根据高等师范院校教法教学大纲要求和近几年的教学改革

1、前 言根据高等师范院校教法教学大纲要求和近几年的教学改革实践表明：中学物理教法实验另设课程达到了教材教法的总目的，为培养合格的中学物理教师打下良好的实践基础.一、开设物理教学法实验达到的目的 l.使学生进一步认识、掌握基本仪器的构造、使用方法，形成一定的实验技能.2.掌握常用电化教具和演示实验常用仪器的结构及使用方法.3.使学生在进行操作训练的同时，考虑、研究中学物理实验的特点，以及怎样配合讲解进行演示、怎样指导学生做实验，如何培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风. 4.使学生具有初步的设计实验、改进仪器的能力以及初步的维修能力. 二、中学物理实验教学的重要作用 1.物理实验过程是创设物

2、理情景不可缺少的过程，实质上也是一种物理知识再认识的过程. 2.通过物理实验在实际操作中培养和发展学生的观察、实验和思维能力，是学生学习物理研究的基本科学方法.并培养学生严格的科学态度和科学作风. 3.物理实验能引起学生的兴趣，调动学生学习的积极性、主动性. 在中学物理教学中加强物理实验决不能单纯看成是为了使学生学好物理知识而采取的手段，它在发展学生的能力方面，甚至在学生的非智力因素的开发方面都起着非常重要的作用.因此，在物理教学中千方百计地创造条件，多做演示实验，且使学生能有更多机会亲自动手，是每个物理教师的责任.三、中学物理教法实验基本要求和考核 为培养学生在物理实验技能和实验教学两方面的

3、基本素质.中学物理教学法实验的训练基本的要求如下：1 要求学生有独立编写实验计划的能力.包括理解实验的原理，编写实验步骤，设计记录表格.2 培养学生的动手能力.包括安装及调整仪器，按一定顺序操作，会使用有关工具.3 培养学生的观察能力.包括正确选择观察目标，观察迅速，读数准确，判断正确.4 培养学生分析问题与归纳总结的能力.包括分析结果，用公式或文字表述规律.5 培养学生的实验素质.包括注意实验环境，遵守操作规程，实事求是，不怕困难，不失机遇，爱惜器材.四、为了衡量中学物理教法实验学习的效果考核要求1.经常性考核：（1）及时的实验报告.要在报告中体现出实验所反映出的物理规律，要有自己的体会和见

4、解.（2）准确的课堂演示.每周做完实验后，每名学生须在所选的十个实验中任选两个实验给同组同学讲解，以此确定平时成绩.2.综合性考核(1)实验仪器的改进与制作中，自做准确有创意、有效果的教学用具，附带教具报告.(2)在实验仪器的改进与制作的基础上，写出准确有创意的教法实验论文一篇.总之，在教法实验上训练了中学物理实验中常用仪器的结构及使用，实验基本技术及训练（其中包括演示实验，学生实验和课本上的“小实验”及课外活动有关实验的内容等） ，实验仪器的改进与制作，此外还对一些重要的、较难的中学物理演示实验和学生实验进行探讨，对培养创新型中学物理教师是非常有益的.五、中学物理教学法实验总考核要点1.根据

5、中学物理教学法实验的目的、分类和作用，中学物理教学法实验考核要点如下：教学法实验中每学科每一个实验都可以按着以下三类实验侧重实施训练：演示实验训练；学生分组实验研究训练；实验基本技术和常用仪器的使用训练（前三者都包含误差理论在教法实验中的应用训练）.（1）对演示实验训练的考核要点：实验仪器简单，尺寸大，重点突出，现象鲜明、可重复、准确、效果显著。 （2）对学生分组实验研究的考核要点：（即对仪器的操作使用、物理现象和过程的定性观察与物理常量的测定和物理规律的定量研究三方面的考核） 明确目的和原理；设计程序和图表；安装仪器操作实验；处理分析实验数据；最后推理得出结论，写出报告。 （3）对实验基本技

6、术和常用仪器的使用的考核要点：实验基本技术技能熟练，熟悉常用或通用仪器的使用方法、原理及注意事项.（4）对误差理论在教法实验中的应用要求的考核要点：a 注意测量结果误差大小反映认知接近客观真实程度，与实验的各方面密切关联。b 掌握测量误差的基本知识。 （如误差性质和来源）c 掌握测量误差的表示方法。 （绝对误差、相对误差和最大绝对误差）d 掌握有效数字及其近似计算。2.中学物理教法实验综合设计考核要点如下：（每学科都可以按着以下三类实验侧重实施综合设计）（1）演示实验：主要是为了起到启发学生思维，增强感性认知，使问题具体化、便于理解问题.要求实验仪器简单，尺寸大，重点突出，现象鲜明、可重复、准

7、确、效果显著. （2）学生分组实验：包括仪器的操作使用；物理现象和过程的定性观察；物理常量的测定和物理规律的定量研究. 学生实验大体可分五步：明确目的和原理；设计程序和图表；安装仪器操作实验；处理分析实验数据；最后推理得出结论，写出报告.（3）课外实验：要有一定的游艺性，趣味性，调动学习积极性，巩固知识，熟练实验技能.物理系基础实验室2004 年 1 月 9 日第一章绪 论根据中学物理教学法实验的目的和作用，对中学物理教学法实验及其综合设计操作做具体分类和要求：一、中学物理教学法实验的类型和要求 物理教师要熟悉大纲和教材中要求的每一个实验，掌握实验方法和实验关键.做为中学物理教师不仅要会使用物

8、理仪器，而且要知道它们的原理、构造，会检查和排除一般的故障.并且要具备一定的设计和加工实验器材能力. 根据对中学物理教师实验能力的要求，教学法实验中每学科每一个实验都可以按着以下三类实验侧重实施训练：演示实验训练，学生实验研究，基本实验技术及常用的基本教学仪器的使用. 1.演示实验训练要求同学同时参看中学物理课本中相应的章节，明确实验目的，练习合理的操作方法和程序，设法使其他人看清楚实验现象和数据；考虑如何引导学生观察，边实验、边讲解.有的实验是用不同的仪器来演示同一物理内容，要比较各种方法的优缺点，去粗取精. 2.学生实验研究 在教学法实验中安排了几个典型的中学生分组实验，目的是为了学习如何

9、准备学生实验课. 要求学生通过反复实验找出该实验的关键，发现容易产生误差或其它问题的地方，并考虑在中学生实验课开始时如何讲解，以使中学生能够顺利完成实验.3.实验基本技术和常用仪器的使用实验基本技术是指教师在准备演示实验，研制简易教学仪器时所需要的一些基本技能.要求学生通过实验学会使用中学物理实验中有一些常用或通用的仪器.给出仪器说明书和所要完成的实验，学生按照说明书并参照课本进行实验. 二、中学物理教法实验综合设计具体要求和方法中学物理教法实验综合设计的依据是学生特点、教材特点、教学特点和个体实验特点以及教育科学的有关理论.其原则是科学性、易接受性. 各类教法实验综合设计的具体要求和方法如下

10、：1.演示实验：主要是为了起到启发学生思维，增强感性认识，使问题具体化、便于理解问题.要求实验仪器简单，尺寸大，重点突出，现象鲜明、可重复、准确、效果显著. 2.学生分组实验：一般分三类.即仪器的操作使用；物理现象和过程的定性观察；物理常量的测定和物理规律的定量研究. 学生实验大体可分五步：明确目的和原理；设计程序和图表；安装仪器操作实验；处理分析实验数据；最后推理得出结论，写出报告. 3.课外实验：要有一定的游艺性，趣味性，调动学习积极性，巩固知识，熟练实验技能. 三、实验仪器的改进与制作类型和意义1类型：原有仪器性能的改进和代用仪器的自制.2意义：自制教具和研制仪器，可以培养学生发明创造精

11、神，训练独立工作的能力，应根据具体情况；尽力创造条件，多方面地训练和培养学生的这种精神与能力.四、误差理论在教法实验中的应用要求a.注意测量结果误差大小反映了认识接近客观真实程度，与实验的各方面密切关联.b.掌握测量误差的基本知识.（如误差性质和来源）c.掌握测量误差的表示方法.（绝对误差、相对误差和最大绝对误差）d.掌握有效数字及其近似计算.第二章 实验仪器设备原理与应用第一节 力学实验设备 轨道小车一、概述二、技术性能1.轨道长：1200mm1mm；2.轨道宽：71mm0.3mm；3.小车质量：200g1g；4.砝码筒质量：12g1g；5.工作环境条件：温度 0+40、相对湿度不大于 90

12、%.三、仪器的结构与原理图 1轨道小车由轨道、小车和砝码筒三部分组成，其结构示意图如图 1 所示，图中 1 为轨道，2 为小车，3 为砝码筒.轨道是一段长度 1200mm 的铝型材，其一端装有电火花计时器架，如图 1 所示.当电火花计时器 5 装上后，可用固定螺杆 6 将其固定，7 为调节轨道斜度的调节螺杆，8 为止动与释放小车的弹簧片，9 为记录电火花放电点的纸带，它通过电火花放电针，连接到小车尾部纸带夹上，用滚纹螺母压紧.轨道的另一端装有捕捉小车的道轴 10 及引导牵引线的滑轮 11，12 为连接小车与砝码筒的牵引线，其端部装有小钩，可方便地钩住砝码筒或钩码.小车用 ABS 塑料压缩而成.

13、外形为一辆敞蓬小汽车.车厢上有 6 个直径中 27mm，深 18mm 的圆柱孔，可放入 J2106 型钩码 6 个1.研究匀速直线运动的规律.2.测定匀变速直线运动的加速度.3.验证牛顿第二定律.4.验证动量定理.5.验证动能定理.四、使用方法1.实验准备工作演示轨道小车，每套配有轨道、小车、砝码筒，用塑料袋包装后扎在轨道中部，使用时，将轨道放在实验桌上，小车正确的放到轨道上，用手轻轻推动小车，小车应能灵活的运动.如不能灵活的运动，应检查原因，排除故障.轨道小车在实验时，一般应采用电火花计时器进行打点计时，将装在轨道左端计1 2 36 4 5 7 8 910 11 12时器架上，并用紧固螺杆将

14、其紧固，将长度为 900mm 的纸带，穿过电火花计时器，卡牢在小车尾部纸带夹上.为避免小车运动时受到纸带造成的意外障碍，纸带应尽量拉直，平放在计时器架后的平板上，如图1.2.平衡摩擦力的方法3.研究匀速直线运动的规律图 2轨道小车摩擦力平衡后，将小车移到左端，纸带拉平，放在计时器架后的平板上.打开电火花计时器电源开关，电火花计时器即开始打火计时.用手推动一下小车，给一瞬时作用力，小车即沿轨道作匀速直线运动，计时器在小车拉动的纸带上，记录下火花放电的小圆点，如图 2 所示.图中纸带分五段给出，为了便于测量，上段的最后一点与下段的一个点是重叠的，用带小圆圈的点来表示.标注计数点时，计数点 0 与纸

15、带上第 1 点隔开了一段距离，这是因为用手推动小车，小车开始作变速运动，在手的作用力消失后，小车才作匀速直线运动，此后在任何相等的时间内，位移均相等.从纸带中可以算出匀速直线运S动的速度：。04TstsVn 4.研究匀加速直线运动的规律 图 3轨道小车在作匀速直线运动的实验后，继续将轨道倾斜角度加大，使小车在本身重力沿轨道方向分力的作用下作匀加速运动，将小车靠在轨道左端并用弹簧片止动.将纸带拉平，放在计时器架后的平板上，打开电火花计时器电源开关，压下止动弹簧片释放小车，小车即沿轨道做匀加速直线运动，图 3 给出了实验记录纸带.由于纸带开始计时点很密，不便测量，计数点 0 与纸带上第一点也隔开了

16、一段距离.从纸NC1s0012s13s2s3456s45s5s445s5365s6NC2s0012s13s2s3带上可以算出匀加速直线运动的加速度为：.200)4()(TnsstVan5.验证牛顿第二定律轨道小车采用轨道倾斜法平衡摩擦力后，将小车停靠在轨道左端并用弹簧片止动.小车的前牵引线通过轨道末端滑轮，在其末端挂钩上挂上 50g 勾码 3 只共计 150g 作为拉力.（1）验证加速度与作用力成正比.150g 勾码的重力为拉力，做一次匀加速运动实验，得出一条记录纸带，按（2）式计算出加速度然后将牵引线上一只勾码放到小车车厢上圆柱孔中，以 100g 重力做一1a次匀加速运动实验，得出记录纸带，

17、算出加速度.再将牵引线一只勾码放到小车箱上圆柱孔中，以 50g2a重力做一次匀加速运动实验，得出计录纸带，算出加速度，.可用实验证明，加速度与作为重1,2,3iaa力的勾码质量成正比： （式中-小车质量；-勾码的质量；-重力加速度；FmgMm gMmg-小车的加速度.）在实验中运动体总质量不变，因此正比于.aMmam(2)验证加速度与运动体中质量成反比.小车不加勾码，牵引线上挂 150g 勾码作为拉力已作出记录纸带，算出加速度.保持牵引线上 150g 质量不变.然后在小车车厢圆柱孔中放入 100g 和 200g 勾码分别1a作一次匀加速运动实验，算出加速度 ，.可以用实验数据证明，加速度与运动

18、体总质量成2a3aMm反比.6.验证动量定理按照动量定理，运动物体在一段时间内动量的增量，等于外力在这一段时间内对物体所做的冲量.用验证牛顿第二定律加速度与作用力成正比这一组实验记录纸带，即可验证上述动量定理. （1）0nF tmg tMmvv 按图 13.式中.外力作用的时间，电火花计时器计时周期=0.02 秒.计数点时平均速nTt40T0v度，.计数点时平均速度，.0004svTnv04nnsvT7.验证动能守恒定理按照动能守恒定理，运动物体在合外力作用下动能增量，等于合外力给运动物体所做的功.用验证牛顿第二定律加速度与作用力成正比这一组实验记录纸带，即可进行计算验证. 式中，得，计算同（

19、1）式. 22012nF smg sMmvv 0nsss 0vnv五、维护与修理轨道小车在搬运使用时，要轻拿轻放，不可碰撞，跌落存放时应避免受压，以免变形.小车车轮应保持灵活，若间隙太大可调节顶尖螺丝.并在顶端处加少许润滑油.电磁打点计时器一、概述本仪器 J0203 型电磁打点计时器（简称计点器）是一种精度较高而构造又比较简单的计时记录仪器，它能够以打点的方式把所研究的物体的运动情况记录在纸带上，从纸带上点的分布情况可以判断出物体运动的规律，通过简单的测量计算可求出运动物体通过的路程、速度、加速度等等.二、用途1.本仪器主要供高中物理学生实验和演示实验用.2.使用本仪器，或配合 J2108 型

20、斜面小车等仪器，可定量进行下列实验（为了于教材统一起见，具体实验方法请按照全日制十年制学校高中物理课本中的有关实验要求进行，本书不再叙述）：研究匀变速运动.测度重力加速度.验证牛顿第二定律.验证机械能的转换与守恒.三、主要技术指标1 工作电源：交流电 6V、50Hz.（实测 6-9V）2 打点周期：0.02 秒3 打点周期相对误差：1%.（电源为 50Hz 时，用示波器测试）.4 打点接触时间：0.1 毫秒.5 工作时产生的阻力：3 克.6 打点清晰：不出现漏点现象.7 工作位置：自平放置测定.8 工作条件：环境温度 -10 40 相对温度85%9 外型尺寸：1447035（mm）10 纸 带

21、：17.5mm 打孔电报纸.11 复写纸：34mm 黑色打字纸（单面）.12 重 锤：300 克.四、工作原理J0203 型打点计时器为磁电式结构.仪器构造主要由线圈、振动片、打点钉、磁钢、极靴、纸带限位框、压纸框、打点垫板、复写纸定位钉、复写纸调节片、接线柱、底座等部件组成.同时，仪器还包括配套附件纸带、复写纸、重锤、夹具.五、仪器配套1.打点计时器 1 台2.夹具 1 付3.重锤 1 付4.记录纸带 1 盘5.专用复写纸片 1 袋六、保管和维修1 仪器上点封红漆的部位，不要随意自行拆卸、松开重调，以免影响打点质量.2仪器使用完毕，应擦干净后存放在干燥、清洁和没有腐蚀性气体的橱柜中.3如需检

22、查仪器的打点同步性能，可用以下方法测定：将打点计时器的复写纸调节片和振动片固定螺钉用导线与示波器输入端相连，接线点应不影响打点器正常工作，复写纸调节片接“地”端，振动片固定螺钉接“Y”端.先调整示波器，使其稳定地显示一个（或两个）正弦波，此波形信号来自输入导线、振动片所感应的 50Hz 交流电，再使打点器通电工作（不放复写纸、纸带） ，此时如打点器工作正常，从示波器上可看到正弦波上每个周期出现一个狭小缺口（尖脉冲） ，如这缺口的相位角稳定不变，则说明仪器的打点周期稳定、与电源的同步性能良好；缺口越狭小，脉冲顶部越尖，则说明打点接触时间越短.4 如因震动关系或其它人为原因造成打点器振动片固有频率

23、变化而不能正常工作时，可以自行重新调整.方法如下：接通 06V 可调 50Hz 电源，旋松振动片固定螺钉，调节振动片的位置，使其振幅达最大，并旋紧螺钉.进行此项调整时必须认真细致，需反复进行多次才可调好.电火花计时器一、概述J01207 电火花计时器是一种教学实验用计时仪器，它能够把物体运动情况定时的记录在普通纸带时.电火花计时器配合斜面小车、电火花描迹仪、钩码组等实验仪器，可以做匀速直线运动、匀加速运动、牛顿第二定律、自由落体运动、动能定理、机械能守恒定律等多个实验.仪器采用高压脉冲电火花进行计时，具有操作简单、准确性高、可靠性好、使用安全等特点，是代替电磁打点计时器的更新换代产品.二、成套

24、仪器的组成1.电火花计时器 一台2.重锤 一只3.固定夹 一只4.纸带 宽 17.5mm 一卷5.墨粉纸 一包三、技术性能1 打点周期：=0.02s 相对误差不大于 1% 0T 5 4 3 2 1 6 10 7 8 9图 42高压脉冲强度：能击穿 8mm 空气间隙3高压脉冲输出平均电流：150300uA4打点质量：连续打点 50 点无漏点，点清晰，直径不大于 0.8mm5实验效果：测重力加速度 g，应达到以下要求：9.9m/s2g9.5m/s26工作电源：AC22010% 50Hz7记录纸带：宽度为 17.5mm 白纸带8工作环境条件：温度 0 409计时器质量：约 230g10重锤质量：30

25、03g11计量器外形尺寸：150mm60mm42mm12整套仪器包装盒外形尺寸：265mm152mm72mm四、结构和原理，220V 交流电正半周时，通过二级管 D2、D3限流电阻，稳压管 D5导通，当稳压管上电压达到稳2R定值 10V 时，晶闸管 D6被触发，此时正半周时储存在电容器 C1上的电压，通过变压器初级限圈二极T管 D8、晶闸管 D6放电，于是在变压器次级产生高达 30KV 的脉冲电压，经过放电针、墨粉纸盘，在0T普通纸带上产生放电迹点.这样每隔一周放电一次，因为电源频率为 50Hz，两个放电迹点的时间间隔为0.02s.五、使用方法1使用前应仔细阅读本内容，对仪器的技术性能，电路原

26、理使用方法有所了解.2白纸带二条，一条从墨粉纸盘上面穿过，一条从下面穿过，用手抽动纸带时，墨粉纸盘能转动.也可以用一根纸带从墨粉纸盘下面穿过，但不宜转动墨粉纸盘，实验时会产生点迹较淡的现象.将电火花计时器用固定夹固定在实验台上，纸带固定到运动物体上.电火花计时器的电源线插入 220V 交流电插座，拨动开关拨向“ON”.3当纸带穿过电火花计时器后，应及时关闭电火花计时器开关，开关开着的时间过长会损伤墨粉纸盘.墨粉纸上面的一条纸带实验过程中不会留下点，可以重新使用.4为了处理纸带，纸带上的一列点应标上计数号码.图 15 是记录匀加速直线运动的纸带.在纸带上靠近第一点处任选一清晰点作为计数起始点，标

27、以号码 0，以后各点顺序标以号码 1、2、n-1、n、n+1.相邻两点之间的距离顺序标以 S1SN-1、SN+1. 图 5s2s1sn1sns1s2sn这种标准的纸带，两相邻计数点间所表示的时间就等于打点器周期=0.02s.有些实验纸带上的点0tT比较密，这时计数点号码可以间隔几个相同数目的点来标，如图 5 所示，是每隔 5 个点标一个计数号码.按此法标注的纸带，每相邻两计数点间所表示的时间为，式中 5 为相邻计数点间的时间间隔.在图05tT5 中，于是=0.15.05tTs5实验纸带上任意两点间的距离等于运动物体在这段时间内的位移.可以用直尺直接测量读出.读数时应注意从两点的中心计算.6平均

28、速度可按纸带读出的位移，除以这段间隔时间：= （1）VsT7运动物体某段时间的加速度，可以用这段时期最后时刻的平均速度减去初始时平均速度，anv0v再除以这段时间. = （2）ta0nVVt将（1）式代入，即可得 = （3）a20TS2120ssT=+= （4）a2012TSS 2023TSS 120nnSST201nTSSn8.火花计时器使用一段时间后，如发现纸带上点迹较淡，则应当更换墨粉纸盘.将纸带压板取下即可进行更换.9.需要将电火花计时器输出的高压脉冲电压，接到电火花描迹仪或其它仪器上使用时，则应将墨粉纸盘取下.10.电火花计时器使用时，应当将其用固定夹固定在试验台斜面小车板上，计时器

29、端部平面专为固定夹固定用.如需要用手固定时，应当握在计时器靠电源引出部分（开关端）尽可能远离高压输出.以防输出的高压脉冲电压，电击人体，发生事故.11.利用本仪器配套得重锤即可做测定重力加速度 g 实验.测试时配一块专用木架，如图 6 中 1，在木架横梁上挂一夹子 2，将记录纸带夹牢.4 为固定夹，将电火花计时器 5 固定在木架下横梁上，记录带下固定重锤 6.将电火花计时器电源线插入交流 220V 电源，打开电源开关，立即在靠近夹子 2 的地方剪断纸带，重锤就带着记录纸带自由下落，重锤下落情况就记录在纸带上，按使用方法第 4 条处理纸带，既按公式（3）计算出重力加速度 g.一条纸带可以计算出几

30、组数据，取平均值. 213456图 6 12.电火花计时器与斜面小车、电火花配合，可以做匀速直线运动，验证牛顿第二定律、验证机械能守恒定律、验证动能守恒定律等实验. 六、仪器的维护与维修 1 电火花记时器需要更换墨粉纸盘，应将纸带压板取下，可用手指将压板中间凸出的部分如图 6 箭头方向压紧，并向上提，即可将压板取下.2电火花计时器电源线接上插座，打开电源开关，如仪器不能工作，应先检查 220V 电源是否有，再检查是否由于接触不好引起.3需要检查印制板或高压变压器时，此时可将上盖板打开，用螺丝刀松开底部两个自攻螺钉，即可打开上盖板.4 关闭电源，用万用表测量，测量高压脉冲输出插孔两端，其电阻值约

31、为 3K.如果测出电阻值很大，则说明高压变压器次级断路，应进行调换或修理，初级一般不宜损坏.5 电火花计时器需要高压脉冲输出时，应将墨粉纸盘取下，用带有插头的导线连接到与其配合的仪器，并检查其输入端不能有短路.电火花计时器高压脉冲输出不能在短路情况下工作，否则会损坏电火花计时器.6 电火花计时器使用完毕后，应将其放到泡沫塑料盒内，并放到阴凉、干燥、通风的仪器架上.洛仑兹力实验仪一、结构、规格和工作原理：1.结构：本仪器由电子束管和一对平行的大线圈所组成，电子束管安装在可以任意旋转的管座上.2.规格：电子束管球径（130 毫米） ，偏转线圈直径（300 毫米） ，线圈匝数（130 匝） ，两线圈

32、的距离（150 毫米） ，加速电压（150300V） ，灯丝电压（12V） ，线圈电压（69V） ，激磁电流（2A） ，外形尺寸（300250410 毫米）.（本仪器不附带电源，可使用颁布标准 JY1679J1205 型直流高压电源和69V 蓄电池.）3.工作原理：电子束管内装着一个电子枪.从阴极发射出来的电子，被阳极上的高压加速，从阳极小孔里射出一束电子，这束电子被两个大线圈产生的磁场作用而引起偏转.由于管内充有微量的氦气，电子与它碰撞使氦气电离发光.所以我们可以看到绿色而发光的电子束轨迹.二、使用方法1.将电子束管插入中央的管座内.2.将面板上的所有旋扭，反时针方向旋转到底，并把扭子开关搬

33、到 e/m 位置.此时在标有电偏转的接线柱上，不要联接任何东西.3.接通电源，很快就看到灯丝发红，大约预热一、二分钟就可以看到从电子枪中发射出一束电子，亮度逐渐达到最大.4.缓慢转动电流调节转扭，加大电流时，电子束受线圈匀强磁场的作用开始偏转，最后成一圆形轨迹.如果成螺旋圆形轨迹，则可转动电子束管，使电子束的末端伸到在电子枪左边的灯丝的两个导线之间.5.为了得到细而轮廓分明的电子束，要调节面板上的聚焦旋扭.6.为了更好的观察电子束，应当在暗室或用遮光罩在较暗的教室中进行.7.演示电场偏转时，将.第二节 热学实验设备手持两用气筒手持两用气筒具有抽气和打气两种功能抽气可达 50mmHg 真空度，打

34、气可达 34 个大气压.手持两用气筒的结构示意图如图 7 所示，金属圆筒 1 中有一个与手柄 2 相连的活塞 3，抽气嘴 4 和打气嘴 5 中各有一个气门芯 6、7.图 7往复拉动手柄，活塞在圆筒中运动.当活塞被拉向外时，筒中的空气压力减小，外面的空气由抽气嘴4 和气门芯 6 进入金属筒.当活塞被向内推时，筒内气体被压缩，压强增加，由气门芯 7 和打气嘴 5 排出.当容器与抽气嘴相连时，往复抽动手柄则可实现抽气；容器与打气嘴相连时，往复抽动手柄则可进行打气.干湿温度计 干湿温度计适宜挂置在被测环境中较有代表性的中间状态的位置（注意避开被测环境中冷源或热源，潮湿源或干燥源地方等）以利测定正确数据

35、 （微风吹拂 O.2 米/秒最好）.1.气筒管 2.手柄 3.活塞 4.抽气管嘴5.打气管嘴 6.抽气导管孔 7.打气导管8、9.气门芯521376489 使用时塑料壶内注人清水，将纱带浸入壶中以后经常保持壶内有水不断，注意保持清洁干湿温度计是以摄氏度查算相对湿度的查法举例如下；如果干表温度为 25oC 湿表温度是动 23.5 oC 则此时该处的干湿差度是 1.5 oC：转动滚筒，使铝罩上“干湿差度”箭头指正“1.5”字行。再看铝罩上 25 oC 线条， （干表温度）所指的（滚筒上）对照表数字为：“86”则此时此处空气中相对湿度为 86%.座式酒精喷灯座式酒精喷灯供实验室作热源用，火力最高达

36、1000稳定，最低保持 800当酒精储存罐灌至容量五分之四（约 250 ml）可连续工作四十五分钟，消耗酒精量约 250ml.漏斗准入容量的五分之四酒精（约 250 ml）将盖拧紧，避免漏气，然后倾倒一下，以使立管内灯芯被酒精湿润以防灯芯烧焦.每次使用前必须用通针将喷火孔扎通因喷火孔 0.55mm 容易堵塞，引燃不着.将引火碗内注入少量酒精，作引火用.一切准备就序后，用火柴将引火碗酒精点燃、当酒精快燃尽时，喷火筒即行喷火，但如遇有引火点燃一次至二次不着，必须查找原因（喷火孔堵塞，元宝罗母胶垫是否拧紧漏气） ，不得继续引燃以防发生事故.调节火力时，须旋转“旋扭”向上移动至适当位置，待达到火力集中

37、，喷火强烈时，拧紧固定，即可工作.注意事项1.使用喷灯时，下部不要再加任何热源.2.在使用中注意，不要将罐内酒精耗尽应剩 20ml 左右，即停止使用，如仍需继续工作时，应增添洒精.3.在使用中随时注意喷火孔的畅通以防堵塞，如发现喷火孔不够通畅时应即停止使用，查找原因。 4.在使用中如发现洒精储存罐底部凸起时，应立即停止使用检查喷火孔是否堵塞，或酒精量过多等原因.5.喷灯在正常工作时，罐内产生酒精蒸气压强最高的 0.6Kg，灯身各部位耐压为 2Kg，因此可保证正常工作进行，但在使用过程中发生喷火孔堵塞，而停止喷火时如仍继续点燃容易发生灯身崩裂造成事故.6.灯芯需半年更换一次.7.喷灯用毕后不得立

38、即用手触以免烫伤.8.喷何工作时注意周围环境室内温度不宜过高.第三节电磁学实验设备韦氏感应起电机（静电感应起电机演示）一、用 途 J2310 静电感应起电机在静电学的实验中用来获得大量电荷和高压（数万伏左右） ，配合其它仪器以进行有关导体面的电荷分布，静电场的电力线尖端放电和真空管的放电等实验.其本身也能作一系列实验，如静电感应、火花放电、尖端放电和电容器（指起电机上的莱顿瓶来说的）的电容量的变化等等. 二、特 点 本机导电盘中的导电层采用导电物质涂敷、涂层牢固、使用寿命长，克服了原用铝箔粘接容易脱落的缺点，并能改善起电性能，在潮湿的气候下及雨天都能起电. 三、主要技术参数 起电盘直径：225

39、 毫米 环境温度：-1040 放电距离：1.在相对湿度为 65的环境中火花放电距离40mm；2 .在相对湿度小于 80的条件下火花放电距离20mm .四、构造原理 1.构造它是利用静电感应原理制成的.主要部件有：前后两块相互平行并贴有许多金属箔片的玻璃（或有机玻璃）圆盘，两把带有金属细丝的电刷，还有两把带有针尖电梳的集电杆，两头分别装有绝缘手柄和金属小球的放电杆，莱顿瓶两个及皮带传动系统等.整个装置安放在立有一根支柱和一个“A”型支架的木板底座上.如图 8 所示.图 8 2.起电原理起电机是利用感应作用来起电的一种仪器，两个起电盘快速旋转时，带电系统特别是装有绝缘手柄的放电叉的球部.分别积聚起

40、不同电性的大量电荷.我们站在起电机手柄一侧观察，靠近我们的圆盘在图中用 P表示，外侧的圆盘用 P 表示，圆周上凸起部分表示导电膜.n1、n2是接触 P的电刷及连杆，n3、n4是接触 P 的电刷及连杆，它们在圆盘运动时是静止不动的（图 110）. 图 9 图 10大气中有许多带电粒子（如宇宙射线粒子等） ，平均每立方厘米达五百多个.这些粒子与导电膜碰撞,就会使导电膜带上少量电荷.假设导电膜 S1带正电，由于静电感应，它就会把 S2上的部分自由电子，通过 n1、n2.吸引到 S1上来，使 S1带负电而 S2带正电.带正电的 S1随 P 反时针旋转（同时 P顺时针旋转）到集电梳 E1位置，会使部分电

41、子集中到 E1的许多尖端上，并在尖端部形成较强电场，与 S1发生电晕放电.电子在电场力作用下逸出尖端，使 S1不显电性而 E1（包括与之相连的导体部分）带正电. S1继续转到 n4位置时（S2到达 n3） ，P上的 S2、S1正好转到相对应的 n4、n3位置.S2带正电，S1带负电，通过 n4，n3会在 S1（n4位置）上感应负电，在 S2(n3位置)上感应正电. 可以看到，P上的带正电的导电膜顺时针转向 E1，P 上带正电的导电膜反时针也转向 E1，都使 E11 底板 2.前支架 3.后支架4.手柄皮带轮 5.传动皮带轮 6.有机玻璃圆盘 7.电刷及导杆8.放电杆手柄 9.集电梳10.放电杆

42、 11.莱顿瓶 12.金属片5643121211897101n3nT1T2PS2B1C1E1P2nS1E2C2B2J2J14n1S2S3n4n带正电，而失去他们本身的电荷.它们又分别在 n4、n3处感应到与原来相反的负电荷，接着向 E2转动.相反的过程在 E2处发生，使 E2带负电.E1、E2所收集的电荷主要储存在莱须瓶 C1、C2（即图 9 中的 11）中. 如此循环，使 C1的正电荷逐渐增多，C2的负电荷逐渐增多.放电球 T1和 T2间的电压随之而升高.当电压达到 T1，T2间空气的击穿值 UJC时，T1、T2间就会产生火花放电.C1、C2中储存的电量瞬时释放，电流路径上的空气被加热、至高

43、温而产生火花，空气的骤然膨账产生爆鸣.同时，T1、T2 间的电压也迅速降低.当余下的电能不足以维持放电时，火花即灭，放电停止，开始了下一次电荷的积累. 莱顿瓶 C1、C2可以看成是极板 B1与 B2构成的一个电容器.当 J1、J2接通时，B1、B2间的介质就是莱顿瓶的瓶壁，电容值 C 较大.J1、J2断开时，B1、B2间增加了一段空气介质，使 B1、B2间距离拉大了，因此电容值 C较小，CC. T1、T2间的距离不变时，击穿电压值 UJC.不变. J1、J2接通 UJC=Q/C，Q 为 C 中所储的电量. J1、J2断开 UJC=Q/C, Q为 C中所储的电量. 比较两式，可知 QQ（所以 C

44、C）. T1、T2间电压达到击穿值 Ujc时，C 中所储电量较多，积累过程所需时间也较长；C中所储电量较少，积累过程所需时间就较短. 因此，J1与 J2接通时，放电火花较亮，声响较大，间隔时间较长；J1与 J2断开时，放电火花较暗，声响较小，间隔时间较短. 3.使用手摇起电机应注意： a.如果起电机不能起电，不能用加快转速或多转的方法使它带电，以免损坏仪器.必须查明原因，进行调整或修理再行使用.一般情况下，两圆盘有一盘不转或转的慢；莱顿瓶内有湿气；仪器表面潮湿，或空气湿度过大等等都是可能造成不起电的原因.角. c.电刷与盘面要有良好的接触,但不能过分压紧.d.两个金属电梳应尽量与盘面靠近，但要

45、注意：不得使电梳在圆盘转动时与它相碰.以免擦伤锡箔.六、操作和故障排除 感应起电机使用时必须有清洁而干燥的表面，否则就很难起电，要使表面清后可用软刷子软干布除去起电机上的灰尘.就一般而言，仪器能够具有干燥的表面，在潮湿天气或仪器受潮后，应用日晒或干布擦试. 冬季室内的湿度较高，而仪器从寒冷的室外搬进人数较多的教室时，由呼吸产生的大量水气，常常会附在仪器全属表面，因此很可能使满有把握的实验临时失败，这点要事前考虑，还有，假若前节课在教室点过酒精灯或瓦斯等，以致室内有大量的二氧化碳存在，也能影响起电，因此在这种情况下，应打开门窗，放出浊气，换进清洁的空气. 有时由于中和电刷与导电层失去接触，使仪器

46、不能起电，因此需要随时检查，为了保证接触良好，必须将损坏了的刷子换掉.当中和电刷与集电杆相对位置装反时，也不能起电，这点应特别注意.设摇手柄为前方，后方皮带交叉，电刷位置应斜于左上方和右下方（如图 8）和垂直线约成 45 角，前后电刷互成直角.偶而也会发现这种情况，即正常的条件下仍不起电，此时最好另用一台能起电的起电机，使放电球向外指向不能起电的集电杆，然后同时摇动这两台起电机，使起电的起电盘上导电层带电，起电机即起电.（如果没有能起电的起电机，则用磨擦过的硬橡胶棒使起电盘上某些导电层带电）. 当使用完毕后，可将两个放电球接触，以使正负电荷中和.但要注意：两放电球接触后不能再转手柄以免两起电盘

47、上所有导电层正负电荷完全中和，这时要使起电机起电，又得用以上方法让它重新带电. 如果将两个容电瓶外面导电层电层用连接片连接，得到的放电火花较明亮，两次放电间隔的时间加长，这是因为莱顿瓶总电容量增加所至，如果连接片向外拉开，相应电容量就减少了，这时得到的放电火花较小，两次放电间隔的时间缩短.这就很容易看清楚电容量的变化情况. 起电机使用时摇转应由慢到快，并且不宜过快，过快了会影响中和电刷与导电层接触，因此有时很快摇转时反而不能起电；另一方面转盘速度太快容易损坏起电盘，摇转停止时亦需慢慢进行，可松开手柄靠磨擦作用使其自然减慢，不然由于转动着的起电盘的惯性，会使起电盘从转动轴上松脱. 当带电的金属部

48、分出现多余的尖端时（如装卸时不小心）会显著影响最大放电火花距，在起电正常的情况下，会听到：“吱吱”的响声，若将起电机放于暗室内检查，从细的放电火花束很容易发现这种尖端，去除这些尖端后，放电性能即可恢复. 对于了解起电机，利用暗室观察较为直观，在暗室中从火花束可以清楚地看出中和电刷及集电杆的作用，在集电杆针尖上可明显地看到放电现象. 在暗室内将两放电球分开，慢慢转动起电机时可以看到一个球上出现美丽的火花束，实验证明这个小球带正电，另一个带负电的小球则出现紫色的萤光斑点. 七、保养及维修 1.起电盘应放在干燥及清洁的地方. 2.起电盘转动轴应经常加润滑油，以保证摇转灵活.减少磨损，使用完毕时仍将塑

49、料袋罩好，以防灰尘进入仪器.3.导电盘、莱顿瓶中的导电层切不可碰伤、划痕、沾水受潮.4.本机切不可用明火烘烤.起电机在搬运、储藏、使用中如有另件损坏，用户只需按样式（图 9）换上即可.安装时应特别注意后皮带交叉（朝使用者方向为前）及电刷的角度.范德格拉夫起电机（高压静电发生装置）一、用 途 本仪器能产生几万伏特电势差，作为静电学实验的高压静电源，可用来演示电荷性质、分布；说明静电感应原理；显示电力线及尖端放电现象.二、主要技术参数 电源电压：交流 220V；整机功耗：70W；蓄电球直径；200mm； 放电球直径：60mm； 火花距离：60mm； 外围体积：300200600mm三、构 造：1.

50、构造及原理范氏起电机的构造如图 11 所示，它主要由电极、电极支柱、橡胶皮带， 滚轮，集电极及干燥灯泡等部分构成. 电极：电极是由上下两个金属半球壳扣合而成的空球，上部电极半球根据需要可以取下来，球的外表面进行过电镀处理.电极支柱：电极支柱是用绝缘性能好的有机玻璃管制成的，用它把电极球支撑起来，由于有机玻璃管是透明的，所以能请楚地看到内部的动作.橡胶皮带：橡胶皮带挂在上下两个滚轮上，皮带宽约 45cm，厚约 2cm，它是用特殊橡胶制成的. 滚轮：滚轮用合成树脂制成，滚轮中部略凸，使橡胶皮带不易向侧面滑动，上部滚轮表面涂有殊特复膜，下部滚轮的轴直接与电动机相接，转速为每分钟 3000 转.把橡胶

51、皮带挂上，开启电动机，转动轮和皮带之间由于摩擦便可带电. 集电极：在电极和底座上直接固定有上下两个集电极，为了接收橡胶皮带循环转动而输送的电荷，集电极与皮带的间隔约在 115mm，集电极朝向皮带一边磨成曲率半径很小的刀刃. 干燥灯泡：底座内装有干燥用的灯泡，在湿度大而难以起电时，把上部半球取下，打开干燥灯泡，开动电动机，进行干燥处理，直到能够听到火花放电声时为止，即可使用.2.使用范氏起电机应注意的问题1.蓄电球 2.调整螺丝 3.集电梳 4.皮带轮 5.有机玻璃圆筒灯6.橡胶带 7.电动机 8.白炽灯开关 9.底座10.电源开关11.接地插孔12.干燥用白炽13.放电球14.放电球绝缘杆31

52、2456478911101413图 11 b.由于金属球带电后，电压非常高，所以人体不要在高压情况下接近金属球，以免在人体与球壳之间产上放电现象，一般应保持二者之间有 50cm 以上的距离. c.当电机停止转动之后，也不能用手直接去接触球壳，因为此时球壳上仍有残留电荷必须用接地棒放出残留电荷之后，方能接触球壳. d.支撑球壳的有机玻璃电极支柱表面电阻很高，若表面被油脂纹、灰尘等污染，可能就会在此处发生放电现象，影响球壳电压的上升.当表面被污染时，可用纯酒精棉擦洗，干后用软布擦一次. e.做为电极的金属球壳，要经常保持表面清洁，并且应注意不要磕碰它.四、使用方法 1.使用前将蓄电球、皮带轮、橡胶

53、带、有机玻璃圆筒、放电球各表面用干净的软布擦净，务必保持干燥清洁状态. 2.调节螺丝 2，调整胶带 6，使胶带松紧合适. 3.集电梳 3 应尽量靠近橡胶带但又不能接触. 4.将放电球 13 电线插入接地插孔 11 内. 5.取下蓄电球上半球，接通电源，试转数分钟，如气候潮湿，可同时打开开关 8，用灯泡烘烤，逐出内部潮气，即可使用.五、收藏与保养 1.仪器用后应放松胶带，存放在干燥、无尘地方. 2.若本仪器因空气湿度过大时，切忌用高温明火烘烤，以免变形损坏.库仑扭秤KN200 型的基础上增加了机械式阻尼装置，以缩短时间，防止静电荷过多地跑入空气中，提高定量演示的准确度.一、仪器的结构 本产品主要

54、由测微器、悬丝、小筒体、大筒体、阻尼器、三脚铁架等部分组成（见结构示意图 12）. 技术数据：大圆筒200mm176mm；小圆筒32mm200mm；定球和动球18.5mm；平衡块与动球重量平衡；悬丝工作尺寸为 250mm0.38mm0.022mm；大圆筒外刻有 360o的刻度，最小分度为 5o；外形体积为260mm490mm；动球与定球恰好接触时，两球中心对于平衡杆中点间的夹角=15o；机械式阻尼器上下调节量为 5mm.测微器中心装有扭丝，下端是挂一个平衡杆，在其一端有动球，另一端有平衡块（用以指示角度值）绝缘盖板装有带定球的绝缘杆，绝缘杆上端有一传递的电荷的金属小圆环，底座中央装有机械式阻尼

55、器，底部有三脚铁架. 二、 演示内容 1.验证两点电荷的作用力与它们的电量乘积成正比.实验前应使动球与定球恰好接触，此时悬丝应无扭转变形（悬丝扭力为零）.如图 13. 结构示意图 12 图 13 图 14两球 A（定球）B（动球）恰好接触，使两球带电为 q1和 q2后，球 B 转到 B位置，球 B 的旋转角为1；静电力设为 F1，可得以下等式： （1）1FL2cos11K 式中： 一动球和定球恰好接触时，两球中心对于平衡杆中点间的夹角.（该仪器为=15） L 一动球中心至悬丝的垂直距离（该仪器为 70mm） K 一悬丝扭力矩，单位为 mgcm90o使球 A 电量减少 q12，并旋转测微器使指针

56、旋转角度，使球 B 回到 B位置，此时悬丝扭转角1，此时静电力设为 F2，必有：112= （2）12cos2FL2K11K将（1）（2）得：=12FF11112按上述步骤，继续使球 A 电量减到 q14，q18测微器指针分别旋转，使球 B 仍回到23B位置处，设静电力分别为 F3，F4；= = ； =13FF1121314FF11314分别计算应分别近似等于111234,FFFFFF1 1,1 12 4阻尼圆片阻尼杆AL1BF1r14123567889101112132.验证两点电荷间的作用力与它们的距离的平方成反比如上图一所示，当球 B 转过1角度时，必有： （3）1FL2cos11K112

57、 sin2rL将测微器指针转过角，球 B 转角减少（或增加）为角，此时悬丝扭转角为，设111静电力为 F2，必有： （4）)(2cos11112KKLF2sin212Lr将（3）（4）得： ; 2cos2cos111121FF21121222sin2sinrr根据实验计算，应近似等于.12FF2221rr3.同种电荷相斥，异种电荷相吸. 三、仪器安装和调零1 安装将小盒内有海绵的零件取出（见图 14）.把阻尼杆尼龙端插入阻尼圆片孔内，球面一端放入底座中心孔内，并拨动三脚架下面的调节杆，使阻尼杆上下自如运动.按图 15，将缝有螺杆，夹持器，纸片（用图画纸剪成宽 5 mm,长 12mm 小条，对折

58、即成.垫入纸片可防止悬丝折断） ，悬丝、平衡组件和阻尼圆片连体的小纸盒中的线剪开取出连体.旋开悬丝下的螺钉（当心！不要把悬丝折弯） ，使其与平衡组件分开.将螺杆穿过测微器的中央小孔后，螺杆旋入滚花高螺母.手拿测微器，将悬丝穿过小筒体，在绝缘盖板下端小心地将平衡组件旋入悬丝下端的螺钉上.小心地把平衡组件放入大筒体，使绝缘盖板在大筒体上.将定球组件装入绝缘盖板逆时针方向孔内（注意！必须使平衡组件能逆时针方向旋转）.带有圆环的导电丝插入绝缘孔内，即安装完毕.所有零件安装位置见仪器结构示意图. 2.调零 旋转大筒体，使大筒体上的零度刚好对准在下端有调节杆处三脚铁架两脚中间、旋转绝缘盖板，使定球杆轴心线

59、对准大筒体 165“处（即 165“线、定球杆轴心线及悬丝在同一平面内）.再旋转测微器，滚花高螺母测微器螺杆加纸器纸片悬丝平衡阻片阻尼圆片图 15使动球与定球恰好接触，悬丝应无扭力（即扭力为零）.此时，平衡块小端中点应正对大筒体 0处，最后，旋转测微器指针下面的角度，使角度盘的 00正对指针尖，即调零完毕.3.送电 使上、下阻尼片接触后（此时，两球必须接触）方可送电.用玻棒（或胶棒）与绸布（或毛皮）摩擦起电后，将玻璃棒（或胶棒）套入定球组件上端的导电丝环内来回推拉，推拉时应旋转玻棒（或胶棒） ，使静电充分进入动球和定球表面.为使实验效果明显，可以向导电丝多次送电，在最后一次送电后，用玻棒（或胶

60、棒）将导电丝取出.当送电完毕后，使下阻尼片下落.此时，动球与定球相斥，为使动球很快静止，应多次使下阻尼片与上阻尼片接触，直至静止为止（在以后移掉定球电荷时，亦应如此）.可通过绝缘盖板顺时针孔移掉定球上的电荷.四、注意事项 实验之前，必须用既洁净又干燥的软布小心地擦拭大筒体内外壁和平衡组件的灰尘和脏物. 本仪器必须在干燥的空气中使用，否则实验效果不佳.如遇空气相对湿度大于 65时，或在寒冷的冬季，筒体内外会有水汽，可在大筒壁外用红外线灯照射半小时或白炽灯烘一小时，以驱赶潮气.驱潮时，应将测微器上提，使测微器下端面置于小筒体上面，使潮汽从上面排出.因本仪器由玻璃制造，烘烤温度不得过高、以防筒体变形