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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

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)

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

一、FB716-II型物理设计性(传感器)实验装置

本实验装置主要由以下所述5个部分组成:

1.传感器实验台部分:装有双平行振动梁(包括应变片上下各2片、梁自由端的磁钢)、

双平行梁测微头及支架、振动盘(装有磁钢、用于固定霍尔传感器的二个半圆磁钢、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子、压电传感器),安装时可参考第三部分结构图片及安装说明。

2.九孔实验板接口平台部分:九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁(平台);3.JK-20型频率振荡器部分:含音频振荡器和低频振荡器;

4.JK-19型直流恒压电源部分:提供实验时所必须的电源;

5.处理电路模块部分:电桥模块(提供元件和参考电路,由学生自行搭建)、差动放大器、电容放大器、电压放大器、移相器、相敏检波器、电荷放大器、低通滤波器、调零、增益、移相等模块组成。

二、本实验装置的设计宗旨:

1.九孔实验板接口平台有利于培养学生的动手、动脑能力,从中树立起创新能力以适应社会发展的需要;

2.随着科学技术的飞速发展,现今各种各样的传感器已经成为众多领域不可缺少的关键部件,为此我们把传感器作为实验研究的对象,让学生通过该实验,了解和掌握传感器的基本知识及其应用技能,为今后的学习、工作和生活打下扎实的基础。

三、实验装置的特点:

本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性,实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解,有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。非常适合大中专院校开设开放性实验。本实验装置采用了性能比较稳定,品质较高的敏感器件,同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。

四、主要技术参数、性能及说明:

1.FB716-II传感器实验台部分:

双平行振动梁的自由端及振动盘装有磁钢,通过测微头或激振线圈接入低频振荡器

可做静态或动态测量。

应变梁:应变梁采用不锈钢片,双梁结构端部有较好的线性位移。

传感器:

(1)差动变压器:

量程:;直流电阻:;由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心

线圈,铁芯为软磁铁氧体。

(2)霍尔式传感器:

量程:;直流电阻:激励源端口:;输出端口:。

(3)电容式传感器:

量程:≥±2mm,由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容。

(4)压阻式压力传感器:

量程:(差动);供电电压:;直流电阻::;:。

(5)压电加速度计:

PZT-5双压电晶片和铜质量块构成;谐振频度:≥10KHz;电荷灵敏度:。

(6)应变式传感器:

金属箔式应变片阻值:350Ω;应变系数:2 。

(7)光电传感器:

由一只红外发射管与接收管组成。

(8)磁电式传感器:

;直流电阻:;由线圈和动铁(永久磁钢)组成;灵敏度:。(9)湿敏电阻:

高分子薄膜电阻型:;响应时间:吸湿、脱湿。

湿度系数:;测量范围:;工作温度:。

(10)气敏传感器:

适用气体:酒精;测量范围:。

(11)热释电传感器:

远红外式,主要由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。

2.信号处理及变换(有电源极性接反保护):

(1)电桥模块:提供相关参数的器件,由学生根据实验需要自行搭建。

(2)差动放大器:通频带可接成同相、反相、差动结构,增益为倍的直流放大器。

(3)电压放大器:增益约为5位,同相输入,通频带。

(4)电容变换器:由高频振荡,放大和双电桥组成的处理电路。

(5)电荷放大器:电容反馈型放大器,用于放大压电传感器的输出信号。

(6)移相器:允许最大输入电压频率,移相范围。

(7)相敏检波器:可检波电压频率,允许最大输入电压,由极性反转整形电路与电子开关构成的检波电路。

(8)低通滤波器:由陷波器和滤波器组成,转折频度左右。

3.型频率振荡器部分:

(1)音频振荡器:输出连续可调,值,、反相输出,端最大功率输出电流。

(2)低频振荡器:输出连续可调,值,最大输出电流。4.振动梁、测微头:

双平行式悬臂梁一副(装有应变片与振动盘相连),梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头,可进行压力位移与振动实验。

5.型直流恒压电源部分:

直流,主要提供给各芯片电源:

分三档输出,提供给实验时的直流激励源;

:作为电机电源或作其它电源。

五、附录

附录部分主要包括实验时的结构安装图示和各模块的电气连接图示说明,以及实验中的相关参考信息。

在实验之前,请认真仔细阅读本实验指导书及相关注意事项。实验时,严格按照接线图和实验步骤完成实验内容。由于各模块是完全独立的,所以接线比较繁琐,请各位同学要认真检查之后,确认接线正确之后(特别要注意不要把电源接到非电源输入端),方可通电实验,否则,会烧坏芯片。

设计和思考问题部分,同学可以查阅相关资料或在老师指导下完成所要求的内容。

实验时,对需要接“地”处都必须连接在一起。在实验时不要晃动或摇动实验桌以及相关的仪器设备和线路,以免引起线路接触不良,使实验不能正常进行。

第二、实验项目内容

实验一、金属箔式应变片性能——单臂电桥

【实验目的】

了解金属箔式应变片,单臂电桥的工作原理和工作情况。

【实验仪器】

JK-19型直流恒压电源、电桥模块(只提供器件)、差动放大器(含调零模块)、测微头及连接件、应变片、万用表、九孔实验板接口平台和传感器实验台。

【实验步骤】

预设:JK-19型直流恒压电源:档,万用表打到2V档,差动放大增益中间位置。

1.了解所需模块、器件设备等,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。测微头在双平行梁后面的支座上,可以上、下、前、后、左、右调节。安装测微头时,应注意是否可以到达磁钢中心位置。

2.差动放大器调零:V+接至直流恒压电源的+15V,V-接至于-15V,调零模块的GND与差动放大器模块GND相连,与相连,V+与V+相连,再用导线将差动放大器的输入端

同相端、反相端与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压:开启直流恒压电源:调节调零旋钮使万用表显示为零。

3.根据图1-1接线,为电桥模块的固定电阻,则为应变片;将直流恒压电源的输出电压打至,万用表置档。开启直流恒压电源,调节电桥平衡网络中的电位器,使万用表显示为零;

4.将测微头转动到刻度附近,安装到双平行梁的自由端(与自由端磁钢吸合),

调节测微头支柱的高度(梁的自由端跟随变化)使万用表显示最小,再旋动测微头,使万用表显示为零(细调零),并记下此时测微头上的刻度值(要准确无误地读出测微头上的刻度值)。

5.往下或往上旋动测微头,使梁的自由端产生位移(X)记下万用表显示的值。建议每旋转测微头一周即记一个值填入下表:

6.根据所得结果计算灵敏度:(式中为梁的自由端位移变化,为相

应万用表显示的电压相应变化)。

7.在托盘未放砝码之前,记下此时的电压数值,然后每增加一只砝码记下一个数值并将这些数值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度,并作出关系曲线,为电压变化率,为相应的重量变化。(重量用表示,电压用表示,后面所用,

20 40 60 80 100 120

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 一、FB716-II型物理设计性(传感器)实验装置 本实验装置主要由以下所述5个部分组成: 1.传感器实验台部分:装有双平行振动梁(包括应变片上下各2片、梁自由端的磁钢)、

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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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四.餐桌物理学---惯性实验 实验原理: 首先铅笔会落入红葡萄酒瓶内乃是因为惯性的关系。 惯性定律,也就是牛顿第一运动定律。说明物体若不受外力,或其所受外力之合力及合力矩为零时,则静者恒静,动者恒沿一直线作等(角)速度运动。此实验中,快速将名片弹开就是这个原理,同时也为了使铅笔受到较少的横向摩擦力。 1.如果把名片更换为餐巾纸或者是抹布,铅笔是否能落入酒瓶中为什么较难,摩擦力太大了 热学 五.光热转轮 封闭玻璃容器的中间支撑一可自由旋转的转轮,转轮由四片叶片组成,叶片的两面分别为黑色与白色。 1.当光源(传统灯,太阳光,手电筒皆可)照射到转轮,转轮会开始转 动。光源移开时,转轮停止转动。 2.使用雷射指示笔或LED灯泡的手电筒直接照射转轮的叶片时,转轮 不会转动。 3.用手电筒照射叶片白色那面时,转轮不会转。但照到黑色那面时转轮 就迅速转动起来。 实验原理:

大学物理实验教案-牛顿第二定律的验证-修订

大学物理实验教案实验名称牛顿第二定律的验证教学时数2学时 教学目的和要求1.熟悉气垫导轨的构造,掌握正确的使用方法。 2.熟悉光电计时系统的工作原理,学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。3.学会测量物体的速度和加速度。 4.学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 教学重点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。 2、速度和加速度的测量方法。 3、验证牛顿第二定律。 教学难点1、气垫导轨和光电计时系统的调节和使用。 2、速度和加速度的测量方法。 教学内容1、光电计时系统的工作原理和使用方法 2、气垫导轨的检查和调平法(静态调平法和动态调平法) 3、测量粘性阻尼系数 4、测量加不同砝码时的加速度 5、验证牛顿第二定律 教学方法先讲授,然后实际演示操作要点。 教学手段 学生操作,随堂检查操作情况。根据学生的操作情况将容易犯错的问题做重点提示,学生可以根据操作中遇到的具体问题个别提问。 时间分配讲授30分钟,学生操作70分钟。板书设计实验目的、测量关系式、数据记录表格。 主要参考资料1、杨述武等,《普通物理实验》(第四版)[M]. 北京:高等教育出版社,2007. 2、郑庚兴,《大学物理实验》[M]. 上海:上海科学技术文献出版社,2004. 3、黄水平,《大学物理实验》[M]. 北京:机械工业出版社,2012. 4、徐扬子,丁益民,《大学物理实验》[M]. 北京:科学出版社,2006. 5、李蓉,《基础物理实验教程》[M]. 北京:北京师范大学出版社,2008.

实验名称:牛顿第二定律的验证 实验目的: 1.熟悉气垫导轨的构造,掌握正确的使用方法。 2.熟悉光电计时系统的工作原理,学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3.学会测量物体的速度和加速度。 4.学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律。 实验仪器: 气垫导轨(L-QG-T-1500/5.8)滑块 电脑通用计数器(MUJ-ⅡB)电子天平 游标卡尺气源 砝码 实验原理: 力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响。气垫导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置,它使物体在气垫上运动,避免物体与导轨表面的直接接触,从而消除运动物体与导轨表面的摩擦,让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气垫导轨可以进行许多力学实验,如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。 根据牛顿第二定律,对于一定质量的物体,其所受的合外力和物体所获得的加速 度之间存在如下关系: (1) 此实验就是测量在不同的作用下,运动系统的加速度,检验二者之间是否符合上述关系。 在调平导轨的基础上,测出阻尼系数后,如下图所示,将细线的一端结在滑块上,另 一端绕过滑轮挂上砝码。此时运动系统(将滑块、滑轮和砝码作为运动系统)所受到的合外力为: A门B门 细线 滑轮 砝码 (2) 式中平均速度(单位用)与粘性阻尼常量之积为滑块与导轨间的粘性阻力,为滑轮的摩擦阻力,暂时不考虑这项。 在此方法中运动系统的质量,应是滑块质量,全部砝码质量(包括砝码托)以

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

物理实验方案创新与设计大赛

第一届趣味物理知识竞赛 策 划 书

大学物理实验技能技巧大赛策划书 一、活动背景 物理是一门非常有趣又有用的自然学科,它研究的内容很广泛。千变万化的物理现象,像一个个的迷。当我们把握了必要的物理知识,揭开谜底的时候就会感悟到物理现象是十分有趣的,为推广物理知识,使同学们更好的熟悉物理,了解学习生活,以及科研方面的物理相关知识,体验物理的无穷乐趣,同时培养学生的自学能力和钻研精神,并让他们学习些课外科技知识,进行些课外科学实验,以激起他们学习物理的热情,培养他们发现并解决物理问题的能力,所以我们决定开展此次物理趣味知识大赛。通过这些趣味题目和动手操作,既能激发学生的学习热情,又能培养学生的动手操作能力。 二、活动目的 第一:保持我校大学生对自然界的好奇,发展对物理科学的探索的兴趣,在了解和认识自然的过程中有满意感及高兴感; 第二:利于我们自己的物理基础知识,养成良好的思维习惯,在解决问题或做决定时能尝试运用科学原理和科学研究方法; 第三:经历基本的科学探究过程,具有初步的科学探究能力,乐于参加和科学技术有关的社会活动,在实践中有依赖自己的科学素质提高工作效率的意识;

第四:具有创新意识,能独立思索,勇于有依据的怀疑,养成尊重现实,大胆想象的科学态度和科学精神; 第五:关心科学发张前沿,具有可持续发展的意识,树立准确的科学观,有将科学服务于人类的使命感和责任感。 三、活动主题: 从生活中感受物理,从物理中理解世界 四、活动名称:兰州理工大学第一届物理趣味知识大赛 五、主办单位: 主办单位:共青团兰州理工大学委员会 承办单位:兰州理工大学理学院分团委、学生分会 协办单位:大学生物理实验中心、科技部 七、比赛日期: 2011年11月 八、比赛地点: 1、初赛(笔试):北村考研自习室 2、复赛(实验操作竞赛):大学生物理实验室

大学物理实验教案4长度测量

大学物理实验教案

实验目的: 1.掌握游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和使用方法。 2.根据仪器的精度和有效数字的定义,正确记录原始数据。 3.掌握直接测量和间接测量的数据处理方法,并用不确定度报告测量结果。 实验仪器: 游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、滚珠、圆管、毛细管、铝块。 实验原理: 1. 游标卡尺 普通测长度的尺子其准确度有一定的局限性,主要是由于其分度值(即仪器能准确鉴别的最小量值)较大。例如米尺的分度值为1mm 而不能更小,否则,刻度线太密将无法区分。为此,在主尺上装一个能够沿主尺滑动的带有刻度的副尺,称为游标,这样的装置称为游标卡尺。 游标卡尺的结构如图1 所示。主尺 D 是一根钢制的毫米分度尺,主尺头上附有钳口 A 和刀口A ′,游标E 上附有钳口 B 、刀口 B ′ 和尾尺 C ,可沿主尺滑动。螺丝F 可将游标固定在主尺上,当钳口AB 密接时,则刀口 A ′B ′对齐,尾尺C 和主尺尾部也对齐,主尺上的0线与游标上的0线重合。 图1 游标卡尺 钳口AB 用来测物体的长度及外径,刀口 A ′B ′用来测物体的内径,而尾尺C 则用来测物体的深度。它们的读数值,都是表示游标的0线与主尺的0线之间的距离。 游标卡尺的规格有多种,其精密程度各不相同,但不论哪一种,它的原理和读数方法都是一样的。常用游标尺的设计,在游标尺上刻有m 个分格,游标上m 个分格的总长,正好与主尺上(m –1)个分格的总长相等,如果用 y 表示主尺上最小分格的长度,x 表示游标上每一小格的长度,则 (m –1)y = mx 所以,主尺与游标上每个分格长度的差值是 m y x y = - 这个量就是游标卡尺的分度值。通常主尺最小分格y 都为1mm ,因此,游标的分格数越多,分度值就越小,卡尺的精密度就越高。 常用的游标卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm 、0.02mm 三种。 利用游标卡尺测物体的长度时,把物体放于钳口之间,游标右移。游标0线对准主尺上某一位置,毫米以上整数部分l 0可以从主尺上直接读出,毫米以下部分△l 从副尺上读出。

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、

大学物理创新实验报告

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。

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。

大学物理创新试验

大学物理创新性实验 课程名称大学物理创新性试验 实验项目双臂电桥测金属丝电阻率 辅导教师 专业班级

双臂电桥测金属丝电阻率 重庆交通大学土木建筑学院重庆400074 摘要: 电阻率是表征导体材料性质的一个重要物理量,电阻的测量方法很多,电桥是其常用方法之一。双臂电桥简称双电桥,又名开尔文电桥,它是惠斯登电桥的改进和发展,它可以消除(或减小)附加电阻对测量的影响,因此是测量1Ω以下低电阻的主要仪器。 关键词:双臂电桥导线电阻接触电阻桥臂电阻四端引线 1.实验设计思路 2.1实验原理: 测量电阻常用多用电表,但其测量误差较大。如果要对电阻进行精密测量,可用各种电桥。通常单臂惠斯登电桥的测量准确度可达0.5%(电阻值测量范围为10~106Ω)。但在测

其中A 、B 、C 和D 接点是用铜块块制成,且在每一个上面都有一个用来紧密固定的大螺丝,B 和C 接点间用较粗的U 形铜棒连接。P 和Q 是两个弹簧片,起固定R x 的作用。标尺用螺丝固定在铜棒的前面,这样可在尺上直接读出MN 的长度。铜棒AB 镀了防腐蚀材料。M 是一用胶木和接触弹簧片组成的滑块,且固定在粗的金属棒上。除BC 间的接线在板的上面,其他连接均在板下,均用粗铜线。电阻间的接线柱有板上部分和板下部分,板上是旋钮接线柱,板下是由螺丝固定的垫圈和焊片。左边电阻配法是按顺时针方向依次为100Ω、450Ω、450Ω、100Ω;右边相同。 配阻计算如下: 由于电阻对称的分布,可只设左边阻值依次为x 1、x 2、x 3、x 4按设计要求,列方程 10 /)(1)/()(1 .0)/(432143214321=++=++=++x x x x x x x x x x x x 用矩阵解线性方程组的方法解出通解,得到x 1:x 2:x 3:x 4=2:9:9:2 于是考虑现有电阻和对实验准确度的影响,精挑细选100Ω、20Ω和430Ω三种规格的电阻。 二.双臂电桥的工作原理 双电桥的原理电路图如图2所示。它有两大特点:(1)待测电阻R x 和比较臂电阻R 0都 别为r 1、r 2、r 3包括导线电阻、C 1和C 处的接触电阻、以及C '1间电阻的总和。r 2和r 3似情况。的附加电阻分别为r '1r '3 和 r '4 阻和接触电阻。 (2R 4;两个电阻,适当调节电阻R 1时流过电阻R 1和R 2、双电桥平衡时,S 和T 33'2311'11R I r I IR R I r I x ++=+ (1) 0' 3343'4121IR r I R I r I R I ++=+ (2) 为了使附加电阻r '1、r '2、r '3和r ' 4的影响可以忽略不计,在双电桥电路中要求桥臂电阻R 1、R 2、R 3和R 4足够大,即R 1〉〉r ' 1、R 2〉〉r ' 2、R 3〉〉r ' 3和R 4〉〉r '4;同时C ' 2和M ' 的联接采用一条粗导线,使得附加电阻r 2很小,以满足I 〉〉I 1和I 〉〉I 3的条件。于是,式(1)和(2)可简化为 3311R I R I IR x -= (3) 43210R I R I IR += (4)

大学物理实验电子教案模板

大学物理实验教案 实验题目 霍耳效应法测量磁场 实验性质 基本实验 实验学时 3 教师 冷雪松 教学目的 1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的使用方法 2、了解霍尔效应产生的原理 3、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场 4、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及消除副效应影响的方法重点 消除副效应对测量结果的影响 难点 霍尔效应的产生机理 怎样消除影响测量准确性的附加效应 教 学 过 程

设 计 课前的准备: 仪器设备的检查,注意要校准砝码。 实验的预做(采集三组以上数据进行处理)。 作出数据表格设计的参考。 课上教学的设计: 一、课上的常规检查(预习报告、数据表格的设计等)。(5 分钟) 二、讲解的设计(30分钟) 1、引言 德国物理学家霍尔(E.H.Hall)1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现,任何导体通以电流时,若存在垂直于电流方向的磁场,则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场,这一现象称为霍尔效应,它是一种磁电效应(磁能转换为电能)。二十世纪五十年代以来,由于半导体工艺的发展,先后制成了多种有显著霍尔效应的材料,这一效应的应用研究也随之发展起来。现在,霍尔效应已在测量技术、自动化技术、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用。在测量技术中,典型的应用是测量磁场。 测量磁场方法不少,但其中以霍尔效应为机理的测磁方法因结构简单、体积小、测量速度快等优点而有着广泛的应用,本实验就是采用这种方法。通过本实验了解霍尔效应的物理原理,掌握用磁电传感器——霍尔元件测量磁场的基本方法,学习用异号法消除不等位电压产生的系统误差。 2、提出本实验的目的与任务,讲授为完成本实验设计思想和设计 原则 实验原理 霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力的作用后发生偏转而产生的,当霍尔电场力与洛仑磁力平衡时,霍尔片中载流子不在迁移,这样就在霍尔片的上下两个平面间形成了恒定的电位差——霍尔电位差UH,实验测定 系数RH=1/ne称为霍尔系数,是反映材料霍尔效应强弱的重要参数,载流子浓度n越小,则RH越大,UH也越大,所以只有当半导体(n比金属的小得多)出现以后,霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件,其厚度d确定,定义霍尔灵敏度KH=RH /d,KH与霍尔片的材料性质、几何尺寸有关,对于一定的霍尔片,其为常数。这样 上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据,只要已知KH,用仪器测出I及UH,则可求出磁感应强度B。 3、实验的拓展:(由本实验的完成深化和延伸所学的知识,启发学 生利用现有的设备拓展出新的实验内容,培养学生的创新思维和创新能力。) 1)、测量霍尔元件的不等位电势差 2)、测量霍尔片的特性曲线 4.数据的测量与处理要求用做图法处理数据. 5.介绍主要仪器设备与使用 6.强调实验中要注意的问题 1)、霍尔片又薄又脆,切勿用手摸。

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

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