（2） 脈沖波，脈沖波寬度：75s，周期：30ms；最大輸出電壓： 7Vp-p；綜合測試儀可完成下列測試功能：（1） 接收器通過光電門時的平均頻率及平均速度；（2） 波源發(fā)出脈沖信號到接收器接收的時間；（3） 實時跟蹤接收器接收的頻率變化，可控制采樣點數(shù)和采樣步距；（4） 數(shù)據(jù)存貯和查詢功能。14136測試架151617111098453127211.發(fā)射換能器，2.接收換能器，3、5.限位保護座，4.測速光電門，6.接收線支撐桿，7.小車，8.測速擋光片和行程撞塊，9.步進電機，10.滾花帽，11.運動導(dǎo)軌，12.底座，13.光電門I，14.光電門II ，15.限位，16.電機

25、控制 ，17.光電門I插座同步電機。圖4 實驗裝置及線路連接示意圖圖5. 綜合測試儀面板2.智能運動控制系統(tǒng)由步進電機，電機控制模塊，單片機系統(tǒng)組成，面板如圖6所示。智能運動控制系統(tǒng)用于控制小車的啟、停及小車作勻速運動的速度。此外，內(nèi)建了七種變速運動模式：從零加速，后減速到零；再反向從零加速，后減速到零不停循環(huán)。為了防止小車運動時發(fā)生意外，設(shè)計有小車限位功能，該功能由光電門限位和行程開關(guān)控制組成。當(dāng)小車運動到導(dǎo)軌兩側(cè)的限位光電門處時，根據(jù)不同的運行方式，小車會自行停止運行或反向運行；當(dāng)因誤操作致使小車越過限位光電門后，會觸發(fā)行程開關(guān)，使系統(tǒng)復(fù)位停車，這時可以關(guān)閉控制系統(tǒng)電源開關(guān)，手動把小車移動

26、到兩限位光電門之內(nèi)后，重新啟動電源。注意：為了保證電機運動狀態(tài)的準(zhǔn)確性，開啟電源時必須確保小車起始位置在兩限位光電門之間。圖6智能運動控制系統(tǒng)3.測試架由底座、超聲發(fā)射換能器、導(dǎo)軌、載有超聲接收器的小車、步進電機、傳動系統(tǒng)、光電門等組成。實驗內(nèi)容及操作步驟1.調(diào)整實驗裝置（1）按圖4接線。把測試架上收發(fā)換能器(固定的換能器為發(fā)射，運動的換能器為接收)及光電門I連在綜合測試儀上的相應(yīng)插座上, 測試儀上的“發(fā)射波形”及“接收波形”與示波器相接,將“發(fā)射強度”及“接收增益”調(diào)到最大；將測試架上的光電門II、限位及電機控制接口與智能運動控制系統(tǒng)相應(yīng)接口相連；將智能運動控制系統(tǒng)“電源輸入”接綜合測試儀的

27、“電源輸出”。（2）把載有接收換能器的小車移動到導(dǎo)軌最右端（移動時可以關(guān)閉智能運動控制系統(tǒng)電源或在通電時保證移動區(qū)域在兩限位光電門之間，智能運動控制系統(tǒng)的使用請參看附錄儀器使用說明）（3）進入“多普勒效應(yīng)實驗”子菜單，切換到“設(shè)置源頻率”后，按“”“”鍵增減信號頻率，一次變化10Hz；用示波器觀察接收換能器波形的幅度是否達到最大值，該值對應(yīng)的超聲波頻率即為換能器的諧振頻率。（4）諧振頻率調(diào)好后，“動態(tài)測量”，我們可以看到畫面中換能器的接收頻率（測量頻率）和發(fā)射源頻率是相等的，而且改變接收換能器的位置，該測量頻率和發(fā)射頻率始終是相等的，證明調(diào)諧成功。2.驗證多普勒效應(yīng)（1）按照上述實驗步驟1的內(nèi)

28、容，設(shè)置好波源頻率。（2）轉(zhuǎn)入“瞬時測量”，確保小車在兩限位光電門之間，開啟智能運動控制系統(tǒng)電源，設(shè)置小車運動的速度，使小車正或反通過中間測速光電門。每次測量完畢后記下接收器頻率、波源頻率、及其差值f正和f反，智能運動控制系統(tǒng)給出的小車速度。改變小車的運動速度，反復(fù)多次測量，作出關(guān)系曲線，并比較實驗得到的斜率與理論值的關(guān)系。聲速理論值： 其中t為室溫，單位為。也可以用“動態(tài)測量”，注意：動態(tài)測量僅限于小車運動速度較低時。動態(tài)法可更直觀的驗證多普勒效應(yīng)。3. 用多普勒效應(yīng)測聲速測量步驟和2相同，可轉(zhuǎn)入“動態(tài)測量”或“瞬時測量”，小車運動速度由智能運動控制系統(tǒng)確定，波源頻率和接收器頻率由綜合測試儀

29、確定,因而可由（1）或（2）式求出聲速。進行多次測量后，求出聲速的平均值。波源頻率和接收器頻率，也可以用示波器測量。3.用時差法測空氣中的聲速綜合測試儀進入“時差法測聲速”畫面，這時超聲發(fā)射換能器發(fā)出75s寬（填充3個脈沖），周期為30ms的脈沖波?？稍谥鄙涫胶头瓷涫絻煞N方式下進行。（1）在直射方式下，接收換能器接收直達波，這時綜合測試儀顯示聲波從發(fā)射換能器到接收換能器傳播的時間t值：t1；用步進電機或用手移動小車（注意：手動移動小車時候，最好通過轉(zhuǎn)動步進電機上的滾花帽使小車緩慢移動，以減小試驗誤差）再得到一個t值：t2，從而算出聲速值,，其中x為小車移動的距離（可以直接從標(biāo)尺上讀出或參考控制

30、器中顯示的距離）?？捎脭?shù)字存儲示波器測量t，把發(fā)射、接收換能器的信號輸入到示波器的兩個通道中，發(fā)射信號到接收信號的第一個波峰之間的距離即為t，如圖2所示。（3）在反射方式下，接收換能器接收由反射面反射的反射波。反射法測聲速時，反射屏要遠(yuǎn)離兩換能器，調(diào)整兩換能器之間的距離、兩換能器與反射屏之間的夾角以及垂直距離，如圖7所示。使用數(shù)字存儲示波器（雙蹤、由脈沖波觸發(fā)）接收到穩(wěn)定波形，用示波器觀察波形，調(diào)節(jié)示波器使接收器波形的某一波頭的波峰處在一個容易辨識的時間軸位置上，然后向前或向后移動反射屏位置，使移動，記下此時示波器中上述波頭在時間軸上移動的時間，可得到聲速。還可以用駐波法和相位法測量聲速（測量

31、方法參見聲速測量實驗）。用多種方法測得的聲速與理論值比較，分析各種測量方法的特點、測量誤差產(chǎn)生的原因。4.研究物體的運動狀態(tài)將超聲換能器用作速度傳感器，可進行勻速直線運動，勻加（減）直線運動，簡諧振動等實驗。這時綜合測試儀應(yīng)進入“變速運動實驗”，設(shè)置好采樣點數(shù)，采樣步距后,“開始測量”，測量完后顯示出結(jié)果。進行運動實驗時，除了用智能運動系統(tǒng)控制的小車外，還可換用手動小車，這時注意應(yīng)該推動小車系統(tǒng)的底部使小車運動，并且不能用力過大、過猛。5.設(shè)計性實驗：用多普勒效應(yīng)測量運動物體的未知速度。根據(jù)前面實驗內(nèi)容2結(jié)果，結(jié)合智能運動系統(tǒng)，設(shè)計一個用多普勒效應(yīng)測量運動物體的未知速度的實驗方案，包括原理、步

32、驟和結(jié)果等。6.設(shè)計性實驗：利用超聲波測量物體的位置及移動距離。請實驗者根據(jù)前面實驗內(nèi)容3中關(guān)于時差法測聲速的原理，結(jié)合智能運動控制系統(tǒng)及導(dǎo)軌標(biāo)尺，設(shè)計一個用超聲波測量物體的位置及移動距離的實驗方案，包括原理、步驟、系統(tǒng)誤差的處理和結(jié)果等。儀器使用注意事項1使用時，應(yīng)避免信號源的功率輸出端短路。2注意儀器部件的正確安裝、線路正確連接。3儀器的運動部分是由步進電機驅(qū)動的精密系統(tǒng)，嚴(yán)禁運行過程中人為阻礙小車的運動。4注意避免傳動系統(tǒng)的同步帶受外力拉伸或人為損壞。5小車不允許在導(dǎo)軌兩側(cè)的限位位置外側(cè)運行。附錄：儀器使用說明1、綜合測試儀主畫面開機時或按復(fù)位鍵時顯示：“歡迎使用多普勒效應(yīng)及聲速綜合實驗

33、儀”。按“確認(rèn)”鍵（即中心鍵）后顯示主菜單：“時差法測聲速”“多普勒效應(yīng)實驗”“變速運動實驗”“數(shù)據(jù)查詢”按“”“”鍵選擇不同的任務(wù)，按“確認(rèn)”鍵進入以下各任務(wù)：“時差法測聲速”：“時間差t: xxxs”“返回”，按 “確認(rèn)”鍵返回主菜單；“多普勒效應(yīng)實驗”：“設(shè)置源頻率”：“”“”增減信號頻率，一次變化10Hz；“瞬時測量”：測過光電門時的平均頻率及平均速度；“動態(tài)測量”：不用光電門測得的動態(tài)頻率（頻率計）；“返回”，按 “確認(rèn)”鍵返回主菜單；“變速運動實驗”： “采樣點數(shù)”160，用“”“”增減，一次變化1； “采樣步距”65ms，用“”“”增減，一次變化1ms；“開始測量”：進入測量狀態(tài)

34、，測量完后顯示結(jié)果“f-t”、“數(shù)據(jù)”、“存儲”、“返回”；按“”“”鍵進入相關(guān)功能；若要對數(shù)據(jù)進行存儲，先選擇該功能，按下“確認(rèn)”后將顯示“存儲組別：x”，用“”“”增減改變組別x，然后按下“確認(rèn)”后將顯示“已存儲到組x”，并自動回到原操作界面；“返回” “數(shù)據(jù)查詢”： “變速運動數(shù)據(jù)組別：x”用“”“”鍵增減改變要查詢的組別x，按下“確認(rèn)”后顯示相關(guān)信息“f-t”、“數(shù)據(jù)”、“存儲”、“返回”，按“”“”鍵切換到相關(guān)功能；2、智能運動控制系統(tǒng)用于控制小車的啟、停及小車作勻速運動的速度。此外，內(nèi)建了七種變速運動模式：從零加速，后減速到零；再反向從零加速，后減速到零不停循環(huán)。為了防止小車運動時

35、發(fā)生意外，設(shè)計有小車限位功能，該功能由光電門限位和行程開關(guān)控制組成。當(dāng)小車運動到導(dǎo)軌兩側(cè)的限位光電門處時，根據(jù)不同的運行方式，小車會自行停止運行或反向運行；當(dāng)因誤操作致使小車越限光電門后，會觸發(fā)行程開關(guān)，使系統(tǒng)復(fù)位停車，這時可以關(guān)閉控制系統(tǒng)電源開關(guān)，手動把小車移動到兩限位光電門之內(nèi)后，重新啟動電源。注意：為了保證電機運動狀態(tài)的準(zhǔn)確性，開啟電源時必須確保小車起始位置在兩限位光電門之間。（1）在勻速運動模式下，即顯示速度V為0.XXXm/s或-0.XXXm/s（“-”表示方向為負(fù)），單擊鍵，進入速度設(shè)定模式，顯示速度V為0.XXXm/s或-0.XXXm/s，并且高位“0”處于閃爍狀態(tài)；這時再按鍵（

36、速度增加）或鍵（速度減?。﹣韺λ俣鹊拇笮∵M行設(shè)定，設(shè)定好后再單擊鍵進行確定即可。速度顯示誤差為：±0.002m/s。此速度可以當(dāng)成已經(jīng)確定的物理量，也可以用外部測速裝置來測量。（2）單擊啟動/停止控制鍵，將使電機加速啟動到設(shè)定速度或從設(shè)定速度減速到停止運行（為了防止步進電機的失步和過沖現(xiàn)象，需加速啟動和減速停止）。此鍵在小車運行時才有效。（3）在電機停止時單擊正/反轉(zhuǎn)控制鍵，速度顯示方向改變，電機下次的運行方向?qū)淖儭Ｐ枰⒁獾氖?，?dāng)電機運行到導(dǎo)軌兩側(cè)的限定位置而停止時，只有按此鍵改變電機運行方向才可反向運行。（4）在速度設(shè)定完畢，即顯示速度V為0.XXXm/s或-0.XXXm/s

37、時，單擊上鍵將顯示上次電機運行的距離D，顯示為XXX.XXmm用于時差法測聲速，再次單擊此鍵將停止查看，恢復(fù)原來速度顯示數(shù)。在查看的過程中，其它鍵盤將失效。（5）在速度設(shè)定完畢，單擊下鍵將進入最小步進距離L設(shè)定,顯示L0.XXX mm，并且最低位開始閃爍；此時按加鍵（加1）或減鍵（減1）來對該位的大小進行設(shè)定；再次單擊下鍵，向左移位閃爍，再按加鍵（加1）或減鍵（減1）來對該閃爍位的大小進行設(shè)定依次對各位進行設(shè)定，繼續(xù)單擊下鍵，直到自動顯示速度V為0.XXXm/s或-0.XXXm/s時，表示設(shè)定完畢。最大步進距離可設(shè)定到0.300mm，最小為0.050mm，初始設(shè)定值為0.102mm，具體設(shè)定方

38、法見速度設(shè)定說明。（6）在速度設(shè)定完畢后，按下鍵不放，直到數(shù)碼管顯示ACCX或-ACCX時再釋放，即可進入變速運動模式；再次按鍵不放直到顯示速度V為0.XXXm/s或-0.XXXm/s時將返回原來勻速運動模式。（7）在變速運動模式下，當(dāng)電機處于停止?fàn)顟B(tài)時，單擊下鍵將改變速度曲線，總共有7條先加速再減速曲線（速度都是從0.000m/s加速到系統(tǒng)速度所能設(shè)定的最大值（0.475m/s）然后再減速停止），顯示ACCX或-ACCX，X為17。（8）速度曲線選擇好后，單擊啟動/停止控制鍵將啟動變速運行曲線，運行的過程中將顯示瞬時速度0.XXXm/s或-0.XXXm/s，反映瞬時速度的大小和方向變化。運動

39、過程中再次單擊啟動/停止控制鍵將停止運行變速曲線，顯示ACCX或-ACCX，X為17。（9）在變速運動模式下，當(dāng)電機不運行時，單擊正/反轉(zhuǎn)控制鍵，變速運動速度顯示方向改變，電機下次的運行方向?qū)淖?。?0）當(dāng)變速運動停止時顯示ACCX或-ACCX，單擊鍵將顯示上次變速運行的距離D，當(dāng)0mm<D<1000mm時顯示XXX.XX mm；當(dāng)1000mm<D<10000mm時顯示XXXX.X mm；10000mm<D<100000mm時顯示XXXXX mm。3、速度設(shè)定說明：（1）啟動電機開始運行時，要先將固定接收換能器的小車置于導(dǎo)軌中間，即兩個限位光電門之間的位

40、置，然后按一下控制器后面的復(fù)位鍵即可做實驗，若運動模式切換，需再重復(fù)上面操作，確保初始運動狀態(tài)正確。在勻速運動模式下，限位停車后，要按鍵改變電機運行方向后方可再按鍵啟動運行；在變速運動模式下，到限位位置后，電機運行方向?qū)⒆詣痈淖兦依^續(xù)運行，按啟動/停止鍵才可停止運行。（2）7條加速曲線都是先從0加速到最大速度V，然后再減速到0；然后反向再從0加速到最大速度V，再減速到0變速運行的距離可以查看。（3）通過外部測距來校對設(shè)定電機最小步進距離L。先設(shè)定一個速度，使電機勻速運行，運行一段距離后停車，記下控制器中顯示的運行距離D和小車實際運行的距離S（從標(biāo)尺上讀出）。由于步進電機運行的步數(shù)一定，設(shè)原最小

41、步進為L,需設(shè)定的最小步進為LS，則有D/L=S/LS。把計算出的LS值設(shè)入系統(tǒng)，那么下次運行距離顯示值即為實際測量值。本系統(tǒng)已預(yù)置一個參考值L=0.102mm，可以通過多次實驗設(shè)定該值。實驗4 熱輻射與紅外掃描成像實驗熱輻射是19世紀(jì)發(fā)展起來的新學(xué)科，至19世紀(jì)末該領(lǐng)域的研究達到頂峰,黑體輻射實驗是量子論得以建立的關(guān)鍵性實驗之一。物體由于具有溫度而向外輻射電磁波的現(xiàn)象成為熱輻射，熱輻射的光譜是連續(xù)譜，波長覆蓋范圍理論上可從0到，而一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線。物體在向外輻射的同時，還將吸收從其他物體輻射的能量，且物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。實驗?zāi)康?

42、.研究物體的輻射面、輻射體溫度對物體輻射能力大小的影響，并分析原因;2.測量改變測試點與輻射體距離時，物體輻射強度P和距離S以及距離的平方S2的關(guān)系，并描繪P-S2曲線;3.依據(jù)維恩位移定律，測繪物體輻射能量與波長的關(guān)系圖;4.測量不同物體的防輻射能力;5.了解紅外成像原理，根據(jù)熱輻射原理測量發(fā)熱物體的形貌。實驗儀器用具DHRH-1測試儀、黑體輻射測試架、紅外成像測試架、紅外熱輻射傳感器、半自動掃描平臺、光學(xué)導(dǎo)軌（60cm）、計算機軟件以及專用連接線等。實驗原理為定量地表明物體熱輻射的規(guī)律，引入了光譜輻射出射度（頻率為的光譜輻射出射度是指單位時間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的頻率在附近單位頻率區(qū)間的

43、電磁波能量,SI單位為）、光譜吸收比（在溫度為T時，物體表面吸收的頻率在到+d區(qū)間的輻射能量占全部入射的該區(qū)間的輻射能量的份額，稱作物體的光譜吸收比）和黑體（能完全吸收照射到它上面的各種頻率的光的物體稱作黑體）概念，實驗表明，輻射能力越強的物體，其吸收能力也越強。理論上可以證明，盡管各種材料的和可以有很大的不同，但在同一溫度下二者的比卻與材料種類無關(guān)，而是一個定值。其數(shù)學(xué)表達式為： （1）式中是一個與物質(zhì)無關(guān)的普適函數(shù)。對于黑體，它的光譜輻射出射度應(yīng)是各種材料中最大的，而且只與頻率和溫度有關(guān)。如果在腔壁上開一個小洞（圖1），則射入小洞的光就很難有機會再從小洞中出來。這樣一個小洞實際上就能完全吸

44、收各種波長的入射電磁波而成了黑體。黑體輻射公式，即普朗克公式 （2）式中為能量子，為普朗克常量，。從普朗克公式可以導(dǎo)出兩個定律：一個是黑體的全部輻射出射度公式，即斯特藩-玻耳茲曼定律 （3）式中為斯特藩-玻耳茲曼常量，圖2輻射能量與波長的關(guān)系另一個是維恩位移律，它說明，在溫度為的黑體輻射中，光譜輻射出射度最大的電磁波的頻率或波長由下式?jīng)Q定： 或 （4）式中、為常量，其值為，圖2顯示了黑體不同色溫的輻射能量隨波長的變化曲線，峰值波長與它的絕對溫度T成反比。實驗內(nèi)容及操作步驟一物體溫度以及物體表面對物體輻射能力的影響1將黑體熱輻射測試架、紅外傳感器安裝在光學(xué)導(dǎo)軌上，調(diào)整紅外熱輻射傳感器的高度，使其

45、正對模擬黑體（輻射體）中心，然后再調(diào)整黑體輻射測試架和紅外熱輻射傳感器的距離為一較合適的距離并通過光具座上的緊固螺絲鎖緊。2將黑體熱輻射測試架上的加熱電流輸入端口和控溫傳感器端口分別通過專用連接線和DHRH-1測試儀面板上的相應(yīng)端口相連；用專用連接線將紅外傳感器和DHRH-I面板上的專用接口相連；檢查連線是否無誤，確認(rèn)無誤后，開通電源，對輻射體進行加熱，見圖3所示。圖33測量不同溫度時的黑體輻射強度，繪制溫度-輻射強度曲線圖。要求：（1）保持黑體輻射測試架離紅外熱輻射傳感器距離1cm左右；（2）把溫度控制器溫度設(shè)定在80給黑體加熱，用萬用表或者數(shù)據(jù)采集分別測量四種黑體輻射面（黑面、粗糙面、光面

46、1、光面2（帶孔）輻射強度大?。妷簃V）隨黑體溫度變化之間的關(guān)系，采用動態(tài)法測量；（3）實驗時，保證熱輻射傳感器與待測輻射面距離相同，便于分析和比較；（4）根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析物體溫度以及物體表面對物體輻射能力的影響；（5）光面2上有通光孔，比較光面1與光面2的測量數(shù)據(jù)分析光照對實驗的影響。 4.黑體溫度與輻射強度微機測量：用計算機動態(tài)采集黑體溫度與輻射強度之間的關(guān)系時，先按照步驟2連好線，然后把黑體熱輻射測試架上的測溫傳感器PT100II連至測試儀面板上的“PT100傳感器II”，用USB電纜連接電腦與測試儀面板上的USB接口，見圖4所示。具體實驗界面的操作以及實驗案例詳見安裝軟件上的幫助文檔

47、。圖4一 探究黑體輻射和距離的關(guān)系1.按照實驗一的步驟2把線連接好，連線圖同圖3。2.將黑體熱輻射測試架緊固在光學(xué)導(dǎo)軌左端某處，紅外傳感器探頭緊貼對準(zhǔn)輻射體中心，稍微調(diào)整輻射體和紅外傳感器的位置，直至紅外輻射傳感器底座上的刻線對準(zhǔn)光學(xué)導(dǎo)軌標(biāo)尺上的一整刻度，并以此刻度為兩者之間距離零點。3.將紅外傳感器移至導(dǎo)軌另一端，并將輻射體的黑面轉(zhuǎn)動到正對紅外傳感器。4.將控溫表頭設(shè)置在80，待溫度控制穩(wěn)定后，移動紅外傳感器的位置，每移動一定的距離后，記錄測得的輻射強度，繪制輻射強度-距離圖以及輻射強度-距離的平方圖,即P-S和P-S2圖。5分析繪制的圖形，你能從中得出什么結(jié)論，黑體輻射是否具有類似光強和距

48、離的平方成反比的規(guī)律？注意：實驗過程中，輻射體溫度較高，禁止觸摸，以免燙傷。三依據(jù)維恩位移定律，測繪物體輻射強度P與波長的關(guān)系圖1.按實驗一，測量不同溫度時，輻射體輻射強度和輻射體溫度的關(guān)系并記錄。2.根據(jù)公式（3），求出不同溫度時的。3.根據(jù)不同溫度下的輻射強度和對應(yīng)的，描繪P-曲線圖。4.分析所描繪圖形，并說明原因。四測量不同物體的防輻射能力1分別測量在輻射體和紅外輻射傳感器之間放入物體板之前和之后，輻射強度的變化。2. 放入不同的物體板時，輻射體的輻射強度有何變化，分析原因，你能得出哪重物質(zhì)的防輻射能力較好，從中你可以得到什么啟發(fā)。五.紅外成像實驗（使用計算機）1將紅外成像測試架放置在導(dǎo)

49、軌左邊，半自動掃描平臺放置在導(dǎo)軌右邊，將紅外成像測試架上的加熱輸入端口和傳感器端口分別通過專用連線同測試儀面板上的相應(yīng)端口相連；將紅外傳感器安裝在半自動掃描平臺上，并用專用連接線將紅外輻射傳感器和面板上的輸入接口相連，用USB連接線將測試儀與電腦連接起來，如圖4所示。2將一紅外成像體放置在紅外成像測試架上，設(shè)定溫度控制器控溫溫度為60或70度等，檢查連線是否無誤；確認(rèn)無誤后，開通電源，對紅外成像體進行加熱。3溫度控制穩(wěn)定后，將紅外成像測試架向半自動掃描平臺移近，使成像物體盡可能接近熱輻射傳感器（不能緊貼，防止高溫燙壞傳感器測試面板）。4啟動掃描電機，開啟采集器，采集成像物體橫向輻射強度數(shù)據(jù)；手

50、動調(diào)節(jié)紅外成像測試架的縱向位置（每次向上移動相同坐標(biāo)距離，調(diào)節(jié)桿上有刻度），再次開啟電機，采集成像物體橫向輻射強度數(shù)據(jù)；電腦上將會顯示全部的采集數(shù)據(jù)點以及成像圖，軟件具體操作詳見軟件界面上的幫助文檔。實驗注意事項1.實驗過程中，當(dāng)輻射體溫度很高時，禁止觸摸輻射體，以免燙傷。2.測量不同輻射表面對輻射強度影響時，輻射溫度不要設(shè)置太高，轉(zhuǎn)動輻射體時，應(yīng)帶手套。3.實驗過程中，計算機在采集數(shù)據(jù)時不要觸摸測試架，以免造成對傳感器的干擾。4.輻射體的光面1光潔度較高，應(yīng)避免受損。實驗5 多方案測量食鹽密度一實驗?zāi)康暮鸵饬x： 在日常生活中，食鹽是我們必備的生活用品。學(xué)習(xí)研究，利用學(xué)過的方法實現(xiàn)用多種方式測

51、量食鹽密度，并通過此實驗加深對知識的應(yīng)用程度。二參考資料：1基礎(chǔ)物理實驗。2化學(xué)實驗用書。三實驗前應(yīng)思考的問題：1.利用學(xué)過的知識可以找到幾種測量食鹽密度的方法？2.如何確定食鹽的密度，需要給定哪些已知量？ 3.實驗操作過程中應(yīng)該注意哪些問題？四實驗室可提供的主要器材： 食鹽，比重瓶，水，電子天平，游標(biāo)卡尺，螺旋測微器，燒杯，溫度計等。五、實驗內(nèi)容：1.設(shè)計實驗，利用飽和溶液比重瓶法測量出食鹽密度。2.設(shè)計實驗（至少兩個），利用所學(xué)過的知識測量出食鹽密度。 3.比較用過的實驗方法，選取最佳的實驗記錄實驗數(shù)據(jù)。六實驗報告要求：1闡明實驗?zāi)康暮鸵饬x。2簡要介紹本實驗涉及基本原理。3寫出設(shè)計實驗的設(shè)

52、計思路、設(shè)計過程和實驗結(jié)果。4記錄實驗過程中遇到的問題及解決方法。 5談?wù)劚緦嶒灥氖斋@和改進意見。實驗6 多種方法測量液體表面張力系數(shù)一實驗?zāi)康暮鸵饬x1了解多種測量液體表面張力系數(shù)的原理、方法；2分別用毛細(xì)管法（或自擬一種方法）和拉脫法測量液體的表面張力系數(shù)，研究液體表面張力系數(shù)與溫度、濃度的關(guān)系。二實驗涉及的一些問題1.怎樣準(zhǔn)確測量毛細(xì)管內(nèi)徑？2.毛細(xì)管法測量液體表面張力系數(shù)中，液柱高度與哪些量有關(guān)？是否需考慮接觸角的影響？怎樣測量接觸角？3.兩種方法測量液體表面張力系數(shù)的系統(tǒng)誤差來源主要有哪些？如何盡量減小這些誤差？三實驗室可提供的主要器材:讀數(shù)顯微鏡、毛細(xì)管、溫度計、支架、液體表面張力系

53、數(shù)測定儀、鑷子、砝碼。四實驗內(nèi)容：1. 用不同毛細(xì)管測量室溫下水的表面張力系數(shù)，分析接觸角對測量的影響。2用毛細(xì)管法測量不同濃度食鹽水的表面張力系數(shù)，作圖，用最小二乘法計算擬合公式，分析結(jié)果。3. 用拉脫法法測量不同溫度下水的表面張力系數(shù)，作圖，用最小二乘法計算擬合公式，分析結(jié)果。五實驗報告要求：1.簡述測量液體表面張力系數(shù)的各種方法。2.闡明毛細(xì)管法和拉脫法測量表面張力系數(shù)實驗的原理、方法。3.擬出實驗步驟。4.記錄實驗中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象，對其進行分析討論；5.記錄實驗數(shù)據(jù)，并對結(jié)果分析討論；參考資料1.大學(xué)物理實驗指導(dǎo)書2.夏思淝等.用力敏傳感器測液體表面張力系數(shù)的誤差分析. 物理實驗.第23卷第7期.2002.7：39433.儀器說明書。實驗7 用Multisim軟件仿真電路一實驗?zāi)康募耙饬x：Multisim 是加拿大一家公司推出的一種電子線路仿真軟件，它實現(xiàn)了對模擬、數(shù)字和模擬數(shù)字混合電路進行仿真。Multisim可以用虛擬的元件搭建各種電路，用虛擬的儀器進行各項參數(shù)和性能指標(biāo)測試，為電子產(chǎn)品的項目設(shè)計、開發(fā)研制提供了更快捷、更便利的條件，為此在工程設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。二參考資料1Multisim 仿真軟件在電子電路分析中的應(yīng)用，科技情報開發(fā)與經(jīng)濟2009 年第19 卷第6 期，王立