第一篇：密立根油滴課后思考題

密立根油滴是一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，大家做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)之后有什么收獲呢？以下是小編精心準(zhǔn)備的密立根油滴課后思考題，大家可以參考以下內(nèi)容哦！

一、選擇題

1、在密立根油滴實(shí)驗(yàn)前，需要實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行水平調(diào)節(jié)操作嗎？

A、需要 B、不需要

2、在密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，任意一個(gè)油滴都可以被作為實(shí)驗(yàn)測(cè)量對(duì)象嗎？

A、是 B、不是

3、在密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，主要驗(yàn)證電荷的（）

A 顆粒性 B 連續(xù)性 C 帶電性

4、以下說法正確的是：（）

A、在實(shí)驗(yàn)過程中尋找的電荷平衡電壓為0-400之間的任意值

B、本次實(shí)驗(yàn)所采用的方法是動(dòng)態(tài)（非平衡）法測(cè)油滴電荷

C、我們將實(shí)驗(yàn)測(cè)量和計(jì)算得到的一組油滴帶電量數(shù)據(jù)除以公認(rèn)值e，得到各油滴的帶電量子數(shù)（一般為非整數(shù)），再對(duì)這些四舍五入取整，作為各油滴的帶電量子數(shù)n5、密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，基本電荷e的計(jì)算，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各油滴電荷q求（）

A、算術(shù)平均值 B、最小公倍數(shù) C、最小整數(shù) D、最大公約數(shù)

二、填空題

1、在進(jìn)行密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇一個(gè)合適油滴的電壓標(biāo)準(zhǔn)是 V到 V。

2、在進(jìn)行密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇一個(gè)合適油滴的試測(cè)時(shí)間范圍是 S到 S。

3、密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，主要需要測(cè)___________和 ___________這兩個(gè)物理量。

三、簡(jiǎn)答題

1、為什么實(shí)驗(yàn)前要先調(diào)水平？

2、什么樣的油滴是合適的？

參考答案：

一、選擇題

1、在密立根油滴實(shí)驗(yàn)前，需要實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行水平調(diào)節(jié)操作嗎？

A、需要 B、不需要

答案：A2、在密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，任意一個(gè)油滴都可以被作為實(shí)驗(yàn)測(cè)量對(duì)象嗎？

A、是 B、不是

答案：B3、在密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，主要驗(yàn)證電荷的（A）

A 顆粒性 B 連續(xù)性 C 帶電性

4、以下說法正確的是：（C）

A、在實(shí)驗(yàn)過程中尋找的電荷平衡電壓為0-400之間的任意值

B、本次實(shí)驗(yàn)所采用的方法是動(dòng)態(tài)（非平衡）法測(cè)油滴電荷

C、我們將實(shí)驗(yàn)測(cè)量和計(jì)算得到的一組油滴帶電量數(shù)據(jù)除以公認(rèn)值e，得到各油滴的帶電量子數(shù)（一般為非整數(shù)），再對(duì)這些四舍五入取整，作為各油滴的帶電量子數(shù)n5、密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，基本電荷e的計(jì)算，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各油滴電荷q求（D）

A、算術(shù)平均值 B、最小公倍數(shù) C、最小整數(shù) D、最大公約數(shù)

二、填空題

1、在進(jìn)行密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇一個(gè)合適油滴的電壓標(biāo)準(zhǔn)是 200 V到 300 V。

2、在進(jìn)行密立根油滴實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇一個(gè)合適油滴的試測(cè)時(shí)間范圍是 8 S到 20 S。

3、密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，主要需要測(cè)__電壓__________和 ___時(shí)間_______這兩個(gè)物理量。

三、簡(jiǎn)答題

1、為什么實(shí)驗(yàn)前要先調(diào)水平？

答案要點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)采用的方法是平衡法，本方法利用兩個(gè)平衡狀態(tài)（1、重力與電場(chǎng)力平衡處于“靜止”狀態(tài)；

2、重力與空氣阻力二力平衡，處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），立方程求解。其中平衡狀態(tài)1即對(duì)電場(chǎng)力的方向有豎直向上的要求，與電場(chǎng)力方向垂直的平行極板必須為水平，因此，實(shí)驗(yàn)前需要滿足這一要求將平行極板調(diào)水平。

2、什么樣的油滴是合適的？

答案要點(diǎn)：

1、平衡電壓在200至300V；

2、油滴測(cè)量時(shí)下落所花的時(shí)間在8至20秒。

第二篇：密立根油滴法測(cè)量電荷電量實(shí)驗(yàn)的一種改進(jìn)

密立根油滴實(shí)驗(yàn)的操作改進(jìn)

姓名：屈少斌 學(xué)號(hào)：2022015020 摘要: 密立根油滴實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一, 至今仍是近代物理實(shí)驗(yàn)中的必做實(shí)驗(yàn)。本文針對(duì)密立根油滴法測(cè)量電荷電量的實(shí)驗(yàn)中存在誤差過大導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差過大的問題, 提出一種輔助該實(shí)驗(yàn)的軟件方案。該方案能夠避免過大的誤差, 同時(shí)合理保留精度允許范圍的誤差量, 較為真實(shí)可靠的還原整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。將該軟件改進(jìn)方案引入實(shí)驗(yàn)教學(xué), 能夠在節(jié)約成本的同時(shí)改善教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞: 密立根油滴法;實(shí)驗(yàn);電荷;改進(jìn)方案

引言

19世紀(jì)末, 隨著X射線的發(fā)現(xiàn)而迅速展開的物理學(xué)革命, 揭開了現(xiàn)代物理學(xué)的序幕, 人類從此打開了奇妙的微觀世界研究的大門。1897年J1J1Thomson在研究陰極射線的實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)了電子的存在。于是, 測(cè)定電子電荷e就成了當(dāng)時(shí)物理學(xué)家面臨的重大課題。美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家密立根(R1A1Millikan)歷經(jīng)11年時(shí)間[ 1 ], 首次精確地測(cè)出了基本電荷的數(shù)值為e=(1.5924±0.0017)×10-19C,因而獲得1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[ 2 ]。密立根油滴實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙, 方法簡(jiǎn)便, 設(shè)備簡(jiǎn)單, 結(jié)果準(zhǔn)確, 堪稱物理實(shí)驗(yàn)之典范, 尤其是它的設(shè)計(jì)思想更值得借鑒。近年來[ 3 ], 根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想改進(jìn)的用磁漂浮的方法測(cè)量分?jǐn)?shù)電荷, 以及用密立根油滴儀同時(shí)測(cè)量粉塵的粒徑和電荷量的實(shí)驗(yàn), 引起了人們的普遍關(guān)注, 說明該實(shí)驗(yàn)至今仍富巨大的生命力。重做密立根油滴實(shí)驗(yàn)[ 4 ], 在不斷改進(jìn)測(cè)量方法的同時(shí), 可以進(jìn)一步體驗(yàn)前輩物理學(xué)家深刻的物理思想和精巧的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子的存在后，人們進(jìn)行了多次嘗試，以精確確定它的性質(zhì)。湯姆生又測(cè)量了這種基本粒子的比荷（荷質(zhì)比），證實(shí)了這個(gè)比值是唯一的。許多科學(xué)家為測(cè)量電子的電荷量進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)探索工作。電子電荷的精確數(shù)值最早是美國(guó)科學(xué)家密立根于1917年用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。密立根在前人工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基本電荷量e的測(cè)量，他作了幾千次測(cè)量，一個(gè)油滴要盯住幾個(gè)小時(shí)，可見其艱苦的程度。

密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)，精確地測(cè)定基本電荷量e的過程，是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的過程。為了實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，他創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)所必須的環(huán)境條件，例如油滴室的氣壓和溫度的測(cè)量和控制。開始他是用水滴作為電量的載體的，由于水滴的蒸發(fā)，不能得到滿意的結(jié)果，后來改用了揮發(fā)性小的油滴。最初，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過公式計(jì)算出的e值隨油滴的減小而增大，面對(duì)這一情況，密立根經(jīng)過分析后認(rèn)為導(dǎo)致這個(gè)謬誤的原因在于，實(shí)驗(yàn)中選用的油滴很小，對(duì)它來說，空氣已不能看作連續(xù)媒質(zhì)，斯托克斯定律已不適用，因此他通過分析和實(shí)驗(yàn)對(duì)斯托克斯定律作了修正，得到了合理的結(jié)果。

密立根的實(shí)驗(yàn)裝置隨著技術(shù)的進(jìn)步而得到了不斷的改進(jìn)，但其實(shí)驗(yàn)原理至今仍在當(dāng)代物理科學(xué)研究的前沿發(fā)揮著作用，例如，科學(xué)家用類似的方法確定出基本粒子──夸克的電量。

油滴實(shí)驗(yàn)中將微觀量測(cè)量轉(zhuǎn)化為宏觀量測(cè)量的巧妙設(shè)想和精確構(gòu)思，以及用比較簡(jiǎn)單的儀器，測(cè)得比較精確而穩(wěn)定的結(jié)果等都是富有啟發(fā)性的。

由于密立根油滴法的精妙設(shè)計(jì)和重大的意義, 因此大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中, 密立根油滴法測(cè)定電子電荷的實(shí)驗(yàn)也是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一?，F(xiàn)在做密立根油滴法測(cè)定電子電荷實(shí)驗(yàn)所用的儀器設(shè)備比起100年前的密立根所用設(shè)備有了非常大的改進(jìn)。學(xué)生用專用實(shí)驗(yàn)儀器在做該實(shí)驗(yàn) 時(shí)只需要找到合適的油滴, 并進(jìn)行簡(jiǎn)單的按鍵操作就可以完成基本的測(cè)量。經(jīng)過測(cè)量, 實(shí)驗(yàn)儀器會(huì)自動(dòng)給出油滴所帶的電荷數(shù)。然后, 學(xué)生通過計(jì)算就可以測(cè)定電子所帶的電荷數(shù)。然而, 由于實(shí)驗(yàn)儀器本身的原因和學(xué)生的操作誤差, 常常導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)量到的電子電荷數(shù)和電子電荷理論值相距甚遠(yuǎn), 大大超出可接受的范圍。基于這種實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)際情況, 本文提出了一種對(duì)密立根油滴法測(cè)定電子電荷實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方案。

一

密立根油滴法實(shí)驗(yàn)原理

密立根油滴實(shí)驗(yàn)有兩種基本的方法, 即動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)平衡法。這兩種方法都是從觀察和測(cè)量帶電油滴在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律入手的, 運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)方法有一定區(qū)別。為了獲得比較精確的測(cè)量結(jié)果, 盡可能把油滴受到的各種作用和修正因素都考慮進(jìn)去。

動(dòng)態(tài)法

當(dāng)油滴受到的重力、電場(chǎng)力、浮力及粘滯阻力四個(gè)力的作用平衡時(shí), 作勻速的上升運(yùn)動(dòng), 就滿足了動(dòng)態(tài) 法的測(cè)量條件。(1)實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)平行極板間未加電壓時(shí), 油滴受重力、浮力、粘滯阻力三個(gè)力作用,平衡時(shí) F重-F浮=F粘在平行極板間加電壓, 油滴受重力、浮力、電場(chǎng)力及粘滯阻力四個(gè)力作用,平衡時(shí)。

靜態(tài)平衡法

當(dāng)油滴在重力、電場(chǎng)力、浮力三個(gè)力的作用下靜止時(shí), 就滿足了靜態(tài)平衡法的測(cè)量條件。(1)實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)平行極板間未加電壓時(shí), 油滴的受力情況與311節(jié)(1)中未加電壓時(shí)相同。

當(dāng)給平行極板加上電壓時(shí), 調(diào)節(jié)電壓使油滴靜止, 這時(shí)油滴同時(shí)受到重力、浮力、電場(chǎng)力三個(gè)力作用, 其關(guān)系為： F重-F浮= F電

在介紹改進(jìn)方案之前, 再介紹下密立根油滴法[ 5 ]。實(shí)驗(yàn)中，用噴霧器將油滴噴入兩塊相距為d的水平放置的平行極板之間，如圖3所示。油滴在噴射時(shí)由于摩擦，一般都會(huì)帶電。設(shè)油滴的質(zhì)量為m，所帶電量為q，加在兩平行極板之間的電壓為V，油滴在兩平行極板之間將受到兩個(gè)力的作用，一個(gè)是重力mg，一個(gè)是電場(chǎng)力mg=qV/d。通過調(diào)節(jié)加在兩極板之間的電壓V，可以使這兩個(gè)力大小相等、方向相反，從而使油滴達(dá)到平衡，懸浮在兩極板之間。此時(shí)有: mg=qV/d

(1)

為了測(cè)定油滴所帶的電量q，除了測(cè)定V和d外，還需要測(cè)定油滴的質(zhì)量m。但是，由于m很小，需要使用下面的特殊方法進(jìn)行測(cè)定。

因?yàn)樵谄叫袠O板間未加電壓時(shí)，油滴受重力作用將加速下降，但是由于空氣的粘滯性會(huì)對(duì)油滴產(chǎn)生一個(gè)與其速度大小成正比的阻力，油滴下降一小段距離而達(dá)到某一速度v后，阻力與重力達(dá)到平衡（忽略空氣的浮力），油滴將以此速度勻速下降示。

由斯托克斯定律可得:

f=6παηv=mg

(2)其中η是空氣的粘滯系數(shù)，α是油滴的半徑（由于表面張力的作用，小油滴總是呈球狀）。

設(shè)油滴的密度為ρ，油滴的質(zhì)量m可用下式表示

m=4πα3ρ/3

(3)將（2）式和（3）式合并，可得油滴的半徑為:

α=(9ηv/2ρg)1/2

(4)由于斯托克斯定律對(duì)均勻介質(zhì)才是正確的，對(duì)于半徑小到10-6m的油滴小球，其大小接近空氣空隙的大小，空氣介質(zhì)對(duì)油滴小球不能再認(rèn)為是均勻的了，因而斯托克斯定律應(yīng)該修正為

fr=6παηv/(1+b/αp)式中b為一修正常數(shù)，取b=6.17 ×10-6cmHg ；P為大氣壓強(qiáng)，單位是cmHg。利用平衡條件和（3）式可得

α=[9ηv/2ρg(1+b/αp)]1/2

(5)上式根號(hào)下雖然還包含油滴的半徑α，因?yàn)樗翘幱谛拚?xiàng)中，不需要十分精確，仍可用（4）

式來表示。將（5）代入（3）式得

3/

2m=4π/3[9ηv/2ρg(1+b/αp)] ρ

(6)當(dāng)平行極板間的電壓為0時(shí)，設(shè)油滴勻速下降的距離為l，時(shí)間為t，則油滴勻速下降的速度為

v=L/t

(7)將（7）式代入（6）式，再將（6）式代入（1）式得

q=18πd[ηL/t(1+b/αp)]

3/2

/v(2ρg)1/2

(8)

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一個(gè)油滴，如果改變它所帶的電量，則能夠使油滴達(dá)到平衡的電壓必須是某些特定的值vn。研究這些電壓變化的規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，他們都滿足下面的方程

q=ne=mgd/vn 式中n=±1, ±2…..而e則是一個(gè)不變的值。

對(duì)于不同的油滴，可以證明有相同的規(guī)律，而且e值是相同的常數(shù)，這即是說電荷是不連續(xù)的，電荷存在著最小的電荷單位，也即是電子的電荷值e。于是，（8）式可化為 ne=18πd[ηL/t(1+b/αp)]

3/2

/v(2ρg)1/2

(9)

根據(jù)上式即可測(cè)出電子的電荷值e，驗(yàn)證電子電荷的不連續(xù)性。

二

密立根油滴實(shí)驗(yàn)的儀器

密立根油滴實(shí)驗(yàn)儀MOD-8由油滴儀和CCD成像系統(tǒng)組成。在過去的油滴實(shí)驗(yàn)中常通過顯微鏡觀測(cè)油滴, 時(shí)間一長(zhǎng)眼睛感到疲勞, 以至于丟失油滴?，F(xiàn)使用電視顯微油滴儀, 采用CCD攝像頭和監(jiān)視器。從監(jiān)視器上觀察油滴, 視野寬闊, 圖像鮮明, 提高了測(cè)量精度[ 6 ]。

三

實(shí)驗(yàn)中存在的問題

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)采用的密立根油滴儀的操作雖然比較簡(jiǎn)單, 但由于儀器自身的限制, 加上學(xué)生的操作誤差, 常常不能得到令人滿意的測(cè)量精度。根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷, 總結(jié)如下幾方面的誤差:

第一, 由于采用噴霧器, 因此油滴大小不可控, 選擇合適大小的油滴需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力。

第二, 兩個(gè)帶電極板間的電壓是可調(diào)的, 但是其精度有限, 因此會(huì)造成實(shí)驗(yàn)中極板間的電場(chǎng)力和油滴重力不能完全平衡, 油滴會(huì)存在緩慢的漂移。

第三, 學(xué)生肉眼判斷油滴進(jìn)入勻速下降狀態(tài)存在一定的誤差。

第四, 油滴儀的按鍵存在響應(yīng)時(shí)間。學(xué)生目視油滴儀屏幕, 觀察到油滴勻速下落開始計(jì)時(shí)和計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)都需要操作按鍵, 而從學(xué)生看到到按鍵響應(yīng)中間的時(shí)間誤差較大。由于油的密度、重力加速度、空氣粘度、大氣壓強(qiáng)、平行板間距離等都可以通過精確測(cè)量得到較為準(zhǔn)確的數(shù)值, 顧不考慮這幾個(gè)參量引入的誤差。

從上述分析可以看出, 密立根油滴儀對(duì)油滴的選擇具有極大的隨機(jī)性, 而儀器本身的性能又增加了許多限制, 加上學(xué)生個(gè)體的操作誤差, 在有限的課堂時(shí)間中,很可能會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)非常大的偏差。這種實(shí)驗(yàn)偏差不但不利于學(xué)生對(duì)密立根油滴法的理解, 還給教師的教學(xué)帶來了許多不必要的麻煩。

四

改進(jìn)方案

為了能夠在有限的課堂時(shí)間中改善實(shí)驗(yàn)效果, 讓學(xué)生對(duì)密立根油滴法有更為直觀和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí), 本文提出一種軟件方案來模擬密立根油滴法測(cè)定電子電荷實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)方案具體包含以下幾個(gè)部分: 第一, 由于油的密度、重力加速度、空氣粘度、大氣壓強(qiáng)、平行板間距離和修正常數(shù)基本不會(huì)引入大的誤差, 所以我們?cè)谲浖袑⑦@些參量預(yù)置為本地測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)。

第二, 通過軟件隨機(jī)產(chǎn)生模擬油滴的質(zhì)量, 并把油滴的質(zhì)量控制在與實(shí)際噴霧器噴出的油滴相同的數(shù)量級(jí),這個(gè)值做為模擬油滴的真實(shí)值。并根據(jù)這個(gè)模擬的真實(shí)質(zhì)量和前面預(yù)置的本地重力加速度值來計(jì)算出模擬油滴受到的重力。

第三, 為模擬油滴的真實(shí)值附加一個(gè)大小合適的隨機(jī)測(cè)量誤差, 從而得到模擬油滴的質(zhì)量測(cè)量值。

第四, 設(shè)置兩極板電壓可調(diào), 并且極板電壓調(diào)節(jié)精度采用最高精度的浮點(diǎn)數(shù), 從而保證兩極板電壓絕對(duì)可以使帶電油滴所受到的電場(chǎng)力完全和其重力平衡。電壓值給出精確值。

第五, 通過軟件實(shí)現(xiàn)模擬油滴從屏幕上方自由落體下落, 并在一個(gè)起始線后進(jìn)入勻速狀態(tài)。該勻速度的大小可以由修正的斯托克斯定律求得。

第六, 學(xué)生觀察到模擬滴穿越起始線進(jìn)入勻速狀態(tài)后, 隨時(shí)可以點(diǎn)擊鼠標(biāo)開始記錄時(shí)間和下降距離。記錄完畢時(shí), 再次點(diǎn)擊鼠標(biāo), 計(jì)算機(jī)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)給出下降的時(shí)間和下降的距離。

第七, 為上述參與公式計(jì)算的測(cè)量量分別附加一個(gè)合理的誤差, 輸出給學(xué)生。并且將電荷量的計(jì)算結(jié)果輸出給學(xué)生, 讓學(xué)生根據(jù)這個(gè)值進(jìn)行計(jì)算。

第八, 通過軟件圖示演示數(shù)據(jù)處理過程和誤差分析的方法, 讓學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)加深認(rèn)識(shí)和理解, 掌握密立根實(shí)驗(yàn)的精髓。

五

改進(jìn)方案的C++和Matlab編程實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

由于C++和Matlab語言具有豐富的函數(shù)庫(kù)和強(qiáng)大的開發(fā)功能[ 7 ] [ 8 ], 上述改進(jìn)方案的具體實(shí)現(xiàn)采用C++和Matlab語言編程實(shí)現(xiàn)。由于文章篇幅所限, 本文并不給出具體程序, 而只闡述編程實(shí)現(xiàn)過程中需要注意的關(guān)鍵問題: 第一, 軟件方案中的預(yù)置量需要提前實(shí)地測(cè)量, 保證與實(shí)際密立根油滴儀一致。只有這些前提條件是準(zhǔn)確一致的, 才能確保兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的比較。

第二, 隨機(jī)產(chǎn)生油滴時(shí), 由于帶電量和質(zhì)量都是隨機(jī)的, 所以需要通過軟件設(shè)置保證油滴的質(zhì)量和帶電量基本符合實(shí)際情況, 不會(huì)相差若干個(gè)數(shù)量級(jí)。

第三, 一定要給軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量附加一個(gè)誤差量, 而且誤差量的具體大小根據(jù)相應(yīng)的實(shí)際測(cè)量工具來確定。

六

結(jié)

論

密立根油滴實(shí)驗(yàn)的方法給我們?cè)S多啟發(fā)，通過本實(shí)驗(yàn)，我們不僅能進(jìn)一步理解該實(shí)驗(yàn)，而且還可以對(duì)電荷的量子性有初步的感受，能夠用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)量子論的東西進(jìn)行接觸，也許對(duì)我們學(xué)習(xí)量子論的物理知識(shí)有很大的幫助，可能就是因?yàn)樽鲞^本實(shí)驗(yàn)，我們?cè)趯W(xué)習(xí)量子論的后續(xù)課程中有一點(diǎn)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)了想要做好此實(shí)驗(yàn)并不是那么的容易，因?yàn)楫?dāng)我們真正的來做該實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們才發(fā)現(xiàn)，雖然實(shí)驗(yàn)的原理不是很難，但是操做起來比較困難，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中我們不僅要用眼睛觀看油滴的運(yùn)動(dòng)，而且還要用手進(jìn)行相關(guān)的操作，這樣導(dǎo)致我們的眼眼睛和手的操作很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)。鑒于上面的這些因素，才提出了下面的操作控制。

密立根油滴法測(cè)量電荷電量的實(shí)驗(yàn)中常常由于實(shí)驗(yàn)儀器本身的誤差和學(xué)生的操作誤差過大而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重偏離正確值, 給學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)都帶來了非常大的困擾。本文提出一種軟件方案用于輔助密立根油滴法實(shí)驗(yàn)教學(xué)。該方案能夠避免上述較大的誤差, 同時(shí)合理保留精度允許范圍的誤差量, 較為真實(shí)的反映密立根油滴法實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程。采用該方法, 在不用更換密立根油滴儀的情況下, 就可以解決該實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)和教學(xué)的問題, 可以在節(jié)約成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)效果較好的改善。

密立根因測(cè)出電子電量及其他方面的貢獻(xiàn)，榮獲1923諾貝爾物理獎(jiǎng)，從他的成功過程可以看出，在科學(xué)探索中，只要具備了條件，思想方法正確，百折不撓地干下去，認(rèn)識(shí)就能不斷深化，并能最終獲得成功。p參考文獻(xiàn): [1] 熊俊.近代物理實(shí)驗(yàn)[M].北京: 北京師范大學(xué)出版社,2007:1-9.[2] 李娟,李蜀晉, 胡再國(guó).密立根油滴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析[ J].物理實(shí)驗(yàn),2008,28(4):28-30.[3] 潘人培.物理實(shí)驗(yàn)[M].南京: 南京工學(xué)院出版社,1986:267-276.[4] 鄔鴻彥,朱明剛.近代物理實(shí)驗(yàn)[M].北京:科學(xué)出版社, 1998:41-51.[5] 李明.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].浙江: 浙江大學(xué)出版社, 2007.[6] 張?zhí)?,董有爾.近代物理實(shí)驗(yàn)[M].北京:科學(xué)出版社, 2004:30-36.[7] 譚浩強(qiáng)，周志德，北京：清華大學(xué)出版社，C++程序設(shè)計(jì)。電子工業(yè)出版社，2006.[8] 陳杰.MATLAB寶典[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2007.

第三篇：密立根經(jīng)典實(shí)驗(yàn)總結(jié)

摘要：重溫密里根經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，深入理解大師所用的基本實(shí)驗(yàn)方法，借鑒學(xué)習(xí)密里根采用宏觀力學(xué)模式揭示微觀離子的量子本性的物理構(gòu)想,精湛的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，從而更好地提高我們的素質(zhì)和能力。

關(guān)鍵詞：密里根 光電效應(yīng) 普朗克常量 基本電荷

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 油滴實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)思方法 創(chuàng)新

引言：美國(guó)物理學(xué)家密里根首先設(shè)計(jì)并完成的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和密里根油滴實(shí)驗(yàn)，在近代物理發(fā)展史上被認(rèn)為是物理實(shí)驗(yàn)學(xué)上的一個(gè)光輝典范，密里根以 巧妙的實(shí)驗(yàn)精湛的技術(shù)，無可辯駁的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了普朗克常量和任何帶電體所帶的電荷都是某一小電荷基本電荷的整數(shù)倍及基本電荷的數(shù)值

密立根，R．A．(Robert Andrews Millikan 1868～1953)美國(guó)物理學(xué)家。1868年3月22日生于伊利諾伊州的莫里森。1887年入奧伯林大學(xué)，讀完二年級(jí)時(shí)，被聘任為初等物理班的教員，從此便致力于物理學(xué)。1891年他大學(xué)畢業(yè)后，繼續(xù)擔(dān)任初等物理班的講課；A．A邁克耳孫在實(shí)驗(yàn)中的精湛技術(shù)，M．I．普平在講課中強(qiáng)調(diào)熟練的教學(xué)手段，都對(duì)他的影響很大。1895年，他獲得博士學(xué)位后留學(xué)歐洲，聽過J．-H．龐加萊、M．普朗克等的講課。1896年回國(guó)任教于芝加哥大學(xué)。由于教學(xué)成績(jī)優(yōu)異，第二年就升任副教授。1896年至1921年曾先后在芝加哥大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)的助理教授、副教授和教授。1921年應(yīng)聘到加利福尼亞理工學(xué)院擔(dān)任物理實(shí)驗(yàn)室主任并主持學(xué)院的行政委員會(huì)，一直工作到40年代。1916年他還兼任國(guó)家研究委員會(huì)主席，1928年兼任美國(guó)科學(xué)進(jìn)展協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。1953年12月19日在加利福尼亞的帕薩迪納逝世。密立根的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)深深的影響了近代物理學(xué)的進(jìn)程，下面就兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分別作出介紹。

一 對(duì)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究

1905年，愛因斯坦在普朗克能量子的啟發(fā)下，提出了光量子的概念，并成功解釋了光電效應(yīng)。接著，密立根對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行了10年左右的研究，于1916年發(fā)表論文證實(shí)了愛因斯坦的正確性，并精確測(cè)出了普朗克常量。從而為量子物理學(xué)的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，愛因斯坦和密立根都因光電效應(yīng)方面的杰出貢獻(xiàn)，分別于1921年和1923年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理

光電效應(yīng)是電磁波理論所無法解釋的，1905年愛因斯坦依照普朗克常量的量子假設(shè)，提出了關(guān)于光的本性的光子假說：當(dāng)光與物質(zhì)相互作用時(shí)，其能流集中在一些叫光子的粒子上，每個(gè)光子都具有能量h?，其中h是普朗克常數(shù)，?是光的頻率。當(dāng)金屬中的自由電子從入射光中吸收一個(gè)光子的能量h?時(shí)，一部分消耗于電子從金屬表面溢出所需要的逸出功W，其余

12h??mVm?W 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥膭?dòng)能。根據(jù)能量守恒有：

2上式稱為愛因斯坦方程，其中m是光電子質(zhì)量，Vm是光電子離開金屬表面時(shí)的最大速度。如圖是研究光電效應(yīng)的一種簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)裝置，在光電管的陽極A和

陰極K之間加上直流電壓U.當(dāng)用單色光照射陰極K時(shí)，陰極上就會(huì)有光電子逸出，它們將在加速電場(chǎng)的作用下飛向陽極A而形成電流I，稱為光電流。光電效應(yīng)具有下列幾個(gè)規(guī)律(1)飽和光電流強(qiáng)度Is 與入射光強(qiáng)成正比

若用一定頻率和強(qiáng)度的單色光照射陰極K，改變加在A和K兩極的電壓U，測(cè)量光電流I的變化，則可得到如圖(2)所示。實(shí)驗(yàn)表明，光電流I隨著正向

電壓U的增大而增大，并逐漸趨于飽和值Is；而且，飽和電流的大小與入射光強(qiáng)成正比。

(2)光電子的最大動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光強(qiáng)無關(guān)。

如圖(3)所示，當(dāng)A和K兩極電壓為零時(shí)，光電流不為零；只有當(dāng)兩極間加了反向電壓U??Us?0時(shí)，光電流I才為零，Us稱為截止電壓。當(dāng)U?0

極間沒有外加電場(chǎng)，有電子具有足夠的動(dòng)能從陰極飛到陽極，從而形成光電流；只有當(dāng)加一個(gè)反向電壓，并且足夠大以至于等于-Us時(shí)，就是那些具有最大初動(dòng)能的光電子，也必須將其初動(dòng)能全部用于克服外電場(chǎng)力做功，從而在外電場(chǎng)的作用下剛剛到達(dá)陽極，就返回陰極，使其在回路中不形成光電流，因此有

12mVm

eUs?2(3)紅限頻率

如圖(4)所示，當(dāng)入射光頻率逐漸增大時(shí)，截止電壓將隨之線性地增加；而且當(dāng)入射光頻率小于某值，截止電壓為零，這一頻率稱為截止頻率或紅限頻率，紅限頻率與陰極材料有關(guān)。

愛因斯坦方程可以很好的解釋這一現(xiàn)象，Us??的關(guān)系可表示如下： UshW??? ee 陰極材料的逸出功W越大，紅限頻率越高，即要求入射光子的能量越大。入射光頻率越高，光電子的動(dòng)能越大，需要的反向截止電壓越高，而且反向截止 電壓與入射光頻率成線性關(guān)系，直線的斜率是普朗克常量與電子電量之比。

由于暗電流和本底電流均很小，數(shù)量級(jí)相差102，與其光電流相比可忽略。

產(chǎn)生誤差的主要原因有：

(1)接觸電位 愛因斯坦光電方程是在同種金屬材料做陰極和陽極的情況下得出的，在兩種金屬接觸的地方存在“接觸電位差”。接觸電位差的大小與這些金屬的逸出功有關(guān)。光電管一般用逸出功大的金屬做陽極，用逸出功小的金屬做陰極。

(2)暗電流和本底電流 光電管在沒有受到光照時(shí)，也產(chǎn)生電流，稱為暗電流，它是由熱電流、漏電流、兩部分組成。

(3)反向電壓

由于陽極的污染，實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了反向電流。特性曲線與橫軸交點(diǎn)的電流雖然等于“0”，但陰極光電流并不等于“0”，交點(diǎn)的電位差US也不等于截止電位差

'US，兩者之差視陰極電流上升的快慢和陽極電流的大小所決定。

如果陰極電流上升越快，陽極電流越小，Ua和Ua之差越小。

'使周圍的雜散光對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響降到最低，而本底電流是周圍雜散光射入光電管所致，它們都隨外加電壓的變化而變化。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的設(shè)想

a、針對(duì)本底電流產(chǎn)生原因，可設(shè)計(jì)一個(gè)遮光罩，罩住從汞燈到光電管這段測(cè)量線路，來減少周圍雜散光對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

b、實(shí)驗(yàn)中電流數(shù)據(jù)會(huì)有微小跳動(dòng)，可能是由于逸出的光電子朝各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的都有，而光電倍增管沒有及時(shí)捕捉到所有的光電子，從而產(chǎn)生跳動(dòng)，可對(duì)光電倍增管進(jìn)行改進(jìn)。再者，光子本來就是一份一份的，打在陰極板上，不可能每時(shí)每刻的光量子都相同，并且經(jīng)過空氣，加上電流傳輸?shù)倪^程中電源電壓的影響以及電子的飄逸，導(dǎo)致了電流數(shù)值的跳動(dòng)。

c、在實(shí)驗(yàn)過程中，更換濾色片本身就比較麻煩，而且要記得蓋住汞燈出光孔，這就給實(shí)驗(yàn)帶來很多不確定的影響因素。更換過程中散光對(duì)實(shí)驗(yàn)可能會(huì)有更大的影響，可設(shè)計(jì)一個(gè)盤形的裝置，濾色片可安在上面，通過旋轉(zhuǎn)就可更換濾色片，這樣可減少人為的失誤。

d、在測(cè)截止電壓時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電流為零時(shí)電壓的數(shù)值不是某個(gè)具體數(shù)值而是一個(gè)電壓范圍，這時(shí)我們?nèi)ソ刂闺妷簯?yīng)該取平均值，這樣處理的過程會(huì)更準(zhǔn)確。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所分析的所測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)并制作實(shí)驗(yàn)儀器，在實(shí)驗(yàn)中不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器和方法，密立根終于1916年發(fā)表的實(shí)驗(yàn)結(jié)果全面地證實(shí)了愛因斯坦光量子理論對(duì)光電效應(yīng)的分析，光量子理論才開始得到人們的承認(rèn)。在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)獎(jiǎng)詞中，密立根并不諱言，他在做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)愛因斯坦的光電方程和光量子理論曾長(zhǎng)期抱懷疑態(tài)度。他做這些實(shí)驗(yàn)的本來目的是希望證明經(jīng)典電磁理論。但他在事實(shí)面前服從真理，反過來宣布愛因斯坦的光電方程完全得到了證實(shí)。

對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象的研究，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到光的波粒二象性的本質(zhì)，促進(jìn)了光量子理論的建立和近代物理學(xué)的發(fā)展。利用光電效應(yīng)制成的光電器件如光電管、光電池、光電倍增管等，已成為生產(chǎn)和科研中不可或缺的傳感和換能器。光電探測(cè)器和光電測(cè)量?jī)x的應(yīng)用也越來越廣泛。另外，利用光電效應(yīng)還可以制一些光控繼電器，用于自動(dòng)控制、自動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。

二 測(cè)量基本電荷

密立根油滴實(shí)驗(yàn)原理

用噴霧器將油滴噴入電容器兩塊水平的平行電極板之間時(shí)，油滴經(jīng)噴射后，一般都是帶電的。在不加電場(chǎng)的情況下，小油滴受重力作用而降落，當(dāng)重力與空氣的

浮力和粘滯阻力平衡時(shí)，它便作勻速下降，它們之間的關(guān)系是： mg=F1+B（1）式中：mg——油滴受的重力，F(xiàn)1——空氣的粘滯阻力，B——空氣的浮力。令σ、ρ分別表示油滴和空氣的密度；a為油滴的半徑；η為空氣的粘滯系數(shù)；vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為 mg=4/3πa^3δg(注：a^3為a的3次方，一下均是)，空氣的浮力 mg=4/3πa^3ρg，空氣的粘滯阻力f1=6πηaVg（流體力學(xué)的斯托克斯定律，Vg表示v下角標(biāo)g）。于是（1）式變?yōu)椋?/p>

4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg 可得出油滴的半徑 a=3(ηVg/2g(δ-ρ))^1/2（2）

當(dāng)平行電極板間加上電場(chǎng)時(shí)，設(shè)油滴所帶電量為q，它所受到的靜電力為qE，E為平行極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，E＝U／d，U為兩極板間的電勢(shì)差，d為兩板間的距離。適當(dāng)選擇電勢(shì)差U的大小和方向，使油滴受到電場(chǎng)的作用向上運(yùn)動(dòng)，以ve表示上升的速度。當(dāng)油滴勻速上升時(shí)，可得到如下關(guān)系式： F2+mg=qE+B（3）

上式中F2為油滴上升速度為Ve時(shí)空氣的粘滯阻力： F2=6πηaVe 由（1）、（3）式得到油滴所帶電量q為 q=(F1+F2)/E=6πηad/(Vg+Ve)（4）

（4）式表明，按（2）式求出油滴的半徑a后，由測(cè)定的油滴不加電場(chǎng)時(shí)下降速度vg和加上電場(chǎng)時(shí)油滴勻速上升的速度ve，就可以求出所帶的電量q。注意上述公式的推導(dǎo)過程中都是對(duì)同一個(gè)油滴而言的，因而對(duì)同一個(gè)油滴，要在實(shí)驗(yàn)中測(cè)出一組vg、ve的相應(yīng)數(shù)據(jù)。用上述方法對(duì)許多不同的油滴進(jìn)行測(cè)量。測(cè)出單個(gè)電子電荷值，前后歷經(jīng)十一年，實(shí)驗(yàn)方法作過三次改革，作了上千次數(shù)據(jù)，每一步實(shí)驗(yàn)都是在摸索著進(jìn)行，最初只是重復(fù)H.A.威耳遜的實(shí)驗(yàn)，所得結(jié)果沒有什么進(jìn)步。后來改用鐳作為電離劑，代替X射線，到加到電壓到1萬伏以讓帶點(diǎn)云霧的頂層在重力和電場(chǎng)力的作用下穩(wěn)定不動(dòng)，到用鐘表油來做液粒，而后密里根油滴儀最早的設(shè)計(jì)。作了近兩百顆的油滴的平衡實(shí)驗(yàn)綜合所有數(shù)據(jù)，并對(duì)斯托克斯律進(jìn)行修正。1913年宣布從油滴測(cè)定電子電荷為e=(4.774±0.009)×10-10esu。密立根的歷史功績(jī)就在于以巧妙的實(shí)驗(yàn)，確鑿的數(shù)據(jù)肯定了電的原子性。密立根從1910年就著手于光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。他為了能在沒有氧化物薄膜的電極表面上同時(shí)測(cè)量真空中的光電效應(yīng)和接觸電勢(shì)差，設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的真空管在這個(gè)管子里安裝了精致的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)樣品固定在小輪上，小輪可以用電磁鐵控制，所有操作都是借助于裝在外面的可動(dòng)的電磁鐵來完成。所有的真空管都要進(jìn)行這樣幾步操作：先在真空中排除全部表面的氧化膜；然后測(cè)量消除了氧化膜的表面上的光電流和光電勢(shì)并同時(shí)測(cè)量表面的接觸電勢(shì)差。三種待測(cè)的鹼金屬(Na、K、Li)做成的圓柱體電極裝在小輪上，用電磁鐵操縱小輪的轉(zhuǎn)位。剃刀可沿管軸方向前后移動(dòng)，真空管外面有另外一個(gè)電磁鐵，可使管內(nèi)的銜鐵動(dòng)作，從而帶動(dòng)剃刀旋轉(zhuǎn)，在圓柱電極上進(jìn)行切削，刮掉電極上極薄的一層表皮，讓新刮出的表面處在真空中保持清潔，這時(shí)可將光電極轉(zhuǎn)至對(duì)準(zhǔn)電極以測(cè)量接觸電勢(shì)差；再轉(zhuǎn)一個(gè)角度，對(duì)準(zhǔn)窗口以接受單色紫外光的照射，同時(shí)測(cè)量其光電流從光電流與電壓的關(guān)系曲線求出在某一波長(zhǎng)的光照射下被測(cè)陰極的遏止電壓V。然后將六組光電流曲線所得作圖，密立根得到的正好是一根漂亮的直線。他還根據(jù)這根直線的斜率求出了普朗克常數(shù)h的值，與普朗克1900年從黑體輻射求得的h值：6.55×10-27erg·s，符合得極好。

當(dāng)初湯姆孫研究陰極射線，面對(duì)電子速度、電子電荷、電子質(zhì)量3個(gè)未知量，手中只有電場(chǎng)力、洛侖茲力兩個(gè)方程，求解條件不完備，只能求出荷質(zhì)比而不是電子電荷；密立根手中具備了重力、粘滯力、電場(chǎng)力3個(gè)方程，他就站到了巨人肩上。斯托克斯公式盡人皆知，只有密立根首先想到用它補(bǔ)足自己的方程組，可見把物理模型由陰極射線換成帶電液滴是高明的，也是幸運(yùn)的。但這決不是偶然的僥幸，它源于密立根長(zhǎng)期不懈的磨煉，厚積薄發(fā)。機(jī)遇只青睞有準(zhǔn)備的人，否則撞個(gè)滿懷也會(huì)失之交臂，科學(xué)史上此等例證屢見不鮮。密立根的創(chuàng)新特色就在于用足人類已有知識(shí)，巧妙解決未知問題。

物理學(xué)是在實(shí)驗(yàn)與理論緊密相互作用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，理論進(jìn)展的基礎(chǔ)在于理論能夠解釋現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，并且還能夠預(yù)言可以由實(shí)驗(yàn)證實(shí)的新現(xiàn)象。當(dāng)物理學(xué)中一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言相矛盾時(shí)，就會(huì)發(fā)生物理學(xué)的革命，并且導(dǎo)致新理論的產(chǎn)生。密立根兩大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)很好的證實(shí)了理論預(yù)言，量子論的建立，光電效應(yīng)的廣泛應(yīng)用，極大的影響了人類的物理思維和現(xiàn)代人類生活。

物理實(shí)驗(yàn)課上我們操作著經(jīng)過無數(shù)物理學(xué)者的改進(jìn)的方法步驟和實(shí)驗(yàn)儀器，兩三個(gè)小時(shí)就做完，但我們的每一步操作都凝結(jié)著密立根的幾十年的心血，實(shí)驗(yàn)原理的分析很多物理學(xué)家都能做到，重要的是由分析出的問題提出解決的方案，密立根的過人之處就在于此，這突破前人的創(chuàng)新，正是大學(xué)生欠缺的。實(shí)驗(yàn)課上重復(fù)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)就是由提出問題到解決問題的過程，但重復(fù)的不僅僅是步驟，最重要的是——思維。

參考文獻(xiàn)：

《物理學(xué)上的重大實(shí)驗(yàn)》作者:譚樹杰, 王華編著 西安交大物理研究所教學(xué)內(nèi)容 廣州大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)示范中心網(wǎng)站

《普通物理實(shí)驗(yàn)》 主編：崔亞量 梁為民 《原子物理學(xué)》

《普通物理學(xué)簡(jiǎn)明教程》胡盤新 湯毓駿編 百度知道

維基百科

百度百科 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教程

第四篇：課后思考題

1、分析評(píng)價(jià)《改革政府》中政府是掌舵而不是劃槳與《新公共服務(wù)：服務(wù)，而不是掌舵》中的有關(guān)觀點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際，如何對(duì)政府職能進(jìn)行定位？

1、行政管理與企業(yè)管理的聯(lián)系與區(qū)別

2、論述政治與行政二分理論的意義與產(chǎn)生緣由；并說明20世紀(jì)40年代以后，這一理論在理論研究與行政實(shí)務(wù)上的發(fā)展情形

參考要點(diǎn)：

（1）提出政治與行政二分理論的社會(huì)背景和主要代表人物；

（2）政治與行政二分理論對(duì)建立獨(dú)立的行政學(xué)學(xué)科的意義；

（3）政治與行政二分理論的歷史局限性；

（4）20世紀(jì)40年代以后西方行政學(xué)對(duì)該理論的批評(píng)和否定；

（5）新公共管理理論關(guān)于決策與執(zhí)行分離的理論主張；

（6）在行政實(shí)務(wù)上，當(dāng)代西方國(guó)家政府改革實(shí)行了決策與執(zhí)行分離，包括英國(guó)、澳大利亞、北歐等；

（7）我國(guó)實(shí)行決策、執(zhí)行、監(jiān)督相協(xié)調(diào)的意義，對(duì)“行政三分”的說法加以評(píng)論；

3、在公共行政的研究中，歷來存在兩種不同的取向：一種是憲政主義的取向，它秉承政治學(xué)和法學(xué)的傳統(tǒng)，關(guān)注民主、社會(huì)公平等價(jià)值，強(qiáng)調(diào)公共權(quán)力的制約和限制；另一種是管理主義取向，它秉承管理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的傳統(tǒng)，關(guān)注效率問題，強(qiáng)調(diào)公共行政的工具理性。

問題：試論述兩種研究取向的主要特征及其代表人物，并提出你個(gè)人的看法。

下面就以“市場(chǎng)化取向下的政府外包及其管治 ”為內(nèi)容來具體說明經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)行政的影響作用。

第一、市場(chǎng)化取向改革的含義

市場(chǎng)化取向是當(dāng)代各個(gè)國(guó)家行政改革引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、實(shí)現(xiàn)政府從社會(huì)中部分退出和政府職能轉(zhuǎn)變所采取的一項(xiàng)根本性措施，是與信息社會(huì)相適應(yīng)的一種新型的管理方法，其內(nèi)容實(shí)質(zhì)就是將市場(chǎng)機(jī)制引入到政府公共管理之中。具體包括：

（1）推行政府公共服務(wù)輸出市場(chǎng)化，在政府公共管理和公共部門中引入競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)機(jī)制；

（2）減少政府職能，將政府職能向社會(huì)轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)政府從社會(huì)的部分撤退，更多地發(fā)揮非政府組織和民間組織在公共管理中的作用；

（3）減少政府對(duì)市場(chǎng)的干預(yù)，放松政府對(duì)社會(huì)、市場(chǎng)的管制，簡(jiǎn)化政府管理的行政流程；

（4）優(yōu)化政府組織結(jié)構(gòu)，放松規(guī)制，裁減機(jī)構(gòu)與人員，削減財(cái)政開支，實(shí)行小政府模式和提高政府管理的有效性；

（5）將政府的決策與執(zhí)行功能分離，加強(qiáng)對(duì)政府的績(jī)效評(píng)估與績(jī)效管理，樹立服務(wù)意識(shí)。

市場(chǎng)化的具體表現(xiàn)內(nèi)容

1、政府行政機(jī)關(guān)內(nèi)部管理的市場(chǎng)化

在政府行政機(jī)關(guān)內(nèi)部引進(jìn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，劃分責(zé)任中心，形成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自治性單位，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理制。這樣，放松了傳統(tǒng)的規(guī)制管理，下級(jí)政府和工作人員的自由裁量權(quán)增加了，政府行政機(jī)關(guān)的內(nèi)部管理從過程導(dǎo)向的管理轉(zhuǎn)向了結(jié)果導(dǎo)向的管理。其特點(diǎn)是：（1）責(zé)任明確；（2）結(jié)果導(dǎo)向；（3）合同約束；（4）用戶至上。

2、政府行政機(jī)關(guān)內(nèi)部人事制度市場(chǎng)化

適應(yīng)信息社會(huì)的需求，建立靈活、高效、富有競(jìng)爭(zhēng)力的用人機(jī)制。具體包括：

（1）實(shí)行合同雇傭制。有助于政府對(duì)不確定的環(huán)境作出靈活、快捷的反映，擺脫傳統(tǒng)的公務(wù)員終身制的束縛，根據(jù)工作需要隨時(shí)增加或減少人員；

（2）淡化職位分類。實(shí)行自由流動(dòng)，達(dá)到人力資源的最優(yōu)配置，造就通才；

（3）簡(jiǎn)化管理規(guī)則，將公務(wù)員的錄用、晉升等方面的管理權(quán)限逐漸轉(zhuǎn)移到各級(jí)業(yè)務(wù)部門手中；

（4）改革工資制度，推行績(jī)效工資制。

3、政府行政機(jī)關(guān)自我服務(wù)的市場(chǎng)化

在政府行政機(jī)關(guān)內(nèi)部的自我服務(wù)活動(dòng)中引入市場(chǎng)機(jī)制，將政府與社會(huì)力量聯(lián)結(jié)起來，通過多元競(jìng)爭(zhēng)提高政府自我服務(wù)的能力，減少服務(wù)費(fèi)用和成本。在內(nèi)部的自我服務(wù)功能上，政府不一定都要自己直接經(jīng)營(yíng)，而是可以設(shè)立特殊的市場(chǎng)，花錢為自己購(gòu)買服務(wù)，采用競(jìng)爭(zhēng)性的、公開的市場(chǎng)招標(biāo)形式，并進(jìn)行宏觀管理。

第二、實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化的具體途徑

1、市場(chǎng)化不等于民營(yíng)化（私有化）

2、具體途徑：

（1）租賃

（2）承包

（3）合同

（4）招標(biāo)

第三、市場(chǎng)化取向下的政府管治

1、處理政府與企業(yè)、市場(chǎng)的關(guān)系

2、處理企業(yè)與消費(fèi)者之間的關(guān)系

3、處理政府與公眾之間的關(guān)系

4、糾正兩種偏向：

（1）將管理與服務(wù)對(duì)立

（2）將劃漿與掌舵對(duì)立

我們翻閱了一下副市長(zhǎng)辦公桌上的臺(tái)歷，那密密麻麻的字里行間，記載著他來去匆匆奔波操勞的足跡。以1998年5月4日為例，早上6時(shí)，去火車站歡迎從北京載譽(yù)歸來的“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者；上午8時(shí)，參加地方工業(yè)品展銷大廈落成開業(yè)剪彩儀式；上午9時(shí)，到工人文化宮向“十位優(yōu)秀青年企業(yè)家”頒發(fā)獎(jiǎng)狀；上午10時(shí)，在市委聽取全市上月工業(yè)生產(chǎn)情況的匯報(bào)；中午12時(shí)，趕到某賓館與某省工業(yè)廳的領(lǐng)導(dǎo)同志共進(jìn)午餐；下午2時(shí)，參加市長(zhǎng)辦公會(huì)議；下午6時(shí)，應(yīng)邀參加一個(gè)兄弟城市市長(zhǎng)來本市參觀結(jié)束后的答謝宴會(huì)；晚上7點(diǎn)30分，出席市青少年宮舉辦的青年職工文藝匯演，向優(yōu)勝單位和個(gè)人頒發(fā)獎(jiǎng)杯和獎(jiǎng)品；晚10時(shí)，前往火車站為兄弟市的市長(zhǎng)送行；晚11時(shí)，回家閱批文件到深夜12點(diǎn)半。據(jù)悉，這一天，該市長(zhǎng)還有兩起重要的會(huì)談，因?qū)嵲跀D不出時(shí)間而推遲了。至于登門拜訪或請(qǐng)示匯報(bào)工作的人可能也不少，然而都撲了空。難怪有人感慨地說：“市長(zhǎng)們真忙，也真難找??！”

請(qǐng)你運(yùn)用行政領(lǐng)導(dǎo)的有關(guān)理論分析這位副市長(zhǎng)一天的工作？作為行政首長(zhǎng)的市長(zhǎng)怎樣才能擺脫繁雜的日常事務(wù)，履行好自己的職責(zé)？

行政首長(zhǎng)的主要職責(zé)是出主意、用干部。所謂出主意，主要是切合當(dāng)?shù)貙?shí)際，作出當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的各種決策。這就要求行政首長(zhǎng)深入實(shí)際進(jìn)行大量調(diào)查研究。所謂用人，主要是如何選用優(yōu)秀人才，以及如何發(fā)揮下屬的積極性。作為一名市長(zhǎng)，應(yīng)該

集中精力進(jìn)行宏觀調(diào)控，而不應(yīng)該忙于瑣碎事務(wù)。市長(zhǎng)應(yīng)該管大事，出好主意，用好干部。

作為行政首長(zhǎng)的市長(zhǎng)要履行好自己的職責(zé)，必須注意下述幾點(diǎn)：⑴明確市長(zhǎng)的職責(zé)，抓好大事。⑵善于授權(quán)，充分發(fā)揮職能部門的作用。⑶減少“文山會(huì)?！?，克服形式主義，不做表面文章。

張明是一位建國(guó)前參加革命的老同志，原在B市公安局政治部工作，1992年調(diào)到A市公安局交通處任處長(zhǎng)。張?zhí)庨L(zhǎng)上任后，針對(duì)各隊(duì)普遍存在頂撞交通處領(lǐng)導(dǎo)、處領(lǐng)導(dǎo)沒有威信、軟弱無力等問題，采取了一系列措施：⑴請(qǐng)環(huán)保局有關(guān)部門到各主要馬路測(cè)量空氣污染程度，要求上級(jí)給交通處每人每月10元錢的空氣污染補(bǔ)貼費(fèi)；⑵為每個(gè)交通崗?fù)ぐ惭b電風(fēng)扇和擴(kuò)音器，為每個(gè)交通隊(duì)配備小汽車、事故勘察車和攜帶式通話機(jī)；⑶派人到各省市和出國(guó)去學(xué)習(xí)先進(jìn)的交通管理經(jīng)驗(yàn)，制定崗位責(zé)任制；⑷對(duì)少數(shù)違法亂紀(jì)的干警進(jìn)行必要的懲處；同時(shí)派工作組進(jìn)駐一些不聽指揮的交通隊(duì)，對(duì)領(lǐng)導(dǎo)班子進(jìn)行調(diào)整。張?zhí)庨L(zhǎng)采取這4條措施后，威信倍增。各科隊(duì)和幾位副處長(zhǎng)大事小事都要請(qǐng)示張?zhí)庨L(zhǎng)，似乎沒有他的點(diǎn)頭許多事情就很難辦。按照張?zhí)庨L(zhǎng)本人的說法，作為一名領(lǐng)導(dǎo)干部，就是要利用手中的權(quán)力來樹立一定的威信，這樣才有號(hào)召力。但自1996年張?zhí)庨L(zhǎng)離休后，他的威信也隨之消失了。

1、為什么張?zhí)庨L(zhǎng)離休后威信也隨之消失了？

2、行政領(lǐng)導(dǎo)者怎樣才能建立持久有效的威信？

威信，是指一個(gè)人在人群中的聲望和信譽(yù)。行政領(lǐng)導(dǎo)干部的威信，實(shí)質(zhì)上就是行政領(lǐng)導(dǎo)干部在群眾中的影響力。影響力大，威信就高；反之，影響力越低小，威信就越低。那么行政領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該怎樣提高自己的威信呢？行政管理的歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，行政領(lǐng)導(dǎo)者的影響力不外乎來自于兩個(gè)方面：一是來自權(quán)力性因素，即依靠法律賦予的職權(quán)所產(chǎn)生的影響力，其特點(diǎn)是以外部推力來影響和改變?nèi)藗兊男睦砗托袨椋哂袕?qiáng)制性，且難以持久；另一方面來自非權(quán)力性因素，即依靠領(lǐng)導(dǎo)者的學(xué)識(shí)、才能、品行、人際關(guān)系等所產(chǎn)生的影響力，其特點(diǎn)是它使部屬自覺追隨，表現(xiàn)為一種內(nèi)趨力，不具有強(qiáng)制性，是在部屬心理認(rèn)同的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它能穩(wěn)定地、長(zhǎng)久地、深入地影響部屬的心理和行為，可以發(fā)揮出權(quán)力性因素所無法發(fā)揮的影響。案例中，張?zhí)庨L(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)基礎(chǔ)觀是片面的，沒有理解領(lǐng)導(dǎo)的真正含義；他單純依靠行政手段去推行工作，而忽視了自身道德素質(zhì)的提高，特別是忽視了依靠發(fā)揚(yáng)民主、做群眾思想動(dòng)員工作來調(diào)動(dòng)干警的積極性和主動(dòng)性；張?zhí)庨L(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格 也有問題，采取的是集權(quán)型的領(lǐng)導(dǎo)方式，也違反了職權(quán)責(zé)一致原則，沒有發(fā)揮一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)有的職能，僅僅起一個(gè)管理者的作用。

第一，張?zhí)庨L(zhǎng)對(duì)威信的理解存在偏差；采取了集權(quán)式的領(lǐng)導(dǎo)方式。

第二，領(lǐng)導(dǎo)者要建立持久有效的威信，必須注意下述幾點(diǎn)：⑴提高自身素質(zhì)。⑵實(shí)行既集中又民主的領(lǐng)導(dǎo)方式。⑶注重規(guī)章制度的建設(shè)。

中國(guó)石油能源戰(zhàn)略管理案例

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，2003年我國(guó)已成為僅次于美國(guó)的世界第二大石油消費(fèi)國(guó)，年消費(fèi)原油2.52億噸，同比增長(zhǎng)12％；進(jìn)口占36.1％，同比增長(zhǎng)31.29％。未來20年中國(guó)仍是石油需求增長(zhǎng)較快時(shí)期，預(yù)計(jì)到2020年，進(jìn)口量將可能達(dá)到4.5億噸；天然氣在能源消費(fèi)比例也將從目前的2.7％增長(zhǎng)到10％以上。目前，能源已成為限制中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。我國(guó)目前沒有一個(gè)單獨(dú)隸屬于中央的能源部，對(duì)能源和石油進(jìn)行統(tǒng)一管理與協(xié)調(diào)。對(duì)能源的管理職責(zé)被分散在幾個(gè)機(jī)構(gòu)中，無法集中力量對(duì)能源及石油事務(wù)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)和管理。長(zhǎng)期以來，我國(guó)也沒有一部專門的石油法令對(duì)石油活動(dòng)進(jìn)行規(guī)范。因此，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和對(duì)能源需求不斷增長(zhǎng)的形勢(shì)下，制訂有效能源戰(zhàn)略，應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，解決能源引起的相關(guān)問題，已成為當(dāng)務(wù)之急。

問題：面對(duì)我國(guó)的石油能源問題，應(yīng)當(dāng)采取什么戰(zhàn)略管理措施？

1、完善我國(guó)石油管理體系。

2、建立和完善法規(guī)體系，出臺(tái)一部石油法令，同時(shí)建立和完善相關(guān)具體管理規(guī)章制度。這樣一是對(duì)石油活動(dòng)進(jìn)行規(guī)范；二也是確保石油管理部門有效發(fā)揮管理作用。

3、應(yīng)根據(jù)新情況考慮建立一個(gè)相對(duì)獨(dú)立運(yùn)作的能源（石油）綜合管理部門，承擔(dān)目前仍由各石油公司行使的監(jiān)管職能，并逐步將分散在國(guó)家各有關(guān)部委的能源（石油）管理職能統(tǒng)一起來，對(duì)石油利用進(jìn)行有效發(fā)展規(guī)劃，對(duì)石油活動(dòng)進(jìn)行有力管理和監(jiān)督，合理制定和實(shí)施石油政策。

4、根據(jù)我國(guó)國(guó)情引進(jìn)和建立有效、科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈⒂^管理模式，如許可證制度、環(huán)境評(píng)估制度等，以使石油活動(dòng)規(guī)范有序進(jìn)行，從而獲得最大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1、如何認(rèn)識(shí)和明確市場(chǎng)化管理?xiàng)l件下政府的地位與作用？

2、在從“重管理型”的政府管理模式走向“服務(wù)型”的政府管理模式過程中，所發(fā)生的重大變化是什么？

關(guān)于公共部門的研究，歐文·休斯(Owen．E．Hughes)在《公共管理導(dǎo)論》中認(rèn)為，公共行政、公共政策和公共管理都用來描述公共部門的研究，是三種不同的范式或途徑。他認(rèn)為公共行政的學(xué)派正逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣彩聞?wù)、公共政策或公共管理的學(xué)派，公共部門所從事的實(shí)際工作更常被稱之為管理。他把從傳統(tǒng)公共行政模型轉(zhuǎn)換而來的新范式稱為“新公共管理范式”或“管理主義”。（《公共管理導(dǎo)論》，中國(guó)人民大學(xué)出版社2002年版，第8—9頁）。

請(qǐng)分析評(píng)價(jià)歐文·休斯的觀點(diǎn)，并論述公共行政、公共政策、公共管理之間的關(guān)系。

第五篇：軍事理論課后思考題

軍事理論課后思考題

第一章 中國(guó)國(guó)防

1、什么是國(guó)防？包括那些要素？

2、我國(guó)國(guó)防歷史給我們那些啟示？

3、中華人民共和國(guó)武裝力量的構(gòu)成？中國(guó)人民解放軍現(xiàn)役部隊(duì)是由哪些軍種構(gòu)成的？中國(guó)人民解放軍陸軍有哪些兵種？

4、中國(guó)的國(guó)防政策主要包括哪些內(nèi)容？我國(guó)國(guó)防建設(shè)的目標(biāo)是什么？

5、我國(guó)最高軍事領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)是？中央軍委下設(shè)的總部機(jī)關(guān)是哪些？我國(guó)法定的全民國(guó)防教育日是哪一天？

我軍的宗旨和任務(wù)是？中國(guó)人民志愿軍哪年入朝參戰(zhàn)？由誰統(tǒng)帥？

6、公民的國(guó)防權(quán)利和義務(wù)義務(wù)各有哪些？

7、什么是國(guó)防動(dòng)員？國(guó)防動(dòng)員的內(nèi)容有哪些？現(xiàn)代國(guó)防動(dòng)員的要求是什么？

第二章 軍事思想

1、什么是軍事思想？

2、《孫子兵法》的主要內(nèi)容體系是什么？

3、約米尼、克勞塞維茨、馬漢、亨廷頓等的基本觀點(diǎn)。

4、毛澤東軍事思想主要內(nèi)容；

5、鄧小平新時(shí)期國(guó)防與軍隊(duì)建設(shè)思想的內(nèi)容有哪些？怎么理解鄧小平關(guān)于戰(zhàn)爭(zhēng)與和平理論的？

6、江澤民國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)思想的內(nèi)容有哪些？胡錦濤在軍隊(duì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)上的重要論述的內(nèi)容是什么？

7、你是如何理解軍隊(duì)建設(shè)跨越式發(fā)展的？

第三章 國(guó)際戰(zhàn)略環(huán)境

1、什么是戰(zhàn)略環(huán)境、戰(zhàn)略格局？

2、當(dāng)前國(guó)際戰(zhàn)略格局的主要特點(diǎn)有哪些？

3、當(dāng)前美國(guó)、俄羅斯、日本和歐盟基本的安全戰(zhàn)略；

4、熟悉我國(guó)地緣環(huán)境并了解我國(guó)周邊安全主要存在哪些問題？

5、我國(guó)國(guó)家安全政策的主要內(nèi)容有哪些？

第四章 軍事高技術(shù)

1、什么是軍事高技術(shù)？

2、什么是導(dǎo)彈？由幾部分組成？常用的制導(dǎo)技術(shù)有哪些？精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)特點(diǎn)是什么？

3、什么是偵察監(jiān)視技術(shù)？現(xiàn)代偵察技術(shù)的分類及內(nèi)容？軍用衛(wèi)星按用途分哪些？高技術(shù)偵察的特點(diǎn)是什么？

4、什么是軍隊(duì)指揮自動(dòng)化系統(tǒng)？

5、什么是電子對(duì)抗技術(shù)？電子對(duì)抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用是什么？雷達(dá)干擾有哪些干擾樣式？

6、各新概念武器的概念？

7、從大的方面講，如何應(yīng)對(duì)高技術(shù)條件下的戰(zhàn)爭(zhēng)？

8、新軍事變革的內(nèi)涵和主要特征是哪些？

第五章 信息化戰(zhàn)爭(zhēng)

1、信息化戰(zhàn)爭(zhēng)有哪些基本特點(diǎn)？

2、信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展趨勢(shì)是什么？

3、信息化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)國(guó)防建設(shè)提出哪些新要求？