基于3dsMax和Virtools的大学物理虚拟实验的设计与开发

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收稿日期：2008年3月26日 第18卷 现代教育技术 V ol. 18 2008年第6期 Modern Educational Technology No.6

2008 基于3ds Max 和Virtools 的大学物理虚拟实验的设计与开发

刘英杰 杨 雪 阚宝朋

（吉林大学 高等教育研究所，吉林长春 130012）

【摘要】3ds Max 与Virtools 技术在教学中的引入使真正意义上的网络三维虚拟实验室的构建成为可能，从网络三维虚拟实验设计与开发的限度分析入手，以大学物理陀螺仪虚拟实验为例，系统地描述了虚拟实验中“以学习者为本”的策划设计理念、实验功能的简易设计实现方式与虚拟实验的后期包装设计等一系列完整的设计思路与开发流程。

【关键词】Virtools 技术；3DsMax ；限度分析；陀螺仪；虚拟实验

【中图分类号】G434 【文献标识码】B 【论文编号】1009—8097（2008）06—0088—05 在网络教育教学中，为了培养学生的实际动手能力和观察能力，许多学科都需要利用现有的资源与技术条件设计开发大量的虚拟实验。从虚拟现实技术引入教育教学领域至今，网络虚拟实验的设计与开发实践中已涌现出多种多样的设计方案，如何选择一种适用于特定的学习者和具体学科、感官效果与教学效果均佳的技术开发方案的研究具有十分重要的意义。

一 网络三维虚拟实验的限度分析

虚拟现实技术引入教育教学领域无疑为网络三维虚拟实验的研究与应用开拓了广阔的空间，而虚拟现实技术繁多，开发方式各异，要实现其合理选择，需要对虚拟实验中网络三维技术的应用限度做具体深入的分析。

1 以提高学习者技能、满足学习者认知、情感等需要为限度

目前国内大多虚拟实验的设计是奉行一种“以技术为本”的设计价值观，即以机器逻辑为主要或唯一的思维方式，以功能和结构为中心设计，而很少考虑使技术适应学习者的生理与行为特征、心理与情感等需要，运用此思想设计的虚拟实验大大制约了学习者的创造力和创新思维的培养，不利于学习者知识技能的迁移、保持与增长。因此“以学习者为本”的设计思想为虚拟实验的设计与开发提出了新的思路和要求，即以满足学习者的认知、情感等需要为设计的起点与目的，设计者须在虚拟实验设计与开发过程中自始至终遵循并尽力践行这一设计理念，才能使学习者成为实验中真正的主人。

2 以实现教学目标、满足教学需求为限度

目前一些虚拟实验的研究出现“象牙塔”倾向，即研究中跟随技术潮流，开发的虚拟实验系统过度地关注于技术的前沿与研究纵深度，而非教学实际应用的效果，因此这些系统只能代表当前科技及理论研究水平而非教学一线的实际应用

水平。鉴于这一研究与应用的脱节现象，虚拟实验研究与开发人员应进行科学细致地实地考察，依据明确的实验教学目标，结合具体的实际教学状况进行开发，从而使研究更具实际应用价值并能更大程度地推进实验教学研究的进步。

3 以设计与开发组的实际人力、物力、财力为限度 由于网络三维技术的复杂性，加之开发软硬件的巨大投入，使虚拟实验的设计与开发成本飙升，如国内不少大型虚拟实验系统的开发及运行所需费用昂贵，很难在全国范围内普遍推广，因此其实用价值甚微。网络三维虚拟实验若要在基础实验教学中普遍应用，就应科学合理地分配网络三维虚拟实验设计与开发的人力、物力、财力等方面的资源，力求在能保证虚拟实验教学目标的前提下，选择合适的虚拟现实技术，以低成本的资源投入来体现网络三维虚拟实验的实用价值。

4 以易于开发及系统更新维护为限度

国内不少高校都开发了不同学科的虚拟实验系统，但开发的周期一般较长，虚拟实验系统的更新维护困难，这一普遍的研究精力与资源的过度投入不利于虚拟实验研究与应用的进一步发展。因此须以其技术的易用性与实用性等为前提，设计出易于开发并且周期短、系统容易更新维护的技术开发方案，才能推动网络三维虚拟实验研究与应用的可持续发展。

5 以保证系统运行与网络传输顺畅为限度

在网络三维虚拟实验设计时就应充分考虑软、硬件的运行条件，在保证系统运行与网络传输顺畅的基础上，最大限度地提高仿真度与精确度，否则如在设计时片面追求感官效果，虚拟实验产品的运行过度占用计算机资源，超过软硬件运行负荷而影响网络的正常传输，虚拟实验的效果往往会适得其反。因此为了达到较好的预期实验效果，设计与开发过程中应准确把握这一限度，如不适宜应尽快做出调整。

二 大学物理虚拟实验设计分析

依据以上对网络三维虚拟实验限度的分析，提出“以学习者为本”的可用性设计思想，并分析选用3ds Max与Virtools技术组合进行大学物理网络三维虚拟实验设计开发的优势条件。

1 “以学习者为本”的设计理念

“以学习者为本”设计理念即结合实验的目的与预期实验效果对学习者认知与情感特征进行分析，设计出符合学习者心理、认知、操作、行为方式等多方面需求的虚拟实验。

（1）虚拟实验应符合学习者的认知、情感、思维特性。依据特定学习者的认知经验、情感特点和思维方式设定具体的实验任务，其预定的行为方式应该与学习者期望的交流与合作方式一致，即设计应从始至终遵循“以学习者为中心”的原则，尽量做到实验服务于学习者的认知、情感、思维等需要，而不是相反。

（2）虚拟实验应弥补学习者行动或心理的缺失。人的知觉、认知、动作中存在许多缺陷，或称为非理性因素[1]。例如人对距离、角度等物理量不敏感，容易遗忘、思维速度慢、动作容易出错，经常感到孤独、无助等，在虚拟实验中应该能够弥补这些缺失，成为学习者真正的学习伙伴和得力助手。

2 3ds Max与Virtools技术组合的选用

从满足大学物理网络三维虚拟实验的各项限度出发，遵循以“学习者为本”的设计理念，选用3ds Max与Virtools技术组合开发网络三维虚拟实验环境，这一组合可以极大地提高虚拟实验的交互性和沉浸度，具有其它VR技术所无法比拟的独特优势，适合在普通高校实验教学中推广与应用。

（1） 3ds Max强大的建模功能与Virtools超过500组互动模块的配合运用能够做到无缝结合，利用Multiuser Server、AI Library等相应模块可以简易地实现人与场景间交互或多人连线的交互设计，方便地进行人工智能效果的模拟，便于设定丰富的教学活动和社会交流活动，满足虚拟实验中学习者的认知、情感等需求。

（2） 在大学物理虚拟实验开发中，利用3ds Max与Virtools技术组合的真实感与交互性强等突出特点，可以充分展示较为复杂的实验装置构造、较为抽象的实验原理、不易观察的实验现象，灵活多样的实验效果，并可以通过学习者自主操作进行实验设计等，特别是Virtools中Physics Librar y 模块能逼真模拟重力、质量、力场、物理行为设定等各种物理属性，能够满足大学物理学科不同的实验目标与效果的需求。

（3） 3ds Max与Virtools技术组合的开发过程简易，兼容多种媒体文件格式，与其它相关技术的通用性强，开发作品的移植性好等突出优点，便于团队合作开发进而提高开发效率，更有利于系统的及时更新与维护，有利于节省实验开发组人力、物力、财力等资源的投入，加之其开发的产品运行环境要求不高，所生成的文件占用空间小，可分段下载等优点更便于网络传输，有利于实际教学的普遍应用与推广，从而有效地联结了学术研究与实际教学应用的鸿沟。

三 网络三维虚拟实验开发流程

通过以上对大学物理虚拟实验的设计分析，以陀螺仪虚拟实验为例具体阐述运用3DsMax和Virtools技术开发虚拟实验的流程。依据“以学习者为本”的设计思想，需要全面细致地分析大学物理陀螺仪虚拟实验的目的、原理、学习者特征、技术选用等内容，并对虚拟实验的表现形式、技术应用等功能的实现进行策划与设计。

1 陀螺仪实验分析

三维陀螺（回转仪）的定轴性实验是关于角动量守恒原理的应用。迅速转动的陀螺若受到外力矩（如重力力矩）的作用时，并不是立即倾倒，而是其转动轴绕着某一固定轴转动。此实验的目的是演示陀螺仪在外力矩作用下的进动和不受外力矩时角动量方向保持不变的特性。学习者是大学物理专业本科学生，已学习过角动量在外力矩作用下进动的知识，通过操作并观察陀螺仪启动和静止时的不同状态可以掌握角动量守恒的原理及其应用，实现知识技能的迁移。

2 实验开发流程规划

对实验详细分析之后，对3DsMax和Virtools技术组合开发虚拟实验的一般流程进行策划与设计，实验功能的开发过程主要分为五个阶段，其流程如图1所示：

图1网络三维虚拟实验开发流程图

四 虚拟实验的功能简易实现

在网络三维虚拟实验情景中，学习者化身为虚拟实验角色，进行模拟陀螺仪操作练习，并得到相应的操作反馈，从而不断积累经验最终达到掌握实验相关知识的实验目标。下面详细介绍应用3DsMax 和Virtools技术进行《大学物理陀螺仪网络三维虚拟实验》开发的实现过程。

1 利用3DsMax创建3D实验场景、装置等模型

虚拟实验环境的构建首先是模型的构建，包括实验场景、人物、实验装置和其他辅助工具等模型。场景设计如图2所

示，在设计实验场景时需考察真实实验室设计格局、物品摆放、光线材质等各个方面，将真实实验场景的合理设计元素

吸纳到虚拟场景设计之中，使学习者进入实验室有种身临其境之感，有利于保持学习者注意力并增强其对实验探索的兴趣。

图2 实验室场景模型

实验装置陀螺仪模型的设计必不可少，如图3所示，将实验所需设备制作得逼真而富有质感，对学习者乐于学习心理的产生具有一定促进作用。

图3 实验装置陀螺仪模型

2 在3DsMax 中制作实验角色及相应动画

网络三维技术不仅可以构建资源共享的虚拟世界，而且应该构建学习者体验共享的情感世界，其中学习者可根据喜好自由选择参与实验的角色十分重要，因此实验设计者应设计多元化人物模型。图4所示的人物模型是参与实验的其中一个学习者角色，在设计角色过程中应充分体现其角色特征，

使他们符合参与实验的学习者的不同喜好和性格特质，由此提供给学习者更具有弹性与自主性的虚拟实验空间，能够降低学习者紧张和枯燥等情绪的困扰，增强参与实验活动的兴趣。在实验设计中动作的制作主要是人物行走及实验动作的设定，基本的人物动作可以借助于3ds Max 的Character Studio 来完成。

图4 实验角色模型

3 从3DsMax 中输出可用的模型与动作

Virtools Dev 4.0版本提供了3ds Max 、Maya 、LightWave 、XSI 四种文件输出格式转换插件。导出时，首先把建立在3ds Max 中的模型和动画以NMO 格式输出：输出场景选择Export as Objects ，其中包括灯光、背景、摄像机、虚拟体等的输出；Export as a Character 可输出一个带有动画的角色模型，在右侧的Character Name 和Animation Name 框中输入相应的名

称，以使导入Virtools 制作交互动作时便于识别；单独动画的导出选择Export Animation Only ，只输出角色的动画脚本，可以为同一个角色在Virtools 中添加不同的动作脚本做准备。

4 将模型导入Virtools 进行交互模块设计

在Virtools 软件中新建一个资源库，将制作的NMO 文件存入资源库内，将人物模型和场景文件拖放至3D Layout 窗口中的相应位置并设置好IC 初始值，如图5所示。

图5 模型位置与IC 初始值的设定

为角色添加动作控制脚本、与实验室物件碰撞及摄影机跟随动作的行为模块。通过拖拽Building Blocks 视窗中的Character Controller 脚本来载入人物动画，继续拖拽键盘控制

脚本Keyboard Controller 、侦测地板属性脚本Enhanced Character Keep On Floor 等行为模组，脚本连接流程如图6所

示。

图6 角色添加的行为模组图

为虚拟实验室制作导航图并设计实验室自动导引系统，避免学习者在实验场景中探索时迷航。首先制作整个实验室布局的二维导航地图，接着为导航图添加行为模组，将三维场景的三维坐标转换为二维坐标（如图7所示），转换计算后在二维导航地图中可随时准确显示人物行走的坐标点，然后

为整个场景进行角色行走路径栅格的绘制，最后再通过鼠标检测模块的设定来判断点击到导航图的位置，以便将导航图的二维坐标转换为三维场景坐标（如图8所示），从而实现导航图自动导引系统的功能。

图7 场景的三维坐标转换为二维坐标行为模组图

图8 导航图的二维坐标转换为三维场景坐标行为模组图

为使实验者清晰地观察到陀螺仪定轴性的实验现象，为陀螺仪的三层圆环分别设定相应的动作及控制参数，学习者通过在三维虚拟实验场景中对陀螺仪操作，了解到陀螺仪装

置与其定轴性原理，从而产生预期的实验效果。行为模组程序设定如图9—图11所示。

图9 陀螺仪外圈行为模组图

图10 陀螺仪中圈行为模组图

图11 陀螺仪内圈及陀螺的行为模组图

5 虚拟实验的发布

实验制作完毕后，点击右下角的Play/Pause键进行测试，测试无误后使用Create Web Page命令，选择保存位置，并对显示窗口大小及网页标题等进行设置，然后点击ok将其发布为网页格式，即可上传至网络服务器为虚拟实验教学系统所用。注意将实验制作源文件分类保存，供日后充实实验内容和修改交互脚本之用。

6 虚拟实验的后期包装设计与功能扩展

根据需要还可进一步对虚拟实验进行包装和美化，如制作学习者登陆界面，包括虚拟学习角色选择、实验室操作说明、背景音乐切换、设定视窗大小、帮助等功能按钮和界面背景的设计，以逐步完善系统功能和增强艺术效果。

根据具体教学需要还可以对虚拟实验系统功能进行适度扩展，如配合使用SDK、VSL程序语言、Multiuser Server多人在线模块、SQL数据库通信、与“沉浸式”虚拟现实硬件的结合等方式扩展虚拟实验系统的功能与规模。

五 结语

基于3DsMax和Virtools技术的大学物理虚拟实验教学系统的设计与开发具有真实性、交互性、简易性等特点，由此开发的大学物理陀螺仪实验更形象地模拟出陀螺仪装置的结构与原理，学习者通过在全三维的虚拟实验场景中自由探索，反复进行实验操作，从而加强对实验知识的理解和掌握，增强学习兴趣，使实验教学的效率和效果大大提升。——————————

参考文献

[1] 李乐山. 人机界面设计 [M]. 北京: 科学出版社,2004:

338-339.

[2] 刘明昆.三维游戏设计师宝典Virtools开发工具篇[M].重庆:

四川出版集团,四川电子音像出版中心,2005.

Design and Development of University Physical Virtual Experiment Based on 3ds Max and Virtools

LIU Yin-jie YANG Xue KAN Bao-peng

（Institute of Higher Education, Jilin University,Changchun,Jilin,130012,China）

Abstract：It is possible to construct a real web-based 3D virtual laboratory with the introduction of 3DsMax and Virtools in the teaching. Starting from analyzing the limitation of the design and development of web-based 3D virtual experiment, this thesis describes a full range of design ideas and development process that contains the plan and the design idea of "learner-oriented", the simple way of design and implementation, and the later- period packing of the virtual experiment, etc, taking the gyroscope virtual experiment as an example. Keywords：Virtools technology;3DsMax; Limitation Analysis; Gyroscopes; Virtual Experiment

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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

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空间磁场实际存在，但是人眼看不到，因此用直接的方法测量是行不通的。本实验正是考虑了这点，通过测量霍尔电流和励磁电流的方式，通过霍尔电流、励磁电流和磁场强度的关系，间接的测出磁场强度。并结合多组数据的处理，最大程度减小误差，使实验更加科学、严谨，从而使得实验方法具有可实施性和借鉴性。 二、设计原理 2．1简介 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这一现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广泛的应用前景。掌握这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。 2.2霍尔效应 霍尔效应是磁电效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这个电势差就被叫做霍尔电势差。 导体中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹

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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

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论文写作的基础。因此，参加实验的每位学生，均应及时认真地书写实验报告。要求内容实事求是，分析全面具体，文字简练通顺，誊写清楚整洁。 实验报告内容与格式 (一) 实验名称 要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法，可写成“验证×××”；分析×××。 (二) 所属课程名称 (三) 学生姓名、学号、及合作者 (四) 实验日期和地点（年、月、日） (五) 实验目的 目的要明确，在理论上验证定理、公式、算法，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 (六) 实验内容 这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程. (七) 实验环境和器材 实验用的软硬件环境（配置和器材）。 (八) 实验步骤 只写主要操作步骤，不要照抄实习指导，要简明扼要。还应该画出实验流程图（实验装置的结构示意图），再配以

大学物理实验设计性实验液体折射率测定

评分：大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目：液体折射率测定 班级： 姓名：学号： 指导教师：

《液体的折射率测定》实验提要 实验课题及任务 《液体的折射率测定》实验课题任务方案一：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射击角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，就可以实现液体折射率的测量。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《液体的折射率测定》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求 ⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解 仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶测量5组数据，。 ⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体 实验提示 掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。将待测介质加工成三棱镜，用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC进行观测。在AB界面上图中光线a、b、c的入射角依次增大，而c光线 i。在棱镜中再也不可能有折射角为掠入线（入射角为 90），对应的折射角为临界角 c i的光线。在AC界面上，出射光a、b、c的出射角依次减小，以c光线的出射角大于 c 'i为最小。因此，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。证

大学物理设计性实验设计性实验报告

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

大学普通物理实验报告模板

大学普通物理实验报告模板 预习报告： 1.试验目的。(这个大学物理试验书上抄，哪个试验就抄哪个)。 2。实验仪器。照着书上抄。 3.重要物理量和公式：把书上的公式抄了：一般情况下是抄结论性的公式。再对这个公式上的物理量进行分析，说明这些物理量都是什么东东。这是没有充分预习的做法，如果你充分地看懂了要做的试验，你就把整个试验里涉及的物理量写上，再分析。 4.试验内容和步骤。抄书上。差不多抄半面多就可以了。 5.试验数据。做完试验后的记录。这些数据最好用三线图画。注意标上表号和表名。EG：表1.紫铜环内外径和高的试验数据。 6.试验现象.随便写点。 试验报告：

1.试验目的。方法同上。 2.试验原理。把书上的归纳一下，抄!差不多半面纸。在原理的后面把试验仪器写上。 3。试验数据及其处理。书上有模板。照着做。一般情况是求平均值，标准偏差那些。书上有。注意：小数点的位数一定要正确。 4.试验结果：把上面处理好的数据处理的结果写出来。 5.讨论。如果那个试验的后面有思考题就把思考提回答了。如果没有就自己想，写点总结性的话。或者书上抄一两句比较具有代表性的句子。 实验报告大部分是抄的。建议你找你们学长学姐借他们当年的实验报告。还有，如果试验数据不好，就自己捏造。尤其是看到坏值，什么都别想，直接当没有那个数据过，仿着其他的数据写一个。 不知道。建议还是借学长学姐的比较好，网络上的不一定可以得高分。每个老师对报告的要求不一样，要照老师的习惯写报告。我现在还记得我第一次做迈克尔逊干涉仪实验时我虽然用心听讲，但是再我做时候却极为不顺利，因为我调节仪器时怎么也调不出干涉条纹，

最新大学物理自主设计性实验

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

大学物理实验报告模板(完整版)

报告编号：YT-FS-7848-78 大学物理实验报告模板 (完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity

大学物理实验报告模板(完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 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 雷电暴风雨时，最好不要在空旷平坦的田野上行走。为什么? 这里填写您企业或者单位的信息 Fill In The Information Of Your Enterprise Or Unit Here

大学物理综合设计性实验(完整)

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、

大学物理实验报告优秀正式版

For the things that have been done in a certain period, the general inspection of the system is also a specific general analysis to find out the shortcomings and deficiencies 大学物理实验报告优秀正 式版

大学物理实验报告优秀正式版 下载提示：此报告资料适用于某一时期已经做过的事情，进行一次全面系统的总检查、总评价，同时也是一次具体的总分析、总研究,找出成绩、缺点和不足，并找出可提升点和教训记录成文，为以后遇到同类事项提供借鉴的经验。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 大学物理实验报告模板 实验报告 一.预习报告 1.简要原理 2.注意事项 二.实验目的 三.实验器材 四.实验原理 五.实验内容、步骤 六.实验数据记录与处理 七.实验结果分析以及实验心得 八.原始数据记录栏(最后一页)

把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来，经过整理，写成的书面汇报，就叫实验报告。 实验报告的种类因科学实验的对象而异。如化学实验的报告叫化学实验报告，物理实验的报告就叫物理实验报告。随着科学事业的日益发展，实验的种类、项目等日见繁多，但其格式大同小异，比较固定。实验报告必须在科学实验的基础上进行。它主要的用途在于帮助实验者不断地积累研究资料，总结研究成果。 实验报告的书写是一项重要的基本技能训练。它不仅是对每次实验的总结，更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达

大学物理设计性实验

大学物理设计性实验 学院: 专业: 班级: 姓名: 学号: 日期:

准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地测量电流、电阻和校正各种精密电表，在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。本实验通过用电位差计对电阻的测定，掌握电位差计的使用。 (一)实验目的:

1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。 2.能用电位差计测定电阻率。 3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 (二)实验原理: 1.补偿法测电动势: 用电压表测量电源电动势E X ，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I 通过电源的内部。由于电源有内阻r ，在电源内部不可避免地存在电位降I r ，因而电压表的指示值只是电源端电压（U =E X -I r ）的大小，它小于电动势。显然，只有当I=0时，电源的端电压U 才等于电动势E X 。 图1补偿法原理图 怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢？在图1所示的电路中， E X 是待测电源。0E 是电动势可调的电源，E X 与0E 通过检流计并联在一起。调节0E 的大小， 当检流计不偏转，即电路中没有电流时，两个电源的电动势大小相等，互为补偿，即E X =0E ，电路达到平衡。若已知平衡状态下0E 的大小，就可以确定E X ，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。 2．电位差计原理: 电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。其原理如图2.7.2所示，它由两个回路组成，上部ERBAE 为工作回路，下部为补偿回路。当有一恒定的工作电流I 流过电阻R 时，改变滑动头C 、D 的位置，就能改变C 、D 间的电位差V CD 的大小，测量时把滑动头C 、D 两端的电压V CD 引出与未知电动势进行比较。为了使R 中流过的电流是工作电流I ，先将开关K 接通DGE N CD 回路，根据标准电势E N 的大小，选定C 、D 间的电阻为R N ，使 E N = I 错误！未找到引用源。R N （1） 调节R 改变工作回路中的电流，当检流计指零时，R N 上的电位降恰与标准电势E N 相等。由于E N 和R N 都已知，这时工作回路中的电流就被准确地校准到所需要的I 值，即 错误！未找到引用源。 （2）

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 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

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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。

大学物理上实验报告(共2篇)

篇一：大学物理实验报告 大学物理演示实验报告 院系名称：勘察与测绘学院 专业班级： 姓名： 学号： 辉光盘 【实验目的】： 观察平板晶体中的高压辉光放电现象。 【实验仪器】：大型闪电盘演示仪 【实验原理闪电盘是在两层玻璃盘中密封了 涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃珠充有稀薄的 惰性气体（如氩气等）。控制器中有一块振荡 电路板，通过电源变换器，将12v低压直流 电转变为高压高频电压加在电极上。 通电后，振荡电路产生高频电压电场， 由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产 生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫外 辐射激发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷 的荧光材料决定。由于电极上电压很高，故 所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。 【实验步骤】： 1. 将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小； 2. 插上220v电源，打开开关； 3. 调高电位器，观察闪电盘上图像变化，当电压超过一定域值后，盘上出现闪光； 4. 用手触摸玻璃表面，观察闪光随手指移动变化； 5. 缓慢调低电位器到闪光恰好消失，对闪电盘拍手或说话，观察辉光岁声音的变化。 【注意事项】： 1. 闪电盘为玻璃质地，注意轻拿轻放； 2. 移动闪电盘时请勿在控制器上用力，避免控制器与盘面连接断裂； 3. 闪电盘不可悬空吊挂。 辉光球 【实验目的】 观察辉光放电现象，了解电场、电离、击穿及发光等概念。 【实验步骤】 1．将辉光球底座上的电位器调节到最小； 2．插上220v电源，并打开开关； 3. 调节电位器，观察辉光球的玻璃球壳内，电压超过一定域值后中心处电极之间随机产生数道辉光； 4.用手触摸玻璃球壳，观察到辉光随手指移动变化； 5.缓慢调低电位器到辉光恰好消失，对辉光球拍手或说话，观察辉光随声音的变化。

大学物理实验(最终)

大学物理实验 一、万用表的使用 1、使用万用表欧姆档测电阻时，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触进行测量时，对结果有无影响？为什么？ 有影响，会使测量值偏小 因为人体本身有电阻，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触相当于并联 2、用万用表测电阻时，通过电阻的电流是由什么电源供给的？万用表的红表笔和黑表笔哪一个电位高？ 电源部电路提供（万用表的部电池供给的） 黑笔 3、用万用表欧姆档判别晶体二极管的管脚极性时，若两测量得到阻值都很小或都很大，说明了什么？ 两测量得到阻值都很小，说明二极管已被击穿损坏 两测量得到阻值都很大，说明二极管部断路 4、能否用万用表检查一回路中电阻值？为什么？ 不能，因为通电电路中测量电阻值会造成万用表的损坏。

【数据处理】（要求写出计算过程） 1．1R = Ω 2．2R = Ω

3．U = V U σ== V = =2 ?仪最小分度值 V U U == V U U U U =±=（ ± ）V 100%U U U E U = ?= % 二、用模拟法测绘静电场 1、出现下列情况时，所画的等势线和电力线有无变化？（电源电压提高1倍；导电媒质的导电率不变，但厚度不均匀；电极边缘与导电媒质接触不良；导电媒质导电率不均匀） 有，电势线距离变小，电力线彼此密集 无任何变化 无法测出电压，画不出等势线、电力线 等势线、电力线会变形失真 2、将电极之间电压正负接反，所作的等势线和电力线是否有变化？ 等势线和电力线形状基本不变，电力线方向相反 3、此实验中，若以纯净水代替自来水，会有怎样的结果？ 实验无法做，因为纯净水不导电 4、本实验除了用电压表法外还可以用检流计法（电桥法）来测量电势。试设计测量电路。两种方法各有何优缺点？ 电压表法优点：简单 缺点：误差大

大学物理创新实验报告

大学物理创新实验报告 篇一：大学物理设计性实验报告 大学物理设计性实验报告 课题________________ 学院________________ 班级________________ 姓名________________ 学号________________ 【实验目的】 1. 掌握多种测定重力加速度的方法。 2. 正确进行数据处理和误差分析。 【实验器材】 秒表、倾角固定的斜面（倾角未知）、木块、米尺 【实验原理】 借用一道测定木块与斜面之间动摩擦因数进行知识的迁移与转换，运用牛顿第二定律及运动学公式可测定出重力加速度。在B点给木块一初速度让其沿 斜面匀减速上滑，记下到达最高点的时间t1，并测出BD长度s。将木块由D点静止释放让其沿斜面匀加速下滑，记下 到达B点的时间t2。由牛顿第二定律易知上滑、下滑的加速度分别为

1a2t22 2 hsl11 解得g?(2?2) ，sin?? lht1t2s? a1?gsin??mgcos?、a2?gsin??mgcos?。由运动学公式，有s? 12a1t1，2 运用水滴法测重力加速度测出水滴间隔时间以及掉落高度，运用牛顿第二定律以及运动学公式可测出重力加速度。 【实验内容】 1.测出斜面的高 H、斜面的长L 2.给木块一初速度，记录到达最高点的时间 3.将木块静止释放，使其下滑，记录下滑到点B的时间 4.多次重复步骤2、3，记录多组数据。 5.在自来水龙头下面固定一个盘子，使水一滴一滴连续地滴到盘子里，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴到盘子里声音的同时，下一个水滴刚好开始下落。 6.量出水龙头口离盘子的高度h，再用停表计时。 7.当听到某一水滴滴在盘子里的声音的同时，开启停表开始计 时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3??”一直数到“n”，按下停表按钮停止计时，读出停表的示数t。

大学物理实验设计

大学物理实验设计 验证动生电动势大小的计算公式v BL E = 电动势是物理学中的一个重要的物理量，再有关于电磁学的科学研究和实验中有着重要的作用。组成回路的导体（整体或局部）在恒定磁场中运动，使回路中磁通量发生变化而产生的感应电动势。动生电动势来源于磁场对运动导体中带电粒子的洛伦兹力。由洛伦兹力公式 F=qv×B ，当导体中的带电粒子在恒定磁场B 中以速度v 运动时，F'=ev×B/e,单位正电荷所受洛伦兹力为v×B ，此即引起动生电动势的非静电力。根据电动势的定义，非静电力将电子从负极搬到正极做功为E=BvL,在运动的导体回路中的动生电动势为BvL 。本实验将验证其是否成立。 一、实验目的 1、测量物体加速度的原理，从而计算其速度。 2、学习计算长螺线管中的磁场大小。 3、学会用控制变量法来分析各个物理量之间的关系。 二、实验原理 由我们已学过的知识可知，动生电动势和3个物理量有关，即磁场B ，导体杆长度L 和导体杆速度v 。实验用图如下所示，围绕螺线管的导线通均匀稳定的电流I （图中未画出电源）。螺线管单位长度上的匝数为n ，本实验将螺线管看成是无限长螺线管，则磁场的大小可以用公式I B n 0μ=计算，改变电流的大小即可以求得磁场的大小。保持导体杆的速度大小和长度不变就可以

知道电动势和磁场的关系。同理，保持磁场的大小和导体杆的速 度不变，就可以知道电动势和导体杆长度的关系。 对于导体杆速度大小的测量，本实验先计算出导体杆的加速度，再求出导体杆的速度。将物体和导体杆看成整体，由于电压表的电阻很大，电压表示数即为电动势，故电路可看成断路，即可以忽略导体杆所受的安培力，因此可求出共同加速度为 m M mg ，（其中M 为导体杆质量，m 为重物质量）然后测出导体运动时间t ，就可以知道导体杆的瞬时速度 v ，从而可以分析导体杆动生电动势和导体杆速度的关系。 三、实验仪器 长螺线管，导线，开关，可变直流电源，导体杆（刻有长度标记），直流电压表，导轨（带有光滑定滑轮），重物，细绳。 四、实验内容