Ferroelectric Control of Spin Polarization
ABSTRACT
A current drawback of spintronics is the large power that is usually required for magnetic writing, in contrast with nanoelectronics, which relies on “zero-current,” gate-controlled operations. Efforts have been made to control the spin-relaxation rate, the Curie temperature, or the magnetic anisotropy with a gate voltage, but these effects are usually small and volatile. We used ferroelectric tunnel junctions with ferromagnetic electrodes to demonstrate local, large, and nonvolatile control of carrier spin polarization by electrically switching ferroelectric polarization. Our results represent a giant type of interfacial magnetoelectric coupling and suggest a low-power approach for spin-based information control.
Controlling the spin degree of freedom by purely electrical means is currently an important challenge in spintronics (1, 2). Approaches based on spin-transfer torque (3) have proven very successful in controlling the direction of magnetization in a ferromagnetic layer, but they require the injection of high current densities. An ideal solution would rely on the application of an electric field across an insulator, as in existing nanoelectronics. Early experiments have demonstrated the volatile modulation of spin-based properties with a gate voltage applied through a dielectric. Notable examples include the gate control of the spin-orbit interaction in III-V quantum wells (4), the Curie temperature T C (5), or the magnetic anisotropy (6) in magnetic semiconductors with carrier-mediated exchange interactions; for example, (Ga,Mn)As or (In,Mn)As. Electric field–induced modifications of magnetic anisotropy at room temperature have also been reported recently in ultrathin Fe-based layers (7, 8).
A nonvolatile extension of this approach involves replacing the gate dielectric by a ferroelectric and taking advantage of the hysteretic response of its order parameter (polarization) with an electric field. When combined with (Ga,Mn)As channels, for instance, a remanent control of T C over a few kelvin was achieved through polarization-driven charge depletion/accumulation (9, 10), and the magnetic anisotropy was modified by the coupling of piezoelectricity and magnetostriction (11, 12). Indications of an electrical control of magnetization have also been provided in magnetoelectric heterostructures at room temperature (13–17).
Recently, several theoretical studies have predicted that large variations of magnetic properties may occur at interfaces between ferroelectrics and high-T C ferromagnets such as Fe (18–20), Co2MnSi (21), or Fe3O4 (22). Changing the direction of the ferroelectric polarization has been predicted to influence not only the interfacial anisotropy and magnetization, but also the spin polarization. Spin polarization [i.e., the normalized difference in the density of states (DOS) of majority and minority spin carriers at the Fermi level (E F)] is typically the key parameter controlling the response of spintronics systems, epitomized by magnetic tunnel junctions in which the tunnel magnetoresistance (TMR) is related to the electrode spin polarization by the Jullière formula (23). These predictions suggest that the nonvolatile character of ferroelectrics at the heart of ferroelectric random access memory technology (24) may be exploited in spintronics devices such as magnetic random access memories or spin field-effect transistors (2). However, the nonvolatile electrical control of spin polarization has not yet been demonstrated.
We address this issue experimentally by probing the spin polarization of electrons tunneling from an Fe electrode through ultrathin ferroelectric BaTiO3 (BTO) tunnel barriers (Fig. 1A). The BTO polarization can be electrically switched to point toward or away from the Fe electrode. We used a half-metallic
La0.67Sr0.33MnO3(LSMO) (25) bottom electrode as a spin detector in these artificial multiferroic tunnel
junctions (26, 27). Magnetotransport experiments provide evidence for a large and reversible dependence of the TMR on ferroelectric polarization direction.
Fig. 1
(A) Sketch of the nanojunction defined by electrically controlled nanoindentation. A thin resist is
spin-coated on the BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) bilayer. The nanoindentation is performed with a conductive-tip atomic force microscope, and the resulting nano-hole is filled by sputter-depositing
Au/CoO/Co/Fe. (B) (Top) PFM phase image of a BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) bilayer after poling the BTO along 1-by-4–μm stripes with either a negative or positive (tip-LSMO) voltage. (Bottom) CTAFM image of an unpoled area of a BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) bilayer. Ω, ohms. (C) X-ray absorption spectra collected at room temperature close to the Fe L3,2 (top), Ba M5,4 (middle), and Ti
L3,2 (bottom) edges on an AlO x(1.5 nm)/Al(1.5 nm)/Fe(2 nm)/BTO(1 nm)/LSMO(30 nm)//NGO(001) heterostructure. (D) HRTEM and (E) HAADF images of the Fe/BTO interface in a Ta(5 nm)/Fe(18 nm)/BTO(50 nm)/LSMO(30 nm)//NGO(001) heterostructure. The white arrowheads in (D) indicate the lattice fringes of {011} planes in the iron layer. [110] and [001] indicate pseudotetragonal crystallographic axes of the BTO perovskite.
The tunnel junctions that we used in this study are based on BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) bilayers grown epitaxially onto (001)-oriented NdGaO3 (NGO) single-crystal substrates (28). The large (~180°) and stable piezoresponse force microscopy (PFM) phase contrast (28) between negatively and positively poled areas (Fig. 1B, top) indicates that the ultrathin BTO films are ferroelectric at room temperature (29). The persistence of ferroelectricity for such ultrathin films of BTO arises from the large lattice mismatch with the NGO substrate (–3.2%), which is expected to dramatically enhance ferroelectric properties in this highly strained BTO (30). The local topographical and transport properties of the BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) bilayers were characterized by conductive-tip atomic force microscopy (CTAFM) (28). The surface is very smooth with terraces separated by one-unit-cell–high steps, visible in both the topography (29) and resistance mappings (Fig. 1B, bottom). No anomalies in the CTAFM data were observed over lateral distances on the micrometer scale.
We defined tunnel junctions from these bilayers by a lithographic technique based on CTAFM (28, 31). Top electrical contacts of diameter ~10 to 30 nm can be patterned by this nanofabrication process. The subsequent sputter deposition of a 5-nm-thick Fe layer, capped by a Au(100 nm)/CoO(3.5 nm)/Co(11.5 nm) stack to increase coercivity, defined a set of nanojunctions (Fig. 1A). The same Au/CoO/Co/Fe stack was deposited on another BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) sample for magnetic measurements. Additionally, a Ta(5 nm)/Fe(18 nm)/BTO(50 nm)/LSMO(30 nm) sample and a AlO x(1.5 nm)/Al(1.5 nm)/Fe(2 nm)/BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) sample were realized for structural and spectroscopic characterizations.
We used both a conventional high-resolution transmission electron microscope (HRTEM) and the NION UltraSTEM 100 scanning transmission electron microscope (STEM) to investigate the Fe/BTO
interface properties of the Ta/Fe/BTO/LSMO sample. The epitaxial growth of the BTO/LSMO bilayer on the NGO substrate was confirmed by HRTEM and high-resolution STEM images. The
low-resolution, high-angle annular dark field (HAADF) image of the entire heterostructure shows the sharpness of the LSMO/BTO interface over the studied area (Fig. 1E, top). Figure 1D reveals a smooth interface between the BTO and the Fe layers. Whereas the BTO film is epitaxially grown on top of LSMO, the Fe layer consists of textured nanocrystallites. From the in-plane (a) and out-of-plane (c) lattice parameters in the tetragonal BTO layer, we infer that c/a = 1.016 ± 0.008, in good agreement with the value of 1.013 found with the use of x-ray diffraction (29). The interplanar distances for selected crystallites in the Fe layer [i.e., ~2.03 ? (Fig. 1D, white arrowheads)] are consistent with the {011} planes of body-centered cubic (bcc) Fe.
We investigated the BTO/Fe interface region more closely in the HAADF mode of the STEM (Fig. 1E, bottom). On the BTO side, the atomically resolved HAADF image allows the distinction of atomic columns where the perovskite A-site atoms (Ba) appear as brighter spots. Lattice fringes with the characteristic {100} interplanar distances of bcc Fe (~2.86 ?) can be distinguished on the opposite side. Subtle structural, chemical, and/or electronic modifications may be expected to occur at the interfacial boundary between the BTO perovskite-type structure and the Fe layer. These effects may lead to interdiffusion of Fe, Ba, and O atoms over less than 1 nm, or the local modification of the Fe DOS close to E F, consistent with ab initio calculations of the BTO/Fe interface (18–20).
To characterize the oxidation state of Fe, we performed x-ray absorption spectroscopy (XAS) measurements on a AlO x(1.5 nm)/Al(1.5 nm)/Fe(2 nm)/BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) sample (28). The probe depth was at least 7 nm, as indicated by the finite XAS intensity at the La M4,5 edge (28), so that the entire Fe thickness contributed substantially to the signal. As shown in Fig. 1C (top), the spectrum at the Fe L2,3 edge corresponds to that of metallic Fe (32). The XAS spectrum obtained at the Ba
M4,5 edge (Fig. 1C, middle) is similar to that reported for Ba2+ in (33). Despite the poor signal-to-noise ratio, the Ti L2,3 edge spectrum (Fig. C, bottom) shows the typical signature expected for a valence close to 4+ (34). From the XAS, HRTEM, and STEM analyses, we conclude that the Fe/BTO interface is smooth with no detectable oxidation of the Fe layer within a limit of less than 1 nm.
After cooling in a magnetic field of 5 kOe aligned along the [110] easy axis of pseudocubic LSMO (which is parallel to the orthorhombic [100] axis of NGO), we characterized the transport properties of the junctions at low temperature (4.2 K). Figure 2A (middle) shows a typical
resistance–versus–magnetic field R(H) cycle recorded at a bias voltage of –2 mV (positive bias corresponds to electrons tunneling from Fe to LSMO). The bottom panel of Fig. 2A shows the magnetic hysteresis loop m(H) of a similar unpatterned sample measured with superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometry. When we decreased the magnetic field from a large positive value, the resistance dropped in the –50 to –250 Oe range and then followed a plateau down to –800 Oe, after which it sharply returned to the high-resistance state. We observed a similar response when cycling the field back to large positive values. A comparison with the m(H) loop indicates that the switching fields in R(H) correspond to changes in the relative magnetic configuration of the LSMO and Fe electrodes from parallel (at high field) to antiparallel (at low field). The magnetically softer LSMO layer switched at lower fields (50 to 250 Oe) compared with the Fe layer, for which coupling to the exchange-biased Co/CoO induces larger and asymmetric coercive fields
(–800 Oe, 300 Oe). The observed R(H) corresponds to a negative TMR = (R ap–R p)/R ap of –17%
[R p and R ap are the resistance in the parallel (p) and antiparallel (ap) magnetic configurations, respectively; see the sketches in Fig. 2A]. Within the simple Jullière model of TMR (23) and
considering the large positive spin polarization of half-metallic LSMO (25), this
negative TMR corresponds to a negative spin polarization for bcc Fe at the interface with BTO, in agreement with ab initio calculations (18–20).
Fig. 2
(A) (Top) Device schematic with black arrows to indicate magnetizations. p, parallel; ap, antiparallel. (Middle) R(H) recorded at –2 mV and 4.2 K showing negative TMR. (Bottom) m(H) recorded at 30 K with a SQUID magnetometer. emu, electromagnetic units. (B) (Top) Device schematic with arrows to indicate ferroelectric polarization. (Bottom) I(V DC) curves recorded at 4.2 K after poling the ferroelectric down (orange curve) or up (brown curve). The bias dependence of the TER is shown in the inset.
As predicted (35–38) and demonstrated (29) previously, the tunnel current across a ferroelectric barrier depends on the direction of the ferroelectric polarization. We also observed this effect in our
Fe/BTO/LSMO junctions. As can be seen in Fig. 2B, after poling the BTO at 4.2 K to orient its polarization toward LSMO or Fe (with a poling voltage of VP–≈ –1 V or VP+≈ 1 V, respectively; see Fig. 2B sketches), current-versus-voltage I(V DC) curves collected at low bias voltages showed a finite difference corresponding to a tunnel electroresistance as large as TER = (I VP+–I VP–)/I VP–≈ 37% (Fig. 2B, inset). This TER can be interpreted within an electrostatic model (36–39), taking into account the asymmetric deformation of the barrier potential profile that is created by the incomplete screening of polarization charges by different Thomas-Fermi screening lengths at Fe/BTO and LSMO/BTO interfaces. Piezoelectric-related TER effects (35, 38) can be neglected as the piezoelectric coefficient estimated from PFM experiments is too small in our clamped films (29). TER measurements performed on a BTO(1 nm)/LSMO(30 nm) bilayer with the use of a CTAFM boron-doped diamond tip as the top electrode showed values of ~200% (29). Given the strong sensitivity of the TER on barrier parameters and barrier-electrode interfaces, these two values are not expected to match precisely. We anticipate that the TER variation between Fe/BTO/LSMO junctions and CTAFM-based measurements is primarily the result of different electrostatic boundary conditions.
Switching the ferroelectric polarization of a tunnel barrier with voltage pulses is also expected to affect the spin-dependent DOS of electrodes at a ferromagnet/ferroelectric interface. Interfacial modifications of the spin-dependent DOS of the half-metallic LSMO by the ferroelectric BTO are not likely, as no states are present for the minority spins up to ~350 meV above E F (40, 41). For 3d ferromagnets such as Fe, large modifications of the spin-dependent DOS are expected, as charge transfer between
spin-polarized empty and filled states is possible. For the Fe/BTO interface, large changes have been predicted through ab initio calculations of 3d electronic states of bcc Fe at the interface with BTO by several groups (18–20).
To experimentally probe possible changes in the spin polarization of the Fe/BTO interface, we measured R(H) at a fixed bias voltage of –50 mV after aligning the ferroelectric polarization of BTO toward Fe or LSMO. R(H) cycles were collected for each direction of the ferroelectric polarization for two typical tunnel junctions of the same sample (Fig. 3, B and C, for junction #1; Fig. 3, D and E, for junction #2). In both junctions at the saturating magnetic field, high- and low-resistance states are observed when the ferroelectric polarization points toward LSMO or Fe, respectively, with a variation of ~ 25%. This result confirms the TER observations in Fig. 2B.
Fig. 3
(A) Sketch of the electrical control of spin polarization at the Fe/BTO interface. (B and C) R(H) curves for junction #1 (V DC = –50 mV, T = 4.2 K) after poling the ferroelectric barrier down or up, respectively.
(D and E) R(H) curves for junction #2 (V DC = –50 mV, T= 4.2 K) after poling the ferroelectric barrier down or up, respectively.
More interestingly, here, the TMR is dramatically modified by the reversal of BTO polarization. For junction #1, the TMR amplitude changes from –17 to –3% when the ferroelectric polarization is aligned toward Fe or LSMO, respectively (Fig. 3, B and C). Similarly for junction #2, the TMR changes from –45 to –19%. Similar results were obtained on Fe/BTO (1.2 nm)/LSMO junctions (28). Within the
Jullière model (23), these changes in TMR correspond to a large (or small) spin polarization at the
Fe/BTO interface when the ferroelectric polarization of BTO points toward (or away from) the Fe electrode. These experimental data support our interpretation regarding the electrical manipulation of the spin polarization of the Fe/BTO interface by switching the ferroelectric polarization of the tunnel barrier.
To quantify the sensitivity of the TMR with the ferroelectric polarization, we define a term, the tunnel electromagnetoresistance, as TEMR = (TMR VP+–TMR VP–)/TMR VP–. Large values for the TEMR are found for junctions #1 (450%) and #2 (140%), respectively. This electrical control of the TMR with the ferroelectric polarization is repeatable, as shown in Fig. 4 for junction #1 where TMR curves are recorded after poling the ferroelectric up, down, up, and down, sequentially (28).
Fig. 4
TMR(H) curves recorded for junction #1 (V DC = –50 mV, T = 4.2 K) after poling the ferroelectric up (VP+), down (VP–), up (VP+), and down (VP–).
For tunnel junctions with a ferroelectric barrier and dissimilar ferromagnetic electrodes, we have
reported the influence of the electrically controlled ferroelectric barrier polarization on the
tunnel-current spin polarization. This electrical influence over magnetic degrees of freedom represents
a new and interfacial magnetoelectric effect that is large because spin-dependent tunneling is very
sensitive to interfacial details. Ferroelectrics can provide a local, reversible, nonvolatile, and potentially low-power means of electrically addressing spintronics devices.
Supporting Online Material
https://www.doczj.com/doc/9b3712577.html,/cgi/content/full/science.1184028/DC1
Materials and Methods
Figs. S1 to S5
References
?Received for publication 30 October 2009.
?Accepted for publication 4 January 2010.
References and Notes
1. C. Chappert, A. Fert, F. N. Van Dau, The emergence of spin electronics in data storage. Nat.
Mater. 6,813 (2007).
2.I. ?uti?, J. Fabian, S. Das Sarma, Spintronics: Fundamentals and applications. Rev. Mod.
Phys. 76,323 (2004).
3.J. C. Slonczewski, Current-driven excitation of magnetic multilayers. J. Magn. Magn.
Mater. 159, L1(1996).
4.J. Nitta, T. Akazaki, H. Takayanagi, T. Enoki
, Gate control of spin-orbit interaction in an inverted In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As
heterostructure. Phys. Rev. Lett. 78, 1335 (1997).
5.H. Ohno et al., Electric-field control of ferromagnetism. Nature 408, 944 (2000).
6. D. Chiba et al., Magnetization vector manipulation by electric fields. Nature 455, 515 (2008).
7.M. Weisheit et al., Electric field–induced modification of magnetism in thin-film
ferromagnets. Science315, 349 (2007).
8.T. Maruyama et al., Large voltage-induced magnetic anisotropy change in a few atomic layers
of iron.Nat. Nanotechnol. 4, 158 2009).
9.S. W. E. Riester et al., Toward a low-voltage multiferroic transistor: Magnetic (Ga,Mn)As
under ferroelectric control. Appl. Phys. Lett. 94, 063504 (2009).
10.I. Stolichnov et al., Non-volatile ferroelectric control of ferromagnetism in (Ga,Mn)As. Nat.
Mater. 7, 464(2008).
11. C. Bihler et al., Ga1?x Mn x As/piezoelectric actuator hybrids: A model system for magnetoelastic
magnetization manipulation. Phys. Rev. B 78, 045203 (2008).
12.M. Overby, A. Chernyshov, L. P. Rokhinson, X. Liu, J. K. Furdyna
, GaMnAs-based hybrid multiferroic memory device. Appl. Phys. Lett. 92, 192501 (2008).
13. C. Thiele, K. D?rr, O. Bilani, J. R?del, L. Schultz, Influence of strain on the magnetization and
magnetoelectric effect in
La0.7A0.3MnO3∕PM N-PT(001)(A=Sr,Ca). Phys.Rev.B 75, 054408 (2007).
14.W. Eerenstein, M. Wiora, J. L. Prieto, J. F. Scott, N. D. Mathur, Giant sharp and persistent
converse magnetoelectric effects in multiferroic epitaxial heterostructures. Nat.
Mater. 6, 348 (2007).
15.T. Kanki, H. Tanaka, T. Kawai, Electric control of room temperature ferromagnetism in a
Pb(Zr0.2Ti0.8)O3/La0.85Ba0.15MnO3 field-effect transistor. Appl. Phys. Lett. 89, 242506 (2006). 16.Y.-H. Chu et al., Electric-field control of local ferromagnetism using a magnetoelectric
multiferroic. Nat. Mater. 7, 478 2008).
17.S. Sahoo et al., Ferroelectric control of magnetism in BaTiO3∕Fe heterostructures via interface
strain coupling. Phys. Rev. B 76, 092108 (2007).
18. C.-G. Duan, S. S. Jaswal, E. Y. Tsymbal, Predicted magnetoelectric effect in
Fe/BaTiO3 multilayers: Ferroelectric control of magnetism. Phys. Rev. Lett. 97, 047201 (2006).
19.M. Fechner et al., Magnetic phase transition in two-phase multiferroics predicted from first
principles.Phys. Rev. B 78, 212406 (2008).
20.J. Lee, N. Sai, T. Cai, Q. Niu, A. A. Demkov, preprint available
at https://www.doczj.com/doc/9b3712577.html,/abs/0912.3492v1.
21.K. Yamauchi, B. Sanyal, S. Picozzi, Interface effects at a half-metal/ferroelectric junction. Appl.
Phys. Lett. 91, 062506 (2007).
22.M. K. Niranjan, J. P. Velev, C.-G. Duan, S. S. Jaswal, E. Y. Tsymbal
, Magnetoelectric effect at the Fe3O4/BaTiO3 (001) interface: A first-principles study. Phys. Rev.
B 78, 104405 (2008).
23.M. Jullière, Tunneling between ferromagnetic films. Phys. Lett. A 54, 225 (1975).
24.J. F. Scott
, Applications of modern ferroelectrics. Science 315, 954 (2007).
25.M. Bowen et al., Nearly total spin polarization in La2/3Sr1/3MnO3 from tunneling
experiments. Appl. Phys. Lett. 82, 233 (2003).
26.J. P. Velev et al., Magnetic tunnel junctions with ferroelectric barriers: Prediction of four
resistance states from first principles. Nano Lett. 9, 427 (2009).
27. F. Yang et al., Eight logic states of tunneling magnetoelectroresistance in multiferroic tunnel
junctions.J. Appl. Phys. 102, 044504 (2007).
28.Materials and methods are available as supporting material on Science Online.
29.V. Garcia et al., Giant tunnel electroresistance for non-destructive readout of ferroelectric
states. Nature460, 81 (2009).
30.K. J. Choi et al., Enhancement of ferroelectricity in strained BaTiO3 thin
films. Science 306, 1005(2004).
31.K. Bouzehouane et al., Nanolithography based on real-time electrically controlled indentation
with an atomic force microscope for nanocontact elaboration. Nano Lett. 3, 1599 (2003).
32.T. J. Regan et al., Chemical effects at metal/oxide interfaces studied by x-ray-absorption
spectroscopy.Phys. Rev. B 64, 214422 (2001).
33.N. Hollmann et al., Electronic and magnetic properties of the kagome systems YBaCo4O7 and
YBaCo3M O7 (M=Al, Fe). Phys. Rev. B 80, 085111 (2009).
34.M. Abbate et al., Soft-x-ray-absorption studies of the location of extra charges induced by
substitution in controlled-valence materials. Phys. Rev. B 44, 5419 (1991).
35. E. Y. Tsymbal, H. Kohlstedt, Tunneling across a ferroelectric. Science 313, 181 (2006).
36.M. Ye. Zhuravlev, R. F. Sabirianov, S. S. Jaswal, E. Y. Tsymbal, Giant electroresistance in
ferroelectric tunnel junctions. Phys. Rev. Lett. 94, 246802 (2005).
37.M. Ye. Zhuravlev, R. F. Sabirianov, S. S. Jaswal, E. Y. Tsymbal, Erratum: Giant
electroresistance in ferroelectric tunnel junctions. Phys. Rev. Lett. 102, 169901 2009).
38.H. Kohlstedt, N. A. Pertsev, J. Rodriguez Contreras, R. Waser, Theoretical current-voltage
characteristics of ferroelectric tunnel junctions. Phys. Rev. B 72, 125341 (2005).
39.M. Gajek et al., Tunnel junctions with multiferroic barriers. Nat. Mater. 6, 296 (2007).
40.M. Bowen et al., Spin-polarized tunneling spectroscopy in tunnel junctions with half-metallic
electrodes.Phys. Rev. Lett. 95, 137203 (2005).
41.J. D. Burton, E. Y. Tsymbal, Prediction of electrically induced magnetic reconstruction at the
manganite/ferroelectric interface. Phys. Rev. B 80, 174406 (2009).
42.We thank R. Guillemet, C. Israel, M. E. Vickers, R. Mattana, J.-M. George, and P. Seneor for
technical assistance, and C. Colliex for fruitful discussions on the microscopy measurements.
This study was partially supported by the France-U.K. Partenariat Hubert Curien Alliance program, the French Réseau Thématique de Recherche Avancée Triangle de la Physique, the European Union (EU) Specific Targeted Research Project (STRep) Manipulating the Coupling in Multiferroic Films, EU STReP Controlling Mesoscopic Phase Separation, U.K. Engineering and Physical Sciences Research Council grant EP/E026206/I, French C-Nano ?le de France, French Agence Nationale de la Recherche (ANR) Oxitronics, French ANR Alicante, the
European Enabling Science and Technology through European Elelctron Microscopy program, and the French Microscopie Electronique et Sonde Atomique network. X.M.
acknowledges support from Comissionat per a Universitats i Recerca (Generalitat de Catalunya).
一、比较不同物质吸热的情况 时间:年月日 探究预备: 1. 不一样, 质量大的水时间长 2. 不相同, 物质种类不同 探究目的:探究不同物质吸热能力的不同. 培养实验能力. 提出问题:质量相同的不同物质升高相同温度吸收的热量相同吗? 猜想与假设:不同 探究方案与实验设计: 1. 相同质量的水和食用油, 使它们升高相同的温度, 比较它们吸收热量的多少. 2. 设计表格, 多次实验, 记录数据. 3. 整理器材, 进行数据分析. 实验器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计、水、食用油 资料或数据的收集
分析和论证:质量相同的不同物质, 升高相同的温度, 吸收的热量不同. 评估与交流: 1. 水的比热容较大, 降低相同的温度, 放出较多的热量, 白天把水放出去, 土地吸收相同热量, 比热容小升高温度较快. 2. 新疆地区沙石比较多, 比热容小, 吸收(放出)相同热量, 升高(降低)的温度较多, 温差比较大. 二、连接串联电路和并联电路 时间:年月日 探究预备: 1. 串联:用电器顺次连接在电路中的电路 并联:用电器并列连接在电路中的电路 2. 串联:用电器顺次连接 并联:用电器并列连接 探究目的:学生正确连接串、并联电路, 明确开关作用. 提出问题:在串、并联电路中, 开关的作用相同吗? 猜想与假设:开关的作用不同 探究方案与实验设计:
1. 设计串、并联电路图, 按照电路图连接实物图 2. 观察开关控制两灯泡亮暗程度 3. 改变开关位置, 观察控制情况. 实验器材:小灯泡、电源、开关、导线 资料或数据收集: 1. 串联电路中, 开关无论放在哪一个位置, 都能控制小灯泡 2. 并联电路中, 干路开关控制整个电路, 支路开关只能控制所在支路的灯泡. 分析和论证:串联电路开关控制整个电路. 并联电路干路开关控制整个电路,支路开关控制所在支路. 评估与交流: 1. 拆除法:观察用电器是否相互影响;判断电流路径 2.图1:串联图2:并联
建筑物理实验报告 姓名： 学号： 班级：
建筑热工部分 实验一室内外热环境参数的测定 一、实验目的与内容 通过实验，使学生了解室内外热环境参数测定的基本内容，初步掌握常用仪器仪表的性能和使用方法，明确各项测定应达到的目的。 室内外热环境参数的测定共有三个部分的内容：（一）温度的测定；（二）空气相对湿度的测定；（三）气流速度的测定。 二、测定的方法与步骤 （一）温度的测定 本试验与试验（二）空气相对湿度的测定共同完成，通风干湿球温度计中干球温度计的指示值即为室内的温度。记录在试验报告表1中。 （二）空气相对湿度的测定 1、仪器：通风干湿球温度计，2人一组。 2、将通风干湿球温度计挂于支架上，感温包部距地面高 1.5m，在每次测定前5分钟（夏季）至10分钟（冬季）用蒸馏水均匀浸润湿求感温包纱布。用钥匙上紧发条后，戴3~4分钟等温度计读值稳定后，即可分别读取干、湿球温度计的指示值。读值时要先读小数，后读整数。记录在实验报告表2中，并查出相对湿度。 （三）气流速度的测定 1、设备：QDF热球式电风速仪，2人一组。 2、步骤：⑴使用前观察电表的指针是否指于零点，如有偏差可轻轻调整电表上的机械零螺丝，使指针指向零点。 ⑵“校正开关”置于“断”的位置，“电源选择”开关置于所选用电源处。用仪器内部电源，将四节一号电池装在仪器底部电池盒内，“电源选择”开关拨至“通”的位置。 ⑶将测杆插在插座上，测杆垂直向上放置，螺塞压紧，使探头密闭，“校正开关”置于“满度”的位置，慢慢调整“满度粗调”和“满度细调”两个旋钮，使电表在满刻度的位置。 ⑷“校正开关”置于“低速”的位置，慢慢调整“零位粗调”和“零位细调”两个旋钮，使电表指在零点的位置。 ⑸轻轻拉动螺塞，使测杆探头露出，即可进行0.05~5米/秒风速的测定，测量时探头上的红点面对风向，从电表上读出风速的大小，根据电表上的读数，查阅所供应的校正曲线，查出被测风速。 (6) 如果5~30米/秒的风速，在完成3、4 步骤后只要将“校正开关”置于“高速”位置，即可对风速进行测定，根据电表读数查阅所供应得高速校正曲线。 ⑺在测量若干分钟后（一般为10分钟）必须重复3、4步骤一次，以保证测量的准确性。
3#206水银温度计的校正与热电偶定标 一、实验目的 1、学习水银温度计00和1000点的校正法及温度计温标分度修正值的计算法。 2、 学习福廷气压计的使用法。 3、了解热电偶测温的原理 4、学习热电偶定标方法。 二、实验仪器 热电偶（铜一康铜）、毫伏表、保温杯、加热器、搅拌器、冰、水银温度计，福廷气压计 三、实验内容 （一）水银温度计的校正(定点法校正水银温度计) 1、00C 点a 0的确定。 2、沸点a 100的确定。 3、计算原温标每一分度值的改正值t （1）在福廷气压计上记录温度t 及气压读数h t ，并进行修正（福廷气压计使用法，参阅第三章第一节）： （2）查附录表,确定大气压为H 0时所对应的水沸点a'100 （3）利用公式得到改正值： 4 （二）热电偶定标 1、按定标装置图接好实验电路。 2、参考端置冰水混合物。 3、测量端加热至沸点，在温度－电压表格 中记录标准温度计与数字毫伏表对应参数值。 4、切断加热器电源，在测量端降温过程中， 等间隔记录温度－电压格组参数值至室温。 5、制热电偶定标曲线（温度－电压曲线）。 四、数据处理 1、通过两点法得到温度计的温度校正表，并指出所使用温度计的最大误差。 2、绘制热电偶定标曲线，分析所使用热电偶的温度特性，画图法得到热电偶灵敏度K ，并给出该热电偶电势差随温度变化的关系式。 温参考端水混合物
3#206金属线胀系数的测量 一、实验目的 1、 掌握千分尺测量长度的微小变化量的方法。 2、 了解PID 控温调节的原理，掌握控制实验温度的方法。 二、实验仪器 控温式固体线胀系数测定仪、待测金属管、千分尺。 三、实验内容 1、 用PID 控温仪控制实验温度； 2、 用千分尺测量长度的微小变化量铜管的线膨胀系数。 四、实验提示 1、0 标准值参阅总附录表18。 2、设置高温点2t ，到达该温度后，加热器电源切断，短时间内但温度仍然会上升，注意及时记录对应于2t 的2n 。 3、实验前应先对千分尺调零或记录初试读数。 五、数据处理 计算待测金属管的线胀系数并与标准值比较，计算百分误差。
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-053939 大学物理实验报告College Physics Experiment Report
大学物理实验报告 大学物理实验报告1 实验目的：通过演示来了解弧光放电的原理 实验原理：给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的放电，形成气体的弧光放电。 雅格布天梯的两极构成一梯形，下端间距小，因而场强大(因)。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加热(空气的温度升高，空气就越易被电离, 击穿场强就下降)，使其上部的空气也被击穿，形成不断放电。结果弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时，由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，弧光因而熄灭。 简单操作：打开电源，观察弧光产生。并观察现象。(注意弧光的产生、移动、消失)。 实验现象： 两根电极之间的高电压使极间最狭窄处的电场极度强。巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电，同时产生光和热。热空气带着电弧一起上升，就象圣经中的雅各布(yacob以色列人的祖先)梦中见到的天梯。
注意事项：演示器工作一段时间后，进入保护状态，自动断电，稍等一段时间，仪器恢复后可继续演示， 实验拓展：举例说明电弧放电的应用 大学物理实验报告2 一、演示目的 气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。 二、原理 首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处)，两极之间的电场越强，空气层被击穿。反之越少(球型电极处)，两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。 三、装置 一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。 四、现象演示 让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离，放电在球型电极与平板电极之间发生 五、讨论与思考
九年级物理实验报告册 学校 班级 姓名
目录 一、连接串联电路和并联电路 2 二、练习使用电流表4 三、探究串、并联电路电流的特点 5 四、练习使用电压表7 五、探究串、并联电路电压的规律实验报告 8 六、练习使用用滑动变阻器 10 七、探究电流与电阻、电压的关系 11 八、伏安法测电阻 13 九、测量小灯泡的额定功率 14
实验报告 年级班实验人：组次：试验时间： 一、实验目的：会连接简单的串联电路。 二、实验仪器和器材（要求标明各仪器的规格型号） 两只小灯泡，一个开关，两节干电池（或学生电源），导线若干条。 三、实验原理：简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电路图或光路图 四、实验步骤或内容：要求步骤或内容简单明了 1.检查器材，观察开关是否断开。 C 3.改变开关位置，观察并记录开关在电路中的作用。 4.整理器材。 5.分析填写实验结论。 五、实验记录与结论 1.记录数据 2.串联电路里，开关的控制效果与开关位置。（选填：有关或无关）
一、实验目的：会连接简单的并联电路。 二、实验仪器和器材（要求标明各仪器的规格型号） 2只小灯泡，3个开关，2节干电池（或学生电源），导线若干。 三、实验原理：简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电路图或光路图 四、实验步骤或内容：要求步骤或内容简单明了 1.检查器材。 2.根据电路图（如图所示），连接成并联电路。 3.断开和闭合开关S，观察它控制电路的情况。并记录实验现象。 4.闭合开关S后，只断开开关S1，观察它控制电路的情况，并记录实验现象。 5.闭合开关S后，只断开开关S2，观察它控制电路的情况，并记录实验现象。 6.断开开关S，拆除电路，并整理实验器材。 五、实验记录与结论 1.记录数据。 并联连接状态支路灯泡L1的情况 （亮或不亮） 支路灯L2的情况 （亮或不亮） 断开开关S时 只断开支路开关S1时 只断开支路开关S2时 2.在连通的并联电路里，干路开关S所控制的用电器是（①L2、、②L1、③全部用电器）。 在连通的并联电路里，支路开关S1所控制的用电器是(①L1和L2、、②L1、、③L2) 。在连通的并联电路里，支路开关S2所控制的用电器是(①L1和L2、、②L1、、③L2) 。
建筑物理实验报告 建筑光学实验： 1.采光系数测量 2.教室亮度测量 3.测定材料光反射系数 4.测定材料光透射系数 小组成员：王林 2011301569 范俊文 2011303156 肖求波 2011301549 沈杰 2011301544 指导教师：刘京华 西北工业大学力学与土木建筑学院 2013年11月3日
一 实验目的 室内光环境对于室内生产，生活，工作有着直接的影响。良好的光环境能够提高工作学习效率，保障人身安全和视力。天然采光效果的好坏及合理与否，可以通过天然采光实测作出评价。采光系数是评价室内自然光环境，室内开口合理与否的一个重要指标。通过实验了解室内自然光环境测量方法及数据的整理与分析，并对该实测房间的光环境作出评价。 二 实验原理及仪器 1.原理： 室内采光测量最主要的工作是同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度和室外水平面的照度值。室外照度是经常变化的，必然引起室内照度的相应变化，不会是固定值。因此对采光系数量的指标，采用相对值，这一相对值称为采光系数（C ）,即室内某一点的天然光照度(E n ),和同一时间的室外全云天的天然光照度（E w ）的比值。 w n E E C 2.仪器：照度计2台/组 卷尺 两台照度计为同型号，分别用于室内和室外的照度测量。 三 实验时间及，地点及天气状况
时间：2013年11月4日星期一 地点：教学东楼D座 四实验要求 1测量数据记录(不少于5个测点) 2.附加测量项目： （1）．采光系数最低值C min 采光系数最低值取典型剖面和假定工作面交线上各测点中采光系数值中最低的一个，作为该房间的评价值。 （2）. 采光系数平均值C av 采光系数平均值取典型剖面与假定工作面交线上各测点的采光系数算术平均值。 当室内有两条或以上典型剖面时，各条典型剖面上的采光系数应分别计算。取其中最低的一个平均值作为房间的采光系数平均值。（3）．采光均匀度U c 采光系数最低值与平均值之比，即U c=C min/C av 国家规范规定，对于侧窗和顶部采光要求为I-IV级的房间，其工作面上的采光均匀度不应低于0.7。采光均匀度应按各个不同剖面计算，取其中均匀度最低的一个值作为该房间的评价值。 五实验方法 1.测点布置 室内采光测点的布置反映各工作面上照度值的变化和光的分布情况，因此采光实测时要在待测建筑物内选取若干个有代表性的能反映室内采光质量的典型剖面,然后在剖面与工作面交线布置一组测点。侧面采光的房间有两个代表性的横剖面，一个通过侧窗中心线，一个通过侧墙中心线；剖面图上布置测点的间距2m；测点距墙或柱的距离为0.5~1m，中间测点等距布置。 2.测量条件 我国采光设计标准采用国际照明委员会推荐的CIE标准天空，即全云天作为天空亮度分布规律的标准。因此采光系数测量的天空应该选取全云天(云量8~10级)，天空中看不到太阳的位置。不应在晴天和多云天测量，也不宜在雨雪天测量。
U 2 I 2 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理 根据欧姆定律， R = U ，如测得 U 和 I 则可计算出 R 。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。 实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由 U = U max ? 1.5% ，得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理
大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理根据欧姆定律， I R = U ，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。 实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 测量次数1 2 3 U1 /V 5.4 6.9 8.5 I1 /mA 2.00 2.60 3.20 R1 / Ω 2700 2654 2656
测量次数1 2 3 U2 /V 2.08 2.22 2.50 I2 /mA 38.0 42.0 47.0 R2 / Ω 54.7 52.9 53.2 (1) 由. % max ΔU =U ×1 5 ，得到U 0.15V , 1 Δ = U 0 075V Δ 2 = . ； (2) 由. % max ΔI = I ×1 5 ，得到I 0.075mA, 1 Δ = I 0 75mA Δ 2 = . ； (3) 再由2 2 3 3 ( ) ( ) I I V u R U R Δ Δ = + ，求得9 10 Ω 1Ω 2 1 1 = × = R R u , u ； (4) 结果表示= (2.92 ± 0.09)×10 Ω, = (44 ±1)Ω 2 3 1 R R 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长
初中物理实验报告单
二、实验仪器和器材． 同样大小的蜡烛一对，平板玻璃一块，方座支架（或玻璃板支架），白纸一张，三角板一对，刻度尺一把。 三、实验原理：． 光的反射规律 四、实验步骤或内容：． 1）检查器材。 2）在桌上铺上白纸，在白纸上竖直的放上平板玻璃，在纸上记录玻璃板的位置。 3）把点燃的蜡烛放在玻璃板前。 4）移动未点燃的蜡烛，在玻璃板后让它跟点燃的蜡烛的像重合。 5）观察两根蜡烛的位置、像与物的大小并记录。 6）移动点燃的蜡烛，重复实验步骤（4）、（5）两次。 6）找出平面镜成像的特点及像的位置跟物体和平面镜的位置的关系。 ）整理器材、摆放整齐。 五、实验记录与结论 记录数据 实验次数蜡烛到玻璃板的距离像到玻璃板的距离像的大小与物的大小55相等 88相等 77相等 实验结论 ）平面镜成像的大小与物体的大小相等。 ）像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等
二、实验仪器和器材． 光具座，标明焦距的凸透镜，光屏，蜡烛，火柴，废物缸。 三、实验原理：． 凸透镜成像的规律 四、实验步骤或内容：． ）检查器材，了解凸透镜焦距，并记录。 ）把凸透镜、光屏安装在光具座上，位置基本正确。将点燃的蜡烛，安装在光具座上，通过调节，使透镜、光屏和烛焰中心大致在同一高度。 ）找出2倍焦距点，移动物体到2倍焦距以外某处，再移动光屏直到屏幕上成倒立、缩小的、清晰的实像时为止，记下此时对应的物距u1。 ）找出2倍焦距点，移动物体到2倍焦距以内且大于1倍焦距某处，再移动光屏直到屏幕上成倒立、放大的、清晰的实像时为止，记下此时对应的物距u2。 ）熄灭蜡烛，将蜡烛、凸透镜、光屏取下放回原处。 五、实验记录与结论 凸透镜的焦距 = 10 。 记录数据： 物距u的大小成像情况 u1=30倒立的缩小的实像 u2=15倒立的放大的实像 实验结论： 物体(蜡烛)到凸透镜的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实 像。 物体(蜡烛)到凸透镜的距离小于2倍焦距大于1倍焦距时，成倒立、放大的实
建筑物理实验报告 班级：建筑112 姓名：刘伟 学号： 01111218 指导教师：周洪涛 建筑物理实验室 2014年10月15日 小组成员：张思俣；郭祉良；李照南；刘伟；王可为；
第三篇建筑热工实验 一、实验一建筑热工参数测定实验 二、实验目的 1、了解热工参数测试仪器的工作原理； 2、掌握温度、湿度、风速的测试方法，达到独立操作水平； 3、利用仪器测量建筑墙体内外表面温度场分布，检验保温设计效果； 4、测定建筑室内外地面温度场分布； 5、可通过对室外环境的观测，针对住宅小区或校园内地形、地貌、生物生活对气候 的影响，进而研究在这个区域内的建筑如何应用有力的气候因素和避免不利的气 候影响。 三、实验仪器概述 I．WNY —150 数字温度仪 ●用途：用于对各种气体、液体和固体的温度测量。 ●特点：采用先进的半导体材料为感温元件，体积小，灵敏度高，稳定性好。温度值 数字显示，清晰易读，测温范围：-50℃～150℃，分辨力：0.1℃。 ●测试方法及注意事项： 1.取下电池盖将6F22，9V叠层电池装入电池仓。 2.按ON键接通电源，显示屏应有数字显示。 3.插上传感器，显示屏应显示被测温度的数值。 4.显示屏左上方显示LOBAT时，应更换电池。 5.仪器长期不用时，应将电池取出，以免损坏仪表。 II．EY3-2A型电子微风仪 ●用途：本产品是集成电子化的精密仪器，适用于工厂企业通风空调，环境污染监测， 空气动力学试验，土木建筑，农林气象观测及其它科研等部门的风速测量，用途十分广泛。 ●特点： 1.测量范围宽，微风速灵敏度高，最小分度值为0.01m/s。 2.高精度，高稳定度，使用时可连续测量，不须频繁校准 3.仪器热敏感部件，最高工作温度低于200℃，使用安全可靠，在环境温度为 -10℃～40℃内可自动温度补偿。 4.电源电压适用范围宽：4.5V～10V功耗低。 ●主要技术参数： 1.测量范围：0.05～１ｍ/s 1～30m/s(A型) 2.准确度：≤±2﹪F.S。 3.工作环境条件：温度－10℃～＋40℃相对湿度≤85%RH。 4.电源：R14型（2#）电池4节 ●工作原理：本仪器根据加热物体在气流中被冷却，其工作温度为风速函数这一原理设 计。仪器由风速探头及测量指示仪表两部分组成。 ●测试方法及注意事项：
建筑物理实验报告[建筑热工、建筑光学和建筑声学实验] XXX XXXX XXXXXXX
建筑物理实验报告 第一部分建筑热工学实验 （一）温度、相对湿度 1、实验原理： 通过实验了解室外热环境参数测定的基本内容；初步掌握常用仪器的性能和使用方法；明确各项测量的目的；进一步感受和了解室外气象参数对建筑热环境的影响。 2、实验设备：TESTO 175H1温湿度计 3、实验方法：` （1）在测定前10min左右，把湿球温度计感应端的纱布用洁净水润湿。 （2）若为手动通风干湿球温度计，用钥匙上紧上部的发条，并把它悬挂于测点。待3～4min，当温度计数值稳定后，即可分别读取干、湿球温度计的指示值。读数时，视平线应与温度计水银面平齐。先读小数，后读整数。 （3）根据干湿球温度计的读数，获得测点空气温度。 （4）根据干、湿球温度计读数值查表，即可得到被测点空气的相对湿度。
4、实验结论和分析 室内温湿度 仪器：TESTO 175H1 位置湿度（%）温度（℃） 暖气上方A 24.5 17.5 桌面上方B 25.6 17.0 南边靠墙柜子C 25.5 16.8 室内门口处D 25.1 16.5 5.对测量结果进行思考和分析 根据测量的数据可以看出，室内各处的温度及湿度较为平均。暖气上方的区域温度较高而导致相对湿度较低。桌子由于靠近暖气，所以温度较高。柜子由于距离暖气较远，温度相对较低，较为接近室内的平均气温。门口处由于通风较好，温度较低，湿度相对较高。
（二）室内风向、风速 1、实验原理：QDF型热球式电风速计的头部有一直径约0.8mm的玻璃球，球内绕有镍镉丝线圈和两个串联的热电偶。热电偶的两端连接在支柱上并直接暴露于气流中。当一定大小的电流通过镍镉丝线圈时，玻璃球的温度升高，其升高的程度和气流速度有关。当流速大时，玻璃球温度升高的程度小；反之，则升高的程度大。温度升高的程度反映在热电偶产生的热电势，经校正后用气流速度在电表上表示出来，就可用它直接来测量气流速度。 2、实验设备：TESTO 425 3、实验方法： （1）把仪器杆放直，测点朝上，滑套向下压紧，保证测头在零风速下校准仪器。 （2）把校正开关置于“满度”位置，慢慢调整“满度调节”旋钮，使电表指针在满刻度的位置。再把校正开关置于“零位”的位置，用“粗调”、“细调”两个旋钮，使电表指针在零点的位置。 （3）轻轻拉动滑套，使侧头露出相当长度，让侧头上的红点对准迎风面，待指针较稳定时，即可从电表上读出风速的大小。若指针摇摆不定，可读取中间示值。 （4）风向可采用放烟或悬挂丝的方法测定。
液体表面张力 1、不加水，调零（-80mv~0mv ） 2、两点定标（定标后不再动“mv ”旋钮）：挂上砝码盘（不能使用手，必须用镊子小心挂上）依次加入第一个砝码，记录数据u1，加入第二个砝码，记录数据u2，加入第三个砝码，不用记录数据，取下第三个砝码，待稳定后记录数据u2’，取下第二个砝码，记录数据u1’，取下第一个砝码和砝码盘。 U=FB U 为单个砝码电压：（u1+u1’）/2=u01; (u2+u2’)/2=u02; U=(u02-u01)*10^-3(mv 换算成V) F 为单个砝码重力：F=0.5*10^-3（单个砝码质量，换算成kg ）*9.8 B 为仪器灵敏度：B=U/F 3、挂上吊环（吊环应多次调整水平，可利用旋转吊环观察吊环是否水平；用镊子挂上用镊子取下）。在培养皿中装上水，培养皿先擦干净后，装水并保证培养皿外表面没有水。吊环下沿应完全浸没（浸没1mm 左右即保证完全浸没）。转动放置培养皿转台下部的升降螺丝，将吊环拉离水面，此时，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的电压值，记录即将脱离水面的最大电压值U1，吊环完全脱离水面悬空后的电压值U2（U1，U2测量过程中若未观察到最大值可重复试验直到测量到为止；U1-U2约为40~60） B D D U U )(212 1+-= πσ σ为所求表面张力系数。 4、仪器整理：除了培养皿内表面可以有水外其他地方都不能有水，吊环、砝码盘、砝码需擦干后放入盒内，关闭电源，仪器归位摆放整齐。 电子示波器的调节和使用 1、开机找亮点（三个信号都断开）：内部信号（TIME/DIV ）关闭（逆时针旋转到底）；5个小旋钮所有缺口竖直向上；SOURCE 打到CH1/CH2；MODE 打到AUTO ；按下交替出发（TRIG.ALT ）；断开外接信号（CH1/CH2都打到GND ）；灰度关到最小（逆时针旋转到底）。开机，灰度顺时针旋转到最大，屏幕中心出现亮点。 2、调节直线（接通CH1/CH2）：打开函数发生器，将CH2调节到SIN 正弦信号。（函数发生器显示屏幕下方的蓝色按钮对应屏幕上对应符号，调节频率在数字键盘上按键，左右按键可调节光标位置）。（默认频率CH1为1CH2为1.5） 调出水平有限线段（接通CH1）：接通函数发生器上的CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH1；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现水平线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 调出竖直有限线段（接通CH2）：接通函数发生器上的CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH2；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现竖直线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 3、调出正弦波型（接通内部信号+CH1/CH2） 调出通道1的正弦波型（CH1+内部信号）：函数发生器上CH1选择SIN 波型，并打开CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE 打到CH1；内部信号打开（TIME/DIV 顺时针旋转到底）。此时屏幕上出现通道1的正弦波型，通过调节左右旋钮和SWP.V AR 旋钮调整出指定完整波形个数。 调出通道2的正弦波型（CH2+内部信号）：函数发生器上CH2选择SIN 波型，关闭CH1信号并打开CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE 打到CH2；内部信号打开
篇一：大学物理实验报告1 图片已关闭显示，点此查看 学生实验报告 学院：软件与通信工程学院课程名称：大学物理实验专业班级：通信工程111班姓名：陈益迪学号：0113489 学生实验报告 图片已关闭显示，点此查看 一、实验综述 1、实验目的及要求 1．了解游标卡尺、螺旋测微器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。 2．学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。 3．学会物理天平的使用。 4．掌握测定固体密度的方法。 2 、实验仪器、设备或软件 1 50分度游标卡尺准确度=0.02mm 最大误差限△仪=±0.02mm 2 螺旋测微器准确度=0.01mm 最大误差△仪=±0.005mm 修正值=0.018mm 3 物理天平 tw-0.5 t天平感度0.02g 最大称量 500g △仪=±0.02g 估读到 0.01g 二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析） 1、实验内容与步骤 1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次； 2、用螺旋测微器测钢线的直径7次； 3、用液体静力称衡法测石蜡的密度； 2、实验数据记录表 （1）测圆环体体积 图片已关闭显示，点此查看 （2）测钢丝直径 仪器名称：螺旋测微器(千分尺)准确度=0.01mm估读到0.001mm 图片已关闭显示，点此查看 图片已关闭显示，点此查看 测石蜡的密度 仪器名称：物理天平tw—0.5天平感量： 0.02 g 最大称量500 g 3、数据处理、分析 （1）、计算圆环体的体积 1直接量外径d的a类不确定度sd ,sd=○ sd=0.0161mm=0.02mm 2直接量外径d的b类不确定度u○ d. ud,= ud=0.0155mm=0.02mm 3直接量外径d的合成不确定度σσ○ σd=0.0223mm=0.2mm 4直接量外径d科学测量结果○ d=(21.19±0.02)mm d = 5直接量内径d的a类不确定度s○
实验名称：组成并联电路 一、实验目的 会连接简单的并联电路。 二、实验仪器和器材（要求标明各仪器的规格型号） 两只小灯泡、三个开关、两节干电池（或学生电源）、导线若干条。 三、实验原理：简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电路图或光路图 四、实验步骤或内容：要求步骤或内容简单明了 1.检查器材。 2.连接用电器，组成并联电路，画出电路图。 3.检查线路连接无误，闭合开关S 和S 1S 2，再观察开关S 和S 1、S 2控制电路的情况。 4.整理器材，填写实验结果。 五、实验记录与结论 所控制的用电器是 （2、②L 1 、③全部用电器）。 在连通的并联电路里，支路开关S 1所控制的用电器是 (①L 1和L 2、、②L 1、、③L 2)。 在连通的并联电路里，支路开关S 2所控制的用电器是 (①L 1和L 2、、②L 1、、③L 2)。
实验名称：探究串联电路中电流的特点。 一、实验目的 练习使用电流表，探究串联电路中不同位置电流的关系。 二、实验仪器和器材（要求标明各仪器的规格型号） 电池组（2节干电池串联），电流表（量程：0.6A、3A)），2个小灯泡（额定电压不同），1个开关，若干条导线。预接电路（按图1连接好电路，待用） 三、实验原理：简明扼要地阐述实验的理论依据、计算公式、画出电 路图或光路图 四、实验步骤或内容：要求步骤或内容简单明了 1．检查器材。 2．闭合开关查看两灯是否正常发光 3．将电流表接入A点测出A点的电流。 4．将电流表接入B点测出B点灯的电流。 5．将电流表接入C点测出C点的电流。 6．整理器材。 五、实验记录与结论 结论：串联电路中。
河南理工大学 建筑物理实验指导书 闫海燕职晓晓编 光 班级： 学号： 姓名： 建筑与艺术设计学院建筑物理实验室
2011年3月
目录 学生试验守则 (2) 第一篇建筑热工学实验 实验一室内外热环境参数的测定 (3) 实验二建筑日照实验 (5) 第二篇建筑光学实验 实验三照明模型试验 (7) 实验四天然采光模型试验 (9) 第三篇建筑声学实验 实验五驻波管法测定吸声材料的吸声系数 (12) 实验六环境噪声测量 (14)
建筑物理实验室学生实验守则 一、要按时进入实验室并签到，迟到15分钟禁止实验。 二、实验前必须认真预习实验指导书，写出预习报告（包括：实验题目、实验目的、实验原理和操作步骤），回答指导教师的提问，否则应重新预习，经指导教师认可后方能进行实验。 三、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准穿拖鞋、短裤和背心，不准抽烟，不准随地吐痰和乱扔废物，保持实验室和仪器设备的整齐清洁。 四、做实验时要严格遵守实验室的各项规章制度和仪器设备操作规程，服从指导教师和实验技术人员的指导，按要求进行实验操作，如实记录实验中观察到的现象和结果，不得弄虚作假。 五、要爱护仪器设备及实验室内其它设施，节约使用材料。使用前要仔细检查仪器设备，认真填写使用情况登记表，发现问题应及时报告。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，对不听劝阻造成仪器设备损坏者，按学院有关规定进行处理。 六、实验中要注意安全，避免发生人身事故，防止损坏仪器设备，若出现问题，应立即切断电源，保护现场，并迅速报告指导教师，待查明原因排除故障后方可继续实验。
七、实验结束后要如实填写“实验仪器设备使用记录”。经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料无误后方可离开，严禁擅自将实验室任何物品带走。 八、值日人员要认真打扫卫生，养成良好的卫生习惯。 九、学生应认真按时完成实验报告，对实验指导教师批发的报告要认真改正。实验报告交实验指导教师留存。 十、课外到实验室做实验，须经实验室主任同意。 十一、学生因病、事假缺实验者，可凭假条找任课教师补做实验。因旷课缺实验者，必须写出检查，经辅导员签字同意后，方可补做实验。 十二、学生未完成实验室安排的全部实验无权参加最后考试。 第一篇建筑热工学实验 实验一：室内外热环境参数的测定 指导老师：同组者姓名：实验日期：年月日一.实验目的： 二．实验设备 温湿度计 热舒适度仪 自动气象及生态环境监测系统
怀化学院 大学物理实验实验报告系别数学系年级2010专业信息与计算班级10信计3班姓名张三学号**组别1实验日期2011-4-10 实验项目:验证牛顿第二定律
1.气垫导轨的水平调节 可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。静态调平法：将滑块在汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。 2.练习测量速度。 计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。 3.练习测量加速度 计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。 4.验证牛顿第二定律 （1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。
绪论 物理实验的地位和作用 实验是人们认识自然规律、改造客观世界的基本手段。借助于实验，人们可以突破感官的限制，扩展认识的境界，揭示事物的内在联系。近代科学历史表明，自然科学领域内的所有研究成果都是理论和实验密切结合的结晶。随着科学技术的发展，实验的运用日益广泛和复杂，实验的精确程度越来越高，实验环节在科学技术的重大突破中所起的作用也越来越大。 物理实验是科学实验的重要组成部分之一。物理实验本质上是一门实验科学。在物理学的发展中一直起着重要的作用。物理概念的确立、物理规律的发展、物理理论的建立都有赖于物理实验，并受物理实验的检验。物理学是一切自然科学的基础，人类文明史上的每次重大的技术革命都是以物理学的进步为先导的，物理实验在其中起着独特的作用。如，法拉第等人进行电磁学的实验研究促使了电磁学的产生与发展，导致了电力技术与无线电技术的诞生，形成了电力与电子工业；放射性实验的研究和发展导致原子核科学的诞生与核能的运用，使人类进入了原子能时代；固体物理实验的研究和发展导致晶体管与集成电路的问世，进而形成了强大的微电子工业与计算机产业，使人类步入信息时代。 当今科学技术的发展以学科互相渗透、交叉与综合为特征。物理实验作为有力的工具，其构思、方法和技术与其他学科的相互结合已经取得巨大的成果。不容置疑，今后在探索和开拓新的科技领域中，物理实验仍然是有力的工具。 物理实验的任务和目的 物理实验是对工科学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 本课程的具体任务是： （1）通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 （2）培养与提高学生的科学实验能力。其中包括： ① 能够自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备。 ② 能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 ③ 能够运用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 ④ 能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 ⑤ 能够完成简单的设计性实验。 （3）培养与提高学生的科学实验素养。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学态度，严肃认真的工作作风，主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品德。
沪科版九年级物理的实验报告 篇一：沪科版九年级物理实验工作计划 一、指导思想： 物理实验是学生进行科学探究的重要方式，实验室则是学生学习和进行实验的主要场所，是物理探究学习的主要资源。因此，学校高度重视物理实验室建设，配置必要的仪器和设备，确保每个学生都能进行实验探究活动，为学生开展实验探究活动创造了良好的条件。 中学物理实验教学的目的与任务即是，通过实验，使学生最有效地掌握进一步学习现代科学技术所必需的基础物理知识，培养初步的实践操作技能和创新能力。教学的重点放在培养学生科学实验能力与提高学生科学实验素养，使学生在获取知识的同时提高自学能力、运用知识的综合分析能力、动手能力和设计创新能力。 初中物理是九年义务教育必修的一门基础课程。根据《九年义务教育全日制初级中学物理教学大纲》和新课程标准，其中要求学生具备的能力之一就是初步的观察、实验能力：能有目的地观察，辩明观察对象的主要特征及其变化条件，能了解实验目的，会正确使用仪器，会作必要的记录，会根据实验结果得出结论，会写简单的实验报告。实验教学作为物理教学中的一个重要内容和重要手段，因此实验室工作直接关系到物理教学工作是否能顺利进行。因此实验室必须建立和健全科学、规范的管理体制，实行规范的管理。 二、具体工作计划： 1、制订规章制度，科学规范管理。
2、按照学校各类规章制度，并认真执行。 3、制订学期实验计划表、周历表。 4、开足开齐各类实验，并积极创造条件改演示实验为分组实验，积极服务于教学。 5、充分利用生活中身边的实验器材的作用，结合实验室条件进行分组实验。 6、做好仪器、器材的常规维修和保养工作。 7、做好仪器的借出、归还验收工作。 8、有必要时，可以自制一些教具。 9、做好仪器、器材的补充计划。 10、做好各类台帐的记录工作。结合采用电子档案。 11、结合学校常规管理，保持实验室的常清洁。 篇二：八年级物理实验报告单 一、用刻度尺测量长度 实验报告年级班实验人：组次：试验时间： 实验名称：用刻度尺测量长度 实验目的： 实验器材： 实验设计： 1、测量前“三观”： 一观：二观：三观： 2、测量时
大学物理创新实验报告 篇一：大学物理创新实验报告 大学物理实验报告总结 一：物理实验对于物理的意义 物理学是研究物质的基本结构，基本的运动形式，相互作用及其转化规律的一门科学。它 的基本理论渗透在基本自然科学的各个领域，应用于生产部门的诸多领域，是自然科学与 工程科学的基础。物理学在本质上是一门实验学科，物理规律的发现和物理理论的建立都 必须以物理实验为基础，物理学中的每一项突破都与实验密切相关。物理概念的确立，物 理规律的发现，物理理论的确立都有赖于物理实验。 二：物理实验对于学生的意义 大学物理实验已经进行了两个学期，在这两个学期，通过二十几个物理实验，我们对物理 学的理解和认识又更上了一步台阶。通过对物理实验的熟悉，可以帮助我们掌握基本的物 理实验思路和实验器材的操作，进一步稳固了对相关的定理的理解，锻炼理性思维的能力。在提高我们学习物理物理兴趣的同时，培养我们的科学思维和创新意识，掌握实验研究的 基本方法，提高基本科学实验能力。它也是我们进入大学接触的第一门实践性教学环节， 是我们进行系统的科学实验方法和技能训练的重要必修课。它还能培养我们“实事求是的 科学态度、良好的实验习惯、严谨踏实的工作作风、主动研究的创新与探索精神、爱护公 物的优良品德”。 三：我眼中的物理实验的缺陷 1：实验目的与性质的单一性 21世纪的学科体系中，多种学科是相互结合，相互影响的，没有一门学科能独立于其他 学科而单独生存，但是在我们的实验过程中，全都是关于物理，这一单科的实验内容，很 少牵涉到其他。有些实验完全是为了实验而实验，根本不追求与其他学科的联系与结合。2：实验的不及时性及实验信息的不对称性 物理是一门以实验为基础的基本学科，在我们所学的物理内容中，更多的是关于公式定理的，这些需要及时的理解和记忆，最简单的方式是通过实验来进行。但是我们所做的实验，都是学过很久以后，甚至是已经学完物理学科后进行的，这就造成我们对物理知识理解的 不及时性，不能达到既定的效果。而且，我们重复科学实验伟人的实验很大程度上是得知结论后凭借少量的实验数据轻易得出相似的结论，与前人广袤的数据量不可同日而语，这就造成实验信息的不对称性， 不利于从本质上提高我们的实验能力。