手持萬用表實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，科學(xué)的思維、分析和解決問題能力的主要課程之一。正向李政道先生所說的那樣：“教物理重要的是讓學(xué)生懂道理……”根據(jù)中學(xué)物理教學(xué)的目的和教學(xué)大綱的基本要求，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中應(yīng)使學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法上有一個(gè)實(shí)在的感受，從而培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)造性，并受到科學(xué)方法的教育。

　　1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　為使實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期的目的，必須明白為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)是要解決現(xiàn)實(shí)技術(shù)問題、知識問題，還是要探索一下教材中將要出現(xiàn)的.物理現(xiàn)象等等。解決實(shí)際問題的是什么樣的，探索書中的知識問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白是哪一個(gè)問題及什么現(xiàn)象。目的明確，是實(shí)驗(yàn)成功的前題。

　　設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本方法歸納為下面幾種：

　　(1)放大法。

　　利用迭加，反射等原理將微小量放大為可測量，例如游標(biāo)尺、螺旋測微器、庫侖扭秤、油膜法測分子直徑等。

　　(2)平衡法。

　　用于設(shè)計(jì)測量儀器。用已知量去檢驗(yàn)測量另一些物理量。例如天平、彈簧秤、溫度計(jì)、比重計(jì)等。

　　(3)轉(zhuǎn)換法。

　　借助于力、熱、光、電現(xiàn)象的相互轉(zhuǎn)換實(shí)行間接測量，例如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)，電磁儀表、光電管的設(shè)計(jì)等。

　　2.探索性實(shí)驗(yàn)的選題

　　學(xué)生探索性實(shí)驗(yàn)，并不是去揭示尚未認(rèn)識的物理規(guī)律。而是在經(jīng)歷該實(shí)驗(yàn)的全過程之后，對探索性實(shí)驗(yàn)有一個(gè)實(shí)在的感受，掌握探索未知物理規(guī)律的基本方法。

　　探索性實(shí)驗(yàn)的選題應(yīng)與學(xué)生的知識水平和學(xué)習(xí)任務(wù)相適應(yīng)。在選題方面應(yīng)注意到以下幾點(diǎn)：

　　(1)根據(jù)中學(xué)生學(xué)到的數(shù)學(xué)知識和在實(shí)驗(yàn)時(shí)間上的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的經(jīng)驗(yàn)公式以一次線性為宜。如：

　　①線性關(guān)系：Y=a+bx

　�、诜幢汝P(guān)系：Y=a+b/x

　�、蹆珀P(guān)系：Y=axb

　　改直：logy=loga+blogx

　�、苤笖�(shù)關(guān)系：Y=aexp(bx)

　　改直：Iny=Ina+bx

　　以上各式中x為自變量，y為應(yīng)變量，同時(shí)又是被測量，a、b為常數(shù)。

　　(2)兩個(gè)被測量之間的變化特征具有較強(qiáng)的可觀察性。

　　(3)經(jīng)驗(yàn)公式的理論分析不宜過于復(fù)雜。

　　3.物理實(shí)驗(yàn)的操作方法

　　操作能力，主要是指基本儀器的使用和數(shù)據(jù)的讀出，儀器、設(shè)備的組裝或連接，故障的排除等三個(gè)方面。

　　(1)基本儀器的作用。

　　中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)涉及的基本測量儀器有：米尺、卡尺、螺旋測微器、天平、停表、彈簧秤、溫度計(jì)、氣壓計(jì)、安培計(jì)、伏特計(jì)、變阻箱、萬用表、示波器。

　　使用基本測量儀器的規(guī)范要求是：

　�、倭私鉁y量儀器的使用方法，明確測量范圍允許極限和精密程度;

　�、趯δ承﹥x器如電表等，在使用前，必須調(diào)節(jié)零點(diǎn)，或記下零點(diǎn)誤差;

　�、劾斡浭褂靡�(guī)則和操作程序;

　　④正確讀取數(shù)據(jù)。

　　例如，彈簧秤的正確使用要求是：明確彈簧秤的測量范圍;測量前，記下零點(diǎn)誤差;使用彈簧秤時(shí)，施力的方向應(yīng)與彈簧的軸線在同一直線上，不能使彈簧秤受力過久，以免引起彈性疲勞，損壞儀器;正確地觀察讀數(shù)，記取數(shù)據(jù)時(shí)，不僅要記錄最小刻度能指示出來的數(shù)，還應(yīng)讀出一位估計(jì)數(shù)字，數(shù)據(jù)后面要寫明單位。

　　又如，安培計(jì)的正確使用要求是：明確量程;使用前，調(diào)節(jié)零點(diǎn);正確連接應(yīng)與待測電路串聯(lián)，并注意正、負(fù)極性;正確讀取數(shù)據(jù)，注明單位。

　　(2)儀器、設(shè)備的組裝或連接。

　　要進(jìn)行一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，總是需要先把各個(gè)儀器、部件、設(shè)備組裝起來，并要求裝配和連接必須正確無誤。具體要求是：布局要合理，要便于觀察和操作;連接要正確，簡單;實(shí)驗(yàn)前要檢查，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)備性調(diào)節(jié)。

　　例如，電路實(shí)驗(yàn)，操作要求是：

　　①按照實(shí)驗(yàn)原理電路圖，安排好儀器、元件的布局，要便于連接，便于檢查，便于操作，便于讀取數(shù)據(jù)。

　�、谡�確地連接電路。

　　安培表、伏特表是否分別與待測電路串聯(lián)、并聯(lián)，正、負(fù)極性是否正確;滑線變阻器的接線是否合理;連接線路是否符合先支路、再并列、后干路、最后接電源的程序;電鍵是否能控制電路;接線是否簡捷、牢固。

　�、蹖�(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查電路，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，并進(jìn)行預(yù)備性調(diào)節(jié)。

　　④嚴(yán)格按操作程序操作，例如，改變電阻器的阻值，是否由小到大，或由大到小，最后，正確讀取數(shù)據(jù)。

　　(3)故障的排除

　　實(shí)驗(yàn)中的故障排除，不單是一種操作能力，它涉及對實(shí)驗(yàn)原理的掌握程度、分析問題處理問題的方法、對各部件工作情況的了解等，是一種綜合運(yùn)用能力。

　　實(shí)驗(yàn)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部件工作狀態(tài)及各部件聯(lián)結(jié)處的分析，可能產(chǎn)生故障的幾種因素，逐個(gè)檢查，以致最后排除故障。

　　總之，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力，是學(xué)習(xí)物理的必要基礎(chǔ)，它有利于對知識的理解，有利于自己創(chuàng)造條件探索問題，有利于學(xué)生智力的發(fā)展。

　　在物理學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)操作能力，應(yīng)有計(jì)劃地、分階段地進(jìn)行。

　　第一，操作的認(rèn)知階段

　　要求對操作技能有初步的認(rèn)識，在頭腦中形成操作的映象，要求按規(guī)定的程序，做一些目的單純的定向訓(xùn)練;

　　第二，操作的階調(diào)階段

　　要求反復(fù)練習(xí)操作，提高操作的準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性。

　　4.物理實(shí)驗(yàn)中的觀察內(nèi)容

　　觀察是對事物和現(xiàn)象的仔細(xì)察看、了解。它是思維的知覺，智力活動(dòng)的門戶和源泉。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的觀察是一種有目的、有計(jì)劃而且比較持久的思維知覺，一般需要重點(diǎn)地觀察實(shí)驗(yàn)的基本儀器、實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和裝置，實(shí)驗(yàn)中的各種物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、圖象、圖表，以及教師的規(guī)范化操作等等。

　　(1)觀察儀器的刻度。

　　儀器刻度的觀察，主要是弄清刻度值的單位及其最小分度值，由此可確定測量值應(yīng)估讀到哪一位。

　　(2)觀察儀器的構(gòu)造。

　　主要是通過觀察，了解儀器的結(jié)構(gòu)原理、每個(gè)部件的作用、測量范圍等等。

　　例如，液體溫度計(jì)是利用液體熱脹冷縮的原理制成的。它們的底部都有一個(gè)玻璃泡，上部是一根頂端封閉、內(nèi)徑細(xì)而均勻的玻璃管，在管和泡里有適量的某種液體，管上標(biāo)有刻度，在溫度改變時(shí)，液體熱脹冷縮，管內(nèi)液面位置就隨著改變，從液體達(dá)到的刻度就可讀出溫度值，溫度計(jì)由于用途不一，測量范圍也各不相同。例如，體溫計(jì)的測量范圍是35～42℃，一般實(shí)驗(yàn)室的水銀溫度計(jì)其測量范圍是20～100℃。

　　(3)觀察儀器的銘牌。

　　通過對儀器銘牌的觀察可了解儀器的名稱、規(guī)格、使用方法和使用條件等等。

　　例如，有的變阻器的銘牌上標(biāo)有“滑動(dòng)變阻器，1.5A50Ω的意思是滑動(dòng)變阻器允許通入的最大電流是1.5A，最大阻值是50Ω。

　　(4)觀察圖像、圖表、示意圖、實(shí)物圖。

　　對圖像的觀察，主要是觀察它反映的是什么物理現(xiàn)象，物理量變化過程怎樣，物理量的變化遵循什么規(guī)律。

　　對圖表的觀察，主要通過觀察了解圖表的意義、用途、應(yīng)用條件以及所列物理量的單位。

　　例如，液體的沸點(diǎn)表反映了不同液體沸騰時(shí)的溫度，用它可以查找液體的沸點(diǎn)，單位是℃，因液體的沸點(diǎn)跟壓強(qiáng)等條件有關(guān)系，表中所列的通常是在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)值。

　　對示意圖、電路圖、實(shí)物圖等的觀察，主要觀察它們分別反映的是什么物理模型，有何用途，儀器和電路的結(jié)構(gòu)是怎樣布局的，各個(gè)部件(或元件)如何連接，各部分有什么關(guān)系等等。

　　(5)觀察實(shí)驗(yàn)裝置的安裝。

　　通過對實(shí)驗(yàn)裝置安裝的觀察，可了解該裝置的用途，使用了哪些儀器和元件以及儀器配置的順序和方法等等。

　　(6)觀察實(shí)驗(yàn)的操作過程。

　　通過對實(shí)驗(yàn)操作過程觀察，可了解操作前需做哪些準(zhǔn)備工作，操作實(shí)驗(yàn)的順序和過程怎樣(例略)。

　　(7)觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。

　　對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，主要是觀察現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和過程。

　　例如，兩根相距很近的平行導(dǎo)線，當(dāng)通入相同方向的電流時(shí)，兩者會(huì)相互吸引;當(dāng)通入相反方向電流時(shí)，兩者就互相排斥。

　　(8)觀察實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀察，要求觀測的方法要正確，數(shù)字的讀數(shù)要根據(jù)儀器最小刻度達(dá)到一定的準(zhǔn)確度，記錄測量的結(jié)果時(shí)必須明確數(shù)據(jù)的單位。

　　例如，測物體長度，觀察刻度時(shí)要眼睛正視制度線，不能斜視，觀察裝在玻璃量筒里或玻璃量杯里水面到達(dá)的刻度時(shí)，視線要跟水面凹形的底部相平，觀察水銀溫度計(jì)時(shí)，視線要和水銀面最高處相平。

　　(9)觀察教師的示范演示。

　　對教師示范演示的觀察，要觀察教師規(guī)范化的安裝實(shí)驗(yàn)裝置，合理地安排實(shí)驗(yàn)程序和正確的操作過程以及演示物理現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的讀取和記錄，如何得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果等等(例略)。

　　5.物理實(shí)驗(yàn)中的觀察方法

　　物理實(shí)驗(yàn)觀察，通常采用的方法有：對比觀察法和歸納觀察法。

　　(1)對比觀察法。

　　人們認(rèn)識事物、現(xiàn)象，往往是通過對兩個(gè)事物、現(xiàn)象的對比，或把某一現(xiàn)象發(fā)生變化的前、后情況進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)的。

　　例如，觀察物質(zhì)熔解或凝固時(shí)的體積變化，就可以把石蠟放在燒杯里，先用酒精燈徐徐加熱使其全部熔解。這時(shí)，觀察到石蠟液面是水平的，標(biāo)出液面與燒杯接觸的高度。撤去酒精燈，等石蠟冷卻全部凝固后，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)：石蠟面與燒杯接觸的高度雖然沒有明顯的變化，但表面凹下去了。

　　又如，在學(xué)習(xí)沸騰現(xiàn)象時(shí)，可以觀察液體在沸騰前和沸騰時(shí)的情況，并進(jìn)行比較。這時(shí)，要求學(xué)生做到細(xì)致、敏捷、全面、準(zhǔn)確地觀察。結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)：沸騰前，液體內(nèi)部形成氣泡，氣泡在上升過程中逐漸變大，達(dá)到液面后破裂。通過液體沸騰前、后的情況對比，可以得知：沸騰是液體內(nèi)部和表面都進(jìn)行劇烈地汽化的現(xiàn)象。

　　我們還可以人為地控制條件，使液體分別在常壓、加壓、減壓下沸騰，比較不同情況下的沸騰現(xiàn)象可知：同一種液體，沸點(diǎn)隨外界壓強(qiáng)變化而改變;如果研究對象為不同液體，使它們在相同外界壓強(qiáng)的條件下沸騰，通過對比實(shí)驗(yàn)觀察可知，在相同的壓強(qiáng)下，不同液體的沸點(diǎn)是不同的。

　　從以上兩個(gè)例子可以看出：使用對比觀察法，有利于掌握現(xiàn)象的特征以及它與其它類似現(xiàn)象的區(qū)別。

　　(2)歸納觀察法。

　　總結(jié)一些現(xiàn)象的一般規(guī)律，反映現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)時(shí)，或研究一些涉及變化因素較多的問題時(shí)，通常采用歸納觀察法。即通過對個(gè)別現(xiàn)象分別進(jìn)行觀察，得到一些個(gè)別的結(jié)論，再分析、歸納，從而得出一般的規(guī)律。

　　例如，為了便于研究質(zhì)點(diǎn)的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，就在先確定質(zhì)量這個(gè)因素是不變情況下，觀察加速度與力之間的關(guān)系;然后在確定另一個(gè)因素——力是不變的情況下，觀察加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系;最后，通過歸納得出牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律。

　　可見，使用歸納觀察法，有利于掌握現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)以及研究比較復(fù)雜現(xiàn)象的一般規(guī)律。

　　總之，培養(yǎng)觀察能力，要明確觀察的目的、任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的觀察興趣，要使學(xué)生養(yǎng)成善于觀察、勤于思考的習(xí)慣，要教給學(xué)生觀察的方法，對學(xué)生進(jìn)行觀察訓(xùn)練，要求觀察得準(zhǔn)確、全面、細(xì)致、敏捷。

　　6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示，首先取決于實(shí)驗(yàn)的物理模式，通過被測量之間的相互關(guān)系，考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示方法。常見的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示方法是有圖解法和方程表示法。在處理數(shù)據(jù)時(shí)可根據(jù)需要和方便選擇任何一種方法表示實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果。

　　(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖形表示法。

　　把實(shí)驗(yàn)結(jié)果用函數(shù)圖形表示出來，在實(shí)驗(yàn)工作中也有普遍的實(shí)用價(jià)值。它有明顯的直觀性，能清楚的反映出實(shí)驗(yàn)過程中變量之間的變化進(jìn)程和連續(xù)變化的趨勢。精確地描制圖線，在具體數(shù)學(xué)關(guān)系式為未知的情況下還可進(jìn)行圖解，并可借助圖形來選擇經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)學(xué)模型。因此用圖形來表示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是每個(gè)中學(xué)生必須掌握的。

　　圖解法主要問題是擬合面線，一般可分五步來進(jìn)行。

　�、僬�理數(shù)據(jù)

　　即取合理的有效數(shù)字表示測得值，剔除可疑數(shù)據(jù)，給出相應(yīng)的測量誤差。

　�、谶x擇坐標(biāo)紙

　　坐標(biāo)紙的選擇應(yīng)為便于作圖或更能方使地反映變量之間的相互關(guān)系為原則�？筛鶕�(jù)需要和方便選擇不同的坐標(biāo)紙，原來為曲線關(guān)系的兩個(gè)變量經(jīng)過坐標(biāo)變換利用對數(shù)坐標(biāo)就要能變成直線關(guān)系。常用的有直角坐標(biāo)紙、單對數(shù)坐標(biāo)紙和雙對數(shù)坐標(biāo)紙。

　　③坐標(biāo)分度

　　在坐標(biāo)紙選定以后，就要合理的確定圖紙上每一小格的距離所代表的數(shù)值，但起碼應(yīng)注意下面兩個(gè)原則：

　　a.格值的大小應(yīng)當(dāng)與測量得值所表達(dá)的精確度相適應(yīng)。

　　b.為便于制圖和利用圖形查找數(shù)據(jù)每個(gè)格值代表的有效數(shù)字盡量采用1、2、4、5避免使用3、6、7、9等數(shù)字。

　�、茏魃Ⅻc(diǎn)圖

　　根據(jù)確定的坐標(biāo)分度值將數(shù)據(jù)作為點(diǎn)的坐標(biāo)在坐標(biāo)紙中標(biāo)出，考慮到數(shù)據(jù)的分類及測量的數(shù)據(jù)組先后順序等，應(yīng)采用不同符號標(biāo)出點(diǎn)的坐標(biāo)。常用的符號有：×○●△■等，規(guī)定標(biāo)記的中心為數(shù)據(jù)的坐標(biāo)。

　�、輸M合曲線

　　擬合曲線是用圖形表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要目的，也是培養(yǎng)學(xué)生作圖方法和技巧的關(guān)鍵一環(huán)，擬合曲線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　a.轉(zhuǎn)折點(diǎn)盡量要少，更不能出現(xiàn)人為折曲。

　　b.曲線走向應(yīng)盡量靠近各坐標(biāo)點(diǎn)，而不是通過所有點(diǎn)。

　　c.除曲線通過的點(diǎn)以外，處于曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)應(yīng)當(dāng)相近。

　　⑥注解說明

　　規(guī)范的作圖法表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果要對得到的圖形作必要的說明，其內(nèi)容包括圖形所代表的物理定義、查閱和使用圖形的方法，制圖時(shí)間、地點(diǎn)、條件，制圖數(shù)據(jù)的來源等。

　　(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方程表示法。

　　方程式是中學(xué)生應(yīng)用較多的一種數(shù)學(xué)形式，利用方程式表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不僅在形式上緊湊，并且也便于作數(shù)學(xué)上的進(jìn)一步處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方程表示法一般可分以下四步進(jìn)行。

　�、俅_立數(shù)學(xué)模型

　　對于只研究兩個(gè)變量相互關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，其數(shù)學(xué)模型可借助于圖解法來確定，首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中作出相應(yīng)圖線，看其圖線是否是直線，反比關(guān)系曲線，冪函數(shù)曲線，指數(shù)曲線等，就可確定出經(jīng)驗(yàn)方程的數(shù)學(xué)模型分別為：

　　Y=a+bx，Y=a+b/x，Y=a，Y=aexp(bx)

　�、诟闹�

　　為方便的求出曲線關(guān)系方程的未定系數(shù)，在精度要求不太高的情況下，在確定的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過對數(shù)學(xué)模型求對數(shù)方法，變換成為直線方程，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用單對數(shù)(或雙對數(shù))坐標(biāo)系作出對應(yīng)的直線圖形。

　�、矍蟪鲋本�方程未定系數(shù)

　　根據(jù)改直后直線圖形，通過學(xué)生已經(jīng)掌握的解析幾何的原理，就可根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)的直線找出其斜率和截距，確定出直線方程的兩個(gè)未定系數(shù)。

　�、芮蟪鼋�(jīng)驗(yàn)方程

　　將確定的兩個(gè)未定系數(shù)代入數(shù)學(xué)模型，即得到中學(xué)生比較習(xí)慣的直角坐標(biāo)系的經(jīng)驗(yàn)方程。

　　中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)有它一套實(shí)驗(yàn)知識、方法、習(xí)慣和技能，要學(xué)好這套系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)知識、方法、習(xí)慣和技能，需要教師在教學(xué)過程中作科學(xué)的安排，由淺入深，由簡到繁加以培養(yǎng)和鍛煉。逐步掌握探索未知物理規(guī)律的基本方法。

　　7.分組實(shí)驗(yàn)問題

　　對學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，目前存在的主要問題是：

　�、儆械膶W(xué)生不講求實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖欠襁_(dá)到，不按實(shí)驗(yàn)規(guī)則和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是在實(shí)驗(yàn)室里把儀器當(dāng)作玩具胡亂地?cái)[弄幾下就了事;

　�、谟械膶W(xué)生不遵守實(shí)驗(yàn)室的紀(jì)律，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)串來串去，大聲講話，干擾別人的實(shí)驗(yàn)操作;

　�、墼诜纸M實(shí)驗(yàn)中的操作往往由一人包辦到底，其余同學(xué)只是陪坐，不能參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng);

　�、苡械耐瑢W(xué)不重視實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，不重視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，而是湊湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)了事，將實(shí)驗(yàn)課變成了湊數(shù)據(jù)、拼結(jié)論的課。

　　針對上述情況，在組織分組實(shí)驗(yàn)，特別是進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)前的教育，從開始就著手培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。如愛護(hù)儀器，遵守實(shí)驗(yàn)室的各種紀(jì)律，實(shí)驗(yàn)前弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，�?shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟，了解實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)儀器的操作和放置。如實(shí)驗(yàn)儀器的放置應(yīng)方便操作和易于觀察，需要觀察和讀數(shù)的儀器、儀表應(yīng)放在中間靠近操作者，需要調(diào)節(jié)的儀器、儀表應(yīng)放在面前稍偏右，其它器件以不影響操作，不防礙觀察做有序的放置。應(yīng)要求學(xué)生人人參加實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將實(shí)驗(yàn)儀器清理歸還原處。認(rèn)真處理實(shí)驗(yàn)所測出的數(shù)據(jù)，分析歸納實(shí)驗(yàn)中觀察的現(xiàn)象，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，分析實(shí)驗(yàn)誤差，并寫出簡單的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

手持萬用表實(shí)驗(yàn)報(bào)告6

　　摘要：

　　熱敏電阻是阻值對溫度變化非常敏感的一種半導(dǎo)體電阻，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和用途，在自動(dòng)控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測溫技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特性，加深對熱敏電阻的電阻溫度特性的了解。

　　關(guān)鍵詞：

　　熱敏電阻、非平衡直流電橋、電阻溫度特性

　　1、引言

　　熱敏電阻是根據(jù)半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與溫度有很強(qiáng)的依賴關(guān)系而制成的一種器件，其電阻溫度系數(shù)一般為（-0.003~+0.6）℃-1。因此，熱敏電阻一般可以分為:

　　Ⅰ、負(fù)電阻溫度系數(shù)（簡稱NTC）的熱敏電阻元件

　　常由一些過渡金屬氧化物（主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物）在一定的燒結(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基本材料制成的，近年還有單晶半導(dǎo)體等材料制成。國產(chǎn)的主要是指MF91~MF96型半導(dǎo)體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內(nèi)基本已全部電離，即載流子濃度基本上與溫度無關(guān)，因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關(guān)系，隨著溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應(yīng)用于測溫控溫技術(shù)，還可以制成流量計(jì)、功率計(jì)等。

　�、颉⒄�電阻溫度系數(shù)（簡稱PTC）的熱敏電阻元件

　　常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝，高溫?zé)�制而成。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度，而遷移率隨溫度的變化相對可以忽略。載流子數(shù)目隨溫度的升高呈指數(shù)增加，載流子數(shù)目越多，電阻率越校應(yīng)用廣泛，除測溫、控溫，在電子線路中作溫度補(bǔ)償外，還制成各類加熱器，如電吹風(fēng)等。

　　2、實(shí)驗(yàn)裝置及原理

　　【實(shí)驗(yàn)裝置】

　　FQJ—Ⅱ型教學(xué)用非平衡直流電橋，F(xiàn)QJ非平衡電橋加熱實(shí)驗(yàn)裝置（加熱爐內(nèi)置MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）以及控溫用的溫度傳感器），連接線若干。

　　【實(shí)驗(yàn)原理】

　　根據(jù)半導(dǎo)體理論，一般半導(dǎo)體材料的電阻率和絕對溫度之間的關(guān)系為

　�。�1—1）

　　式中a與b對于同一種半導(dǎo)體材料為常量，其數(shù)值與材料的物理性質(zhì)有關(guān)。因而熱敏電阻的電阻值可以根據(jù)電阻定律寫為

　　（1—2）

　　式中為兩電極間距離，為熱敏電阻的橫截面，。

　　對某一特定電阻而言，與b均為常數(shù)，用實(shí)驗(yàn)方法可以測定。為了便于數(shù)據(jù)處理，將上式兩邊取對數(shù)，則有

　　（1—3）

　　上式表明與呈線性關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中只要測得各個(gè)溫度以及對應(yīng)的電阻的值，

　　以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，則得到的圖線應(yīng)為直線，可用圖解法、計(jì)算法或最小二乘法求出參數(shù)a、b的值。

　　熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)下式給出

　�。�1—4）

　　從上述方法求得的b值和室溫代入式（1—4），就可以算出室溫時(shí)的電阻溫度系數(shù)。

　　熱敏電阻在不同溫度時(shí)的電阻值，可由非平衡直流電橋測得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示，B、D之間為一負(fù)載電阻，只要測出，就可以得到值。

　　當(dāng)負(fù)載電阻→，即電橋輸出處于開

　　路狀態(tài)時(shí)，=0，僅有電壓輸出，用表示，當(dāng)時(shí)，電橋輸出=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。為了測量的準(zhǔn)確性，在測量之前，電橋必須預(yù)調(diào)平衡，這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關(guān)。

　　若R1、R2、R3固定，R4為待測電阻，R4 = RX，則當(dāng)R4→R4+△R時(shí)，因電橋不平衡而產(chǎn)生的電壓輸出為：

　�。�1—5）

　　在測量MF51型熱敏電阻時(shí)，非平衡直流電橋所采用的是立式電橋，，且，則

　　（1—6）

　　式中R和均為預(yù)調(diào)平衡后的電阻值，測得電壓輸出后，通過式（1—6）運(yùn)算可得△R，從而求的=R4+△R。

　　3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究

　　根據(jù)表一中MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）之電阻~溫度特性研究橋式電路，并設(shè)計(jì)各臂電阻R和的值，以確保電壓輸出不會(huì)溢出（本實(shí)驗(yàn)=1000.0Ω，=4323.0Ω）。

　　根據(jù)橋式，預(yù)調(diào)平衡，將“功能轉(zhuǎn)換”開關(guān)旋至“電壓“位置，按下G、B開關(guān)，打開實(shí)驗(yàn)加熱裝置升溫，每隔2℃測1個(gè)值，并將測量數(shù)據(jù)列表（表二）。

　　表一MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）之電阻～溫度特性

　　溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

　　電阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748

　　表二非平衡電橋電壓輸出形式（立式）測量MF51型熱敏電阻的數(shù)據(jù)

　　i 9 10

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

　　熱力學(xué)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 2871.692.9 2507.6 2345.1

　　根據(jù)表二所得的數(shù)據(jù)作出～圖，如右圖所示。運(yùn)用最小二乘法計(jì)算所得的線性方程為，即MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7kΩ）的電阻～溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。

　　4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差

　　通過實(shí)驗(yàn)所得的MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。根據(jù)所得表達(dá)式計(jì)算出熱敏電阻的電阻～溫度特性的測量值，與表一所給出的參考值有較好的一致性，如下表所示：

　　表三實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

　　溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65

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

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

　　相對誤差% 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00

　　從上述結(jié)果來看，基本在實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)。但我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，電阻值變小，但是相對誤差卻在變大，這主要是由內(nèi)熱效應(yīng)而引起的。

　　5、內(nèi)熱效應(yīng)的影響

　　在實(shí)驗(yàn)過程中，由于利用非平衡電橋測量熱敏電阻時(shí)總有一定的工作電流通過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的高于外界溫度的附加內(nèi)熱溫升，這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在準(zhǔn)確測量熱敏電阻的溫度特性時(shí)，必須考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實(shí)驗(yàn)不作進(jìn)一步的研究和探討。

　　6、實(shí)驗(yàn)小結(jié)

　　通過實(shí)驗(yàn)，我們很明顯的可以發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對溫度的變化是非常敏感的，而且隨著溫度上升，其電阻值呈指數(shù)關(guān)系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器，可使微小的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓�形成大的信號輸出，特別適于高精度測量。又由于元件的體積小，形狀和封裝材料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動(dòng)及熱沖擊等環(huán)境下作溫濕度傳感器，可應(yīng)用與各種生產(chǎn)作業(yè)，開發(fā)潛力非常大。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]竺江峰，蘆立娟，魯曉東。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M]

　　[2]楊述武，楊介信，陳國英。普通物理實(shí)驗(yàn)（二、電磁學(xué)部分）[M]北京：高等教育出版社

　　[3] 《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》編寫組。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M]廈門：廈門大學(xué)出版社

　　[4]陸申龍，曹正東。熱敏電阻的電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)教與學(xué)[J]<

手持萬用表實(shí)驗(yàn)報(bào)告7

　　器材

　　找一個(gè)底面很平的容器，讓一個(gè)蠟燭頭緊貼在容器底部，再往容器里倒水，蠟燭頭并不會(huì)浮起來：輕輕地把蠟燭頭撥倒，它立刻就會(huì)浮起來。

　　可見，當(dāng)物體與容器底部緊密接觸時(shí)，兩個(gè)接觸面間就沒有液體滲入，物體的下表面不再受液體對它向上的壓強(qiáng)，液體對它就失去了向上托的力，浮力當(dāng)然隨之消失了。

　　現(xiàn)在，你能提出為潛艇擺脫困境的措施了嗎？

　　“浮力是怎樣產(chǎn)生的”，學(xué)生對“浮力就是液體對物體向上的壓力和向下的壓力之差”這一結(jié)論是可以理解的，但卻難以相信，因此做好浮力消失的實(shí)驗(yàn)是攻克這一難點(diǎn)的關(guān)鍵，下面介紹兩種簡便方法。

　　[方法1]

　　器材：大小適當(dāng)?shù)牟Ａ�漏�?化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有)一個(gè)、乒乓球一只、紅水一杯。

　　步驟：

　　(1)將乒乓球有意撳入水中，松手后乒乓球很快浮起。

　　(2)用手托住漏斗(喇叭口朝上，漏斗柄夾在中指和無名指之間)，將乒乓球放入其中，以大拇指按住乒乓球，將水倒入漏斗中，松開拇指，可見乒乓球不浮起，(這時(shí)漏斗柄下口有水向下流，這是因?yàn)槠古仪蚺c漏斗間不太密合)。

　　(3)用手指堵住出水口，可見漏斗柄中水面逐漸上升，當(dāng)水面升至乒乓球時(shí)，乒乓球迅即上浮。(若漏斗柄下口出水過快，可在乒乓球與漏斗接觸處墊一圈棉花，這樣可以從容地觀察水在漏斗柄中上升的情況。)

　　[方法2]

　　器材：透明平底塑料桶(深度10cm左右，口徑宜大些，便于操作)一只、底面基本平整的木塊(如象棋子、積木、保溫瓶塞等)一個(gè)、筷子一根、水一杯。

　　制作小孔桶：取一鐵扦在酒精燈上燒紅，在塑料桶底面中央穿一小孔、孔徑1cm左右，用砂紙將孔邊磨平即成一小孔桶。

　　步驟：

　　(1)將木塊有意撳入水中，松手后木塊很快浮起。

　　(2)將木塊平整的一面朝下放入小孔桶中并遮住小孔，用筷子按住木塊，向桶中倒水。移去筷子，可見木塊不浮起。(這時(shí)小孔處有水向下滴，這是因?yàn)槟緣K與桶的接觸面之間不很密合)。

　　(3)用手指堵住小孔，木塊立即上浮。

　　上述兩例針對實(shí)際中物體的表面不可能絕對平滑這一事實(shí)，巧妙地利用“小孔滲漏”使水不在物體下面存留，從而使物體失去液體的向上的壓力，也就失去了浮力，結(jié)果本應(yīng)浮在水面上的乒乓球和木塊卻被牢牢地釘在了水底，不能不令學(xué)生嘆服。接著步驟(3)又魔術(shù)般地使浮力再現(xiàn)，更令學(xué)生情緒高漲，躍躍欲試。

　　組成串聯(lián)電路和并聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誣____________、______________的連接方式。

　　二、實(shí)驗(yàn)器材：__________、__________、__________、__________、___________。三、步驟：1.組成串聯(lián)電路

　　A.按圖1-1的電路圖，先用鉛筆將圖1-2中的電路元件，按電路圖中的順序連成實(shí)物電路圖(要求元件位置不動(dòng)，并且導(dǎo)線不能交叉)。

　　B.按圖1-1的電路圖接好電路，閉合和斷開開關(guān)，觀察開關(guān)是同時(shí)控制兩個(gè)燈泡，還是只控制其中一個(gè)燈光泡.

　　觀察結(jié)果:__________________________________________________________ C.把開關(guān)改接在L1和L2之間,重做實(shí)驗(yàn)B;再改接到L2和電池負(fù)極之間,再重做實(shí)驗(yàn)B.觀察開關(guān)的控制作用是否改變了,并分別畫出相應(yīng)的電路圖.

　　電路圖電路圖

　　觀察結(jié)果:___________________________觀察結(jié)果:__________________________

　　_______________________________. ______________________________. 2.組成并聯(lián)電路

　　A.畫出由兩盞電燈L1和L2組成的并聯(lián)電路圖,要求開關(guān)S接在干路上,開關(guān)S1和S2分別接在兩個(gè)支路上,并按電路圖用鉛筆連接1-3

　　的實(shí)物電路圖.

　　電路圖

　　B.按電路圖在實(shí)物上連接并聯(lián)電路,然后進(jìn)行下述實(shí)驗(yàn)和觀察:

　　a.閉合S1和S2,再閉合或斷開干路開關(guān)S,觀察開關(guān)S控制哪個(gè)燈泡.

　　觀察結(jié)果:____________________________________________________________

　　b.閉合S和S2,再閉合或斷開干路開關(guān)S1,觀察開關(guān)S1控制哪個(gè)燈泡.觀察結(jié)果:____________________________________________________________

　　c.閉合S和S1,再閉合或斷開干路開關(guān)S2,觀察開關(guān)S2控制哪個(gè)燈泡.

　　觀察結(jié)果:____________________________________________________________ [結(jié)論]

　　1.在串聯(lián)電路里開關(guān)控制____________用電器;如果開關(guān)的位置改變了,它的控制作用_________.

　　2.在并聯(lián)電路干路里的開關(guān)控制__________________用電器;支路中的開關(guān)只能控制_______________用電器.

【手持萬用表實(shí)驗(yàn)報(bào)告】相關(guān)文章：

科技實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告07-29

物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告-實(shí)驗(yàn)報(bào)告01-26

關(guān)于手持物品的禮儀規(guī)范介紹04-17

實(shí)驗(yàn)報(bào)告芯片解剖實(shí)驗(yàn)報(bào)告10-09

初中物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告-實(shí)驗(yàn)報(bào)告01-27

示波器的使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告-實(shí)驗(yàn)報(bào)告01-27

測量血壓實(shí)驗(yàn)報(bào)告-實(shí)驗(yàn)報(bào)告01-27

實(shí)驗(yàn)報(bào)告12-04

關(guān)于手持物品的禮儀規(guī)范有哪些04-21