第一篇：基爾霍夫定理的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)報(bào)告(含數(shù)據(jù)處理)

基爾霍夫定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)報(bào)告

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對(duì)基爾霍夫定律普遍性的理解。

2、進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用電壓表、電流表。

二、實(shí)驗(yàn)原理

基本霍夫定律是電路的基本定律。

1)基本霍夫電流定律

對(duì)電路中任意節(jié)點(diǎn)，流入、流出該節(jié)點(diǎn)的代數(shù)和為零。即 ∑

I=0

2)基本霍夫電壓定律

在電路中任一閉合回路，電壓降的代數(shù)和為零。即 ∑U=0

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)線路如圖2-1所示

圖 2－

11、實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，2、按原理的要求，分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路。

3、將電流插頭的兩端接至直流數(shù)字毫安表的“+，－”兩端。

4、將電流插頭分別插入三條支路的三個(gè)電流插座中，記錄電流值于下表。

5、用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電元件上的電壓值，記錄于下表。

五、基爾霍夫定律的計(jì)算值：

I1+I2=I3??（1）

根據(jù)基爾霍夫定律列出方程（510+510）I1 +510 I3=6??（2）

（1000+330）I3+510 I3=12??（3）解得：I1 =0.00193AI2 =0.0059AI3 =0.00792A

UFA=0.98VUBA=5.99VUAD=4.04VUDE=0.98VUDC=1.98V

六、相對(duì)誤差的計(jì)算：

E(I1)=（I1（測）-I1（計(jì)））/ I1（計(jì)）*100%=（2.08-1.93）/1.93=7.77%

同理可得：E(I2)=6.51%E(I3)=6.43%E(E1)=0%E(E1)=-0.08%

E(UFA)=-5.10%E(UAB)=4.17%E(UAD)=-0.50%E(UCD)=-5.58%E(UDE)=-1.02%

七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上表可以看出I1、I2、I3、UAB、UCD的誤差較大。

八、誤差分析

產(chǎn)生誤差的原因主要有：

（1）電阻值不恒等電路標(biāo)出值，（以510Ω電阻為例，實(shí)測電阻

為515Ω）電阻誤差較大。

（2）導(dǎo)線連接不緊密產(chǎn)生的接觸誤差。（3）儀表的基本誤差。

九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

數(shù)據(jù)中絕大部分相對(duì)誤差較小，基爾霍夫定律是正確的

十、實(shí)驗(yàn)思考題

2、實(shí)驗(yàn)中，若用指針式萬用表直流毫安檔測各支路電流，什么情況下可能出現(xiàn)毫安表指針反偏，應(yīng)如何處理，在記錄數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行時(shí)，則會(huì)有什么顯示呢？

答：當(dāng)萬用表接反了的時(shí)候會(huì)反偏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是應(yīng)注意乘以萬用表自己選擇的倍數(shù)用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行時(shí)會(huì)顯示負(fù)值

第二篇：基爾霍夫第二定理教案

《基爾霍夫第二定律教案》

授課教師——顧時(shí)勤

[課題] 基爾霍夫第二定律（高等教育出版社《電工基礎(chǔ)》第二章第六節(jié)）[課時(shí)]

45分鐘 [教材分析] 基爾霍夫定律是求解復(fù)雜電路的基本定律。而復(fù)雜電路是簡單電路知識(shí)的延伸，從一個(gè)電源到多個(gè)電源，從簡單的串并聯(lián)到復(fù)雜電路。，也為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)支路電路法、回路電流法等復(fù)雜電路的求解奠定的知識(shí)基礎(chǔ)；同時(shí)，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將逐步學(xué)會(huì)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，形成合作精神和競爭意識(shí)，為繼續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定方法基礎(chǔ)。

[學(xué)情分析] 該班學(xué)生在前已經(jīng)學(xué)習(xí)了歐姆定律等簡單電路的基本分析方法及其運(yùn)算。從前面的幾節(jié)的學(xué)習(xí)中，可知他們的基礎(chǔ)理論較低，尤其是數(shù)學(xué)運(yùn)算能力也較低，但他們活躍好動(dòng)，思維活躍等特點(diǎn)，因此，在授課設(shè)計(jì)中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生在一特點(diǎn)，采用分組合作、分組競爭，組織他們邊動(dòng)邊學(xué)，從“活動(dòng)”中引入教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)活躍課堂氣氛，提高他們學(xué)習(xí)興趣。

[教學(xué)目標(biāo)] 知識(shí)目標(biāo)

（1）認(rèn)識(shí)復(fù)雜電路，理解網(wǎng)孔和回路兩個(gè)名詞；（2）能說出基爾霍夫第二定律內(nèi)容，寫出表達(dá)式； 能力目標(biāo)

（1）有一定分析比較能力；

（2）學(xué)會(huì)類比、比較和歸納總結(jié)學(xué)習(xí)方法； 情感目標(biāo)

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)會(huì)合作，形成競爭意識(shí)，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

[重點(diǎn)難點(diǎn)] 重點(diǎn)：基爾霍夫第二定律

難點(diǎn)：回路繞行方向、電路方向及電源方向的判別

[重點(diǎn)難點(diǎn)突破] 在講解基爾霍夫第二定律時(shí)，首先設(shè)計(jì)幾個(gè)框架，讓學(xué)生數(shù)數(shù)，確定回路及繞行方向；其次在每一個(gè)回路中讓學(xué)生思考阻礙繞行方向不同的結(jié)果；再次強(qiáng)調(diào)與繞行方向相同或不同情況的處理；最后讓學(xué)生總結(jié)歸納基爾霍夫第二定律及注意要點(diǎn)，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

[學(xué)習(xí)指導(dǎo)] 根據(jù)學(xué)情，本節(jié)課我采用的學(xué)習(xí)指導(dǎo)策略有：

（1）為激發(fā)學(xué)生興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，從簡單到復(fù)雜逐步引入，創(chuàng)建一個(gè)“數(shù)框” 的活動(dòng)情景作為課題引入；

（2）應(yīng)用合作學(xué)習(xí)、競爭學(xué)習(xí)模式，營造一個(gè)師生互動(dòng)，團(tuán)體比較的課堂氣氛，從

活動(dòng)中讓學(xué)生體會(huì)知識(shí)的趣味性，學(xué)會(huì)類比、比較和歸納總結(jié)的學(xué)習(xí)方法、為學(xué)生的可持續(xù)性發(fā)展和終身發(fā)展奠定學(xué)法基礎(chǔ)。

[教法選擇] 運(yùn)用討論法，講解法、練習(xí)法等多種教學(xué)方法

[教學(xué)過程及時(shí)間分配]

1、創(chuàng)設(shè)活動(dòng)環(huán)境

（5分鐘）

運(yùn)用活動(dòng)的形式，讓學(xué)生分別判斷從a回到a一共有幾種方法，即幾個(gè)框 進(jìn)行小組搶答，從而引起認(rèn)知同步，樹立學(xué)生信心，喚起學(xué)生情緒 再判斷(3)中a→a有幾個(gè)框

（設(shè)計(jì)思路：用最簡單的活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)情景，呼喚學(xué)生認(rèn)知信心，讓每一個(gè)學(xué)生都能明白，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，把學(xué)生思維引向本節(jié)課的內(nèi)容）

2、講解及討論復(fù)雜電路的概念及基本專業(yè)術(shù)語

（5分鐘）

1）、回路：電路中任何一個(gè)閉合的路徑。2）、網(wǎng)孔：內(nèi)部不含有支路的回路。

重復(fù)開始活動(dòng)判斷回路及網(wǎng)孔數(shù)（即那幾個(gè)框是回路，那幾個(gè)是網(wǎng)孔）

（設(shè)計(jì)思路：承上引入框與回路、網(wǎng)孔的聯(lián)系，重點(diǎn)說明回路和網(wǎng)孔的含義）

3、明確繞行方向與參考方向

（5分鐘）

任選擇一個(gè)回路，確定繞行方向（如3中，b→c→d→b），后確定支路阻礙繞行方向的幾種情況

等（例舉2種，其余學(xué)生作答）

（設(shè)計(jì)思路：主要明確假定繞行方向與參考方向，起到明確是兩種方向）

4、總結(jié)上述，給出結(jié)論

(10分鐘)

基爾霍夫第二定律：

對(duì)于電路中的任一回路，沿繞行方向的各段電壓的代數(shù)和等于零

又稱回路電壓定律（KVL）表達(dá)式：

∑U=0 即:

-I1R1+E1-I2R2-E2-I3R3-I4R4=0

5、練習(xí)

（8分鐘）例1：圖中所示某電路中的一個(gè)回路，試列出其回路電壓方程式

（學(xué)生練習(xí)，后講評(píng)）

（設(shè)計(jì)思路：通過練習(xí)更加明確應(yīng)用基爾霍夫第二定律列方程）

6、總結(jié)應(yīng)用基爾霍夫第二定律列方程時(shí)步驟：

（7分鐘）1）、假設(shè)各支路電流的參考方向和回路的繞行方向； 2）、將回路電阻壓降與電源壓降寫在等式一邊，通過電阻的電流方向與繞行方向一致，則該電阻上的電壓取正，反之去負(fù)；電動(dòng)勢(shì)的方向（由正極指向負(fù)極）與繞行方向一致，則該電動(dòng)勢(shì)取正，反之取負(fù)。3）、另一邊代數(shù)和等于零。

（設(shè)計(jì)思路：主要和學(xué)生一起總結(jié)應(yīng)用基爾霍夫第二定律列方程時(shí)步驟，以以便讓學(xué)生記憶更深刻）

7、課堂小結(jié)

（5分鐘）

1）、回路，網(wǎng)孔的理解； 2）、基爾霍夫第二定律：對(duì)于電路中的任一回路，沿繞行方向的各段電壓的代數(shù)和等于零；

3）、應(yīng)用基爾霍夫第二定律列方程注意電源正負(fù)的取向。

8、布置作業(yè)

完成書本50頁第19題的練習(xí)

第三篇：電子CAD實(shí)驗(yàn)報(bào)告與數(shù)據(jù)處理

《電子CAD技術(shù)》

實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告

物理與電子工程學(xué)院

自動(dòng)化系

08自動(dòng)化（2）班 方晨 08111013 實(shí)驗(yàn)

一、Protel 99 SE認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

如何修改密碼？又如何增加和刪除訪問成員？

只有具備“Members”文件夾的“Write”權(quán)限的成員才能修改成員名稱和密碼，修改密碼的操作步驟如下： ① 打開“Members”文件夾；

② 在設(shè)計(jì)窗口中雙擊需要修改密碼的成員名稱，或者在其上面雙擊鼠標(biāo)右鍵，然后在調(diào)出的快捷菜單中選擇“Properties”菜單項(xiàng)；

③ 在調(diào)出的對(duì)話框中根據(jù)需要對(duì)成員名稱、名稱描述和密碼等進(jìn)行修改； ④ 修改完后，單擊“OK”按鈕。

只有具備“Members”文件夾的“Create”權(quán)限的成員才能增加新成員，增加訪問成員的操作步驟如下：

① 雙擊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，或者單擊其前面的加號(hào)+，展開設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的目錄樹。② 雙擊設(shè)計(jì)組文件夾“Design Team”，或者單擊其前面的加號(hào)+，展開其目錄樹。③ 雙擊“Members”文件夾，以在設(shè)計(jì)器窗口中打開成員列表。④ 在右邊設(shè)計(jì)窗口的空白處雙擊鼠標(biāo)右鍵，然后在調(diào)出的快捷菜單中選擇“New Member”菜單項(xiàng)。

增加訪問成員還可以通過選擇“File”菜單，然后在彈出的下拉菜單中選擇“New member”菜單項(xiàng)。

⑤ 在調(diào)出的“User Properties”對(duì)話框中輸入成員的名稱描述（可省略）以及密碼。

⑥ 單擊“OK”按鈕。操作完成后，新成員將出現(xiàn)在成員列表中。新增加的訪問成員的權(quán)限由“Permissions”文件夾中的“[All members]”決定，用戶可以進(jìn)行修改。

只有具備“Members”文件夾的“Delete”權(quán)限的成員才能刪除成員。刪除成員的操作步驟如下：

① 打開“Members”文件夾。

② 刪除的成員名稱上單擊鼠標(biāo)右鍵，然后在調(diào)出的快捷菜單中選擇“Delete”菜單項(xiàng)?；蛘呦冗x擇要?jiǎng)h除的成員名稱，然后按下Delete 鍵。③ 在調(diào)出的“Confirm”對(duì)話框中單擊“Yes”按鈕即可。

實(shí)驗(yàn)

二、兩級(jí)阻容耦合三極管放大電路原理圖設(shè)計(jì)

五、思考題

為什么放置元件前應(yīng)先加載相應(yīng)的元件庫？

答： 因?yàn)樵话惚４嬖谠熘校患虞d相應(yīng)的元件庫就找不到元件。電子元件數(shù)量龐大，如果每個(gè)元件都加載進(jìn)來，對(duì)于運(yùn)行程序來說壓力太大了，會(huì)使軟件的運(yùn)行速度變得很慢，所以需要加載元件庫。

實(shí)驗(yàn)

三、雙路直流穩(wěn)壓電源電路原理圖設(shè)計(jì)

習(xí)題4—8題

五、思考題

放置元件有哪幾種方法？

四種方法：方法一，單擊原件列表窗口下的“PLace”（放置）按鈕，將某一原件電器圖形符號(hào)拖到原理圖編輯區(qū)，單擊鼠標(biāo)左鍵即可放置；方法二，點(diǎn)擊畫電路圖工具欄內(nèi)的圖標(biāo) ；方法三，執(zhí)行菜單命令“ PlacePart ”；方法四，點(diǎn)擊元件管理器中的“ Place ”按鈕或在元件管理器中雙擊所要放置的元件。

實(shí)驗(yàn)

四、原理圖元件庫編輯

五、思考題

如何對(duì)元件位置進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)調(diào)整？

答;單個(gè)元件的移動(dòng)： 將光標(biāo)移至要移動(dòng)的元件上，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將元件拖到合適的位置，松開鼠標(biāo)左鍵即可。

多個(gè)元件的移動(dòng)： 先選中多個(gè)元件；然后同時(shí)移動(dòng)多個(gè)元件。

元件的旋轉(zhuǎn)： 選中某一元件，按住鼠標(biāo)左鍵不放，同時(shí)按空格鍵，每按一次元件旋轉(zhuǎn) 90 ° ；或者在 按住鼠標(biāo)左鍵不放時(shí)，同時(shí)按下 X 鍵或 Y 鍵。當(dāng)按下 X 鍵時(shí)，元件左右翻轉(zhuǎn) 180 °；當(dāng)按下 Y 鍵時(shí)，元件上下翻轉(zhuǎn) 180 °。

實(shí)驗(yàn)五、三相橋式全控整流主電路原理圖設(shè)計(jì)

四、思考題

元件引腳之間的連接有哪幾種不同的方法？ 答：有三種方法：

（1）直接連接法: 原件引腳之間直接用導(dǎo)線連接，即導(dǎo)線的始終兩端都在引腳上，這種方法直觀導(dǎo)線的連接明確，但是電路有一些復(fù)雜，畫面比較雜亂。

（2）間接連接法：導(dǎo)線一端起于引腳，另一端終止于原理圖任意一個(gè)空白處，也就是連接的的兩引腳之間的連接導(dǎo)線中間是斷開的，它們是通過放置在導(dǎo)線上的網(wǎng)絡(luò)名稱來表示相互間接的連接關(guān)系。用這種方法繪制的原理圖畫面清晰，簡練，但在分析原件引腳之間的邏輯關(guān)系是不夠直觀。

（3）總線連接法：為了彌補(bǔ)間斷連接法的連接關(guān)系不夠直觀的不足，對(duì)于數(shù)值電路中一些具有相關(guān)性信號(hào)線，或是走向相同的連接導(dǎo)線，用一條較粗的線表示，這就是總線?？偩€在圖上沒有任何電氣意義，它表示這些導(dǎo)線束的走向，具體的連接關(guān)系和間斷連接方法一樣需要通過網(wǎng)絡(luò)名稱來判斷。

實(shí)驗(yàn)

六、可控硅觸發(fā)電路原理圖設(shè)計(jì)

思考題：什么是零件封裝，它和零件有什么區(qū)別？

答：(1)零件封裝是指實(shí)際零件焊接到電路板時(shí)所指示的外觀和焊點(diǎn)位置。

(2)零件封裝只是零件的外觀和焊點(diǎn)位置，純粹的零件封裝僅僅是空間的概念，因此不同的零件可以共用同一個(gè)零件封裝；另一方面，同種零件也可以有不同的封裝，如RES2代表電阻，它的封裝形式有AXAIL0.4、AXAIL0.3、AXAIL0.6等等，所以在取用焊接零件時(shí)，不僅要知道零件名稱還要知道零件的封裝。

(3)零件的封裝可以在設(shè)計(jì)電路圖時(shí)指定，也可以在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指定。設(shè)計(jì)電路圖時(shí)，可以在零件屬性對(duì)話框中的Footprint設(shè)置項(xiàng)內(nèi)指定，也可以在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)也可以指定零件封裝。

實(shí)驗(yàn)

七、8031單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展小系統(tǒng)電路原理圖設(shè)計(jì)

四、思考題

Bus線與Wire有何區(qū)別？

總線比導(dǎo)線粗一點(diǎn)，總線本身沒有實(shí)質(zhì)的電氣連接意義，必須由總線接出的各個(gè)單一導(dǎo)線上的網(wǎng)絡(luò)名稱來完成電氣意義上的連接。而由總線接出的各個(gè)單一導(dǎo)線上必須要放置網(wǎng)絡(luò)名稱，具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的導(dǎo)線表示實(shí)際電氣意義上的連接。導(dǎo)線上可以放置網(wǎng)絡(luò)名稱，也可以不放。普通導(dǎo)線上一般不放網(wǎng)絡(luò)名稱。

層次電路原理圖

MCU.prj

LED

CPU

POWER

層次電路設(shè)計(jì)方法適用于哪些情況？說明層次電路的設(shè)計(jì)步驟。

層次電路設(shè)計(jì)方法適用于復(fù)雜的、較大的電路原理圖。層次電路設(shè)計(jì)方法通常有自上而下和自下而上兩種方法。

1． 自上而下的層次電路設(shè)計(jì) 步驟 ：

（1）執(zhí)行菜單命令“ FileNew Design ”，創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。

（2）執(zhí)行菜單命令“ FileNew ”，創(chuàng)建一個(gè)新的原理圖文件。

（3）放置方塊圖及放置方塊電路進(jìn)出點(diǎn)。

（4）在各方塊圖的進(jìn)出點(diǎn)之間連線。

（5）生成原理圖

2． 自下而上的層次電路設(shè)計(jì)方法步驟：

（l）完成電路圖的繪制。

（2）激活要放置方塊圖的原理圖。

（3）執(zhí)行菜單命令“ DesignCreate Symbol From Sheet ”，系統(tǒng)將列出當(dāng)前打開的所有原理圖。選擇原理圖，點(diǎn)擊“ OK ”按鈕。

（4）選擇原理圖后，屏幕上出現(xiàn)選擇對(duì)話框，點(diǎn)擊“ No ”按鈕。

（5）在電路圖中，光標(biāo)變成十字狀，且?guī)в幸粋€(gè)方塊圖，系統(tǒng)進(jìn)入放置方塊圖狀態(tài)，移動(dòng)鼠標(biāo)，在合適的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可完成此方塊圖的放

置。在方塊圖中，系統(tǒng)將自動(dòng)產(chǎn)生與原理圖中輸入輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方塊圖進(jìn)出點(diǎn)。

（6）重復(fù)上述步驟，直到所有模塊的電路方塊圖都出現(xiàn)在電路圖中。

（7）在各模塊方塊圖進(jìn)出點(diǎn)之間連線，最后便可得到方塊電路圖。

實(shí)驗(yàn)

八、印制電路板的設(shè)計(jì)環(huán)境及設(shè)置

實(shí)驗(yàn)

九、兩級(jí)阻容耦合三極管放大電路PCB圖設(shè)計(jì)

（1）敷銅有什么作用，應(yīng)該注意些什么？

答：敷銅的主要作用是提高電路板的抗干擾能力，如果要對(duì)線路進(jìn)行包導(dǎo)線或補(bǔ)淚滴，那么敷銅應(yīng)該放在最后進(jìn)行。

（2）導(dǎo)線、飛線和網(wǎng)絡(luò)有什么區(qū)別？

答：導(dǎo)線也稱銅膜走線，簡稱導(dǎo)線，用于連接各個(gè)焊點(diǎn)，是印刷電路板最重要的部分，印刷電路板設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線來進(jìn)行的。

與導(dǎo)線有關(guān)的另外一種線，常稱之為飛線也稱預(yù)拉線。飛線是在引入網(wǎng)絡(luò)表后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成的，用來指引布線的一種連線。

飛線與導(dǎo)線是有本質(zhì)的區(qū)別的。飛線只是一種形式上的連線，它只是形式上表示出各個(gè)焊點(diǎn)間的連接關(guān)系，沒有電氣的連接意義。導(dǎo)線則是根據(jù)飛線指示的焊點(diǎn)間連接關(guān)系布置的，具有電氣連接意義的連接線路。

網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)線是有所不同的，網(wǎng)絡(luò)上還包括焊點(diǎn)，因此在提到網(wǎng)絡(luò)時(shí)不僅指導(dǎo)線而且還包括和導(dǎo)線相連的焊點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)

十、制作元件封裝

DIP12 LED8

LED

實(shí)驗(yàn)

十一、雙路直流穩(wěn)壓電源電路PCB圖設(shè)計(jì)

第四篇：實(shí)驗(yàn)報(bào)告：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

實(shí)驗(yàn)報(bào)告：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

高一()班姓名實(shí)驗(yàn)時(shí)間

一、實(shí)驗(yàn)原理

1．機(jī)械能守恒定律

(1)當(dāng)只有重力做功時(shí)，物體的但機(jī)械能的持不變．

(2)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，只受重力作用，其機(jī)械能是守恒的．

2．實(shí)驗(yàn)原理

(1)如右圖所示，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，測出物體自由下落的高度h和該時(shí)刻的速度

v，以紙帶上的第n個(gè)點(diǎn)為例，如下圖中的紙帶，打第n個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度．即vn＝

(2)物體下落的高度為h時(shí)速度為v，則物體的重力勢(shì)能

11減小量為mgh，動(dòng)能增加量為mv2，如果mghv2，2

21即＝v2，就驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律． 2

二、實(shí)驗(yàn)器材

鐵架臺(tái),，重物(帶紙帶夾子)，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，．

三、注意事項(xiàng)

1．安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，必須使兩個(gè)限位孔的中線嚴(yán)格，以減小摩擦阻力．

2．應(yīng)選用質(zhì)量和密度較可使空氣阻力減小．

3．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后再松開紙帶讓重物下落．

4．本實(shí)驗(yàn)中的兩種驗(yàn)證方法中，均不需要測

5．速度不能用v＝或v＝計(jì)算，而應(yīng)用vn＝進(jìn)行測量并計(jì)算． ．．．

四、探究步驟,數(shù)據(jù)記錄及處理

1．安裝置：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上；用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與

2．接電源，打紙帶：把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手提著紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后松開紙帶，讓重物自由下落．重復(fù)幾次，打下3～5條紙帶．

3．選紙帶：選取0,1,2,3….hn＋1－h(huán)n－14．?dāng)?shù)據(jù)處理：測出0到點(diǎn)

1、點(diǎn)

2、點(diǎn)3?的距離，即為對(duì)應(yīng)的下落高度h1、h2、h3?；利用公式vn＝，2T

六、實(shí)驗(yàn)作業(yè)

1．在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重錘減少的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的原因是()

A．選用重錘的質(zhì)量過大B．空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力

C．選用重錘的質(zhì)量過小D．實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不仔細(xì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確

2.(2011年廣州高一檢測)某同學(xué)做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將一條挑選出的紙帶一部分損壞，損壞的是前端部分．剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖7－9－4中，單位是cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2.(1)重物在2點(diǎn)的速度v2＝________，在5點(diǎn)的速度v5＝________，此過程中動(dòng)能增加量ΔEk＝________，重力勢(shì)能減少量ΔEp＝________.(2)比較得ΔEk________ΔEp(填“大于”“等于”“小于”)，原因是__________________．由

以上可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論____________________．

3．某研究性學(xué)習(xí)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz．查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2．測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四點(diǎn)未畫出，另選連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測量的點(diǎn)，如圖所示．經(jīng)測量知道A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度vB＝_____m/s；重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能減少了_______J，動(dòng)能增加了_______J（保留3位有效數(shù)字）． 根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實(shí)際下落的加速度為_______ m/s2，則物體在下落的過程中所受到的阻力為_______N．

4.(2010年高考課標(biāo)全國卷)如左圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答

下列問題：

(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項(xiàng)前的字母)

A．米尺B．秒表C．0～12 V的直流電源D．0～12

V的交流電源

(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有(寫出兩個(gè)原因)

第五篇：驗(yàn)證相對(duì)論關(guān)系實(shí)驗(yàn)報(bào)告

驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對(duì)論關(guān)系實(shí)驗(yàn)報(bào)告

摘要：實(shí)驗(yàn)利用β磁譜儀和NaI(Tl)單晶γ閃爍譜儀，通過對(duì)快速電子的動(dòng)量值及動(dòng)能的同時(shí)測定來驗(yàn)證動(dòng)量和動(dòng)能之間的相對(duì)論關(guān)系。同時(shí)介紹了β磁譜儀測量原理、NaI(Tl)單晶γ閃爍譜儀的使用方法及一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的思想方法。

關(guān)鍵詞：電子的動(dòng)量 電子的動(dòng)能 相對(duì)論效應(yīng) β磁譜儀 閃爍記數(shù)器。

引言：

經(jīng)典力學(xué)總結(jié)了低速的宏觀的物理運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它反映了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，卻在高速微觀的物理現(xiàn)象分析上遇見了極大的困難。隨著20世紀(jì)初經(jīng)典物理理論在電磁學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域的運(yùn)用受阻，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)，愛因斯坦提出了狹義相對(duì)論，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時(shí)空觀和物質(zhì)觀。為了驗(yàn)證相對(duì)論下的動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系，必須選取一個(gè)適度接近光束的研究對(duì)象。??的速度幾近光速，可以為我們研究高速世界所利用。本實(shí)驗(yàn)我們利用源90Sr—90Y射出的具有連續(xù)能量分布的粒子和真空、非真空半圓聚焦磁譜儀測量快速電子的動(dòng)量和能量，并驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量和能量之間的相對(duì)論關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)方案：

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測量快速電子的動(dòng)量。測量快速電子的動(dòng)能。驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能之間的關(guān)系符合相對(duì)論效應(yīng)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

經(jīng)典力學(xué)總結(jié)了低速物理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它反映了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀：認(rèn)為時(shí)間和空間是兩個(gè)獨(dú)立的觀念，彼此之間沒有聯(lián)系；同一物體在不同慣性參照系中觀察到的運(yùn)動(dòng)學(xué)量(如坐標(biāo)、速度)可通過伽利略變換而互相聯(lián)系。這就是力學(xué)相對(duì)性原理：一切力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下是不變的。

19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，人們?cè)噲D將伽利略變換和力學(xué)相對(duì)性原理推廣到電磁學(xué)和光學(xué)時(shí)遇到了困難；實(shí)驗(yàn)證明對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的物體伽利略變換是不正確的，實(shí)驗(yàn)還證明在所有慣性參照系中光在真空中的傳播速度為同一常數(shù)。在此基礎(chǔ)上，愛因斯坦于1905年提出了狹義相對(duì)論；并據(jù)此導(dǎo)出從一個(gè)慣性系到另一慣性系的變換方程即“洛倫茲變換”。

洛倫茲變換下，靜止質(zhì)量為m0，速度為v的物體，狹義相對(duì)論定義的動(dòng)量p為：

p?

m0??2v?mv(5—1)

1m?m0/??,??v/c。相對(duì)論的能量E為： 式中

E?mc2(5—2)

這就是著名的質(zhì)能關(guān)系。mc2是運(yùn)動(dòng)物體的總能量，當(dāng)物體靜止時(shí)v=0，物體的能量為E0=m0c2稱為靜止能量；兩者之差為物體的動(dòng)能Ek，即

Ek?mc2?m0c2?m0c2（當(dāng)β? 1時(shí)，式（5—3）可展開為

1??

?1)

(5—3)

2p1v112

Ek?m0c2(1?m0v2?2??)?m0c?2c22m0(5—4)

即得經(jīng)典力學(xué)中的動(dòng)量—能量關(guān)系。

由式(5—1)和(5—2)可得：

E2?c2p2?E02(5—5)

這就是狹義相對(duì)論的動(dòng)量與能量關(guān)系。而動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系為：

Ek?E?E0?c2p2?m02c4?m0c2

(4─6)

這就是我們要驗(yàn)證的狹義相對(duì)論的動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系。對(duì)高速電子其關(guān)系如圖所示，圖中pc用MeV作單位，電子的m0c2=0.511MeV。式(5—4)可化為：

p2c21p2c2

Ek??

2m0c22?0511.以利于計(jì)算。

三、驗(yàn)儀器的介紹及方法：

1、實(shí)驗(yàn)裝置主要由以下部分組成：①真空、非真空半圓聚焦β磁譜儀②β-放射源

Sr-90Y（強(qiáng)度≈1毫居里），定標(biāo)用γ放射源137Cs和60Co（強(qiáng)度≈2微居里）③200μm厚Al窗NaI(Tl)閃爍探測器④數(shù)據(jù)處理軟件⑤高壓電源、放大器、多道脈沖幅度分析器。圖2是實(shí)驗(yàn)裝置圖。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖圖2β磁譜儀的結(jié)構(gòu)簡圖

β源：β源是放射高速運(yùn)動(dòng)β電子的源，高能β粒子的速度可接近光速。如其PC為1MeV時(shí)，v=0.89c，PC為2MeV時(shí)，v=0.97c。實(shí)驗(yàn)所使用的90Sr-90Yβ粒子源強(qiáng)度約為1.5 毫居里，在0~2.27MeV的范圍內(nèi)形成一連續(xù)的β譜。γ放射源：γ射線是一種波長很短的電磁波。γ射線與物質(zhì)的相互作用要比帶電粒子弱得多，因而它具有較強(qiáng)的穿透本領(lǐng)。我們實(shí)驗(yàn)中采用的137Cs與60Co兩個(gè)γ放射源是作為定標(biāo)源的，它們的強(qiáng)度約2微居里。

β磁譜儀：圖2是β磁譜儀的結(jié)構(gòu)簡圖，圖中間長方形區(qū)域是一均勻磁場區(qū)，它是由垂直紙面的上、下兩層產(chǎn)生均勻磁場的材料組成。而中間的空間可放一與其空間相吻合的真空盒，真空盒與真空泵、真空表相聯(lián)結(jié)。均勻磁場方向是垂直紙面穿過真空盒的,真空盒的放入可使高速電子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域?yàn)檎婵諈^(qū)。在磁場外左側(cè)有一固定架可放置β源。β源放射的電子在保持磁場區(qū)B均勻不變的情況下，各個(gè)不同動(dòng)量的電子將以不同半徑R的半圓周運(yùn)動(dòng)被分離，這也稱為磁分離技術(shù)。而閃爍探頭與多道分析器是進(jìn)行能量探測與能量幅度甄別的，與計(jì)算機(jī)相聯(lián)后，探測到的粒子能量與粒子數(shù)將即時(shí)地在計(jì)算機(jī)上顯示并圖示。這里，閃爍探頭是由碘化鈉晶體和光電倍增管組成的，碘化鈉晶體可把入射的高速B粒子動(dòng)能轉(zhuǎn)化成可見光脈沖；然后光電倍增管把這些光脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖。磁譜儀長方形區(qū)域的右側(cè)小區(qū)是放置γ放射源，進(jìn)行定標(biāo)與其他實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的。

微機(jī)與多道分析器：由光電倍增管產(chǎn)生的電脈沖經(jīng)線性放大器放大后，由微機(jī)與多道分析器對(duì)它們進(jìn)行幅度分析，按電脈沖幅度大小微機(jī)與多道分析器將其可分成512道或1024道（相當(dāng)于一階梯），即不同幅度的電脈沖計(jì)入不同的道（階梯），電脈沖幅度越高，則所處的道數(shù)應(yīng)越大。電脈沖幅度與階梯道數(shù)關(guān)系的線性度與斜率可通過調(diào)節(jié)光電倍增管的高壓與增益改變。所以每次實(shí)驗(yàn)測量前，需對(duì)微機(jī)與多道分析器的512道（或1024道）進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)實(shí)驗(yàn)可采用兩個(gè)γ放射源的已知能譜圖進(jìn)行。

2、實(shí)驗(yàn)方法：β源射出的高速β粒子經(jīng)準(zhǔn)直后垂直射入一均勻磁場中(V?B)，粒子因受到與運(yùn)動(dòng)方向垂直的洛倫茲力的作用而作圓周運(yùn)動(dòng)。如果不考慮其在空氣中的能量損失(一般情況下為小量)，則粒子具有恒定的動(dòng)量數(shù)值而僅僅是方向不斷變化。粒子作圓周運(yùn)動(dòng)的方程為：

dp

??ev?Bdt(5—7)

e為電子電荷，v為粒子速度，B為磁場強(qiáng)度。由式(5—1)可知p=mv，對(duì)某一確定的動(dòng)量數(shù)

值P，其運(yùn)動(dòng)速率為一常數(shù)，所以質(zhì)量m是不變的，故

dvv2dpdv

??m,dtR dtdt且

所以

p?eBR(5—8)

式中R為β粒子軌道的半徑，為源與探測器間距的一半。

在磁場外距β源X處放置一個(gè)β能量探測器來接收從該處出射的β粒子，則這些粒子的能量(即動(dòng)能)即可由探測器直接測出，而粒子的動(dòng)量值即為：p?eBR?eB?X/2。由于β

90源38

Sr?9039Y(0～2.27MeV)射出的β粒子具有連續(xù)的能量分布(0～2.27MeV)，因此探測器在不同位置(不同就可測得一系列不同的能量與對(duì)應(yīng)的動(dòng)量值。這樣就可以用實(shí)驗(yàn)方法確定測量范圍內(nèi)動(dòng)能與動(dòng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而驗(yàn)證相對(duì)論給出的這一關(guān)系的理論公式的正確性。

四、實(shí)驗(yàn)步驟:

1、檢查儀器線路連接是否正確，然后開啟高壓電源，開始工作； 打開

動(dòng)閃爍探測器使其狹縫對(duì)準(zhǔn)

源的出射孔并開始記數(shù)測量；

定標(biāo)源的蓋子，移

2、調(diào)整加到閃爍探測器上的高壓和放大數(shù)值，使測得的理的位置

3、選擇好高壓和放大數(shù)值后，穩(wěn)定 10～20 分鐘；

4、正式開始對(duì) NaI(Tl)閃爍探測器進(jìn)行能量定標(biāo)，首先測量的1.33MeV 峰位道數(shù)在一個(gè)比較合的γ能譜，等1.33MeV 光

電峰的峰頂記數(shù)達(dá)到1000 以上后（盡量減少統(tǒng)計(jì)漲落帶來的誤差），對(duì)能譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，記錄下1.17 和1.33MeV 兩個(gè)光電峰在多道能譜分析器上對(duì)應(yīng)的道數(shù)CH3、CH4；

5、移開探測器，關(guān)上使其狹縫對(duì)準(zhǔn)

定標(biāo)源的蓋子，然后打開

定標(biāo)源的蓋子并移動(dòng)閃爍探測器

源的出射孔并開始記數(shù)測量，等0.661MeV 光電峰的峰頂記數(shù)達(dá)到1000

后對(duì)能譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，記錄下0.184MeV 反散射峰和0.661 MeV 光電峰在多道能譜分析

器上對(duì)應(yīng)的道數(shù)CH1、CH2；

6、關(guān)上

定標(biāo)源，打開機(jī)械泵抽真空（機(jī)械泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)2～3 分鐘即可停止工作）；

7、蓋上有機(jī)玻璃罩，打開源的蓋子開始測量快速電子的動(dòng)量和動(dòng)能，探測器與源的距

離ΔX最近要大于9cm、最遠(yuǎn)要小于24cm，保證獲得動(dòng)能范圍0.4～1.8MeV 的電子；

8、選定探測器位置后開始逐個(gè)測量單能電子能峰，記下峰位道數(shù) CH 和相應(yīng)的位置坐標(biāo)X；

9、全部數(shù)據(jù)測量完畢后關(guān)閉

10、實(shí)驗(yàn)完畢后，需要洗手

源及儀器電源，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。

五、數(shù)據(jù)記錄與處理

1、定標(biāo)數(shù)據(jù)：高壓電源為667kv；放大倍數(shù)為0.3倍；放射源位置41.8

表格一

2、使用β源進(jìn)行探測，β源位置為10.0cm處

表格二（坐標(biāo)和道數(shù)的數(shù)據(jù)已經(jīng)取平均值）

備注：選擇四個(gè)孔分別為第2、4、6、8個(gè)

將表中的數(shù)據(jù)填入到數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到擬合曲線如附圖所示以及得到的信息如下表格：

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.閃爍探測器上的高壓電源、前置電源、信號(hào)線絕對(duì)不可以接錯(cuò)； 2.裝置的有機(jī)玻璃防護(hù)罩打開之前應(yīng)先關(guān)閉β源； 3.應(yīng)防止β源強(qiáng)烈震動(dòng)，以免損壞它的密封薄膜； 4.移動(dòng)真空盒時(shí)應(yīng)格外小心，以防損壞密封薄膜；

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，我不僅鞏固了放射源、閃爍探測器的正確使用。同時(shí)了解了β磁譜儀測量原理，并在實(shí)驗(yàn)中互相組合，從而驗(yàn)證快速電子的動(dòng)量與動(dòng)能的相對(duì)論關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)過程中，林老師不僅向我們解釋了一些實(shí)驗(yàn)原理中的難點(diǎn)，更向我們講了物理學(xué)習(xí)乃至以后的物理教學(xué)過程中應(yīng)注意的問題，以及解決方法，使我們懂得很多實(shí)驗(yàn)以外的知識(shí)。對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理的理解不能只敷衍與表面，要深入探究。對(duì)于不理解的知識(shí)要提前查資料弄明白。林老師更是嚴(yán)格的指出了我預(yù)習(xí)報(bào)告中諸多的不足之處。本次實(shí)驗(yàn)我受益匪淺，相信必定在接下來乃至將來的工作上起到重要的意義。

七、參考文獻(xiàn)：

[1]林根金等.近代物理實(shí)驗(yàn)講義[M]．浙江師范大學(xué)數(shù)理信息學(xué)院近代物理實(shí)驗(yàn)室，2010 [2]林木欣．近代物理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：科學(xué)出版社，1999 [3]張?zhí)靻?、董有?近代物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：科學(xué)出版社，2004