设计性实验提要.doc

实验1 135照相胶片密度的测定实验提纲实验课题及任务135照相胶片密度的测定实验课题任务是，给定一张135照相胶片(如条状约150.035.000.125、质量约 左右)样品，测量出该胶片的密度。学生根据自己所学知识，设计出135照相胶片密度的测定的整体方案，内容涉及：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；写出实验内容和环节。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 写出该实验的实验原理，推导出密度与各测量物理量的计算公式。 选择实验测量仪器要符合精度规定，测量值相对误差在1%之内，并说明选择仪器的理由，拟定相应物理量的测量仪器。 设计的实验环节要具有可操作性。 测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。 测量胶片长度和宽度时应当注意的事项及实际测量的方法。 测量135胶片圆角矩形齿孔时，假如计算的是矩形面积，要注意圆角的修正。 收实验结果用标准形式表达，即用不拟定度来表征测量结果的可信赖限度。测量仪器和被测物体及提醒 钢尺：20cm/0.1cm或30cm/0.05cm任选，但必须大于胶片的长度和满足测量值相对误差的规定。 游标卡尺：125mm/0.02mm。实验前应检查游标卡尺的零点，允许误差在0.1mm以内。 千分尺：25mm/0.01mm。 读数显微镜：50mm/0.01mm。 光源：钠灯、汞灯或一般的白炽灯任选。 物理天平：600g/0.05g或分析天平：200g/0.001g任选；(因胶片质量约1g，因此量程无需太大。) 照相胶片：一般的曝光废胶卷即可。(将胶卷裁切成510张长度相同的胶片，长度在1520cm之间，以保证读数的有效数字为4位。可选单张或多张进行测量，由学生自己选择。裁切时注意不要破坏齿孔的完整。使用前先将胶片压平整，注意不要有折痕)。实验所用公式及物理量符号提醒 密度，为单张胶片的质量，为单张胶片的体积。 体积，为胶片的长度，为胶片的宽度，为单张胶片上齿孔的数目，为齿孔的面积，为单张胶片的厚度。 ，为齿孔的长度，为齿孔的宽度，修正量为：。有关测量提醒 在进行长度测量时：使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；使用千分尺，读数必须要扣除零读数。 用读数显微镜测量长度：先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；然后再调节目镜镜筒与待测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。 使用分析天平时：要调底盘水平和横梁平衡，注意游码的使用方法，不要用手直接拿砝码，注意防风。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。注：该实验不需高深理论和烦琐的运算，也不需要特殊的方式方法和自己设计实验装置，该实验是基本知识、基础理论、基本测量仪器的综合性应用。实验2 碰撞打靶实验提纲物体间的碰撞是自然界中普遍存在的现象，从宏观物体的天体碰撞到微观物体的粒子碰撞都是物理学中极其重要的研究课题。本实验通过两个球体的碰撞、碰撞前的单摆运动以及碰撞后的平抛运动，应用已学到的力学定律去解决打靶的实际问题，从而更进一步地了解力学原理，并提高分析问题、解决问题的能力。实验沿革本实验的思绪是根据美国哈佛大学的“单摆打靶”实验改善而成的。哈佛的实验是这样的：在单摆的摆球与摆线间用一小段胶带纸粘合，当摆到最低点时，让电热丝烧断胶带纸，使摆球作平抛运动；教师临时放置一张靶纸，规定学生据此算出单摆的高度，使摆球击中靶心，然后实验验证之，比赛谁的得分最高(靶心为10分)。他们认为这是一个学生最感爱好的实验。我们认为这实验构思很好，但对于中国学生，内容还嫌太简朴。复旦大学因此把它做了改善：不是让单摆的摆球在最低点时自己作平抛运动去打靶，而是让摆球在最低点去碰撞另一个小球，由被撞球作平抛运动去打靶。这被撞球的质量、大小可与摆球相同，也可以不同，变化很多，内容也丰富多了。根据这一构思，设计了如图2-1所示实验装置，“碰撞打靶实验仪”。我们根据这一实验的构思和复旦大学设计的实验装置，运用我们现有的单摆实验箱，自行组装来完毕这一实验，从某种角度来说我们是站在美国哈佛大学和上海复旦大学的肩膀上来做这个实验的，然而难度又增长了几分。实验课题及任务碰撞打靶实验是通过两个球的碰撞以及碰撞后的平抛运动，研究物体间能量的转换以及运动的变化，了解能量与动量的守恒等力学规律。学生根据自己所学动力学和运动学的知识和以上的提醒，设计出碰撞打靶的整体方案，内容涉及：(写出实验原理和理论计算公式；选择和制作实验仪器配件，自组实验仪器；研究实验方法；写出实验内容和环节)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果。按书写科学论文的规定写出完整的实验报告。设计规定及提醒 用单摆实验箱，搭建如上图相似的实验装置(可以改善使之更加合理)，反复实验，找出规律，根据能量守恒定律和动量守恒定律及平抛运动规律，通过理论公式，导出碰撞后小球运动的水平距离x与单摆球的起始高度h和、下落高度y、两球的质量m1、m2的理论关系(导出计算公式)，再通过实验验证，看是否相符，假如有差别，找出因素加以修正，最佳能总结出该实验的经验公式(选作)。写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室进行实验，通过实验研究，分析论证，找出规律，才干写出实验原理。) 该实验有多种方法，可以根据上面的提醒来设计，也可以根据自己的设想和方法来设计。 选择实验测量仪器，钢尺(300mm/0.5mm、200mm/0.5mm、1m/0.001m)、天平(600g/0.05g)、游标卡尺(150mm/0.02mm)。 实验组件：碰撞小球、支架、线绳、靶纸和复写纸(自备)、支撑柱等。 设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 如何由给定y值求出x和h的关系？，其中m1为撞击球的质量，m2为被撞球的质量。当m1=m2时，有。 实验结果分析(分析实验值和理论值的误差，并找出因素)。实验前的准备 根据实验规定组建一个碰撞打靶实验仪，(各零件涉及撞击球、被撞球、细绳、小磁铁等自己考虑可以取舍)。 检查天平、钢尺和游标卡尺等是否正常。 备好一张靶纸及复写纸。 备好相应的附件：一个铜球、一个铝球、一个大铁球、两个相同的金属球。 简朴的工具：尖头钳一把(临时仪器维修用)。设计实验内容提醒 参考上图的实验装置自组实验装置。先做几次实验，熟悉仪器使用方法；然后放上靶纸，在靶纸上写自己的专业、班级、姓名，根据靶纸的位置和小平台的高度算出h值；做几次打靶实验，根据球的实际落点修正计算值，直到有把握击中靶心。当确认能击中靶心时，将复写纸覆盖在靶纸上，打靶三次，根据击中环数的平均值计算学生的打靶成绩。取回靶纸。实验中常见的问题及其解决方法实验x值通常小于计算值。这是由于平台的摩擦、空气阻力等因素导致；但若差距太大，要检查是否计算有误或实验方法有误。规定两球正碰撞，使被撞球的平抛轨迹始终在竖尺和升降台组成的平面上。要从正面和侧面观测两球的位置：正面两球水平，侧面两球重合。直径不同的球在计算高度时要考虑球的半径。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。参考文献基础物理实验 沈元华 陆申龙 主编 高等教育出版社 实验3-2碰撞打靶。实验3 物体在液体中的运动研究实验提纲实验课题及任务物体在液体中的运动研究实验课题任务是：研究各种质量相同、形状不同的物体在水中下落时的速度将多不相同，这是由于粘滞阻力对这些物体的影响不同所致，用实验的方法研究它们之间的关系，并由此总结出规律。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，设计出物体在液体中的运动研究的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 在坐标纸上作图，由图总结出物体的形状与速度、粘滞阻力与速度的关系。 计算小球的加速度与速度之间的关系。 分析讨论实验结果。实验仪器气垫导轨及附件、数字计时器、橡皮泥、细绳、水、大量筒、天平与游标尺。实验提醒将一定质量的橡皮泥分别捏成球形、圆锥形、圆盘形、流线型等，质量约为10左右，物体线度约为2.5cm。将橡皮泥系在线的一端在水中落下，线的另端则通过所垫滑轮与滑块相连。测出其落入水中后，通过不同位置时的速度。 实验时不考虑气轨与滑块的阻力。不计细线与滑轮的摩擦，不计细线的伸长及粘湿的情况。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。实验4 弦线振动法测定液体密度实验实验提纲实验课题及任务弦线振动法测定液体密度实验实验课题任务是：研究弦线振动时波长的大小与弦线受到的张力有关，在其它条件不变的情况，改变弦线受到的张力即可改变波长，通过比较同一砝码在空气中与在待测液体中时分别产生的张力不同，而产生不同的波长，进一步求出待测液体的密度。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，设计出物体在液体中的运动研究的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 选择实验的测量仪器，画出实验装置原理图，设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 写出浸入待测液体中的物体体积的测量可行方法； 写出浸入待测液体的密度公式，并计算出待测液体的密度。 分析讨论实验结果。实验仪器弦振动实验仪一套、水、待测液体、烧杯等。实验提醒物体浸没在液体中受到的浮力大小为：弦线在振动时频率、波长、张力及弦线的线密度有如下关系：当频率与线密度一定期，上式左右两边同时取对数，得到下式后还可以进一步简化。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。参考书籍大学物理实验陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编实验5 用焦利氏秤测量弹簧的有效质量实验提纲实验课题及任务用焦利氏秤测量弹簧的有效质量实验课题任务是：自然界存在着多种振动现象，其中最简朴的振动是简谐振动。一切复杂的振动都可以当作是由多个简谐振动合成的。本实验是研究焦利氏秤下面的弹簧的简谐振动，测量弹簧的有效质量，验证振动周期与质量的关系。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，设计出用焦利氏秤测量弹簧的有效质量的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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，在此基础上设计出测定简谐振动周期与弹簧的倔强系数，弹簧振子的有效质量数值关系的方法，写出实验原理。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 拟出实验环节，列出数据表格，建议多次测量减小误差。 用最小二乘法解决实验数据。 分析讨论实验结果。实验仪器焦利氏秤及附件、天平、秒表或数字毫秒计。实验提醒在一上端固定的弹簧下悬一重量为的物体，弹簧的倔强系数为。在弹簧的弹性回复力的作用下，假如略去阻力，则物体作简谐振动。不考虑弹簧自身的质量时，列出振动周期与质量，倔强系数的关系式。由于焦利氏秤的弹簧值很小，弹簧自身的有效质量与弹簧下所加的物体系（涉及小镜子、砝码托盘和砝码）的质量相比不能略去，在研究弹簧作用简谐振动时，需考虑其有效质量。若考虑弹簧的有效质量时，、等关系又如何？提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。实验6 用热敏电阻改装温度计实验提纲实验课题及任务热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体。不同于导体的阻值温度特性（温度升高，阻值增大），半导体热敏电阻的阻值温度特性是当温度升高，阻值减少。产生这种现象的因素是由于半导体中的载流子数目随着温度升高而按数剧烈地增长，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率就越小。热敏电阻温度计是运用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来拟定温度的仪器。可以运用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为4080的半导体温度计。用热敏电阻改装温度计实验课题任务是：根据所学的知识，设计实验把所给的热敏电阻改装成热敏温度计。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，设计出用热敏电阻改装温度计的整体方案，内容涉及：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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，了解非平衡电桥的工作原理，在此基础上写出该实验的实验原理。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 温度计的测量范围在4080，根据实验情况拟定测量温度间隔（最大不能超过5）。 定标时规定测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己拟定测量间隔，要达成一定的测量精度）。定标后的刻度规定为：一大格表达5，一小格表达1。 规定测量Rt曲线，标出改装后的的温度计的刻度，然后再进行校正，校正时的温度点不要和定标时的温度点相同。实验仪器惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，量热器等提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。思考题如何才干提高改装热敏温度计的精确度？实验7 测量小灯泡伏安特性曲线实验提纲实验课题及任务测量小灯泡伏安特性曲线实验课题任务是：电学知识告诉我们当电压一定期，电流与电阻成反比，但小灯炮的电阻会随温度的改变而变化，小灯泡(6.3、0.15)在一定电流范围内其电压与电流的关系为，和是与灯泡有关的系数。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，设计出测量小灯泡伏安特性曲线的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 选择实验的测量仪器，设计出测小灯泡伏安曲线的电路和实验环节，要具有可操作性。 验证公式； 求系数和； 求出室温下灯丝电阻，分析讨论实验结果。实验仪器小灯泡、电流表、电压表、变阻器、直流电源、开关、导线。实验提醒 小灯泡通电后，灯丝的电阻受灯丝的影响。低温时灯丝的电阻的变化与温度升到较高时电阻变化是不同样的。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。实验8 用电磁打点计时器测定电容量实验提纲实验课题及任务用电磁打点计时器测定电容量实验课题任务是：电容器充放电时都会在回路中产生电流，在放电时间相同的情况下，放电电流的大小与电容储存的电量成正比，本实验是通过测量电容器的放电时间与电流来测量电容量。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，设计出用电磁打点计时器测定电容量的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 为了便于数据解决测量数据应不少于10组 应当用什么方法解决数据，说明因素。 实验结果用标准形式表达，即用不拟定度来表征测量结果的可信赖限度。实验仪器电源、电阻箱、滑线变阻器、打点计时器、电压表与毫安表，实验所用公式及物理量符号提醒这种方法能准确地测出到之间的电容量，装置结构简朴，易于制作，实验效果较好，实验参考装置如图9-1所示。式中：为电容器的带电量，为电容器的两极电压，放电时间。与打点频率有关提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。实验9 高值电阻的测量方法实验提纲实验课题及任务高电阻的测量方法实验课题任务是：在电阻测量中，伏安法是最基本的测量方法。我们只需设法测出流过被测电阻中的电流以及该电阻两端的电压。高电阻阻值在 之间，测量出通过高电阻中的电流是测量电阻值的关键所在。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，设计出高电阻的测量方法的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验环节，要具有可操作性。 应当用什么方法解决数据，说明因素。 实验结果用标准形式表达，即用不拟定度来表征测量结果的可信赖限度。实验仪器电源、滑丝变阻器，电压表、检流计（或电位差计）、标准电阻，实验所用公式及物理量符号提醒流过检流计中的电流灵为敏检流计的电流常数，为检流计的偏转格数。、均为已知。选用检流计为测量电流工具的参考电路如图10-1所示。选用电位差计为测量电流工具的参考电路如图10-2所示。图标准电阻，且。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。实验10 将微安表改装成多量程电流表并进行初校实验提纲实验课题及任务将表头改装成多量程电流表实验课题任务是：运用所给的仪器，结合所学的知识，把表头改装成、双量程电流表，完毕电表改装电路所需仪器与校正电路。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，设计出将表头改装成多量程电流表的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。实验仪器量程的微安表一块，电阻箱(0.1级)三个，惠斯登电桥、数字电压表精度(0.08%U+0.1)、3V直流稳压电源、开关各一个、滑线变阻器两个（高值、低值各一个）。实验所用公式及物理量符号提醒 测微安表内阻时，电桥用外接电源并须降压使用，以免测量时微安表过载。 将标称量程为、级别为级的微安表，改装成、双量程电流表。参考电路如图11-1所示。 先测量微安表的内阻和满刻度的电流实际值。用实际测出的和算出和的数值。实验中、用电阻箱。课前推导出计算、的公式，画好测、的电路图。 以数字万用表的电压档作为标准表，两个滑线变阻器串联起来接入电路中，自己拟定校表电路，初校改装好的电表。对改装表的规定是：两个量程中各点的误码率均不超过(每个量程校10 个点)。课前拟好数据表据。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。参考书籍大学物理实验陆廷济 胡德敬 陈铭南 主编实验11 金属电阻及电阻率的研究实验提纲实验课题及任务学生根据给出直流双臂电桥，金属铜漆包线制作成的四端电阻，螺旋测微器，烧杯，热水，温度计等仪器，设计出金属电阻及电阻率的研究的整体方案，内容涉及：运用经典金属电子论解释金属电阻及电阻率的微观本质，提出测量金属电阻率及电阻率温度系数的方法，分析了产生误差的重要因素，提出减小误差的方法。（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节。），然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，按书写科学论文的规定写出完整的实验报告。实验设计提醒实验表白，导体的电阻与其材料、形状、长短、粗细及温度有关。一段柱形的均匀导体的电阻由下式决定： （1）其中是导体的长度，是导体的横截面积， 是与导体的材料及温度有关的量，叫导体的电阻率。通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，变化关系可用下式表达：，规定不高时，可近似认为：，其中为温度系数。要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，由于其电阻很小，所以需要用双臂电桥来测量。金属导电的欧姆定律和电阻可以用经典金属电子论解释，该理论可到图书馆查阅下列资料：徐游.电磁学M.北京：科学出版社，2023. 147, 152-153.梁灿彬，秦光戎，梁竹健.电磁学M.北京：高等教育出版社，1986. 189-191，195-197.有关测量提醒 用双臂电桥测量电阻时，开关B只能在测量时按下，测好后应及时松开再读数。 测量电阻温度系数时，温度读数应尽量做到同时进行。 测量时应使热水的温度一边下降一边测量，自己拟定测量的次数和测量温度间隔。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。思考题 可以采用哪些措施来减少测量的误差？ 简述双臂电桥的使用环节和应注意的事项。实验12 滑线变阻器的限流特性与分压特性的研究实验提纲实验课题及任务滑线变阻器的限流特性与分压特性的研究实验课题任务是：在电学实验中经常用到滑线变阻做一分压控制电路和限流控制电路。如何根据实验规定对的选择滑线变阻器的参数(阻值和额定电流)，使得负载上的电流和电压能随变阻器触头位置的改变而均匀地变化，即所谓调节的线性较好。测定滑线电阻的限流特性曲线和分压特性曲线，便可得知滑线电阻与负载应如何匹配。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，设计出滑线变阻器的限流特性与分压特性的研究的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 选择实验的测量仪器，制定实验方案，推导测量公式，设计测量电路，要具有可操作性； 测绘限流特性与分压特性曲线； 根据所绘特性曲线讨论负载与滑线变阻器的匹配问题，分析讨论实验结果。实验仪器直流稳压电源、滑线变阻器(多种规格)、电阻箱、电压表、电流表。实验提醒1 限流器的电路如图131所示电流的最大值和最小值分别为 ， 这就是电流的调节范围。愈大， 愈小，调节范围愈大。我们还要考虑调节时对电流控制的线性限度。负载的电流为引进参数。，可得请选择为什么值时，分别列表测出与，与的数据，并用坐标纸作出的关系曲线，讨论为什么值时，电流调节范围较大，调节线性较好且细调限度高，从而选择合适的滑线变阻器与负载相匹配。 2分压器的电路如图13-2所示。同样引入参数，。可得同限流器方法进行实验，分析滑线变阻器作分压器时如何选取，才干与负载相匹配。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。实验13 表头参数的测定实验课题及任务表头参数的测定实验课题任务是：电流表、电压表和欧姆表等在电学测量中被广泛使用。它们都有一个共同部件“表头”，表头事实上就是“灵敏的直流电流表”。表头内阻、量程和等级是描述表头的三个重要参数。学习表头参数测定对生产和应用都有重要的意义。用箱式电位差计测量表头的参数。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，设计出表头参数的测定的整体方案，内容涉及：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和环节，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计规定 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。 设计用箱式电位差计测量表头参数的附加电路，简述测量方法、原理及公式。 拟定实验环节及数据登记表格。 测量有关数据，作出校准曲线，计算测量结果。实验仪器UJ36箱式电位差计、电阻箱、标准电阻、待测表头实验提醒 用电位差计测电流表的内阻 设是标准电阻，是待测电流表内阻，请自行设计一电路，用电位差计分别测出电压与，求出。 用电位差计校准电流表设为标准电阻，用电位差计可测出上的电压，则流过中电流的实际值为再从电流表上读出电流指示值，与进行比较，其差值称为电流表指示值的误差。找出所测值中的最大误差，按下式拟定电流表级别。为了使被校准的电流表在校准后有较高的准确度，电位差计与标准电阻的准确度等级，必须比较校准的电表的级别高。 表头量程的测量 调节使得表头电流为最大(即所标电流)，用提醒2方法多次测量上的电压值可得。 箱式电位差计的操作程序很严密，在实际操作时尽也许预置测量值，在拟定实验环节或实验方法时应予考虑。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。附录 UJ36型电位差计如图10-1、10-2分别是UJ36型电位差计的电路原理示意图、电路图，其电路原理示意图，工作原理都是采用补偿原理。UJ36型电位差计可在实验室或工作现场测量电动势或直流电压，也常用来校正直流毫伏表及电子电位差计，如配合其它仪器还能对直流电阻、电流及温度等物理量进行测量UJ36型电位差计，由步进读数盘和滑线读数盘以及晶体管放大检流计、电键开关、标准电池组成。工作回路电流分别为：1时，5mA；0.2时，1mA。步进读数盘由11只2电阻组成，滑线盘电阻为2.2。其板面图如11附4所示。图中“调零”为检流计的电气调零旋钮；倍率开关共有G1、x1、断、x0.2、G0.25档；步进数盘旋钮每档递增10mV、最高档为110mV，滑线读数盘自0至10.5mV连续可调。图10-1 电路图 图10-2 UJ36型电位差计板面图使用说明1.将被测未知的电压（或电动势）接在“未知”的二个接线柱上（注意极性）。2.把倍率开关调到所需要的档上，同时接通电位差计工作电源和检流计放大器电源，3分钟以后，进行检流计指零调节。3.将扳键开关扳向“标准”，调节多圈变阻器，使检流计指零。4.再将扳键开关，扳向“未知”，调节步进读数盘和滑线读数盘使检流计再次指零，未知电压（或电动势）按下式表达：Ux=（步进盘读数滑线盘读数）倍率5.倍率开关旋向“G1”时，电位差计处在1位置，检流计短路。倍率开关旋向“G0.2”时，电位差计处在0.2位置，检流计短路。在未知端可输出标准直流电动势（不可输出电流）。6.在连续测量时，规定经常核对电位差计工作电流，防止工作电流变化。实验14 用钢板尺测量激光的波长实验提纲课题的提出和依据光是一种电磁波，光在真空中的波长不同，性质也不同如波长小于390nm的光波叫紫外光，它有杀菌作用；波长大于770nm的光波叫红外光，它能传递热量波长在390nm至770nm之间的光波是人眼可见的，叫可见光，不同波长有不同的颜色：如波长为390446nm的光是紫色的，波长为620770nm的光是红色的，橙、黄、绿、蓝各色依次排列其间，都由其波长决定，而与其强度、方向等因素无关由此可见，光的波长是决定光波性质的最重要的参数之一那么，如何才干测出光的波长呢?可见光在真空中(或空气中)的波长只有万分之几毫米，这么短的长度又怎么用毫米刻度尺去测量呢?本实验用最小分度为0.5 mm的普通钢尺“量”出只有0.000 6 mm左右的波长，并且看到了反射角不等于入射角的“奇怪”现象它说明，反射定律只是在一定条件下才成立的，假如反射面上刻有许多很细并且等间距的刻痕，就可使不同波长的光反射到不同的方向去，这就是现代高科技中常用的光学元件“光栅”的雏形光栅是一种比棱镜更好的分光器件。假如运用光栅的衍射原理就不难用普通的钢尺测量出激光的波长。实验课题及任务用钢板尺测量激光的波长实验课题任务是，运用光的波动性，用一把钢板尺，通过用激光照射钢板尺的带有刻度的一面而反射到光屏上的衍射把戏，根据激光的相干性和反射光的干涉原理，通过度析，找出规律，测量出激光的波长。学生根据自己所学知识，设计出用钢板尺测量激光的波长的整体方案，内容涉及：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和环节。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据解决，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。实验原理提醒众所周知，用一把普通的钢尺，可以方便地测量出一本练习簿的长度和宽度，而要测量它的厚度就有些困难了，由于钢尺上两相邻刻线的间距是0.5 mm或l mm，而一般练习簿的厚度也但是l mm左右，所以很难测准现在要用这把钢尺去测量只有万分之几毫米的光的波长，这看来似乎是不也许的。假如实验运用光的波动性质，用一把普通的钢尺就可以巧妙地把这么短的波长测出来它的测量原理如图16-1所示：让一束激光照到钢尺的端部，其中一部分激光从钢尺上方直接照到观测屏上的点，其余激光从钢尺表面反射到屏上在屏上除了与对称的点有反射亮斑外，还可看到一系列亮斑、S1、S2、S3Sn.。这是由于，尺上是有刻痕的(刻痕的间距是d=0.5 mm)，光在两刻痕间的许多光滑面上反射，这些反射光假如相位相同(即波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇)，则它们会互相叠加而加强，形成亮斑，否则会互相抵消而减弱由图16-2可知，从光源某一点A发出而在相邻光滑面B、B反射的光，到达屏上C点时所通过的路程差(称为光程差)为：=ABCAB/C=BD/一DB/=d(cos一cos ) (1) 若恰好等于零或等于波长的整数倍，则这些反射光的相位就相同，屏上C点就会出现亮斑显然，在处，=0，这就是在S。处的亮斑在S1、S2、S3、S4、处，必有：=，=2，=3，=4因此，由(1)式可知：d(cos一cos1 ) = (2)d(cos一cos2 ) =2 (3)d(cos一cos3 )=3 (4)d(cos一cos4 ) =4 (5)其中d=0.5 mm是已知的，因此，只要测出和、就可从以上各式算出波长的值实验中，使尺与屏垂直，则： (6)其中，L是尺端到屏的距离，h是各亮斑到O点的距离，而O点位于S。点和一S。点的中心量出各亮斑间的距离即可求得各值，而相应于亮斑S。的就是。设计规定 写出该实验的实验原理，推导出波长的计算公式。拟定待测的物理量。 选择实验测量仪器要符合精度规定，测量值相对误差在1%之内，并说明选择仪器的理由，拟定相应物理量的测量仪器。 写出实验内容及环节。设计的实验环节要具有可操作性(写出测量时实验装置的摆放及其位置角度、应当注意的事项及实际测量的方法等)。 设计出实验测量原始数据的表格。 实验结果用标准形式表达，即用不拟定度来表征测量结果的可信赖限度。测量仪器的选择及提醒小型半导体激光器一支，普通钢尺一把，卷尺一把，胶带纸若干，纸若干，垫高物等。提交整体设计方案时间学生自选题后23周内完毕实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，规定用纸质版供教师修改。参考文献基础物理实验 沈元华 陆申龙 主编 高等教育出版社实验15