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由易学思想设计的三个物理实验

一、验证宇宙并非在膨胀的实验

1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨胀着。星系之间的空间随时间线性增加，星系本身并没有改变；而且星系越远，离去得越快”〔1-P115〕。而后，由列梅特、伽莫夫等人发展为大爆炸理论，基本要点是：在100-200亿年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物质、能量、时间和空间都由爆炸中创生，爆炸前那种原始的无限稠密被称为“奇点”,由爆炸引起的膨胀，现在仍在继续着。从30年代开始，膨胀的宇宙模型已经为大多数宇宙学家所接受，现在被称为现代宇宙学标准模型。现代宇宙学被定义为：“以广义相对论为理论基础，以哈勃定律为观测依据，并在宇宙学原理的假设下,研究整体宇宙的结构、运动和演化规律的一门学科”(2-P85)。

此前15年，斯利弗在美国天文学协会的一次会议上，公布的观察结果是：“一些明亮星云(后来被证实是星系)，既有蓝移的，也有红移的”；更远的弱光星云，“全都展示红移”(1-P111)。没有做出任何解释。哈勃有效地以“宇宙梯”法解决了确定星系距离的问题之后，通过对自己测定的24个河外星系距离的分析，发现红移量大致同星系距离成正比，即(λ1-λ0)/(λ2-λ0)＝D1/D2。当时普遍认为，这个结果“唯一可能的物理学解释便是河外星系都在以正比于它们距离的速度退离我们而去”〔3-P140〕，由此得出的H＝V/D，被称为哈勃定律。其中H为哈勃常数，D为星系距离，V为星系退离速度。D和V“都不是可测量的量”(8-P403)。

哈勃定律作为膨胀宇宙论的基础原典、现代宇宙学的观测依据，存在如下纰漏：1、该定律中既没有可观测的物理量，何以能成为“观测依据”?又缺乏作为必要条件的观测数据，如何判定其正确?

2、设星系在△t内退离距离△D=V△t=HD△t；依据哈勃关系式△λ/λ=△D/D，△λ应随时间线性增加，即该定律成立的必要条件是红移谱线持续移动而不是红移。

3.取H=3×10-2 m/s光年，代入△λ/λ=△D/D=H△t=3×10-2 m/s光年·△t=10-10/年·△t可知，任一星系的△λ/λ都将以每年10-10持续增加。60年代观测精度(△λ/λ～2.5×10-15)已达这个数据的4×104倍，要证明哈勃定律成立，就必须提供对同一星系△λ/λ随时间线性增加的观测证据。

近40年来，新理论与新技术的结合，相继发现了一些不调和的红移现象。海尔天文台的阿普80年代末就宣称：“我们已知有38个不调和红移天体与24个星系相关联。这个数字之大，不允许我们将它一笔勾销”(1-P151)。依据这些佐证，至少在某些情况下，关于红移跟膨胀关联的传统解释是错的。

红移跟运动的关联确实并不具有唯一性。依据狭义相对论，运动物体发出的光被静止者观测时将发生频移，和声波频移机理相同，用多普勒效应解释没有错。依据广义相对论，具有强引力场的静止物体发出的光，在引力势较高处观测也要红移。即光的频移有两种机制，声波频移却仅有一种，用多普勒频移解释光现象就必然会丢失引力频移机制。通常的解释是：“引力不能定量解释星系的普遍红移，引力效应至少不占主导地位”(4-P509)，可以忽略不计；霍金的说法是：“星系的引力场没有足够强到对它有明显的效应”(5-P47)。

哈勃宣布宇宙在膨胀时，全世界能够理解广义相对论的人寥若晨星，“据记载，本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了下，然后回答：我正在想这第三个人是谁”(5-P83)；50年代之前，“广义相对论大体上是数学的一个分支”，60年代之后才“从考察数学结构到开始按照物理来思考”(6-P72)；尤为重要的是，这个时期利用穆斯堡尔效应在高度差H=22.5m 的条件下，“极其精密地测得57Fe的一条γ谱线的紫移，波长相对变化仅有△λ/λ≌gH/C2～2.5×10-15，与理论预告值在误差范围内符合”(7-P94)。引力频移被精确地测量出来后，就不得不承认“引力是一种极

其巨大的力量”(6-P66)。即此不难算出，在地球引力场中γ光子通过22.5m，需时△t1=h/C=22.5m/3×108ms-1=7.5×10-8s。

由哈勃关系△λ/λ=△D/D=H△t=10-10/年·△t；当△λ/λ～2.5×10-15时，△t2=2.5×10-15×3.15×107s/10-10=7.88×102s。

依据平直而各向同性的宇宙学原理,当△λ/λ～2.5×10-15时，引力效应/哈勃效应=7.88×102s/7.5×

10-8s=1.5×1010。很显然忽略引力效应肯定是个重大失误。

大爆炸——膨胀宇宙论被称为标准宇宙模型，存在3个问题：其一、不考虑引力效应就不符合现代宇宙学的定义；其二、40年前就测出的引力频移比膨胀效应大1010数量级，早已粉碎了“唯一的物理学解释”神话；其三、“广义相对论用时空结构的几何性质来表示引力场”(8-P328)，哈勃当时并不理解，用多普勒效应解释红移属于以偏概全；时至今日如果仍不考虑引力效应，宇宙常数偏小、退离速度偏大的错谬，将永远不可能得到纠正。

为了确定引力跟红移的定量关系，特作如下讨论：

一、改变高度差重做穆斯堡尔实验，依据两次测得的数据，可以确定：

1、红移相对变化量跟距离还是距离平方相关；

2、导出相关公式，为比较引力贡献和哈勃贡献提供依据。

二、有人认为，光在漫长的星际旅途中会受到无数恒星的影响，其左弯右折必然使红移量产生较大改变，无法予以判定。其实并非如此，可依据右图阐明如下：图中A为发光恒星，M、N为两个恒星，P为太阳；光线AB受它们影响的实际传播线路为AB、BC、CD、DE、EF；F为地球，FA为依据经验认定的光传播线路。实际上BC是光在M附近沿能级相同的测地线通过的轨迹，能够影响红移的仅为B′C′。即此可得如下推论：

推论1、光无论受多少恒星影响发生左弯右折，决定红移或紫移的只有直线距离。

推论2、A使光红移，F使光紫移，由于M地《M恒，地球的影响可以忽略不计。

推论3、由实验得出的公式，可以用于定量解释星系的普遍红移，同时将成为确证哈勃定律正确与否的判据。

参考书目

1、(美)巴里·派克著爱因斯坦的梦湖南师范大学出版社1989年

2、薛晓舟等著现代物理学的哲学问题河南大学出版社1996年

3、袁正光主编领导干部科普知识全书改革出版社2000年

4、大百科全书编委会大百科全书·物理卷大百科全书出版社

5、(英)霍金著许明贤等译时间简史湖南科技出版社1995年

6、(英)霍金著胡小明等译时间简史续篇湖南科技出版社1995年

7、倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年

8、董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年

二、光速不变与波粒二象性

在讨论这两个问题之前，首先需要廊清物理学理论中的3种观念。

1、物理学不研究“物质”，正如没有人能够讲出“水果”是什么滋味一样，因为二者都是抽象的类概念。实际上物理学只研究质量、电量、能量跟时空的关系，“物质”属于误用的哲学概念。

2、从牛顿那个时代开始，物理学就分牛顿范式和非牛顿范式，前者研究孤立质点运动的规律，后者探讨热、光、电、磁的本质；现在已经非常清楚，热、光、电、磁现象的本质都是电磁波，统称为能量。

3、现代物理学理论可以分为以质量计量、用时空描述，以能量计量、用位形描述两大体系，物理客体理应分为质量系统和能量系统两大类。同理粒子物理学就应该分清质量子(即费米子)和能量子(即玻色子)，本质差异在于有没有静质量。

据此，先讨论光速不变问题。

所谓的光速不变是一种简称，实际所指是光速与光源运动的速度无关，或曰：光总是各向同性的。依据“质量是惯性的量度”，光子没有静质量，自然就应该与光源的惯性无关。人们通常表现出的“不理解”，根源在于误认为任何“物质”都具有惯性，忘记了惯性只与质量相关，属于牛顿范式独霸天下产生的常识性错误，不清楚物理客体应该分为质量系统和能量系统两大类。

讨论光的各向同性，首先必须依据两系统结构论确立如下观念：所谓的宇宙是质量体(包括电子、质子、原子、分子到其大无比的天球)悬浮在能量海洋(即连续辐射)中的巨系统。只有当能量(子)从质量体中放出(或被吸收)时，才表现出一份一份的粒子属性，被称为光子；而这种能量(团)在连续辐射的海洋中传播时，则总表现为波。只需要以石块掷入水中后，水波总是各向同性传播为类比，就很容易理解光波总是各向同性的道理。

得布罗意提出波粒二象性，至今已有七十余年，开始时说微观“物质”既是粒子又是波，后来改为既不是粒子又不是波；由于实际测量的结果是：用干涉仪得到衍射图象，用计数器记下的是粒子数，就将微观粒子的实在性跟意识联系起来，认为究竟是粒子还是波，由测量者的意识所决定，关键在于选用什么样的仪器。直到今天波粒二象性依旧是个说不清道不明的谜。

实际上只需要摈弃掉“物质”这个误用的哲学概念，并承认物理客体分质量、能量两个系统，问题即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要将在能量海洋中传播和由质量体吸收(或放出)分开考虑，答案就已经非常明确：波属于能量系统的属性，而粒子性总跟质量系统相关。

光子属于能量子，现在讨论质量子的问题。依据量子运动的特点，粒子永远不会停止运动。按En＝

n2h2/8mL2被关在L＝4A箱内的电子(m=me=9.1×10-31kg)，最低能量状态(基态)也还有2.3eV能量，通常称它为电子的动能，又是一种植根于“物质”这个误用概念的常识性错误。量子场论承认微观存在分粒子和场，每一种粒子都对应着一种场，却讲不清二者之间的关系究竟如何。只需要将电子放到质能两系统结构论的框架去考察，就不难发现所谓的电子动能并非属于电子，而是网络态的能量海洋作用于电子的结果。任何粒子实际上都处在“树欲静而风不止”的被动状态，传统将这种能量理解为电子“自能”，是基于质、能不分产生的常识性错误。试想：空中悬浮的气球不能静止的原因在于空中能量分布不均衡，水中

木屑的动能亦来自于水，都不属于气球和木屑自身所有；即此为类比就不难理解粒子性和波之间的相互关系。

结论：所谓的波粒二象性，是使用分别适用于能量或质量系统的仪器，检测由质量子和能量子构成的复合态产生的不同效应。

验证实验：同时使用干涉仪和计数器对质量子进行观测，当光栅的隙缝小于粒子的直径时，放在光栅背后的计数器就不会记下粒子数。理由是通过光栅的只能是能量海洋中传递的一列波，具有静质量的粒子将被“滤”掉。

三、绝对时间和相对相间

牛顿将时间分为“自身在那里流”的绝对时间和“可感知的及外界的度量”的相对时间。狭义相对论预言“动钟变慢”；广义相对论预言“一个钟所处的引力势越低(深)，它走得越慢”。通常都说相对论的预言被证实，说明牛顿的时间观念是错的；实际上恰恰相反，即此正好证明了时间确实有绝对和相对之分。

牛顿之前，惠更斯已导出单摆周期公式T＝2π(L/g)1/2，据此发明的摆钟至今仍在使用，其走时快慢与g 直接相关：g越大，T越小，走时读数即变大；反之即被称为变慢。这个结果为什么正好跟广义相对论的预言相反呢?因为物理学研究的客体分两个系统：一是由牛顿范式沿袭而来的，用质量计量、用时间和空间描述运动的质量系统；一是由非牛顿范式沿袭而来的，用能量计量、用位形描述运动的能量系统。摆钟的读数属于质量系统计量的相对时间，可以通过调节摆长L使所有的钟走时一致，其作用直接源于发条的弹性势。刚旋紧发条时走时慢些，发条松弛时走时即变快。

用原子钟实测的结果正好跟广义相对论预言一致，这又是为什么呢?由于原子释放能量子跟它所处环境的能级直接相关，而能量子的T即代表该能级的内禀时间，由能密梯度g′决定，是无法人为改变的，故而称之为绝对时间。

如图所示，行星R从远日点N向近日点M运行时，动能(正能)逐渐增大，g亦随之增大；由M向N运行时，势能(负能)逐渐增大，g′亦随之增大。沿NM方向，正能密梯度g递增，负能密梯度g′递减。原子钟走时由g′决定，显示的是绝对时间；摆钟走时由g决定，显示的则是相对时间。

小结：绝对时间是弯曲时空(负能密梯度决定其曲率)的内禀时间，传统使用的摆钟“度量”的属于相对时间。当使用人为规定的时间标准去度量负能量海的内禀时间时，就必然会出现时间变快或变慢的实测结果。

验证实验：将在同一地点校准的摆钟和原子钟各一枚，用气球带上高空，依据电台播放的校钟讯号去校钟时，原子钟的读数要大些(变快)，摆钟则变慢。

意义：该实验可以确证：

1、狄拉克所说的负能量海即是充满连续辐射的广袤空域；

2、负能量海的内禀时间是绝对时间；

3、时间膨胀是用人为规定的度量相对时间的标准去度量能量系统内禀时间的结果。

物理实验设计的基本方法

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

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

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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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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。

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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

高中物理实验设计原则

高中物理实验设计原则 1实验的设计最初的高中物理实验手册对验证机械能守恒实验的设计，是让重锤连接一条纸带，纸带穿过竖直固定的电火花计时器的限位孔(如图1所示)，接通计时器电源，手提纸带从高处静止释放重锤，重锤和纸带一起加速下落，打点计时器在纸带上记录了重锤的运动情况．重复做多次试验，然后选择一条打点清晰的纸带(如图2所示)来研究重锤下落是否机械能守恒．重锤从静止开始下落，要求出减少的机械能mgh，首先要找到开始下落时的那个纸带上的那一个打点O点．设计者利用理论计算。所以把距离为2mm的两个打点的那一个点记做是静止下落的起始点O点．这样就可以用刻度尺测量出重锤下落的高度hOB，算出减少的机械能．再利用短时间内AC平均速度约等于B点的瞬时速度．实验分析从以上试验设计原理上去分析以上的实验设计，似乎都一一满足了．而且此实验设计简便，测量数据较少，数据处理也很方便，这样也同时提高了实验的精确性．只是实验中纸带下落过程受到打点计时器和空气的阻力，但重锤的重力远大于阻力．因此数次的实验结果也比较符合设计者的预想．粗略看来此实验的设计较为成功，但问题出在初始点O点的确定上，即2mm的推导上． 2实验的改进设计者为了避开因寻找起始点而犯的科学性错误，现行的物理实验手册中在处理纸带时，实验不再确定起始点，而是随机取了纸带中较为清晰的两点A、B(如图3所示)，验证重锤从A到B的过程中机械能是否守恒．实验要量出AB的距离，然后用短时间内平均速度约等于瞬时速度。实验分析实验的操作过程没有发生变化，只是在纸带打点处理上进行了改进，而改进后的实验没有了科学性错误，并且也是切实可行的．从实验设计原则上看都满足了七大原则，那这样的实验设计是不是完美了呢?不需要做任何的优化了呢?其实我们可以发现这实验设计也有它的缺陷存在．①实验至少需要测量三段距离，要计算两个瞬

(物理实验)简单易学的55个科学小实验

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。

物理实验设计原则方法

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

初中物理单元作业设计原则.doc

单元作业设计是在单元知识学习结束后，对各节凌乱的知识进行系统研究，形成知识的网络化和系统化，使课内知识与课外的拓展相结合，识记与探究相结合，动脑与动手相结合的综合性作业设计，对检验学习成果及检测能力的提高有着重要的作用。因此单元作业的设计应遵循以下原则：一、以新的物理课程标准为准则。新物理课程标准的主旨是：提高学生的科学素养。学生是单元作业的执行者、操作者，因此单元作业设计应以学生为主体，做到研究学生，深入了解学生的认知特点和学习实际，从而建立最基本的自信心，提高做作业的兴趣。如在《简单机械和功》的单元作业设计中，除了设计基本的习题外，还增加了操作性作业：要求学生把生活中认识的所有杠杆进行分类，并能够分析描述。如此既能激发学生学习的兴趣，又培养了学生的观察能力、语言表达能力、分析能力、概括能力等，为学生综合素养的提高做好铺垫。二、深挖教材体系，确立知识体系。在单元学习的基础上，深入研究整个教材体系，根据学生的认知特点和本单元的教学内容、教学目标、教学重难点等，对教材内容进行重组，由浅入深、由易到难的确立本单元的知识体系。《简单机械和功》一章，在了解各节教材及学生学情的基础上，对知识进行重组。杠杆基础：杠杆的分类简单计算

简单重点：探究杠杆平衡条件滑轮滑轮组基础：特点、作用、实质机械重点：简单计算斜面轮轴基础：实质基础：实质生活中的应用生活中的应用功基础：概念、公式、单位、简单计算难点：判断做功的必要条件功功率基础：概念、公式、单位、简单计算重点：估测上楼时的功率机械效率重点：有用功、总功、额外功难点：探究滑轮组的机械效率以重组的知识体系作为单元作业设计的指南，如在选择题里面设计了杠杆的分类、简单机械的判断、功、功率的认识等习题；实验探究题预设了杠杆实验、滑轮组机械效率的实验等。思路清晰、循序渐进、难易适中，既体现教材特点，又凸显学生思维特点。三、利用生活资源，体现学科特点。物理学科的特点是：来源于生活，为生活服务。单元作业要成为连接物理教学与社会生活的纽带，在理论学习的基础上，回归生活，做到物理教学为生活服务的目的，体现在单元作业设计的生活化、社会化，激发学生完成作业的热情和欲望。如： 1．图 2 所示的用具中，属于费力杠杆的是（）

几种常见初中物理实验课的案例设计

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.doc

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

大学物理实验设计性实验方案.123333333doc

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。

物理演示实验的基本原则

物理演示实验的基本原则演示实验是教师进行表演和示范操作，并指导学生进行观察和思考的实验。它是物理教学中广为应用的一种教学形式，它可以用于各种教学环节中。物理课堂演示实验有六项应用原则是各位考生需要注意的，只有把握好这一前提，才能运用好演示实验为试讲或说课增色，下面就重点介绍一下这六项基本原则。 1.目的性原则在演示实验中，明确实验目的有两层含义。一是教师要有明确的实验目的。根据实验目的决定有无必要演示，选择什么样的演示，怎样进行演示；二是要使学生明确实验目的。在演示之前，定要让学生明确实验的目的以及怎样做实验。 2.科学性原则演示实验的设计和解释，必须符合科学性原则，实验中出现误差是难免的，但是不允许出现科学性错误。 3.简单、可靠性原则在保证符合科学的前提下，只要能说明问题，演示实验必须做到简单、可靠，所用的仪器和操作方法应尽量简单易行。例：演示低压沸腾可用以下三种方法： (1)将烧瓶中的水煮沸，加塞，停止加热后水沸腾停止了，再将烧瓶倒置在支架上，往瓶底浇冷水，水又重新沸腾起来。 (2)往瓶中倒入90℃左右的热水，水温低于沸点不沸腾，用抽气机(或针筒)抽气，水就沸腾起来。 (3)用100mL的针筒直接抽取约10mL的90℃左右的热水，将针筒尖端用橡皮帽封住，拉动活塞，针筒内的水就沸腾起来。比较以上三种方法，显然第三种最符合“三个简单”的要求，所以，凡是能用简单的方法，就不必把演示实验的装置复杂化。 4.直观、明显性原则所谓直观性就是从实验中就可以直接观察到物理过程，无需经过复杂的推理便能直接揭露其物理本质。例：演示液体的低压沸腾时，直接抽气演示就比浇冷水演示要直观。所谓明显性，是指实验的效果明显，而且要使所有的学生都能观察到，这样，就需要增强仪器和实验的可见度。

设计性实验报告格式

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(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