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大学物理实验报告

大学物理实验报告

时间:2023-11-19 作者:工作汇报网

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大学物理实验报告【篇1】

摘要:作为科学教育基本手段的实验方法引入大学物理教育已有100多年的历史、本文着重概述、分析了这期间的几次重要变革的动因、特点及影响,并总结出几点对今天有启示、借鉴作用的带有规律性的认识、更多物理论文相关范文尽在top期刊论文网。

《大学物理实验》是理工科大学生的重要基础理论课程,为其学习专业基础课程和专业实验课程奠定了不可缺少的理论基础。《大学物理实验》以基本物理理论为指导,同时通过典型的物理实验或设计性实验验证《大学物理》的理论知识的正确性。学生通过理论知识去理解实验原理、指导实验仪器的调试、解释实验现象;用理论知识去分析实验过程中的问题及处理实验数据,同时实验现象及其结果也能加深学生对理论知识的理解,为进行专业基础实验课程奠定基础,对提高学生的综合素质、培养学生发现问题―分析问题―解决问题的能力、培养学生的创新精神与实践能力具有不可或缺的作用。大学物理实验教学不能只满足于让学生掌握基本的系统的实验技能,掌握实验的基本知识和方法,更重要的是培养学生严谨的科学思维能力、培养学生发现问题―分析问题―解决实际问题的能力、培养学生利用基本理论知识进行创新的能力。为了让学生在实验过程中锻炼以上能力,我在此阐述了自己在实验教学中的点滴体会,与大家探讨。

教师教学也应与时俱进,转变传统教育观念中阻碍学生创造力发展的观点。学生的学习过程并非机械式的学习模式,美国著名认知教育心理学家奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习。因此,在教学过程中,教师应以学生为中心,变传授知识为主要目标为增长经验、发展能力,调动学生研讨兴趣,让课堂气氛变得生动活泼。课堂要做到研讨为主,还要有学生与教师、学生与学生之间的互动,互动应围绕课前预习遇到的问题、实验过程中遇到的常见的问题进行探讨,问题最好是由学生提出,或教师提出以往学生所碰到过的常见的问题,并给予学生一个适当的思考时间,不必急于解答。在学生思考问题的过程中应鼓励学生发挥主观能动性,大胆推测与发表见解,引导学生大胆想象,积极思考,主动探索。尊重学生的个性,使每一个学生都能发挥自身的最大潜能。建立新型师生关系,鼓励大胆质疑与创新。在传统的教育观念中,教师不仅是知识的传授者,而且是行为的楷模,师生关系是命令与服从的关系。这种关系势必影响学生创造力的表现。新型的师生关系是教师以平等、宽容的态度,积极鼓励学生,教师不再是权威的代表,而是保护、激发创造力的支持者。奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习。

学生在实验具体操作过程中常常会遇到各种问题。教师应鼓励学生大胆调试实验仪器,并让学生在调试过程中仔细观察实验现象发生的变化,根据实验现象的变化判断下一步操作,并引导学生给予调试过程中实验现象的理论解释或形象的类比,加深对实验理论及实验现象的认识,逐步实现整个问题的解决。例如:大学物理实验中的示波器的原来与使用,学生在示波器的调试过程中,常常会碰到在示波器屏幕上调不出波形的情况。此时,教师应该鼓励学生去调试示波器上的按钮,并要求学生认真观察示波器屏幕上的相应参数的变化,让学生根据示波器显示的参数,分析问题的根源在哪里。譬如,示波器屏幕左上角的时间分度极小,左下角的电压分度也极小,此时看不到波形信号,则很有可能就是这两个分度值设置不合理。这一现象可以如此解释,因为示波管中的电子枪单位时间内发出的电子数不变,当时间分度与电压分度很小时,相当于示波器屏幕上电子的线密度极小,在波形的亮度太弱,难以分辨,还有一种可能就是被拉宽、拉高的波形没有曲线段落在示波器屏幕上。

美国著名心理学家马斯洛认为人的需求层次由低到高分为5级,其中最高级别的自我实现的需求中包含了人对创造力及问题解决能力的需求。学生在大学物理实验的过程本身就是一个解决问题的过程,伴随着学生对科学方法的掌握和知识的建构而获得的快乐的情感体验。为了让学生得到这一解决问题的快乐情感体验,教师在为学生解决问题的过程中应避免短时间内迅速膨胀式地传授知识,应立足于过程性评价。譬如,示波器的原来与使用实验中,学生费了很大工夫都未能将某一特定频率及振幅的波形调试到示波器屏幕上。此时,教师可以与学生一起按照一定的逻辑顺序逐步分析和排除问题所在。可先分析问题是出在信号发生器还是示波器上,并遵循从源头顺沿而下的顺序逐步排除,如排除源头的信号发生器所发出的信号没有问题,再来排除连接信号源与示波器的数据线是否存在问题,分析示波器的设置,在看不到波形的时候可以引导学生找到波形的中心对称线。至于怎样找到波形的中心对称线可让学生思考,通常基础好的同学都能迅速地想到接地后输入信号被屏蔽在示波器上应该是一条直线。当学生想到这一点时,教师可以及时肯定其观点并要求其调试垂直移动和水平移动键直至水平接地信号显示在屏幕中央,继续有序地逐步分析排除,直至问题完全解决。在解决问题的过程中,学生得到了快乐的情感体验,学到的不只是刻板的知识本身,而是锻炼、强化了解决问题的思维能力,更重要的是快乐的情感体验可以增强学生解决问题能力的信心。

大学物理实验的目的就是让学生通过具体的实验认识到物质的本质及物质之间联系的基本规律。教师通过大学物理实验,有目的地加强学生对物质的本质认识,有利于培养学生的创新能力。在光的干涉与衍射实验中,让学生清晰地认识到光具有波粒二象性,同时可以引导学生分析人眼日常所到的物体不同颜色是怎么产生的,如果学生能够认识到颜色是反射的未被物体表面吸收的一定波段范围光波在人眼的视觉效果,则说明学生对光的认识有了较深刻的理解。教师可以继续引导学生光的薄膜干涉现象,并可引入一些具体的薄膜干涉的高科技应用实例,提高学生认知结构可辨别性,提高学生的兴趣。开拓学生的创新思维。譬如,教师用光学变色油墨的具体应用为例,将随身携带壹佰元人民币拿出来让学生观察纸币正面左下角的数字100,让学生用不同的视角去观察该数字的颜色变化,学生会发现正面看时颜色为绿色,但倾斜一定角度就会发现颜色变为紫色,让学生领悟到科技创新是对基本原理深入理解与巧妙应用。这样对开启学生的创新能力的天窗十分有用,激励之余再要求学生深入查找光变色油墨的原理,让学生更详细地理解这一原理的应用,养成学生刻苦务实的钻研精神,磨炼学生创新能力的心智。

大学物理实验不仅可以让学生受到严格的、系统的实验技能训练,掌握具体的实验技能和方法,而且可以培养学生发现问题―分析问题―解决问题的具体实际应用能力,培养学生的科学技术发展相适应的创新能力。

大学物理实验报告【篇2】

1. 力学部分:该部分以牛顿运动定律为主线,各部分之间联系密切,强调矢量的概念、微积分方法在力学中的运用。如由牛顿运动定律可推出动量定理、功能原理、角动量定理等,借助于对质点的研究方法可对刚体进行研究,质点、刚体的角动量,角动量定理及角动量守恒。这部分的难点主要有(1)变力作用下牛顿定律的积分问题,在求解这类问题时要注意正确分离变量、作合适的变量替换等。(2)质点、刚体的角动量和角动量守恒,在求解这类问题时要注意角动量的矢量性,注意角动量与动量、角动量守恒与动量守恒的区别。

2. 热学部分:该部分主要是从微观和宏观的角度阐述热力学系统的热运动规律,微观理论解释热运动的本质,宏观理论描述系统状态变化的规律,两部分彼此联系、互相补充。这部分的难点主要有(1)速率分布函数的理解,应注意从分子运动的特点和速率分布函数的定义来分析理解。(2)热力学第二定律的统计意义及熵的概念的理解,应从系统的宏观状态与微观状态数之间的关系出发,结合热力学过程自动进行的方向性来理解。

3. 电磁学部分:该部分主要是从场的观点阐述静电场、稳恒磁场的基本概念、基本规律,电磁现象的内在联系、物理本质。这部分的主要难点有(1)任意带电体场强的求解,在求解这类问题时应注意带电体电荷元的划分、场强的矢量性、坐标系的合理选取等问题。(2)有导体存在时静电场的分布及导体上的电荷分布,在求解这类问题时应注意合理应用静电平衡时导体内场强、电势分布的特点及场强、电势的叠加原理。(3)由毕奥-萨伐尔定律求某种载流体产生的磁场,求解这类问题时应注意定律的矢量性,与静电场强计算的相同点、不同点。(4)感生电场、位移电流的理解,要注意他们的产生条件、相互关系、存在空间等问题。

4. 波动光学部分:该部分主要是从光的波动性出发阐述光的干涉、衍射、偏振等现象的基本规律。这部分的主要难点是光栅的衍射规律,应从分析光的多缝干涉和单缝衍射规律入手理解光栅的衍射、缺级、分辨本领等。

5.近代物理学部分:该部分主要介绍描述物体高速运动规律的狭义相对论和描述微观物体运动规律的量子物理基础。相对论部分的难点是相对论运动学,对这部分的理解应从相对论的时空观出发,正确理解惯性系的等价性,时间、空间的测量以及运动的相对性。量子物理部分的难点是(1)实物粒子的波粒二象性及德布罗意物质波的统计解释,可结合光的波粒二象性、光与实物粒子的区别、统计概率的概念以及当今量子力学界对量子力学的理论基础的争论来理解这部分内容。(2)对薛定谔方程的理解, 可将量子力学研究问题的方法与经典力学进行比较,结合方程的具体简单应用理解方程的地位、应用方法及其物理意义。

具体实践:

首先,“课堂”和“课后”是学习任何一门基础课的两个重要环节,对大学物理来说也不例外。课堂上,我认为高效听讲十分必要,如何达到高效呢?我们听讲要围绕着老师的思路转,跟着老师的问题提示思考,同时又能提出一些自己不太明白的问题。对于老师的一些分析,课本上没有的,及时提笔标注在书上相应空白的地方,便于自己看书时理解。课后,我们在完成作业之前应该先仔细看书回顾一下课堂内容,再结合例题加深理解,然后动笔做作业。除此之外,我认为可以借助一些其他教材或辅导资料来扩展我们的视野,不同教材分析问题的角度可能不同,而且有些教材可能更符合我们自己的思维方式,便于我们加深对原理的理解。总之,课堂把握住重点与细节,课后下功夫通过各种途径来巩固加深理解。

第二,对大学物理的学习,我认为自己的脑海中一定要有几种重要思想:一是微积分的思想。大学物理不同与高中物理的一个重要特点就是公式推导定量表示时广泛运用微分、积分的知识,因此,我们要转变观念,学会用微积分的思想去思考问题。二是矢量的思想。大学物理中大量的物理量的表示都采用矢量,因此,我们要学会把物理量的矢量放到适当的坐标系中分析,如直角坐标系,平面极坐标系,切法向坐标系,球坐标系,柱坐标系等。三是基本模型的思想。物理中分析问题为了简化,常采用一些理想的模型,善于把握这些模型,有利于加深理解。如力学中刚体模型,热学中系统模型,电磁学中点电荷、电流元、电偶极子、磁偶极子模型等等。当然,我们还可总结出一些其他重要思想。

最后,我们还要充分发挥自己的想象力、空间思维能力。对于有些模型,我们可以制出实物来反映,通过视觉直观感受,而大学物理中还存在大量我们无法直观反映的模型,因此就必须通过发挥自己的想象力来构造出来。

老师指导:

大学物理是工科院校学生必修的一门重要基础课、学位课程。它对培养人才的素质有着极其重要的影响。

1.注重新概念、新内容的学习。从教学内容和要求看,物理学习到了大学阶段确实出现了

一次飞跃,或者说上了一个台阶。客观地讲,这个台阶的梯度不能算小。这就形成了物理难懂难学的现实。

大学物理的内容不是中学内容的重复或简单的扩展,而是在概念上深化、理论上提高,螺旋式上升。有许多新概念出现,如角动量、热学中的“熵”、量子化、能带等。既学习质点的运动,又研究多粒子体系。用爱因斯坦相对论的时空观代替了牛顿的绝对时空观。量子理论取代了能量连续的看法。从宏观到微观,从低速到高速,从经典到近代,大学物理的内容把同学们带向一个又一个美妙而又神奇的物质世界。对这些新概念、新内容,从一开始就要给予充分的理解和足够的重视。学习过程,实际上就是智慧能力的发展过程。问题要一个一个的解决,知识要一点一点的积累。不要等问题成了堆,然后坐山兴叹:物理难懂难学也!

2.培养高等数学来思考、处理物理问题的能力。

如果硬要把中学物理和大学物理做个比较的话,我要说,中学主要解决“恒”的问题,如物体在恒力作用下的运动,恒力的功等等;大学主要处理“变”的问题,如变力的冲量,变力的功等等。从数学的角度来说,中学物理是用初等数学解题,而大学物理趋向于用高等数学解题。不少学生不适应这种变化,还停留时间在原来的认识水平上。他们只习惯于把中学的思维、中学的方法生搬硬套到新的物理情境中来,不善于变换认识问题的角度,不善于改变解决问题的方式。不少同学只会用初等数学来处理问题,往往不能正确地用高等数学特别是微积分来表达和分析物理问题。同学们经常把矢量当标量、把变量当常量、把积分运算用代数运算来代替等等。

尽管老师反复强调,但仍有不少学生仍按原来的思路去分析、处理问题,这是思维定势的消极影响,给物理学习带来了障碍。

数学不仅是一种计算工具,更是对物理现象进行抽象、概括的表现手段。在大学物理中,许多概念和规律都是用高等数学的形式表达出来的。用高等数学来理解和处理问题是大学物理给同学们提出的一个新课题和基本要求。同学们一定要多加练习、用心揣摩,尽快进入角色中来。

如果同学们对这个问题不给予足够的重视,不尽快予以突破并获得一定自由度的话,高等数学的应用将成为大学物理学习道路上的一个最大的障碍。

从学习方法的特点看,中学生天天与老师在一起,老师抱着学生走,学生们也习惯了在别人的监督下学习,在老师划定的轨道上运行。而到了大学,老师只讲那些最重要的问题,许多内容是要求大家自学的。教师除了上课答疑与学生见面外,剩余的时间完全由学生自己支配。同学们若不会统筹安排自己的时间,认真自学,多少时间就会白白浪费掉。

人总会一天天长大,一辈子要人抱着走的人是没有出息的。大学要培养的是能够自觉的、自主的从书本和实践获取知识并有创新精神的人才。你看,藏书万卷的图书馆,又有那么多良师益友,不正是学习的大好时机吗!不要让宝贵的时光在无为中度过,珍惜自己的分分秒秒,养成自学的好习惯将会终身受益。

4.积极进取,不要松懈。

同学们的学习状态等非智力因素看,许多同学进入大学以后往往有松一口气的想法,甚至高呼60分万岁。因为高三各科在追求升学率的思想支配下,对学生加班加点使学生过于疲劳,加之学生对大学物理与中学物理的质的飞跃认识不足,一旦觉醒过来,已经欠账太多,尽管有的学生加倍去弥补,也收效甚微,他们会因心理平衡受到破坏而失去学习的信心。这方面的例子很多。我原来教过的学生中,还有些同学中学物理成绩很好, 参加奥赛还得过奖。他们有一个糊涂的认识:就凭我中学物理的水平,大学马虎一点,及格总不成问题,就放松了对自己的要求。

结果怎样呢?不幸的是:两次补考都不及格!这方面的教训很多。你想,如果一个学生凭中学那点物理知识都能考及格的话,那么大学物理还有必要开课吗?如果说物理难学,那么大学物理就更难学了。思想上不重视,主观上不努力,上课不认真听讲,课后抄作业之风盛行。像这样,要想学好大学物理是不可能的,甚至想及格都难。还有一点,有的学生所学知识能否马上应用,能否作为谋生的手段作为学习有无兴趣的标准,这是相当错误的。大学不是技术培训,她注重的是人才的科学素质和能力的培养。没有这个素质的培养,你要成为科学的栋梁之材,那是不可能的。

由以上分析我们看到,学生在学习大学物理时,一不留神,学习中便会出现问题、出现障碍。这就要求同学们一开始在思想上便要给予足够的重视,同时要和任课老师密切合作。我们的老师虽然水平不尽相同,但在物理方面总比你们懂得多一些,认真听讲、虚心学习是必要的。

由于考试制度没改变,所以尽管不少人高呼什么素质教育、渗透式教育、创造式教育,但当前的教育基本上还是应试教育。就当前的考试制度而言,死读书、死背书是免不了的。就是说,主要的公式、定理、定义、结论还必须记住。

就大学物理而言,要想考及格也不是一件难事。同学们只要作好三件事:

一是认真读书搞清物理概念。如三大守恒定律的条件和应用,高斯定理、安培环路定理的意义等等。考试中,一般有40分左右是专门考概念的。

二是认真作好习题。大约有20到30分的考题来自习题。这些习题是精心设计的,它可以帮助你理解、掌握所学内容。这样作的目的是激励同学们认真完成作业,巩固所学知识。

三是仔细阅读《大学物理学习指导》。该书内容全面,信息量大,题目典型,题型与考题一致,它是你的良师益友。

大学物理实验报告【篇3】

20世纪后半叶,物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上,以前所未有的速度发展着.许多物理学的分支学科,如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等,都得到极大发展.与此同时,科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合.物理学和其他学科相互渗透,产生了一系列交叉学科和边缘学科,如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等.物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移,促成各学科的发展并成为其组成部分.

20世纪后半叶,新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的.高技术包含的科学知识高度密集,综合性极高,如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等,都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关,其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展.

现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高,处于科学技术的前沿,近几年来的局部战争向人们展示,现代战争在相当大程度上是高新技术的较量.现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就,如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关.

这一切都表明,在科学技术发展的进程中,物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的,在20世纪是处于主导地位的,而且毫无疑问,21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位,它的作用将会更加突出.

大学物理课是一门重要基础课,它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础,另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法,这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用.学好大学物理,不仅对学生在校学习十分重要,而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识,都将发生深远的影响.物理课的这一作用,特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调.

我国工科大学物理的学时一直少于理科.因此,目前实施的教学内容,主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的.总的来讲,工科大学生的物理基础较薄弱,物理知识面也较窄,特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱.如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱.这些内容,工科一般专业在后续课中多不再涉及,而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的,有些甚至已成为当今高新技术的组成部分.在这个意义上讲,大学物理课内容“老的多、新的少”.因此,更新内容,加强现代物理和现代工程技术有关知识,特别是有关基础知识,是工科物理教学改革必须面向的首要问题.

工科大学物理课程的教学改革是很复杂的,也是很困难的,不可能一嗽而就.应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用,应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度,与研究教学内容改革的同时,还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革.

工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础),同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识,扩大学生的知识面,在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力.由于工科物理课程教学时数少,只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小,改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑.

(一)课程教学内容改革,应以物理课程教学基本要求为依据.在保证经典的前提下,进一步精选经典物理内容,突出教学内容及能力培养,避免过分强调系统性和严密性等,在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分,加强量子力学和统计物理基础知识,以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强现代工程技术物理基础专题,这部分内容应侧重物理原理,而不要停留在科普水平上,上述三部分内容的讲授学时,分别约占总学时的58%、27%和15%.

(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座).物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等.选修课应着重物理概念、物理思想和方法,不追求数学严密性,不过分强调系统性和完整性.

(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分.粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识.近几年来,有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作.实践证明,把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式,在计算机上把图、文、声、像集成在一起,提高教学内容的表现力和感染力,能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动,使学生由知识的被动接受转为主动发现.同时,这也为教学研究提供了有力工具,为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障.在提高认识的基础上,加大这方面的资金投人,多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体.而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展.n月6日,中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立.这就为网上教学和科研提供了方便,物理教育工作者应充分利用这一有利条件,从网上获取信息服务于教学.名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验,使大家受益.

物理学的迅速发展,不断在广度和深度上揭示物质结构和物质运动的普遍规律.在教学实践中,我以物理课程教学基本要求为依据,在保证经典的前提下,把现代物理专题中的部分内容穿插安排在授课之中,学生反映很好.如在讲完振动与波后,由单摆的线性振动自然地过渡到单摆的非线性振动,从而引出“棍沌”,接着向学生指出了普遍存在的混饨现象,并简要介绍了混沌理论的发展及意义、激发了学生浓厚的学习兴趣,另外,我还编制了部分多媒体辅助教学软件以用于教学.如在驻波一课中,用形象、直观的动画把驻波的成因生动有趣地展现在学生面前,提高了教学质量和时效.

大学物理实验报告【篇4】

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

雷电暴风雨时,最好不要在空旷平坦的田野上行走。为什么?

大学物理实验报告3

1、引言

热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件,其电阻温度系数一般为(-0.003~+0.6)℃-1。因此,热敏电阻一般可以分为:

Ⅰ、负电阻温度系数(简称NTC)的热敏电阻元件

常由一些过渡金属氧化物(主要用铜、镍、钴、镉等氧化物)在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的,近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离,即载流子浓度基本上与温度无关,因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系,随着温度的升高,迁移率增加,电阻率下降。大多应用于测温控温技术,还可以制成流量计、功率计等。

Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件

常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺,高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加,载流子数目越多,电阻率越小。应用广泛,除测温、控温,在电子线路中作温度补偿外,还制成各类加热器,如电吹风等。

2、实验装置及原理

【实验装置】

FQJ-Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传感器),连接线若干。

【实验原理】

根据半导体理论,一般半导体材料的电阻率 和绝对温度 之间的关系为

(1-1)

式中a与b对于同一种半导体材料为常量,其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值 可以根据电阻定律写为

(1-2)

式中 为两电极间距离, 为热敏电阻的横截面, 。

对某一特定电阻而言, 与b均为常数,用实验方法可以测定。为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有

(1-3)

上式表明 与 呈线性关系,在实验中只要测得各个温度 以及对应的电阻 的值,

以 为横坐标, 为纵坐标作图,则得到的图线应为直线,可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数 a、b的值。

热敏电阻的电阻温度系数 下式给出

(1-4)

从上述方法求得的b值和室温代入式(1-4),就可以算出室温时的电阻温度系数。

热敏电阻 在不同温度时的电阻值,可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示,B、D之间为一负载电阻 ,只要测出 ,就可以得到 值。

当负载电阻 → ,即电桥输出处于开

路状态时, =0,仅有电压输出,用 表示,当 时,电桥输出 =0,即电桥处于平衡状态。为了测量的准确性,在测量之前,电桥必须预调平衡,这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。

若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4→R4+△R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为:

(1-5)

在测量MF51型热敏电阻时,非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 , ,且 ,则

(1-6)

式中R和 均为预调平衡后的电阻值,测得电压输出后,通过式(1-6)运算可得△R,从而求的 =R4+△R。

3、热敏电阻的电阻温度特性研究

根据表一中MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性研究桥式电路,并设计各臂电阻R和 的值,以确保电压输出不会溢出(本实验 =1000.0Ω, =4323.0Ω)。

根据桥式,预调平衡,将“功能转换”开关旋至“电压“位置,按下G、B开关,打开实验加热装置升温,每隔2℃测1个值,并将测量数据列表(表二)。

表一 MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性

温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

电阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

表二 非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据

i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4

热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4

0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4

0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9

4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1

根据表二所得的数据作出 ~ 图,如右图所示。运用最小二乘法计算所得的线性方程为 ,即MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)的电阻~温度特性的数学表达式为 。

4、实验结果误差

通过实验所得的MF51型半导体热敏电阻的电阻—温度特性的数学表达式为 。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻~温度特性的测量值,与表一所给出的参考值有较好的一致性,如下表所示:

表三 实验结果比较

温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

参考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

测量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823

相对误差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00

从上述结果来看,基本在实验误差范围之内。但我们可以清楚的发现,随着温度的升高,电阻值变小,但是相对误差却在变大,这主要是由内热效应而引起的。

5、内热效应的影响

在实验过程中,由于利用非平衡电桥测量热敏电阻时总有一定的工作电流通过,热敏电阻的电阻值大,体积小,热容量小,因此焦耳热将迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度的附加内热温升,这就是所谓的内热效应。在准确测量热敏电阻的温度特性时,必须考虑内热效应的影响。本实验不作进一步的研究和探讨。

6、实验小结

通过实验,我们很明显的可以发现热敏电阻的阻值对温度的变化是非常敏感的,而且随着温度上升,其电阻值呈指数关系下降。因而可以利用电阻—温度特性制成各类传感器,可使微小的温度变化转变为电阻的变化形成大的信号输出,特别适于高精度测量。又由于元件的体积小,形状和封装材料选择性广,特别适于高温、高湿、振动及热冲击等环境下作温湿度传感器,可应用与各种生产作业,开发潜力非常大。

参考文献:

大学物理实验报告【篇5】

实验是物理学的重要组成部分。它是学习物理知识,培养学生初步观察、分析和解决实际问题的能力,增强学生科学探究能力以及合作交流能力的重要途径;同时也可以培养学生的动手能力,提高学生的实践能力,培养学生的创新能力和团结合作的精神。

在学习物理课程时,我积极地开拓了自己的眼界,使自己在思维上有新的发现,新的提高,与此相比,实验室的成员们也是非常有活力的,这样的活动使学生们的兴趣更浓,积极性更高,对于一些重大科技成果和科学实验也有了更深层次的认识,同时也能激发他们的求知欲和热情,从而增强学生的科学探究兴趣,也为自己的物理实验教学打下了良好的基础。

我们的物理实验是由学生自己完成并做出的实验,而我们在实验教学中,要充分发挥学生的主动性,要让学生在实验的过程中,体验自己动手操作的过程,使他们在动手、动脑的基础上,获取的更深刻的体验。我想,只要我们在教学中多开发课程资源,多动脑,让学生们能够在这一领域内发现问题、解决问题,那么,我们的科学素养一定会有很大的提升。

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