热学综合实验
温度传感器温度特性研究与应用
摘要：测量PT100、PN结、LM35、负温度系数热敏电阻的温度特性并绘制温度特性曲线。同时利用LM35设计一个简易的温度测试和控制温度的电路。
关键词：温度特性，温度传感器，测温，控温。
引言：温度是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科学及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果也是至关重要的，所以温度传感器的应用更是十分广泛的。
【实验原理】
温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见表 1。本实验将通过测量几种常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。
表1 常用的温度传感器的类型和特点
?3
1．Pt100 铂电阻温度传感器
Pt100 铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。铂的
物理性质、化学性质都非常稳定，抗氧化能力强，复制性好，容易批量生产，而且电阻率 较高。因此铂电阻大多用于工业检测中的精密测温和作为温度标准。显著的缺点是高质量 的铂电阻价格十分昂贵，并且温度系数偏小，由于其对磁场的敏感性，所以会受电磁场的 干扰。按 IEC 标准，铂 电阻的测 温范围为 ? 200°C ~ 650°C 。每百度 电阻 比
W(100) = 1.3850 ，当 R 0 = 100ù 时，称为 Pt100 铂电阻， R 0 = 10ù 时，称为 Pt10 铂
电阻。其允许的不确定度 A 级为：± (0.15°C + 0.002 t ) 。B 级为：± (0.3°C + 0.05 t ) 。
铂电阻的阻值与温度之间的关系,当温度 t = ?200°C ~ 0°C 之间时，其关系式为：
23
0 1?(100)t R R At Bt C t C t ??=+++-??? （1）
当温度在t = 0 ~ 650°C 之间时关系式为：
2
0 1) (t R R At Bt =++（2）
（1）、（2）式中 R t , R 0 分别为铂电阻在温度 t °C, 0°C 时的电阻值， A, B, C 为温度 系数，对于常用的工业铂电阻：
A = 3.90802 ×10?3 (°C) ?1
B = ?5.80195 ×10?7 (°C) ?1
C = ?4.27350 ×10?12 (°C) ?1
在 0°C ~ 100°C 范围内 R t 的表达式可近似线性为：
01( 1)t R R A t =+（3）
（3）式中 A 1 温度系数，近似为 3.85 ×10 R t = 100ù ；而100°C 时 R t = 138.5ù 。
(°C) ?1 ，
Pt100 铂电阻的阻值， 其 0°C 时， 2.热敏电阻( NTC, PTC )温度传感器：
热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温
度变化的特性来测量温度的，按电阻值随温度升高而减小或增大，分为 NTC 型(负 温度系数)、 PTC 型(正温度系数)和 CTC （临界温度）。热敏电阻电阻率大温度系数大，但其非线性大，置换性差稳定性差，通常只适用于一般要求不高的温度测量。以上三种热敏电阻特性曲线见图 1。 在一定的温度范围内（小于 450°C ）热敏电阻的电阻 R t 与温度 T 之间有如下关系：
1(1
0)T B T t R R e -=（4）
（4）式中
R 0 是温度为 T(K), T 0 (K) 时的电阻值( K 为热力学温度单位开)；B 是热
敏电阻材料常数，一般情况下 B 为 2000 ~ 6000K 。 对一定的热敏
电阻而言， B 为常数，对上式两边取对数，则有
1()1
ln ln T RT B R T =?-+ (
5)
由（5）式可见， ln R T 与1/ T 成线性关系，作 ln R T ~ (1/ T) 曲线，用直线拟合，由 斜率可求出常数 B 。
3．电压型集成温度传感器（ LM35 ）：
LM35 温度传感器，标准 T 0 ? 92 工业封装，其准确度
一般为 ± 0.5°C 。（有几种级别）由于其输出为电压，且线 性极好，故只要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个 精密数字测温系统。内部的激光校准保证了极高的准确度及 一致性， 且无须校 准。输出 电压的温 度系数
K V = 10.0mV / °C ，利用下式可计算出被测温度 t(°C) ：
0?
1(0/)? V U K t mV C t ==? 即：
0/(0)1t C U mV ?=
0/(0)1t C U mV ?=
（6）
LM35 温度传感器的电路符号见图 2， V o 为输出端 实验测量时只要直接 测量其输出端电压 U o ，即可知待测量的温度。
4.PN 结温度传感器：
PN 结温度传感器是利用半导体 PN 结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，
实验证明在一定的电流通过情况下， PN 结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。通 常将硅三极管 b, c 极短路，用 b, e 极之间的 PN 结作为温度传感器测量温度。硅三极管基 极和发射极间正向导通电压 V be 一般约为 600mV(25°C) ，且与温度成反比。线性良好， 温度系数约为 ? 2.3mV / °C ,测温精度较高，测温范围可达 ? 50°C ~ 150°C 。缺点是一致 性差，所以互换性差。通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（11）式
5
(1)qu KT
S I I e
=?- （7）
在常温下，且1qu KT
e
?时，（11）式可近似表示成：
qu KT
S I I e
=?） （8）
（7）（8）式中：19
1.60210
q C -=? ,231.381140/k J K -=?
当正向电流保持恒定骑骑情况下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系：
0g U K T U =?= （9）
式中0g U 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。
【实验内容】
1．用直流电桥法测量 Pt100 金属的电阻的温度特性：
按图6 接线。在环境温度高于摄氏零度时，先把温度传感器放入致冷井中，利用半导体致冷把温度降到0°C，并以此温度作为起点进行测量，每隔10°C测量一次，直到需要待测温度高于环境温度时，就把温度传感器转移到加热干井中，然后开启加热器，控温系统每隔10°C设置一次，待控温稳定2 min 后，调节电阻箱R 3 使输出电压为零，电桥平衡，则按式（1）测量、计算待测Pt100(Cu50) 铂电阻（铜电阻）的阻值，R 3 为五盘十进精密电阻箱（用户自备），数据记入表中
表1 ?1Pt100 温度特性测试数据表格
将测量数据R X (ù) 用最小二乘法直线拟合，求出结果。
2．用恒电流法测量NTC热敏电阻的温度特性：
如图7 所示，接通电路后，先监测R1 上电流是否为1mA即测量U R1 ，
(U
1 =1.00V,R
1
=1.000kù) 。在环境温度高于摄氏零度时，先把PTC(orNTC) 热敏电
阻放入致冷井，操作方法同上。控温稳定2 min 后按式（4）测试热敏电阻的阻值。数据记入表2 中：
表2 NTC 热敏电阻温度特性测试数据表格
ln R
与1/ T 成线性关系，作ln R T ~ (1/ T) 曲线，用直线拟合，由斜率可求出材料
T
常数B和r
3．电压型集成温度传感器(LM35) 温度特性的测试：
按图8 接线，操作方法同上，待温度恒定2 min 测试传感器(LM35) 的输出电压，数据记入表3：
表3 LM35 温度特性测试数据表格
将表格中数据用最小二乘法进行拟合求出A和 r。。
4．PN 结温度传感器温度特性的测试：
按图10 接线，每隔10°C控温系统设置一次，待控温稳定2 min 后，进行PN 结正向导通电压U be 的测量，结果记入表中。（
用最小二乘法直线拟合，求出结果。
【注意事项】
温控仪温度稳定地达到设定值所需要的时间较长，一般需要10 ~ 15min 左右，务必耐心等待。
【实验数据及数据处理结果】
第一次实验结果
数据处理结果:温度系数A=0.4582，相关系数为0.9891
数据处理结果：材料常数B=-0.03023 相关系数r=0.9980
数据处理结果：A=9.9142 相关系数r=0.9963
数据处理结果：A=-2.1 相关系数r=0.9998
第二次实验结果
注：第二次测量时总结了第一次测量过程中存在的问题和不规范操作
数据处理结果：温度系数A=0.3821 相关系数为0.9980
2.恒流法测量NTC热敏电阻的温度特性
数据处理结果：材料常数B=-0.03201 相关系数r=0.9997 3.电压型集成温度传感器（LM35）温度特性的测试
数据处理结果：A=9.539 相关系数r=0.9999
4.PN结温度传感器的温度特性的测试
数据处理结果：A=-2.053 相关系数r=0.9998
【实验结果分析】
第一次实验时由于经验不足，在实验过程中存在着一些问题，如未等到加热或者制冷箱中的传感器没有温度设定值时就开始测量（这是由于没有耐心等待所致）。
在测量NTC的温度特性时，由于操作失误没有在测量时监测电流，导致测量过程中电流可能带来变化从而对实验结果产生影响。
在测量PN结时，发现实际的PN结只有黄线和黑线，经过简单的测试发现，黄线应该接电压表的正极。
第二次实验时吸取了第一次实验的教训，避免了第一次实验时出现的问题，所以测量的结果误差较小。再用MATLAB处理后也能明显发现第二次实验数据更加接近理论情况。而且拟合得到的曲线的相关系数也较大。总体来说第二次试验比较成功。
【设计实验】
在这里用LM35设计了一个简易的测量温度和控制温度的集成电路。
电路图如下：
热学实验习题讲解
1、为了探究物体吸收的热量与哪些因素有关，物理兴趣小组的同学们进行了种 种的猜想． （1）经过实验探究，证实了三种猜想是正确的：即物体吸收的热量除了与物质的种类有关，还与_____，_______有关． （2）为了验证吸收的热量多少与物质的种类有关，他们设计了如图所示的实验，小明同学针对此实验列出了以下两点注意事项： A．两个烧杯及杯中的电热水器必须是相同的； B．杯中装的煤油和水的质量和初温必须相同； 以上注意事项中_____点中_______________是多余的． （3）以上实验怎样得知水和煤油吸收的热量是不同的？ 解：（1）进行实验探究可知，物体吸收的热量与物质的种类、温度变化和质量有关； （2）因物体吸收的热量与温度的变化△t有关，即初末温度差有关，因此B选项中的初温必须相同是多余的； （3）实验中可以通过控制加热时间让水和煤油吸收的热量不同； 故答案为：（1）质量，温度变化；（2）B，初温必须相同；（3）比较加热时间．2．某同学为了探究温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验： 在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热，下表是他的实验数据记录： 请根据表中的实验记录回答： （1）比较_______记录（填烧杯号），得出的结论是同种物质在升高相同的温度时，吸收的热量和物体的质量有关． （2）比较_________记录，得出的结论是物体温度升高时吸热的多少与物质种类有关． （3）在本次实验中用同样的加热器的目的是__________________________ （4 ）实验中如果没有计时器测量时间，我们可以在相同的时间内比较_______________________而比较它们吸收的热量． 解：（1）结论是同种物质在升高相同的温度，只有1、2实验． （2）结论是物体温度升高时吸热的多少与物质种类有关，需要选相同质量的，
综合性、设计性实验课程
2014年3月《物理综合性、设计性试验》课程开设计划本实验开设围绕物理实验的综合性和设计性开展实验。作为尝试性的课程开设，计划围绕以下几个方面进行： 一、物理实验中的各种要素 1.人的要素（实验目的、实验方法的设计、实验过程、实验结果分析）； 2.仪器的要素（实验设计中仪器的选择、仪器的调整、仪器使用）； 3.实验环境、方法的分析。 二、物理实验的辅助工具 1.常用的实验仪器分析； 2.常用的数据处理（系统误差、仪器误差、循环测量误差）； 3.常用数据处理软件（计算、误差分析、图形处理软件）； 4.各种仿真软件的应用。 三、综合性、设计性物理实验的宗旨 1.综合性——突出完成实验的一种综合性。不是简单的验证（按规定的实验要求、方法 和步骤，一步步向明确的实验目标靠近），往往要通过对几种方法和步骤来实现实验目标。 在综合性实验中，强调： 1）实现实验目标； 2）强调对于实验结果进行完整的实验测试、分析，已达到对实验过程和实验结果全面的认识。 2.设计性——根据实验目标（有意义的），通过创造地采用各种实验方法，进行各方面的测试设计，获得可靠的具有科学性的结果。 在设计性实验中强调： 1）实验设计（方法和过程）的科学性和创新性和完整可靠性（源于综合性实验）。创新性不一定是全部自己发明出来的理论和方法，可以是创新地应用在某些领域； 2）对于能够实现实验结果的不同实验设计和方法进行比较对比，从中选择出最佳的实验设计和方法； 3）获得科学的、具有创新的实验结果。 四、实验总结表达 对于实验目标当前的实验结果状况分析研究资料的收集与分析；对实验进行表达、分析
和总结，完成对实验结果、实验设计分析、实验获得成果的论文写作，科技论文的写作是对综合性、设计性实验开设要求的重要部分。
几何光学实验报告
几何光学实验研究 一、实验内容 （一）仪器的组安装和调整 1、安装 矩形光盘安装： （1）在矩形光盘背面安好工形托架 （2）将大支杆插入大三角支架 （3）将安在矩形光盘上的工字型托架插入大支杆孔 （4）调整矩形光盘于水平位置，旋紧各螺丝 （5）将光源支杆插入小三角支架，旋紧螺丝 2、调整 光源筒在U型支架上可以灵活转动，改变射出光线的角度；调节支杆高度可以改变光源的高度；灯泡位置可在灯座筒里转动，使灯丝正好位于透镜的焦点上。仪器使用前调整步骤如下： （1）将低压电源的输出电压调至2V，接通电路，逐次增大电源的输出电压 （2）将光源靠近矩形光盘的缝屏板，并将缝屏板上的光拦插片第一、七条关闭，拉开其他的，使光屏上出现五条光带 （3）将光源筒向光盘上倾斜，使光带落在矩形光盘上，仔细调整角度，使光带既能照满光盘，又使亮度最好 （4）调整灯丝位置，前后移动和转动，使光盘上得到窄而亮并且近乎平行的五条光带 （5）使矩形光盘与桌面平行，调整光源的投射角，使五条光带的中间一条正好透射在光盘中央的黑色标记上 （二）分光小棱镜的使用 实验方法：分光小棱镜的角度主要用来改变光 的入镜角度，把小棱镜吸于光具盘上，分光交 于主光轴一点。 实验现象:如右图所示 （30°和11°小棱镜分光角度目测差别不大， 故以右图示意即可） （三）透镜的光学作用
将大双凸透镜吸 使三条光线都通过光通过光心的光线，按原方向传播，发生偏转 将大双凸透镜吸 使主 光轴通过透镜光再使二次反射光线于透镜前焦 则折射通过主焦点的光线， 跟主光轴平行 将大双凸透镜吸 使光平行主光轴的光线， 后会聚在焦点 上 将小双凸透镜吸 在小双凸透镜的焦点后放置一大双凸 使光线通过从主光轴焦点外某一点发出的近轴光线， 射后会聚在主光轴上一点 将凹透镜吸附在 使三条光平行主光轴的光线， 后成发散光线 （四）球面镜的光学性质
热学趣味实验资料
橘子皮烟火 想在家里看烟火吗？只要运用橘子皮（或柳丁皮），就可以制造出美丽火花。 ※操作步骤与现象： 准备器材：橘子皮（或柳丁皮）数块、蜡烛1根。 挤压橘子皮，让橘子皮汁液喷向烛焰，便可产生美丽火花。 ※原理： 因为橘子皮在挤压时所喷出来的汁液，含有植物性油脂，所以能燃烧。 ※叮咛的话： 1. 尽量用新鲜的、刚拨下来的橘子皮（或柳丁皮），不要用乾掉的果皮，因为汁液不容易挤出来，效果会比较差。 2. 一次用多一点、厚一点的橘子皮（或柳丁皮），会比较壮观喔！ 3. 尽量让孩子动手操作、先不要告诉孩子为什么，让孩子可以动动脑想一想为什么会这样？ 4. 有关于火焰的游戏，要格外注意安全，家长最好陪同孩子一起做，同时指导孩子使用火焰的安全事项，会比较安全。 瓶子发出怪声 将硬币放在玻璃瓶的瓶口，用手掌握住瓶子，瓶口上的硬币竟然就咯咯咯的发出声响！ ※操作步骤与现象： 准备器材：空玻璃瓶(可用米酒瓶或啤酒瓶之类的)，1元硬币。 1.将空玻璃瓶放入冰箱中或是冰水中冷却，约半小时即可。 2.在瓶口上放置一枚1元硬币。(图一)
★注意：可以在瓶口边缘抹上一些水，或是先用水将硬币浸湿，如此，硬币与瓶口间就加密合了。 3.双手紧紧握住瓶子，一会儿后，瓶口上的硬币就会发出咯咯咯的声响了！(图二) ※原理： 本游戏是利用空气热涨冷缩的原理。把瓶子放入冰箱冷却后，瓶内的空气当然也被冷却了，那什麼时候加热呢？当然就是手掌握住瓶身的时候啰！运用手掌本深的温度，在握住瓶身后，瓶内的空气受热膨胀而往瓶口逸散，因此将瓶口的硬币往上推，但由于力量不大，所以硬币被往上推一点点又落下来，这种情形一直反复，就产生咯咯咯的声响了！
中考实验-光学及热学实验题
上如何移动，都不能与玻璃板后的像重合，原因是___________【例1】⑺根据杜老师在白纸上留下的实验记录，如图所示，其中MN是他在实验时出的玻璃板的实验中的蜡在的 实验时画出的玻璃板的位置，AB是两次实验中点燃的蜡烛所在的位 置，A 1 B1分别是他找到蜡烛的像的位置，能否得出“像与物体到镜面的距离相等”的结论？为什么？ 面的距离相等的结论？为什么？ ⑻杜老师将蜡烛逐渐远离玻璃板时，它的像大小 (“变大”“变小”或“不变” _______________(“变大”，“变小”或“不变”) 】⑼在实验中杜老师视线正对薄透明玻璃板，看到蜡烛A的“像”，马上把蜡烛B放在所看到“像”的位置，并在白纸上记录实验情况如图所其中是玻璃板的位置所在位置 图所示。其中MN是玻璃板的位置，a是点燃的蜡烛A所在位置，b是 蜡烛B所在位置。小丽根据实验记录发现“像与物到镜面的距离不相等”出现这种现象的原因 相等。出现这种现象的原因____ A．找像时没有从多个方向观察 实验过程中没有使用平面镜 B．实验过程中没有使用平面镜 C．实验过程中没有点燃蜡烛B 在光屏上能观察到大小相等的光斑凸透镜 在光屏上能观察到大小相等的光斑，凸透镜B的焦距为______ A
”）透镜在 凹）透镜，在光屏上仍可能得到清晰 ⑵通过实验现象可以比较先后两个凸透镜的焦距：f 1 】(2012北京中考)为了探究平面镜成镜时，像到平面镜的距离v与物到平面镜的距离u的关系，现将泡沫塑料板放在水平桌面上，再将白纸平放并固定在泡沫塑料板上在白纸中间测条直线把块带支放并固定在泡沫塑料板上，在白纸中间测一条直线MN，把一块带支架的平面镜(不透明)沿直线MN位置，使平面镜底边与直线MN重合，且使平面镜垂直于纸面如图所示请你在图装置的基础上利用一且使平面镜垂直于纸面，如图所示，请你在图装置的基础上，利用一把刻度尺和一盒大头针设计一个实验，证明：平面镜成像时，像到平面镜的距离v等于物到平面镜的距离u，请写出实验步骤，画出实验数面镜的离等于物到平面镜的离，请写出实验步骤，出实验数据记录表。(2012上海中考)如图所示，凸透镜放置在光具座的C点处，光具座上所标的A、B、D、E四点中，恰有两点到C点的距离同为该透镜的一倍 焦或同为该透镜的倍焦 焦距、或同为该透镜的两倍焦距。 ①该透镜的焦距为厘米或厘米。 ②实验时小王调整发光物透镜和光屏的中心大致在以保证②实验时，小王调整发光物、透镜和光屏的中心大致在，以保证发光物的像能成在光屏中央。 接着小王将发光物置于光具座上距厘米处在 ③接着，小王将发光物置于光具座上距B点15厘米处，在DE间移动光屏找像，可能在光屏上得到的像(选填“缩小”、“等大”或“放大” 或放大)。 (12年北京)利用一支温度计、一个小烧杯、一瓶酒精，设计一个实验，证明：酒精蒸发过程中吸热。请你写出实验步骤和实验现象。 证明酒精蒸发过程中吸热请你写实验步骤和实验现象
几何光学实验报告
几何光学实验报告 实验一显微镜与望远镜光学特性分析测量 一、实验目的 1.通过实验掌握显微镜、望远镜的基本原理； 2.通过实际测量，了解显微镜、望远镜的主要光学参数； 3.根据指示书提供的参考材料自己选择 2 套方案，测出水准仪的放大率并比较实验结果是否相符。 二、实验器材 1 ．显微镜实验：测量显微镜、分辨率板、分辨率板放 大图、透明刻线板、台灯，高倍（40X、45X）、中倍（8X 或 10X）、低倍（2.5 X、3X或4X）显微物镜各一个，目镜若干 （4X、5X、10X、15X等）。 2 .望远镜实验：25 X水准仪、平行光管、1 X长工作距测量显微镜、视场仪、白炽灯、钢板尺、升降台、光学导轨、玻罗板、分辨率板。双筒军用望远镜，方孔架（被观察物）。 三、实验原理 （ 1 ）显微镜原理： 显微镜是用来观察近处微小物体细节的重要目视光学仪器。它对被观察物进行了两次放大：第一次是通过物镜将被观察物成像放大于目镜的分划板上，在很靠近物镜焦点的位置上成倒立放大实
像；第二次是经过目镜将第一次所成实像再次放大为虚像供眼睛观察，目镜的作用相当于一个放大镜。 由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率r 应是物镜放大率B和目镜放大率r 1的乘积。 r = pxr 1 绝大多数的显微镜，其物镜和目镜各有数个，组成一套，以便通过调换获得各种放大率。显微镜取下物镜和目镜后，所剩下的镜筒长度，即物镜支承面到目镜支承面之间的距离称为机械筒长。我国标准规定机械筒长为160 毫米。 显微镜的视场以在物平面上所能看到的圆直径来表示，其视场受安置在物镜像平面上的专设视场光阑所限制。 显微镜的分辨率即它所能分辨的两点间最小距离：$ =0.61入式中：入为观测时所用光线的波长；nsinU为物镜数 值孔径（NA）。 从上式可见，在一定的波长下，显微镜的分辨率由物镜的数值孔径所决定，光学显微镜的分辨率，基本上与所使用光的波长是一个数量级。为了充分利用物镜的放大率，使被物镜分辨出来的细节，能同时被眼睛所看清，显微镜应有恰当的放大率。综合考虑显微物镜和人眼自身的分辨率，可得出显微镜适当的放大率范围是：500NA< r 这个范围的放大率称为有效放大率。如使用比有效放大率更小的放大率，则不能看清物镜已经分辨出的某些细节；
2020年高考物理实验专项复习：《其他热学实验》(解析版)
《其他热学实验》 一、实验题 1.某小组同学利用如图(a)所示的装置研究一定质量气体的压强与温度的关系．他们在与压强传感 器相连的试管中封闭了一定质量的气体，将温度传感器的热敏元件伸入到试管内部，通过数据采集器和计算机测得试管内气体的压强和温度．实验中，把试管浸在烧杯的冷水中，通过在烧杯中逐次加入热水来改变试管内气体的温度． 温度传感器压强传感器试管热敏元件(a) (1)该组同学在先后三次实验中获得了三组实验数据，通过计算机绘出的p?t图象分别如图(b) 中的a、b、c所示，其中三条线不重合的原因是______； (2)如果图中p1为已知量，则图线a的函数表达式为______； (3)如果某次实验中，加入热水后没有充分搅拌，就立即记录压强和温度的数值，则测量的气体 温度和该时刻气体实际温度相比将______(填“偏高”“偏低”“一致”) 2.在“研究一定质量理想气体在温度不变时，压强和体积的关系”实验中．某同学按如下步骤进 行实验： ①将注射器活塞移动到体积适中的V0位置，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时 的体积V0与压强p0． ②用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积． ③读出注射器刻度表示的体积V，通过DIS系统记录下此时的V与压强p． ④重复②③两步，记录5组数据．作p?1 图． V (1)在上述步骤中，该同学对器材操作的错误是：______.因为该操作通常会影响气体的______(填 写状态参量)． (2)若软管内容积不可忽略，按该同学的操作，最后拟合出的p?1 直线应是图a中的______.(填 V 写编号) (3)由相关数学知识可知，在软管内气体体积△V不可忽略时，p?1 图象为双曲线，试用玻意耳 V 定律分析，该双曲线的渐近线(图b中的虚线)方程是p=______.(用V0、p0、△V表示)
光学设计实验指导书2012
实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作 一．实验目的 学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。二．实验要求 a)掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。 b)掌握ZEMAX软件的用户界面。 c)掌握ZEMAX软件的基本使用方法。 d)学会使用ZEMAX的帮助系统。 e)学会使用ZEMAX初步仿真光路图。 三．实验内容 （一）界面及基本操作 1．通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示： 图1.1ZEMAX用户界面 2．浏览各个菜单项的内容，熟悉各常用功能、操作所在菜单，了解各常用菜单的作用。 3. 熟悉使用各个常用的快捷按钮。
4．学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口（镜头数据编辑、优化函数、多重数据结构）。 5．调用ZEMAX 自带的例子（例如根目录下samples\tutorial\tutorial zoom2.zmx 文件），学会打开常用的分析功能项：草图（2D 草图、3D 草图、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。 6．从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。 7．掌握镜头数据编辑（LDE ）窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。 8．从主菜单-报告下形成各种形式的报告。 9．通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。 （二） 仿真光路图 根据已拟好的设计草图，在ZEMAX 中实现光路仿真，包括光路系统整体设置、创建光学元件、透镜（组），元件间大致间距等。 1.光路系统的整体设置，包括此光学系统所适用的波长、入瞳直径、视场等，在主菜单-系统里有相应的各个设置。 2.创建光学元件、透镜（组），就是将设计草图中的各种光学元件用ZEMAX 的方式去仿真实现。ZEMAX 仿真的基本元素是面和面间距，仿真创建各种元件基本都以具体设置每个面和面间距的参数来实现。 （1）面：面的基本参数包括面型（Surf:type ）、曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、材料（玻璃）(Glass)，半口径(Semi-Diameter)等，每一个面对应于LDE 窗口里的一个行，每一个参数对应LDE 窗口里的一列，如下图： ZEMAX 的默认面型是透明标准（Standard ）球面，曲率半径和半口径为无穷（Infinity ）。面的厚度和材料的定义都是以指定面起向后算到下一个面之间的这一段的厚度和材料。 （2）面间距：指的是该面在光轴上的交点到下一个面在光轴上的交点之间的距离，向右为正，向左为负。常用于标识透镜厚度、元件与元件的间距等。 例如：一个透镜的厚度，可以用透镜的前表面的面厚度值Thickness 来完成仿真；前一个元件与后一个元件的间距，可以用前一个元件的后表面到后一个元件的前表面之间的面间距来完成仿真。 3.根据设计要求和设计草图，估算各个元件之间的大致间距，通过面间距的设置，实现整个光学系统的初步仿真。 4.仿真一个轴上点光源（m μλ587.0=）在物距为u=30mm 时，由焦距为20mm ，材料为BK7，口径为10mm 的单正透镜成像的光路。 四．报告要求： 1. 打开安装目录下的samples\tutorial\tutorial zoom 2.zmx 文件，生成其2D 图、渲染（转角）、像差特征曲线、OPD 曲线、曲面数据报告（第7面）和图解报告4。截屏后打印出来。 2. 试在打印出来的2D 图上标出各个面的位置以及相应面厚度值的具体指向（方向、
热学实验探究
实验探究-----热学 【题目一】科技小组的同学们从右侧比热容表中了解不同物质的比热容后，通过实验比较水和煤油的吸热本领。他们分别用完全相同的两个试管分别装上 相等的煤油和水，用相同热源对试管均匀加热，并分别画出如图1所示的图像，你认为图 像能正确反映实验情况。 【题目二】小华用如图2实验装置探究水和煤油比热容的大小，在两个相同的烧杯中加入初温相同和相同的水和煤油，用两个相同的酒精灯同时进行加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔一分钟记录一次温度，记录的数据如下表： （1）实验中用玻璃棒不断搅拌，目的是让液体； （2）分析实验数据可知，水的比热容 煤油的比热容；（选填“大于”、“等于”或“小于”） （3）下列现象可用比热容知识来解释的是。 A ．夏天在教室洒水，感到凉爽 B ．金属勺装有塑料手柄 C ．沙漠地区昼夜温差较大 图1 D A t /min t /min t /min t /min B C 图2
【题目三】由于怕饭菜太烫，来不及冷却而影响小明的早餐，妈妈总是很早就起床了。为了让妈妈多睡一会儿，小明就想找到一种让物体快速冷却的方法。为此小明进行了如下的探究： 小明注意到妈妈是把饭菜放在空气中冷却的，而厨房中适合用来冷却的另一种物质就是水。水和空气哪个的导热性能好呢？为此小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来。如图3所示。实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如下表： (1)实验中，小明需要控制它们的一些量保持相同，如_________；（举出一例即可） (2)小明通过实验，得到的正确结论是什么？_________； (3)小明分析了冷却速度变慢的原因，认识到这是因为牛奶冷却的快慢还会受到_________的影响； (4)根据(3)中的分析，小明终于找到了一个用水使物体快速冷却的办法，并且举一反三，明白了工业生产中使用流水喷淋法冷却高温物体的好处：_________。 图3
光学设计性实验
光学设计性实验 题目：测量液体折射率 姓名： 性别：男 学院： 年级：2010 学号： 指导教师：赵瑛
用三种方法测量液体折射率 摘要：液体折射率的测量在实际生活中有很多用途，测量方法也多种多样，也各有利弊。在学完大学基本物理实验后对液体测量有了新的想法，主要利用的牛顿环和劈尖干涉来测量液体折射率。其优势在于结果误差小、快捷和原理简单。 关键词：液体折射率 牛顿环 劈尖干涉 布鲁斯特角 引言：在研究 光的干涉和衍射过程中，都在空气中进行，即n=1。只要将装置放在被测液体中，那么n 就可以被测量出来。原理上有很强的可行性和可操作性，是较为理想的测量方法。在实际测量中要注意实验操作和数据分析。 测量液体折射率的三种方法： 一、利用牛顿环测液体（水）折射率 实验原理： 牛顿环仪是由待测平凸透镜L 和磨光的平玻璃板P 安装在金属框架F 中构成的。牛顿环是由等厚干涉形成的干涉条纹。根据所学的知识，任意俩干涉环的半径平方差和干涉级及序环数无关，而只与俩个环的序数之差有关，即 λ R m m n r r m m )(212 12 2-=-。在空气中，n=1；在液体中，n 值为被测值。利用牛顿 环原理，有公式： λR k k r r m m )(122122-=- 在空气中 λR j j n r r j j )(122122-=- 在液体中 令1212j j k k -=-，俩式做比可以得到： 21 222 22 2j j m m r r r r n --= ，故只要分别测出 在空气中和液体中牛顿环相同干涉级下的环的半径作比即可。 实验步骤： 1.找到合适的牛顿环仪，并做好实验准备； 2.在空气中测量牛顿环的半径，并记录实验数据； 3．在俩透镜夹层弄湿，将空气薄膜变成液体薄膜，测量牛顿环的半径，并记录实验数据； 4.计算结果。 实验数据：
大学物理实验几何光学综合
几何光学综合实验实验报告 学院自动化班级自175 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 理解透镜的成像规律，掌握测量薄透镜焦距的几种方法。 仪器：JGX-1型几何光学实验装置。 二、实验原理 1.自准法测凸透镜：物体发出的光经透镜折射，平面镜反射，再由透镜汇聚形成一个倒立 等大的实像，这时像的中心与透镜光心的距离就是焦距f。 2.贝塞尔法测凸透镜：物屏和像屏的距离为l（l > 4f），凸透镜在O1、O2两个位置分别在 像屏上成放大和缩小的像，成放大的像时，有，成缩小的像时，有， 又由于u+v=l，可得f= 。 3.物距-像距法测凹透镜：如图，物距u=O’B’，像距v=O’’B’’,带入成像公式，可 计算出凹透镜焦距f2。
三、实验步骤 1.自准法测薄凸透镜焦距： （1）按照原理图布置好各元件； （2）调节凸透镜L和平面镜M的位置，使物屏上的倒立实像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）； （3）记下物屏P和凸透镜L的位置； （4）重复实验三次。 2.贝塞尔法测薄凸透镜的焦距： （1）按照原理图布置好各装置，使物与像屏距离l>4f； （2）移动凸透镜L，使像屏H上形成清晰的放大像，记下L的位置a1； （3）再移动L，直至在H上形成一清晰的缩小像，记下L的位置a2； （4）重复实验。 3.物距像距法测凹透镜焦距： （1）按照原理图布置好实验装置； （2）先移动凸透镜L1，使物P1在像屏P2上形成清晰的像，记下L1和P2的位置读数； （3）在凸透镜和像屏之间加入待测薄凹透镜L2，向远处移动像屏，直至屏上又出现清晰的像，记下L2和像屏P2`的位置读数。 （4）对于凹透镜L2来说，物距u=|L2P2|，像距v=|L2P2`|； 四、数据处理
热学实验专题
专题复习：2017年中考热学实验 一．探究固体熔化时温度的变化规律: 知识链接： 1.实验所需的测量工具 2.温度计的工作原理及使用 3.根据熔化曲线判断物体是晶体还是非晶体、状态、熔化时间及熔点 4.熔化的特点及过程中热量，温度和内能的变化 5.比较熔化前后比热容的大小 典型例题： 例1、某同学用图甲的实验装置探究“某固体熔化时温度的变化规律”． （1）该实验还需要的的测量工具是 （2）实验中将装有固体的试管放入水中的目的是 实验装置中石棉网的作用是. （3）加热过程中某一时刻温度计的示数如图乙所示，读数为℃； （4）根据实验数据，俊杰绘出了熔化图象丙，由图象可知，此固体是（选填“晶体”或“非晶体”），BC段物体处于态． （5）物体在熔化过程中要热量，内能，温度 （6）在加热条件相同的情况下，发现该物质熔化后升温比熔化前升温慢了，原因可能是 . 二．探究水沸腾时温度变化的规律: 知识链接： 1.实验的测量工具 2.温度计的原理、使用和读数 3.实验中缩短加热时间的方法 4.根据水的沸腾图像分析水的沸点，沸腾的特点和条件 5.水沸腾前后的现象（气泡，“白气”） 6.水的沸点与大气压的关系 7.水蒸气比沸水烫伤更严重的原因 8.热量的计算 典型例题： 例2、八年级同学做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验如下图所示： （1）组装器材时，应先固定图甲中的（选填“A”或“B） （2）图甲可知，实验中操作存在的错误。 （3）B、C两组同学得到如图丙中b，c2种不同图像的原因可能是水的______不同； （4）安装好实验器材后，为缩短实验时间，可以（选填一种方法）（5）加热过程中某一时刻A组同学测出的水温如乙图所示，温度计的读数℃；（6）由丙图可知，水沸腾时的特点______________________________； （8）小明观察到：沸腾时水中气泡的情形为图中图（选填“C”或“D”） （7）根据图中数据可知，水的沸点是℃；由此可判断出当地的大气压（选填“大于”“小于”或“等于”）一个标准大气压。 （8）水沸腾后，烧杯上方出现大量“白气”，和它的形成过程相同的是 ①冰②霜③雾④雪 （9）水沸腾时会有大量的水蒸气产生，100℃水蒸气比100℃水烫伤更严重，其原因是_________ 三．探究不同物质的吸热能力: 知识链接： 1.实验器材的选取 2.选择相同热源的原因 3.温度计的使用和读数 4.转换法的应用 5.控制变量法的应用 A B
7.3 热学、光学及设计实验
7.3 热学、光学及设计实验 例1 某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时，利用同一根弹簧，记录了不同振m (g) 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 T (s) 0.40 0.57 0.69 0.80 0.89 0.98 他在T-m 坐标系中根据此表描点后发现T 、m 间不是正比关系，而好象是T 2∝m 关系，请你进一步验证这个猜想是否准确？ 例2 某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加 速直线运动的照 片．相邻两次曝光的时间间隔为2.0s ．已知小轿车的车长为4.5m ．他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示．请你估算这辆小轿车的加速度a 和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v ． 例3 把电流表改装为电压表的实验中，分3个主要步骤，实验中给出的器材有：①电流表（量程0-100μA ）②标准伏特表（量程0-5V ）③电阻箱（0-9999Ω）④电阻箱（0-99999Ω）⑤电源（电动势2V ，有内阻）⑥电源（电动势6V ，有内阻）⑦滑动变阻器（0-50Ω，额定电流1.5A ）⑧电键两只，导线若干． ⑴首先要用半偏法测定电流表的内阻。如果采用图1所示的电路测定电流表A 的内电阻并且要想得到较高的精确度，那么从以上给出的 器材中，可变电阻R 1应选用______，可变电阻R 2应选用______，电源E 应选用______． 该步实验操作的步骤有：A ．合上K 1 B ．合上K 2 C.观察R 1的阻值是否最大，如果不是，将R 1的阻值调至最大 D ．调节R 1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度 E ．调节R 2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半 F ．记下R 2的阻值． 把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上空白处：①____；②_____；③_____；④_____；⑤_____；⑥_____． 如果在步骤F 中所得的R 2的阻值为600Ω则图中被测电 流表的内阻R g 的测量值为___Ω． ⑵如果要将图中的电流表A 改装为量程为0-5V 的伏特 表，则改装的方法是给电流表_____联一个阻值为________ Ω的电阻． 例4 如图所示，A 是浮子，B 是金属触头，c 住宅楼 房顶上的蓄水池，M 是带水泵的电动机，D 是弹簧，正是衔铁，F 是电磁铁，s l 、s 2分别为触头开关，s 为开关，J 为电 池．请利用上述器材，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置(连接自动注水电路图)． 7.3 热学、光学及设计实验 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (cm) 图7-10 图7-12 图7-11 A R 2 R 1 K 2 K 1 E
几何光学综合实验(终审稿)
几何光学综合实验公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
几何光学综合实验实验报告 一、实验目的与实验仪器 实验目的： 1、了解透镜的成像规律。 2、学习调节光学系统共轴。 3、掌握利用焦距仪测量薄透镜焦距的方法。 实验仪器： JGX-1型几何光学实验装置，含光源、平面镜、透镜、目镜、测微目镜、透镜架、节点架、通用底座、物屏、像屏、微尺、毫米尺、标尺、幻灯片等。 二、实验原理 1）贝塞尔法测凸透镜焦距：贝塞尔发是一种通过两次成像能够比较精确地测定凸透镜焦距的方法，物屏和像屏距离为l（l>4f），凸透镜在 O1、O2两个位置分别在像屏上成放大和缩小的像，成放大的像时，有 1/u+1/v=1/f,成缩小的像时，有1/（u+d）+1/(v-d)=1/f,又由于u+v=l,可得f=(l2-d2)/4l。 2）自准法测凸透镜焦距：物体AB置于凸透镜L焦平面上，物体各点发出的光线经透镜折射后成为平行光束（包括不同方向的平行光），有平面镜M反射回去仍为平行光束，镜头经汇聚必成一个倒立放大的实像
A’B’于原焦平面上，能比较迅速直接测得焦距的数值。子准发也是光学仪器调节中常用的重要方法。 3）物距-像距法测凹透镜焦距：将凹透镜与凸透镜组成透镜组，用凸透镜L1使物AB成缩小到里的实像A’B’，然后将待测凹透镜L2置于凸透镜L1与像A’B’之间，如果O’B’<|f2|（凹透镜焦距），则通过L1的光束经过L2折射后，仍能成一实像A’’B’’。对凹透镜来 讲,A’B’为虚物，物距u=O’B’,像距v=O’B’’,代入成像公式可计算出凹透镜焦距。 三、实验步骤 1.光学元件共轴等高的调节 （1）粗调将光源透镜物屏像屏靠近，调节高度使其中心线处于一条直线上。 （2）细调主要依靠仪器和光学成像规律来鉴别和调节。可以利用多次成像的方法，即只有当物的中心位于光轴上时，多次成像的中心才会重合。 2.透镜焦距的测定 1）自准法测薄透镜焦距 （1）按光源、物屏、透镜、平面镜从左到右摆放仪器，调至共轴。 （2）靠紧尺子移动L直至物屏上获得镂空图案倒立实像。 （3）调平面镜与凸透镜，使像最清晰且与物等大，充满同一圆面积。
大学物理设计性实验设计性实验报告
大学物理实验设计性实 验 --电位差计测金属丝电 阻率 姓名：马野 班级：土木0944 学号： 0905411418 指导教师：曹艳玲 实验地点：大学物理实验教学中心
【实验目的】 1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计； 2掌握电位差的工作原理—补偿原理。 3能用电位差计校准电表和电阻率的测定。 4学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 【实验原理】 利用电位差计，通过补偿原理，来测定未知电阻和已知电阻两端的 电压，利用分压原理，算出未知电阻的阻值，利用螺旋测微器和刻度尺测出电阻丝的长度和横截面积的直径，通过电阻率公式即可计算出电阻率。 补偿原理 在图1的电路中，设E 0是电动势可调的标准电源，Ex 是待测电池的电动势（或待测电压Ux ），它们的正负极相对并接，在回路串联上一只检流计G ，用来检测回路中有无电流通过。设E 0的内阻为r 0；Ex 的内阻为 rx 。根据欧姆定律，回路的总电流为： 电位差原理 如果我们调节E 0使E 0和Ex 相等，由(1)式可知，此时I =0，回路无电流通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补 R R r r E E I g x x +++-= 00 图1 补偿原理 x
偿的情况下，若已知E 0的大小，就可确定Ex 的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做补偿法。 显然，用补偿法测定Ex ，必须要求E 0可调，而且E 0的最大值E 0max ＞Ex ，此外E 0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准确读数。在电位差计中，E 0是用一个稳定性好的电池（E ）加上精密电阻接成的分压器来代替的，如图2所示。 图2中，由电源E 、限流电阻R 1以及均匀电阻丝RAD 构成的回路叫做工作回路。由它提供稳定的工作电流I 0，并在电阻RAD 上产生均匀的电压降。改变B 、C 之间的距离，可以从中引出大小连续变化的电压来，起到了与E 0相似的作用。为了能够准确读出该电压的读数，使用一个标准电池进行校准。换接开关K 倒向“1”端，接入标准电池E S ，由E S 、限流电阻R 2、检流计G 和RBC 构成的回路称为校准回路。把B 、C 固定在适当的位置（如图中的位置），设RBC =R S ，调节R 1（即调节I 0），总可以使校准回路的电流为零，即R S 上的电压降与E S 之间的电位差为零，达到补偿。 图2 电位差计原理图 x
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、
热学实验 教学案
热学实验 教学案 实验目的 学习一种估测分子大小的方法——“用油膜法估测分子的大小” 实验原理 将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成单分子油膜层，如果把分子看作球形，单分子油膜层的厚度就可以看作油酸分子的直径，事先测出油酸滴的体积V 和油膜的面积S ，就可以算出分子的直径：S V d 实验仪器 盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔. 实验步骤 (1)在方盘中盛入适量的水(约2cm 深)，使水处于稳定状态. (2)用注射器(或胶头滴管)取事先配好的酒精油酸溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入1 mL 溶液所需加入溶液的滴数； (3)将痱子粉均匀地撒在水面上. (4)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴酒精油酸溶液滴在水面上. (5)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用笔描绘出油膜的形状. (6)将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形的个数N ， 注意事项 (1) 实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实验无法完成. (2) 方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间. 痱子粉均匀撒在水 面上. (3) 向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜. 最好在1 cm 左右. 滴酒精油酸溶液时要注意控制好，只滴1滴. (4) 计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算(边长1cm) .不足半个的舍去，多于半个的算1个 . 046.南京市2008届第一次模拟考试12．（2）（本题4分）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C 的内容及实验步骤E 中的计算式： A ．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下滴入 1 mL 的油酸酒精溶液的滴数N ； B ．将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n ； C ．________________________________________________________________________ D ．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1cm 的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m ； E ．用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径 d = _______________ cm ． 答：C ．待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔画出油酸薄膜的外围形 状；………………………………………………………………………………………（2分） E ．d = 5n ×10－ 4/Nm …………………………………………………………（2分） 059.江苏南通市2008届第三次调研测试12.Ⅰ(2) 用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V 1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V 2；②用注射器
9、2017二模物理--光学、热学实验压轴题专题汇编
2017各区一模开放性实验探究光学、热学、声学专题 （通州）37．小阳在“探究声音产生的原因”实验中观察到了如图31所示的一些现象：发声的音叉放入水中，水花四溅；发声的鼓，鼓面上的纸球弹跳起来；轻质小球碰到正在发声的音叉会不停的跳动，因此小阳认为“物体与发声体接触才能受到力的作用”。一旁的小红说：“发声体产生声波，与发声体不接触也可以有力的作用。”请利用：一根蜡烛，火柴，剪刀，矿泉水瓶，气球和细线，设计一个实验证明小阳的观点是错误的。请你写出主要实验步骤和实验现象。 （昌平）41．实验桌上有高度不同的发光物体A 和B ，焦距分别为5cm 、10cm 的凸透镜各一个，刻度尺、光具座和光屏各一个。小华选用这些器材，设计一个实验证明：凸透镜成实像时，像的高度与凸透镜的焦距有关。请写出实验步骤，画出实验数据记录表。 （顺义）37．物理课上，老师把两根铅柱的端面削平，将削平的端面相对，并用力压紧，使两根铅柱合在一起。如图24所示，在铅柱下面悬吊一定的重物，两根 铅柱也不会分开，小华认为是大气压把两个铅柱压在一起。请你设计一个 实验证明小华的观点是错误的。 图31 图24
（怀柔）39．日常生活中我们经常会看到烧开水时从壶嘴冒出的“白气”，小辉认为“白气”是水蒸气。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小阳的观点是不正确的。 （石景山）37．五月的早晨，初三的同学们到学校晨读，小军同学进入教室后感觉闷热，请你想个帮他降温的合理办法。要求：简述操作过程并说明理由。 参考答案： （通州）37． （1）①剪掉矿泉水瓶瓶底，用橡皮膜（剪开的气球）、细线将矿泉水瓶底部密封，张紧橡皮膜，去掉瓶盖。 ②点燃蜡烛，瓶口正对蜡烛火焰并保持适当距离。 ③用手弹击橡皮膜。 （2）橡皮膜被弹击振动发出声音，蜡烛熄灭，说明小阳的观点是错误的。 （昌平）41．实验步骤 ①将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光物体A、光屏分别放在凸透镜两 侧。调节发光物体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一高度。凸透镜的焦距用f表示，像的高度用h表示。 ②将发光物体A放在光具座上距凸透镜15cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A 清晰的像，用刻度尺测量像的高度h，将f、h记录在表格中。 ③用焦距为5cm的凸透镜替换焦距为10cm的凸透镜，将发光物体A放在光具座上距凸 透镜15cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度h，将f、h记录在表格中。 （顺义）37．设计实验：将图24所示的装置放置在密封较好的玻璃罩内，用抽气机将玻璃罩内空气向外抽出，观察两铅柱是否分开 实验结论：随着抽气时间增加，玻璃罩内空气越来越少，两铅柱仍未分开；若将罩内抽成真空状态，两铅柱也不会分开。因此“是大气压将两铅柱压在一起”的观点是错误的 （怀柔）39．用酒精灯(或打火机)加热壶嘴处，发现白气不见了，撤去酒精灯，白气又出现了，所以说白气不是水蒸气，小辉的观点不正确 （石景山）37．操作过程：开窗通风；打开电风扇等 理由：增大室内的空气流动速度，加快人体汗液蒸发达到降温的目的