密立根油滴实验教案.doc

精品文档实验课程近代物理实验（1）使用教材近代物理实验教程实验名称密立根油滴实验 出 版 社科学出版社教学时数6学时主 编吴先球 熊予莹密 立 根 油 滴 实 验 教 案一、教学目的及要求：1学习密立根的物理思想、实验技术和坚忍不拔的科学研究毅力；2. 培养严谨的科学态度和细致观察现象、分析问题的能力；3通过带电油滴在重力场及静电场中运动的测量，证明电荷的分立性，并测定电子电荷量。二、教学内容：1学习控制油滴和选择油滴的方法；2用动态法测定电子电量；3用平衡法测定电子电量。三、教学重点难点：1重点：掌握用平衡法和动态法测定带电油滴电量及测定电子电荷量的方法；2难点：。四、教学进程及时间分配：1检查学生实验预习情况。 （ 8min ）检查学生预习报告；2学生熟悉实验仪器设备。 （ 45 min ）3讲解实验的目的和要求。 （ 2 min ）4实验原理介绍 （ 20 min ）（1）真空度及真空区域的划分真空是指充有低于一个大气压压强的气体的给定空间。即分子密度小于2.51019分子数cm3的给定空间。真空度的国际单位是Pa。 提问：为何不用分子的密度大小来反映真空度？（2）低真空的获得获得低真空的常用的方法是机械泵。机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。目前常用的是旋片式机械泵。泵。目前常用的是旋片式机械泵。 提问：机械泵的基本工作原理是什么？什么原因影响了泵的极限压强？（3）高真空的获得最早用来获得高真空的泵是扩散泵，扩散泵是靠油的蒸发喷射凝结重复循环来实现抽气的，由于射流具有高流速（约200m/s），高的蒸汽密度，且扩散泵油分子量大（300500），故能有效的带走气体分子。气体分子被带往出口处再由机械泵抽走。 提问：油扩散泵的基本工作原理是什么？（4）真空的测量测量真空度的装置称为真空计或真空规。实验中常用的有两种：热偶真空计、电离真空计。 （）热偶真空计。它通常是用来测量低真空的真空计。 提问：热偶真空计测量低真空的原理是什么？ （）电离真空计。它通常是用来测量高真空的真空计。 提问：电离真空计测量高真空的工作原理是什么？使用时应注意什么？（5）真空的检漏 真空检漏是真空技术中非常重要的一个环节。实际的真空系统如果达不到预计的极限真空，在排除材料放气和泵工作不正常后，主要是对系统进行检漏。实验中主要使用两种检漏方法： （）高频火花检漏法； 提问：高频火花检漏法是利用什么原理来检漏的，应急解决漏气的方法是什么？（）真空计检漏法； 提问：如何用真空计检漏法来进行检漏？5实验装置及测量方法 （ 13 min ） 提问：指出仪器主要部件位置，说出其主要作用是什么？ 提问：说一下自己准备如何进行本实验的内容测量，方法是什么？6注意事项 （ 2 min ）（1）准备阶段 检查电子衍射仪所有开关应在关断位置； 检查蝶阀（高真空阀）应在关断位置； 检查冷却水源是否正常。（4）检查复合真空计所有开关应在关的位置；（2）获取低真空 关好放气阀，蝶阀在关位置，其它各密封口盖好； 开“电源”开关，按一下机械泵“开”按钮，机械泵开始工作（注意电磁放气阀是否卡住，抽气是否正常）， 将三通阀拉出（拉位）抽气12分钟，再将三通阀推进（推位）抽气12分钟后可打开蝶阀（手柄转到水平位置）； 打开复合真空计，用热偶计测定真空度，当真空度达到以上时，低真空达到要求。（3）获取高真空 当真空度达到以上时，接通冷却水，打开扩散泵。注意保持三通阀在“推位”，蝶阀（高真空阀）在“开”位； 扩散泵加热30分钟后开始正常工作； 当真空度达到以上时，才能接通电离计，进行高真空的测量，直至真空度达到实验要求。（4）结束阶段 关断复合真空计的灯丝（电离计）及电源开关； 蝶阀（高真空阀）置于“关”位置，三通阀往外拉至死点； 停机械泵，关总电源； 打开进气阀； 待扩散泵冷却后切断水源，全部工作结束。 特别提醒：使用的仪器有35KV高压，高压开关必需始终放在关的位置！7指导学生完成实验， （ 200 min ）观察学生做实验并及时纠正学生错误的或不当的实验操作，运用启发式引导学生解决实验所遇到的问题。 学生在实验过程中容易出现的问题：（1）不适应真空表的读数方式，容易读错压强； （2）不注意各阀门开关位置的检查；（3）接通机械泵时不注意听抽气声音，判断机械泵正常工作与否（4）要时常提醒当真空度达到以上时，才能接通电离计；（5）需要提醒关机时必须先关断电离计。8检查实验数据、实验仪器。教师签字认可。 （ 10 min ）五、教学方法：采用启发式、讨论式、独立操作实验的教学方式六、课后讨论作业：1讨论：做讲义后“思考与讨论”中的1、2、3、4题。 2作业：完成实验报告。七、参考资料：1 褚圣麟原子物理学北京：高等教育出版社，19792 张孔时，丁慎训物理实验教程（近代物理实验部分）北京：清华大学出版社，19913 吴思诚，王祖铨近代物理实验北京：北京大学出版社，19954 邬鸿彦近代物理实验北京：科学出版社，1998年出版5 沙振舜，黄润生新编近代物理实验南京：南京大学出版社，2002年出版6 何元金，马兴坤近代物理实验北京：清华大学出版社，2003.7 吴泳