西北工业大学
设计性基础物理实验报告班级：11051401 姓名：日期：2016.05.06
黑盒子实验
一、实验目的
1、学习使用示波器对黑盒子中电学元件进行判别及估算；
2、培养设计检测步骤和综合分析推理的能力。
二、实验仪器（名称、型号及参数）
TDS1001B波形输出器示波器电阻箱电容箱导线黑盒子
三、实验原理
黑盒子里的元件可能是干电池、定值电阻、电容器、半导体二极管、电感器等，各元件链接在接线端，元件之间可能是并联、串联。使用如下电路图：
信号发生器输出正弦波信号电压输入；R0取适当值；CH1测量取样电阻箱两端电压；CH2检测信号发生器输出电压；虚线框内的i\j表示黑盒子面板上的接线柱，实验观测中i端对应信号发生器输出正端。
假设信号发生器输出正弦波信号幅度为A0、频率为f，各元件检测判断过程如下：
1.电阻元件
示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A不变。
2.电容
示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A也变化，且f和A同变
化。
3.电感
示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A也变化，且f和A变化不同步。
4.二极管
示波器CH1通道显示U R为半波，并可由脉冲向上还是向下判断二极管的正负极。
5.电池
先用示波器判断有无电池，此时示波器为直流。
四、实验内容与方法
黑盒子1
黑盒子1有四个接线柱，每两个接线柱之间最多连接一个元件，盒内三个元件可能是电池、电阻、电容、电感或半导体二极管。
按一定顺序连接各个接线柱，用示波器测量信号发生器和取样电阻箱两端电压，记录示波器波形；调节信号发生器频率，观察记录A的变化。
黑盒子2
黑盒子2内含有三个电磁学元件，组成三角形连接方式。接线柱1、2之间为X，接线柱2、3之间为Y，接线柱1、3直接为Z。
按照与黑盒子1相同的方法确定各个接线柱之间的电磁学元件，之后测量三个电磁学元件的数值。
将黑盒子内电阻与取样电阻串联可以测得黑盒子内电阻的数值；将黑盒子内电容与取样电容并联可以测得电感、电容的数值。
五、实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程）
黑盒子1
将测量接线柱1、2，调节示波器测量方式为直流，此时无现象，说明黑盒子内无电池。
调解示波器测量方式为交流，测量接线柱两端：（显示均为正弦波）
1、2
CH2显示在1.68V左右，CH1显示在1.12V左右，高频低频下状态相同。
1、3
高频状态下：CH2在1.56V左右，CH1在1.52V左右
低频状态下：CH2在1.85V左右，CH1在200mV-800mV f=200Hz CH1=1.26V CH2=1.68V
1、4
高频状态下：CH2=1.74V CH1显示为几百毫伏
低频状态下：CH2=1.74V CH1=1.00V-1.04V
f=200.70Hz CH1=1.06V CH2=1.70V
2、3
高频状态下：CH2=1.68V CH1=1.10V
低频状态下：CH2=1.90V CH1显示为几百毫伏
f=100.70Hz CH1=820mV CH2=1.82V
2、4
高频状态下：CH2=1.74V CH1=1.18V
低频状态下：CH2=1.54V CH1=1.38V
f=710.70Hz CH1=1.32V CH2=1.66V
3、4
高、低频状态下：CH2=1.70-1.74V CH1=1.00-1.04V
黑盒子2（显示均为正弦波）
1、2
f↑，CH1↓
f=550.70Hz CH1=1.30V CH2=1.66V
1、3
f↑，CH1↑（800mV-1.14V）, CH2=1.72-1.76V
2、3
f↑，CH1↓↑（800mV-740mV-1.02V）, CH2=1.74-1.82V
六、实验分析与讨论
根据实验数据推断黑盒子1与黑盒子2的内部电路如下：
推断依据为：
黑盒子1
①示波器直流档无现象，说明黑盒子内没有电池元件；
②各个接线柱之间的波形均为正弦波，则黑盒子内部没有二极管，黑盒子内部应为电阻、电容和电感三个元件的组合；
③电容元件“通高频、阻低频”，经过观察和比较，连接1、3和2、3接线柱的有此性质，因此可推测1、3和2、3之间有电容元件。其中在高频状态下1、3分压更小，因此可推测
1、3接线柱之间为电容元件，
2、3接线柱之间存在电阻分压；
④电感元件“通低频、阻高频”，经过观察和比较，连接1、4和2、4接线柱的有此性质，因此可推测1、4和2、4之间有电感元件。其中在低频状态下2、4分压更小，因此可推测
2、4接线柱之间为电感元件，1、4接线柱之间存在电阻分压；
⑤1、2和3、4接线柱之间均在高频和低频状态下相差不大，可推测电阻在这之间。因为1、2黑盒子分压比3、4小，因此可推测1、2接线柱之间为电阻元件，3、4接线柱之间为电阻、电感、电容三个元件串联。
计算如下：
R0=200Ω
R=0.56V/1.12V*200Ω=100Ω
R C=(1.68-1.26)/1.26*200=66.7Ω C=11.94μF
R L=（1.66-1.32）、1.32*200=51.52Ω L=0.01154
黑盒子2
①一直黑盒子2内有三个电磁元件，呈三角形组成。当接线柱接任意两端时，其余两个串联——当接在电感两端时，电容和电阻串联，电阻影响电容特性；当接在电容两端时，电阻影响电感特性；当接在电阻两端时，电容和电感串联，根据电感和电阻曲线图来分析；
②经过比较三组数据，可得到在1、2接线柱两端，随着频率的增大黑盒子分压越来越大，因此1、2接线柱两端应为电感。在2、3两端，随着频率的增大黑盒子分压越来越小，因此
2、3接线柱两端应为电容；
③根据电容和电感特性图，黑盒子两端分压可能随着频率的增加而先减（电容分压下降快）后增（电感分压上升快），实验数据吻合这点，因此可判断1、3接线柱之间为电阻。
物理实验设计的基本方法 导读：本文是关于物理实验设计的基本方法，希望能帮助到您！ 物理学是一门实验科学，而我们目前的物理教学，基本上是停留在关于物理学的知识系统的归纳和理论体系的阐述上，就连物理实验本身的教学，也是按教材的分析按部就班地进行纯理论的讲解．其弊端是显而易见的，如果考查的实验不是教材所限的实验呢？ 一、实验设计教学的必要性１９９６年上海高考第四（５）题要求测定陶瓷管上均匀电阻膜的厚度，就属于设计型实验．但由于题目给出了全部实验器材和所有相关量，使实验定位在电阻或电阻率的测定上，又大大降低了实验难度，只属于局部设计型实验．无论命题者出于何种考虑，设计型实验毕竟半遮半掩地出现了，这多少给教学工作者提了个醒． １．从小处着眼，加强实验设计教学上海作为高考改革的试点城市，其成功的改革将为全国高考提供可能的改革方向，甚至一些新颖的题型和情境，都可能为全国高考所借鉴．如１９９６年全国高考第２１题就是从１９９５年上海高考第一（５）题脱胎而来的．无疑上海高考关于实验设计的考查是又一个成功的改革举措，极有在全国推广的价值．而物理《考试说明》中要求“会用在这些实验中学过的实验方法”，也为实验设计的考查在全国的推广提供了可能．
２．从大处着眼，加强实验设计教学著名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中，曾严厉指出：“今天我们科学界有一个弱点，这就是思想不很活泼，这也许跟大家过去受的教育有一定关系……”我们常常教育学生“应该……”“必须……”；我们的考试题目常常不惜笔墨描述背景、附加条件，最后只有一个小小的空格“是……”．这样培养选拔出来的人才在学校是好学生，步入社会是好职员，大脑中只是机械地跳动着两个问题：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相当漂亮，但思想僵化，毫无创见．这正是我们的悲哀！长期以来的这种教育选拔模式，致使我们现在仍只能在很羞涩地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与自豪！ 思想不活跃，是因为我们给了学生太多的“必须”的限制；思想僵化，是因为我们留给学生太少的“可能”的余地．实验设计的教学，正是活跃思想，培养能力的一种好方法，授以实验的基本方法，让学生自己去考虑有哪些可能的做法，自己会怎么做．二、实验设计的基本方法１．明确目的，广泛联系题目或课题要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点．实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系．对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪
浅谈大学物理实验教学设计 【摘要】大学物理实验是高等院校理工科学生必修的一门重要基础课。在提高学生的科学素质、培养学生的创新精神和实践能力中具有特殊的作用。实施新型实验教学方式已成为大学物理实验教学改革和实践的热点。本文对大学物理实验教学模式进行研究对该实验教学模式中的“完善实验教学设计”进行了详细分析。 【关键词】大学物理实验；创新能力；教学模式 物理学是一门实验科学，是物理学的基础。凡是物理学的概念、规律及公式都是以客观实验为基础的，即物理理论绝不能脱离物理实验的验证。大学物理实验作为大学生进校后的第一门科学实验课程，不仅应让学生受到严格的、系统的实验技能训练掌握科学实验的基本原理、方法和技巧，更主要的是要培养学生严谨的科学思维能力和创新精神，培养学生理论联系实际、分析和解决实际问题的能力，特别是与科学技术发展相适应的综合能力。因而实验教学应该面对时代的发展、科技进步的新趋势和新挑战不断有所改变和创新。只有这样才能适应社会对人才知识和科学素质越来越高的要求[1]。为了搞好大学物理实验教学，教师必须重视和研究实验教学。首先，要进行完善的实验教学设计，确定明确的实验目标；其次，要提供开放的实验环境和及时的辅导，让学生不断自主地进行实验探索并获得成就感；再次，要充分利用现代教育媒体和信息技术手段，提高实验教学效率加强教师与学生的互动，激发学生对实验的探索兴趣和重视[2-3]。本文对如何完善实验教学设计结合我院大学物理实验的教学模式进行研究和探讨。 大学物理实验教学是消化理论知识验证知识的过程它有助于锻炼和提高学生的实验方法和技能。随着科学技术的不断进步和发展物理实验将在学生的知识、能力和素质的培养方面发挥越来越重要的作用。 1 以素质教育为目的，建立物理实验课程新体系 课程体系重新设置的重点是：加强基础，重视应用，培养能力，提高素质，把“知识、能力、素质”三要素贯穿整个实验教学改革过程。实验课程体系的设计必须让学生系统掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，打好基础；同时还必须与现代科学技术接轨，现代科技成果与经典课程内容相互渗透，是在对实验课程体系改革时应充分给以关注的问题。 2 授课对象起点分析 《大学物理实验》课程是针对全体工科专业开设，开设时间在大学第二、三学期。学生为地方高考青年学生，已经具备了比较扎实的科学文化基础。经过大学第一学期物理课程的学习，学生掌握了大学物理的一般规律和一般物理实验的基本原理，对常见物理现象具有感性认识和一般的理性理解。本科学生总体知识水平较好，但动手能力一般，实操经验不强，对《大学物理实验》课程的学习大
普通物理实验设计性实验方案 实验题目：简单显微镜的设计 班级：物理学2011级（2）班 学号：2011433175 姓名：唐洁 指导教师：陈广萍 凯里学院物理与电子工程学院2013 年3月
简单显微镜的设计 要求： 1. 了解显微镜的基本光学系统及放大原理，以及视觉放大率等概念； 2. 学会按一定的原理自行组装仪器的技能及调节光路的方法； 3. 学会测量显微镜的视觉放大率； 4. 简单显微镜的放大率为31.8； 5. 物镜与目镜之间的距离为24cm ，即光学间隔为1 6.6cm 。 序 言 显微镜是最常用的助视光学仪器，且常被组合在其他光学仪器中。因此，了解并 掌握它的构造原理和调整方法，了解并掌握其放大率的概念和测量方法，不仅有助于加 深理解透镜的成像规律，也有助于正确使用其他光学仪器。 一、实验原理 （一）、光学仪器的视觉放大率 显微镜被用于观测微小的物体，望远镜被用于观测远处的目标，它们的作用都是 将被观测的物体对人眼的张角（视角）加以放大。显然，同一物体对人眼所张的视角与 物体离人眼的距离有关。在一般照明条件下，正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为 0.05～0.07mm 的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为/1，称为最小分辨角。当 微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，因而 需借助光学仪器（如放大镜、显微镜、望远镜等）来增大物体对人眼所张的视角。这是 助视光学仪器的基本工作原理，它们的放大能力可用视觉放大率Γ表示，其定义为 w w tan tan / =Γ （1） 式中，w 为明视距离处物体对眼睛所张的视角，/w 为通过光学仪器观察时在明视距离 处的成像对眼睛所张的视角。 （二）、显微镜及其视觉放大率 最简单的显微镜是由两个凸透镜构成的。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较 长。它的光路如图所示，图中的o L 为物镜（焦点在o F 和/o F ）,其焦距为o f ；e L 为目镜， 其焦距为e f 。将长度为1y 的被观测物AB 放在o L 的焦距外且接近焦点o F 处，物体通过 物镜成一放大的倒立实像//B A (其长度为2y )。此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放
西北工业大学 设计性基础物理实验报告班级：11051401 姓名：日期：2016.05.06 黑盒子实验 一、实验目的 1、学习使用示波器对黑盒子中电学元件进行判别及估算； 2、培养设计检测步骤和综合分析推理的能力。 二、实验仪器（名称、型号及参数） TDS1001B波形输出器示波器电阻箱电容箱导线黑盒子 三、实验原理 黑盒子里的元件可能是干电池、定值电阻、电容器、半导体二极管、电感器等，各元件链接在接线端，元件之间可能是并联、串联。使用如下电路图： 信号发生器输出正弦波信号电压输入；R0取适当值；CH1测量取样电阻箱两端电压；CH2检测信号发生器输出电压；虚线框内的i\j表示黑盒子面板上的接线柱，实验观测中i端对应信号发生器输出正端。 假设信号发生器输出正弦波信号幅度为A0、频率为f，各元件检测判断过程如下： 1.电阻元件 示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A不变。 2.电容 示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A也变化，且f和A同变
化。 3.电感 示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A也变化，且f和A变化不同步。 4.二极管 示波器CH1通道显示U R为半波，并可由脉冲向上还是向下判断二极管的正负极。 5.电池 先用示波器判断有无电池，此时示波器为直流。 四、实验内容与方法 黑盒子1 黑盒子1有四个接线柱，每两个接线柱之间最多连接一个元件，盒内三个元件可能是电池、电阻、电容、电感或半导体二极管。 按一定顺序连接各个接线柱，用示波器测量信号发生器和取样电阻箱两端电压，记录示波器波形；调节信号发生器频率，观察记录A的变化。 黑盒子2 黑盒子2内含有三个电磁学元件，组成三角形连接方式。接线柱1、2之间为X，接线柱2、3之间为Y，接线柱1、3直接为Z。 按照与黑盒子1相同的方法确定各个接线柱之间的电磁学元件，之后测量三个电磁学元件的数值。 将黑盒子内电阻与取样电阻串联可以测得黑盒子内电阻的数值；将黑盒子内电容与取样电容并联可以测得电感、电容的数值。 五、实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程） 黑盒子1 将测量接线柱1、2，调节示波器测量方式为直流，此时无现象，说明黑盒子内无电池。 调解示波器测量方式为交流，测量接线柱两端：（显示均为正弦波） 1、2 CH2显示在1.68V左右，CH1显示在1.12V左右，高频低频下状态相同。 1、3
初中创新物理小实验的设计思想 镇江市江滨中学物理组物理组 一、物理实验设计要具有挑战性：挑战性不仅表现在给学生视觉的冲击，更重要的是引起学生的思考 案例一：引言：奇妙的物理世界 实验设计：气流的变化。怎样把燃烧的蜡烛火焰吹灭？ 推荐理由：一般来说物体能挡住气流。但是，物体的形状对气流是有影响的。当在燃烧的蜡烛前面放一个方形的物体可以挡住气流、而换一个圆形的物体把蜡烛吹灭的时候，学生表现出来的惊奇是一种学习物理的享受。 案例二：对物体做功，物体的内能增加、温度升高 实验设计：压缩气体做功内能增加、温度升高。 推荐理由：压缩空气做功，空气的内能增加、温度升高。学生一般只知道结论，没有体验。我用打气筒有气嘴一端叫学生用手堵住，老师快速打气，这时气体的温度可能有上百摄氏度，对学生来说不仅是感觉的刺激，更重要的是引起学生的思考。接着，将温度计放在气嘴上用多媒体投影到光屏上，温度计的度数随打气而上升。
案例三：受力面积越大、压强越小 实验设计：探究：一个鸡蛋能承受多大的压力。 推荐理由：大家都知道：鸡蛋碰石头。可是，一个鸡蛋能承受20千克力左右，学生不一定能想到。当一个人站在四只鸡蛋上，鸡蛋没有碎；而鸡蛋轻轻一敲就碎时，一定能激发学生的思考，对学生理解压强的概念是有帮助的。 二、物理实验设计结果要在意料之外、情理之中：“情理”--------指物理的道理和自然之美 案例一：水蒸发吸热有致冷作用 实验设计：为什么纸不能燃烧？用二个餐巾纸团沾上酒精燃烧后，一个纸团烧成灰烬、另一个纸团酒精燃烧完后餐巾纸却完好无损。（这个餐巾纸团是用水浸润过的） 推荐理由：蒸发吸热有致冷作用，日常生活很常见。但是，“神5飞船”返回舱在进入大气层时是一团火球、而里面的人却安然无恙，学生是知道其中道理的，但是学生没有直接的体验。当学生看到一个纸团是烧成灰烬、而另一个纸团却完好无损时，学生的感受只有二个字-----惊讶！ 案例二：比热容概念的教学 实验设计：等质量的铅和水加热后，体验温度的变化。 推荐理由：比热容是一个很抽象的概念，学生不能理解物质有一种性质------热的容量。当等质量的铅块和水加热几分钟以后，水可以用手摸一摸，感受温度的变化；而铅块却不能用手摸，这时铅块的温度可以点燃火柴。强烈的对比必然引起学生积极地思考。 三、物理实验设计要注意学生的参与性：课堂教学的生命力就在于-------师生融为一体
大学物理实验设计性实 验 --电位差计测金属丝电 阻率 姓名：马野 班级：土木0944 学号： 0905411418 指导教师：曹艳玲 实验地点：大学物理实验教学中心
【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2掌握电位差的工作原理—补偿原理。 3能用电位差计校准电表和电阻率的测定。 4学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 【实验原理】 利用电位差计，通过补偿原理，来测定未知电阻和已知电阻两端的 电压，利用分压原理，算出未知电阻的阻值，利用螺旋测微器和刻度尺测出电阻丝的长度和横截面积的直径，通过电阻率公式即可计算出电阻率。 补偿原理 在图1的电路中，设E 0是电动势可调的标准电源，Ex 是待测电池的电动势（或待测电压Ux ），它们的正负极相对并接，在回路串联上一只检流计G ，用来检测回路中有无电流通过。设E 0的内阻为r 0；Ex 的内阻为 rx 。根据欧姆定律，回路的总电流为： 电位差原理 如果我们调节E 0使E 0和Ex 相等，由(1)式可知，此时I =0，回路无电流通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补 R R r r E E I g x x +++-= 00 图1 补偿原理 x
偿的情况下，若已知E 0的大小，就可确定Ex 的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做补偿法。 显然，用补偿法测定Ex ，必须要求E 0可调，而且E 0的最大值E 0max ＞Ex ，此外E 0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准确读数。在电位差计中，E 0是用一个稳定性好的电池（E ）加上精密电阻接成的分压器来代替的，如图2所示。 图2中，由电源E 、限流电阻R 1以及均匀电阻丝RAD 构成的回路叫做工作回路。由它提供稳定的工作电流I 0，并在电阻RAD 上产生均匀的电压降。改变B 、C 之间的距离，可以从中引出大小连续变化的电压来，起到了与E 0相似的作用。为了能够准确读出该电压的读数，使用一个标准电池进行校准。换接开关K 倒向“1”端，接入标准电池E S ，由E S 、限流电阻R 2、检流计G 和RBC 构成的回路称为校准回路。把B 、C 固定在适当的位置（如图中的位置），设RBC =R S ，调节R 1（即调节I 0），总可以使校准回路的电流为零，即R S 上的电压降与E S 之间的电位差为零，达到补偿。 图2 电位差计原理图 x
筷子的神力 思考：把一根筷子插入装着米的杯子中，然后将筷子上提，筷子会把米和杯子提起吗？ 材料：塑料杯一个、米一杯、竹筷子一根 操作： 1、将米倒满塑料杯。 2、用手将杯子里的米按一按。 3、用手按住米，从手指缝间插入筷子。 4、用手轻轻提起筷子，杯子和米一起被提起来了。 讲解： 由于杯内米粒之间的挤压，使杯内的空气被挤出来，杯子外面的压力大于杯内的压力，摩擦力使筷子和米粒之间紧紧地结合在一起，所以筷子就能将成米的杯子提起来。 瓶子赛跑 思考：装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个高度滚下来，谁先到达终点？ 材料：同等大小、重量相等的瓶子两个、沙子、水、长方形木板一块、两本厚书 操作： 1、用长方形木板和两本书达成一个斜坡 2、将水倒入另一个瓶子中，将沙子倒入瓶子中 3、把两只瓶子放在木板上，在同一起始高度让两只瓶子同时向下滚动 4、装水的瓶子比装沙子的瓶子提前到达终点 讲解： 沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多，而且沙子之间还会有摩擦，因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。 创造：将瓶子里的物质换一换，再让它们比比赛吧！ 带电的报纸 思考：不用胶水、胶布等粘合的东西，报纸就能贴在墙上掉不下来。你知道这是为什么吗？ 材料：1支铅笔；1张报纸。 步骤： 1、展开报纸，把报纸平铺在墙上。 2、用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后，报纸就像粘在墙上一样掉不下来了。 3、掀起报纸的一角，然后松手，被掀起的角会被墙壁吸回去。 4、把报纸慢慢地从墙上揭下来，注意倾听静电的声音。 说明： 1、摩擦铅笔，使报纸带电。 2、带电的报纸被吸到了墙。 3、当屋子里的空气干燥（尤其是在冬天），如果你把报纸从墙上揭下来，就会听到静电的劈啪声。
物理实验设计原则 所谓设计实验，是在明确实验目的的基础上，根据实验原理和要求，自己选择适当的器材，或从题目中选择合理的器材，制定实验方案，求出实验结果。这种实验对学生的能力要求较高，学生必须熟练掌握实验的全部原理、器材、操作与技巧，并能触类旁通地灵活运用。 客观地讲，设计性实验对学生综合运用所学知识、对学生创造能力要求比较高，但是它所用的器材、原理、方法都渗透在学生实验、演示实验或课本知识之中。在设计、操作实验时，只是要求学生将它们创造性地组合。因此，在试验教学中，应通过演示实验有目的地培养学生敏锐的观察能力和思维能力；同过实验操作有意识地让学生了解所学仪器、器材的性能和使用方法；通过分析学生实验，让学生熟悉实验方法、弄清实验原理。只有这样，才能使学生在实验思路上触类旁通，全面提高学生实验能力，从而有效地提高较高的实验能力。 一．设计型实验的设计原则 科学性：设计的方案应有科学的依据及正确的方式（1）方案中所依据的原理应遵循物理规律，且要求选用的规律简明、正确。（2）方案中所安排的步骤应有合力的顺序，其操作实验规则要求。（3）方案中进行数据处理及误差分析应依据科学的研究方法。 1.安全性：按设计方案实施时，应安全可靠，不会对器材造成损坏。（1）选用器材时，应考虑器材性能及参量（如：仪表量
程、电器的额定值、测力计的弹性限度等）的要求。 2.精确性：实验误差应控制在误差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案。（1）在安装器材时或使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪表精心调整。如：欧姆表用前要进行调零。（2）选用合适的测量工具（直尺、仪表）及合适的量值范围，使之与被测量数值相匹配。如：使用万用表测量电阻时，应选用合适的档位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近。（3）针对实验中可能出现的偶然误差，往往多次重复实验，获取多组实验数据、结果，以选取有效信息、数据。（4）设计合理的数据处理方式。如：求取算术平均值、用坐标纸作图像等。 3.简便性、直观性，设计实验应便于操作、读数、进行数据处理，便于实验者直观、明显的观察。 二．设计型实验的设计思路 解决设计型实验问题的关键在于选择实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点。它决定应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目。实验原理的确定：一是根据问题的要求，二是根据问题的条件。 如果问题中没有给定（或给足）实验器材，实验设计的基本思路是：1.根据问题的条件和要求，构思相关的物理情景；2.确定实验原理；3.确定测量的物理量；4.安排实验方案。 有时，对同一个问题，可以构想出不同的物理情景，导出物理量的不同表达形式，以这些表达式作为实验设计的依据，会有不
大学物理实验教案实验名称牛顿第二定律的验证教学时数2学时 教学目的和要求1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。 2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。3．学会测量物体的速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 教学重点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。 2、速度和加速度的测量方法。 3、验证牛顿第二定律。 教学难点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。 2、速度和加速度的测量方法。 教学内容1、光电计时系统的工作原理和使用方法 2、气垫导轨的检查和调平法（静态调平法和动态调平法） 3、测量粘性阻尼系数 4、测量加不同砝码时的加速度 5、验证牛顿第二定律 教学方法先讲授，然后实际演示操作要点。 教学手段 学生操作，随堂检查操作情况。根据学生的操作情况将容易犯错的问题做重点提示，学生可以根据操作中遇到的具体问题个别提问。 时间分配讲授30分钟，学生操作70分钟。板书设计实验目的、测量关系式、数据记录表格。 主要参考资料1、杨述武等，《普通物理实验》（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2007. 2、郑庚兴，《大学物理实验》[M]. 上海：上海科学技术文献出版社，2004. 3、黄水平，《大学物理实验》[M]. 北京：机械工业出版社，2012. 4、徐扬子，丁益民，《大学物理实验》[M]. 北京：科学出版社，2006. 5、李蓉，《基础物理实验教程》[M]. 北京：北京师范大学出版社，2008.
实验名称：牛顿第二定律的验证 实验目的： 1．熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。 2．熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．学会测量物体的速度和加速度。 4．学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 实验仪器： 气垫导轨（L-QG-T-1500/5.8）滑块 电脑通用计数器（MUJ-ⅡB）电子天平 游标卡尺气源 砝码 实验原理： 力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响。气垫导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，它使物体在气垫上运动，避免物体与导轨表面的直接接触，从而消除运动物体与导轨表面的摩擦，让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。 根据牛顿第二定律，对于一定质量的物体，其所受的合外力和物体所获得的加速 度之间存在如下关系： （1） 此实验就是测量在不同的作用下，运动系统的加速度，检验二者之间是否符合上述关系。 在调平导轨的基础上，测出阻尼系数后，如下图所示，将细线的一端结在滑块上，另 一端绕过滑轮挂上砝码。此时运动系统（将滑块、滑轮和砝码作为运动系统）所受到的合外力为： A门B门 细线 滑轮 砝码 （2） 式中平均速度（单位用）与粘性阻尼常量之积为滑块与导轨间的粘性阻力，为滑轮的摩擦阻力，暂时不考虑这项。 在此方法中运动系统的质量，应是滑块质量，全部砝码质量（包括砝码托）以
大学物理自主设计性 实验
大学物理自主设计性实验（FB716-Ⅱ型物理设计性（传感 器）实验装置） 实 验 指 导 书 杭州精科仪器有限公司
目录 第一、产品简介 (02) 第二、实验项目内容 (04) 实验一、应变片性能—单臂电桥 (04) 实验二、应变片：单臂、半桥、全桥比较 (06) 实验三、移相器实验 (08) 实验四、相敏检波器实验 (10) 实验五、应变片—交流全桥实验 (12) 实验六、交流全桥的应用—振幅测量 (14) 实验七、交流全桥的应用—电子秤 (14) 实验八、霍尔式传感的直流激励静态位移特性 (16)
实验九、霍尔式传感的应用——电子秤 (17) 实验十、霍尔片传感的交流激励静态位移特性 (17) 实验十一、霍尔式传感的应用研究—振幅测量 (18) 实验十二、差动变压器（互感式）的性能 (19) 实验十三、差动变压器（互感式）零点残余电压的补偿 (20) 实验十四、差动变压器（互感式）的标定 (21) 实验十五、差动变压器（互感式）的应用研究—振幅测量 (22) 实验十六、差动变压器（互感式）的应用—电子秤 (23) 实验十七、差动螺管式（自感式）传感器的静态位移性能 (24) 实验十八、差动螺管式（自感式）传感器的动态位移性能 (25) 实验十九、磁电式传感器的性能 (26)
实验二十、压电传感器的动态响应实验 (27) 实验二十一、压电传感器引线电容对电压放大器、电荷放大器的影响 (28) 实验二十二、差动面积式电容传感器的静态及动态特性 (29) 实验二十三、扩散硅压阻式压力传感实验 (30) 实验二十四、气敏传感器（MQ3）实验 (32) 实验二十五、湿敏电阻（RH）实验 (34) 实验二十六、热释电人体接近实验 (34) 实验二十七、光电传感器测转速实验 (36) 第三、结构安装图片和说明 (37) 第一、产品简介
几种常见初中物理实验课的案例设计 【案例一】“漫反射”的演示实验 实验仪器：白纸、平面镜、手电筒、胶水等 演示过程： 师：（教师先把小平面镜贴到白纸上，在把白纸和平面镜一起贴到黑板中央，小平面镜在外）如果我用手电来照射小平面镜和白纸，这两个哪个看起来更亮一些呢？ 生１：小平面镜更亮。 生２：白纸更亮。 学生意见不统一，争执不下。 师：下面我开始照射，同学们请认真观察。 （教师在前面，从一个侧面用手电照射白纸和平面镜。 不同位置的同学观察到的结果不一样，有的观察到的和自己猜想的一样，有的观察到的和自己猜想的不一样，同学们疑惑了。） 师：有的同学观察到小平面镜更亮，有的同学观察到白纸更亮，到底哪个结果对呢？我建议观察到不同现象的同学可以相互交换一下位置再来看一下。 （观察到不同现象的同学们相互交换位置。 同学们交换位置后，看到和原来不同的现象。这下学生更疑惑了。到底哪个结果正确呢？） 师：同学们这时看到了什么现象？ 生：在一些位置看着小平面镜更亮，在一些位置看着白纸更亮，老师这到底是怎么回事啊？ 师：这个问题我先不解释，同学可以阅读课本41页的“漫反射”部分，就能明白原因了。（人教版教材） 学生阅读课本，然后讨论，教师点拨，让学生明白哪个更亮的基本原理，既而把这个知识学习到位。 二、学生实验
学生分组实验是学生在教师的指导下，以小组为主体，在实验室里进行实验的教学形式。在学生分组实验过程中，教师要善于启发学生实验的主动性和积极性，实验时要让学生明确实验目的，理解实验原理，在理解实验方案的前提下，自己选择实验器材，组合实验装置，自主进行实验。同时，教师一定要避免把实验步骤罗列给学生，或代替学生设计各种表格等。 【案例二】“平面镜成像的特点”教学设计 【教学设计思路】 1、通过探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，领略物理课教学的特点和魅力。 2、本课的重点是：在“探究”的过程上，通过探究平面镜成像的特点，有意识、有目的、有针对性地训练和提高学生思维的灵活性和技巧性，开拓学生思路，培养其发散思维能力。 【教学目标】 （一）知识与技能 1、了解平面镜成像的特点。 2、了解平面镜成虚像，了解虚像是怎样形成的。 （二）过程与方法： 1、经历“平面镜成像特点”的探究，学习对实验过程中信息的记录。 2、观察实验现象，感知虚像的含义。 （三）情感态度与价值观： 1、在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙与和谐，获得“发现”成功的喜悦。 2、培养实事求是的科学态度。 【教学重点】平面镜成像的特点；实验探究的方法与合作学习。 【教学难点】平面镜成像的原理；虚像是怎样形成的。 【教法】实验探究法 【学法】观察法；小组讨论法；交流法；实验法；实验分析法 【教学准备】
第二章物理实验研究的基本思想及方法 第二节物理实验研究与设计思想方法（二）作业 简答?论述 1.物理实验研究的基本思想及实验的观点是什么？ 答：物理学家们在进行物理学研究时，通常采用下列方法：首先，通过观察与实验认识研究对象的主要特征；接着，凭借理性思维提出假说，设法建立理想模型，运用数学语言对假说进行定量描述；最后，用实验对定量描述的内容加以检验和修正，使假说成为科学结论从而完成建立物理理论的第一个“循环”。随着研究的深入，可能会出现一些理论解释不了的新问题，需要采用更先进的观察实验手段、数学手段或其他手段进入下一个层次的循环，以达到认识的深入和理论的更趋合理和完善。可见，物理学是以实验为基础的科学，即实验的观点。 物理科学研究中的实验，可以是一种探求未知自然的观测活动，也可以是在人为地控制或模拟物理现象，人为创设的、能排除各种干扰、突出主要因素的条件下，利用各种仪器或手段，去观测和研究物理现象的发生及变化规律的活动。 物理学及自然科学研究从通过观察与实验认识研究对象的主要特征开始，经过提出假说建立理想模型，到最后用实验检验和修正，建立科学的物理理论。物理学是以实验为基础的科学。在物理学发展中，物理实验方法是物理学家研究物理学的重要方法。 2.物理实验在科学研究中的作用及特点是什么？ 答：物理实验研究与设计的核心是设计和选择实验方案，并在实验中检验方案的正确性与合理性，根据实验精度的要求及提供的主要仪器，选择实验测量及测量方法，确定测量条件等。其次，物理实验研究与设计具有综合性、探索性和密切结合科研应用实际的特点。在解决问题的过程中往往需综合运用力学、热学、电磁学和光学等实验中所学的基本实验原理和实验方法。 在物理实验教学过程中所遇到的实验方法，大多是前人创造和总结出来的科学方法，我们学习应用这些方法，一方面是学习它、掌握它、运用它，但更主要的是积累前人正确的创新思维方法，从中吸取规律性的认识，并在未来的工作中去创造和开拓。这就是进行物理实验研究与设计的主要目的。例如麦克尔逊实验古老的物理思想仍然应用于现代科技前沿。 3.物理实验的主要测量方法有哪些？ 答：常用的测量方法有： ⑴比较法 ①直接比较法 ②间接比较法 ③比较系统法 ⑵补偿法 ⑶放大法 ①机械放大法 ②累计放大法 ③电学放大法 ④光学放大法 ⑷转换法 ①参量换测法 ②能量换测法
大学物理实验教案
实验目的： 1．掌握游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和使用方法。 2．根据仪器的精度和有效数字的定义，正确记录原始数据。 3．掌握直接测量和间接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果。 实验仪器： 游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、滚珠、圆管、毛细管、铝块。 实验原理： 1． 游标卡尺 普通测长度的尺子其准确度有一定的局限性，主要是由于其分度值（即仪器能准确鉴别的最小量值）较大。例如米尺的分度值为1mm 而不能更小，否则，刻度线太密将无法区分。为此，在主尺上装一个能够沿主尺滑动的带有刻度的副尺，称为游标，这样的装置称为游标卡尺。 游标卡尺的结构如图1 所示。主尺 D 是一根钢制的毫米分度尺，主尺头上附有钳口 A 和刀口A ′，游标E 上附有钳口 B 、刀口 B ′ 和尾尺 C ，可沿主尺滑动。螺丝F 可将游标固定在主尺上，当钳口AB 密接时，则刀口 A ′B ′对齐，尾尺C 和主尺尾部也对齐，主尺上的0线与游标上的0线重合。 图1 游标卡尺 钳口AB 用来测物体的长度及外径，刀口 A ′B ′用来测物体的内径，而尾尺C 则用来测物体的深度。它们的读数值，都是表示游标的0线与主尺的0线之间的距离。 游标卡尺的规格有多种，其精密程度各不相同，但不论哪一种，它的原理和读数方法都是一样的。常用游标尺的设计，在游标尺上刻有m 个分格，游标上m 个分格的总长，正好与主尺上（m –1）个分格的总长相等，如果用 y 表示主尺上最小分格的长度，x 表示游标上每一小格的长度，则 (m –1)y = mx 所以，主尺与游标上每个分格长度的差值是 m y x y = - 这个量就是游标卡尺的分度值。通常主尺最小分格y 都为1mm ，因此，游标的分格数越多，分度值就越小，卡尺的精密度就越高。 常用的游标卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm 、0.02mm 三种。 利用游标卡尺测物体的长度时，把物体放于钳口之间，游标右移。游标0线对准主尺上某一位置，毫米以上整数部分l 0可以从主尺上直接读出，毫米以下部分△l 从副尺上读出。
综合设计性物理实验指导书黑龙江大学普通物理实验室
目录绪论 实验1 几何光学设计性实验 实验2 LED特性测量 实验3 超声多普勒效应的研究和应用 实验4 热辐射与红外扫描成像实验 实验5 多方案测量食盐密度 实验6 多种方法测量液体表面张力系数 实验7 用Multisim软件仿真电路 实验8 霍尔效应实验误差来源的分析与消除 实验9 自组惠斯通电桥单检流计条件下自身内阻测定实验10 用迈克尔逊干涉仪测透明介质折射率 实验11 光电效应和普朗克常数的测定液体电导率测量实验12 光电池输出特性研究实验 实验13 非接触法测量液体电导率
绪论 一．综合设计性实验的学习过程 完成一个综合设计性实验要经过以下三个过程： 1．选题及拟定实验方案 实验题目一般是由实验室提供，学生也可以自带题目，学生可根据自己的兴趣爱好自由选择题目。选定实验题目之后，学生首先要了解实验目的、任务及要求，查阅有关文献资料（资料来源主要有教材、学术期刊等），查阅途径有：到图书馆借阅、网络查询等。学生根据相关的文献资料，写出该题目的研究综述，拟定实验方案。在这个阶段，学生应在实验原理、测量方法、测量手段等方面要有所创新；检查实验方案中物理思想是否正确、方案是否合理、是否可行、同时要考虑实验室能否提供实验所需的仪器用具、同时还要考虑实验的安全性等，并与指导教师反复讨论，使其完善。实验方案应包括：实验原理、实验示意图、实验所用的仪器材料、实验操作步骤等。 2．实施实验方案、完成实验 学生根据拟定的实验方案，选择测量仪器、确定测量步骤、选择最佳的测量条件，并在实验过程中不断地完善。在这个阶段，学生要认真分析实验过程中出现的问题，积极解决困难，要于教师、同学进行交流与讨论。在这种学习的过程中，学生要学习用实验解决问题的方法，并且学会合作与交流，对实验或科研的一般过程有一个新的认识；其次要充分调动主动学习的积极性，善于思考问题，培养勤于创新的学习习惯，提高综合运用知识的能力。 3．分析实验结果、总结实验报告 实验结束需要分析总结的内容有：（1）对实验结果进行讨论，进行误差分析；（2）讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法；（3）写出完整的实验报告（4）总结实验成功与失败的原因，经验教训、心得体会。实验结束后的总结非常重要，是对整个实验的一个重新认识过程，在这个过程中可以锻炼学生分析问题、归纳和总结问题的能力，同时也提高了文字表达能力。 在完成综合性、设计性实验的整个过程中处处渗透着学生是学习的主体，学生是积极主动地探究问题，这是一种利于提高学生解决问题的能力，提高学生的综合素质的教学过程。 在综合设计性实验教学过程中学生与教师是在平等的基础上进行探讨、讨论问题，不要产生对教师的依赖。有些问题对教师是已知的，但对学生是未知的，这时教师应积极诱导学生找到解决问题的方法、鼓励学生克服困难，并在引导的过程中帮助学生建立科学的思维方式和研究问题的方法。有些问题对教师也是一个未知的问题，这时教师应与学生共同思考共同解决问题。 二．实验报告书写要求 实验报告应包括：1实验目的；2实验仪器及用具；3实验原理；4实验步骤；5测量原始数据；6数据处理过程及实验结果；7分析、总结实验结果，讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法，总结实验成功与失败的原因，经验教训、心得体会。 三．实验成绩评定办法 教师根据学生查阅文献、实验方案设计、实际操作、实验记录、实验报告总结等方面综合评定学生的成绩。 （1）查询资料、拟定实验方案：占成绩的20%。在这方面主要考察学生独立查找资料，并根据实验原理设计一个合理、可行的实验方案。 （2）实施实验方案、完成实验内容：占成绩的30%。考察学生独立动手能力，综合运用知识解决实际问题的能力。 （3）分析结果、总结报告：占成绩的20%。主要考察学生对数据处理方面的知识运用情况，分析问题的能力，语言表达能力。 （4）科学探究、创新意识方面：占成绩的20%。考察学生是否具有创新意识，善于发现问题并能解决问题。 （5）实验态度、合作精神：占成绩的10%。考察学生是否积极主动地做实验，是否具有科学、
大学物理实验课程设计实验报告 大学物理实验课程设计实验报告北方民族大学 大学物理实验 实验报告 指导老师：王建明 姓名：张国生 学号：XX0233 学院：信息与计算科学学院 班级：05信计2班 重力加速度的测定
一、实验任务 精确测定银川地区的重力加速度 二、实验要求 测量结果的相对不确定度不超过5% 三、物理模型的建立及比较 初步确定有以下六种模型方案： 方法一、用打点计时器测量 所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=秒×两点间隔数.由公式
h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g. 方法二、用滴水法测重力加速度 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面 重力加速度的计算公式推导如下： 取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知： ncosα-mg=0
nsinα＝mω2x 两式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g， ∴y/x=ω2x/2g.∴g=ω2x2/2y. .将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g. 方法四、光电控制计时法 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法五、用圆锥摆测量
大学物理实验设计性实验方案 实验题目：音叉声波的干涉 班级：物理学2011级（2）班 学号：2011433196 姓名：赵得芳 指导教师：粟琼 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年5月
前言 用橡胶锤敲击音叉，声波将向空间的各个方向传播形成声场。由于音叉产生的声波在空间中将会发生干涉现象，因此在音叉的周围将会出现声音强弱的分布区域，并且将会呈现出一定的规律。音叉分为两股它的两股以同样的频率做开合运动。每一股都将带动它的内外两侧气体形成疏密波，因而音叉振动时可以认为每股两侧各有一个声源而且这两个声源是反相的。 按照声学的分析方法，应该区分近场区和远场区，对近场区音叉的每一股的内外两个侧面可以近似视为活塞式声源组成的声柱; 而对远场区，任何声源都可以近似视为球源由于近场区声源性质十分复杂本文以下将只讨论远场区。 一、实验目的 1.了解音叉声场的产生原理。 2.探究音叉声场的规律。 二、实验原理 音叉的叉股只能抽象为通常的面波源或特殊的平面波源和点波源，因此纵波干涉的规律是不可能直接应用于音叉干涉情况的! 那么音叉周围存在的声波干涉，也就应该能够通过这些波源振动发出声波的叠加来加以解释。 1.只考虑内侧面s 1,s 2 振动时声波的叠加情况。
图 1 当内侧面s1、s2振动发声时，远场区的综合波完全可以等效为一个由特殊点波源振动发出的波，如图1所示，其波动方程为： x s=A s(r,θ)cos[ω(t-r/v)+φ] 其中，A s(r,0)，A s(r,π) 最小，A S（r, π/2）、A S(r,3π/2)最大。 2.只考虑外侧面S/1,S/2振动发声时声波的叠加情况。
大学物理设计性实验报告 实验项目名称：万用表设计与组装实验仪 姓名：李双阳学号：131409138 专业：数学与应用数学班级：1314091 指导教师：＿王朝勇王新练 上课时间：2010 年12 月 6 日
一、实验设计方案 实验名称：万能表的设计与组装试验仪 实验时间：2010年12月6日 小组合作： 是 小组成员：孙超群 1. 实验目的：掌握数字万用表的工作原理、组成和特性。 2. 掌握数字万用表的校准和使用。 3. 掌握多量程数字万用表分压、分流电路计算和连接；学会设计制作、使用多量程数字万用表 2、实验地点及仪器、设备和材料： 万用表设计与组装实验仪、标准数字万用表。 3、实验思路（实验原理、数据处理方法及实验步骤等）： 1． 直流电压测量电路 在数字电压表头前面加一级分压电路（分压电阻），可以扩展直流电压测量的量程。 数字万用表的直流电压档分压电路如图一所示，它能在不降低输入阻抗的情况下，达到准确的分压效果。 例如：其中200 V 档的分压比为： 001.010*********==+++++M K R R R R R R R 其余各档的分压比分别为： 档位 200mV 2V 20V 200V 2000V 分压比 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 图一 实用分压器电路 实际设计时是根据各档的分压比和总电阻来确定各分压电阻的，如先确定 M R R R R R R 1054321=++++=总 再计算200V 档的电阻：K R R R 10001.021==+总，依次可计算出3R 、4R 、5R 等各档的分压电阻值。换量程时，多刀量程转换开关可以根据档位调整小数点的位置，使用者可方便地直读出测量结果。 尽管上述最高量程档的理论量程是2000V ，但通常的数字万用表出于耐压和安全考虑，规定最高电压量限为1000V 或750V 。
大学物理实验教案 实验题目 霍耳效应法测量磁场 实验性质 基本实验 实验学时 3 教师 冷雪松 教学目的 1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的使用方法 2、了解霍尔效应产生的原理 3、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场 4、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及消除副效应影响的方法重点 消除副效应对测量结果的影响 难点 霍尔效应的产生机理 怎样消除影响测量准确性的附加效应 教 学 过 程
设 计 课前的准备： 仪器设备的检查，注意要校准砝码。 实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。 作出数据表格设计的参考。 课上教学的设计： 一、课上的常规检查（预习报告、数据表格的设计等）。(5 分钟) 二、讲解的设计(30分钟) 1、引言 德国物理学家霍尔（E.H.Hall）1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现，任何导体通以电流时，若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应，它是一种磁电效应(磁能转换为电能)。二十世纪五十年代以来，由于半导体工艺的发展，先后制成了多种有显著霍尔效应的材料，这一效应的应用研究也随之发展起来。现在，霍尔效应已在测量技术、自动化技术、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用。在测量技术中，典型的应用是测量磁场。 测量磁场方法不少，但其中以霍尔效应为机理的测磁方法因结构简单、体积小、测量速度快等优点而有着广泛的应用，本实验就是采用这种方法。通过本实验了解霍尔效应的物理原理，掌握用磁电传感器——霍尔元件测量磁场的基本方法，学习用异号法消除不等位电压产生的系统误差。 2、提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思想和设计 原则 实验原理 霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的上下两个平面间形成了恒定的电位差——霍尔电位差UH，实验测定 系数RH=1/ne称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，载流子浓度n越小,则RH越大，UH也越大，所以只有当半导体(n比金属的小得多)出现以后，霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其厚度d确定，定义霍尔灵敏度KH=RH /d，KH与霍尔片的材料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。这样 上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH，用仪器测出I及UH，则可求出磁感应强度B。 3、实验的拓展：(由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学 生利用现有的设备拓展出新的实验内容,培养学生的创新思维和创新能力。) 1）、测量霍尔元件的不等位电势差 2）、测量霍尔片的特性曲线 4.数据的测量与处理要求用做图法处理数据. 5．介绍主要仪器设备与使用 6．强调实验中要注意的问题 1）、霍尔片又薄又脆，切勿用手摸。