设计物理实验

1. 设计性物理实验

http://218.246.181.147/cf46z/cgzs/grzy/students/cll/%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E5%A4%A9%E7%A9%BA_%E6%9D%8E%E6%B2%BB%E6%96%B9/acadamic/wy/sywy/sikao10.htm 复制到浏览器地址

1. 按图3�10�4联好电路做实验时，有时不管如何调动a头和b头，检流计G的指针总指零，或总不指零，两种情况的可能原因各有哪些?
答：总指零的原因：测量回路断路。总不指零的原因：（1）E和Ex极性不对顶；（2）工作回路断路；（3）RAB上的全部电压降小于ES，Ex二者中小的一个。
2. 用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图3�10�6所示，假定工作电池E＞Ex，测试过程中Rc调好后不再变动，Rx是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。试证明电池Ex的内阻r=[(L1-L2)/L2]Rx(Rx为已知)。
答：证明：设A为R上单位长度的电位差，Vx为K2的端电压，
则有： Ex=AL1----(1)
Vx=AL2----(2)
而Vx=Ex-ir=Ex-{Ex/(r+Rx) }r=Rx/(r+Rx)Ex
代入（2）式得:
{Rx/(r+Rx)}Ex=AL2----(3)
(1)除（3）得：
r={(L1-L2)/L2}Rx
3. 用箱式电位差计可以测定电阻或校准电流表。如图3�10�7(1)中，待校准电流表A和待测定的电阻Rx。R0是可调的准确度很高的电阻箱，其值可直接读出。(2)是UJ37箱式电位差计。怎样才能把Rx测算出来?A表如何校正?�
答：(1)测量电阻Rx
①调整可变精密电阻箱R0（作标准电阻用）的阻值，使电流表有适当偏转，如可能，使R0与Rx相接近。
②将3点接Ex(+)，2点接Ex(-)，测出Vx(Rx两端的电位差)。
③将4点接Ex(+)，3点接Ex(-)，保持电流不变，测出V0(R0两端的电位差)。
④因Rx和R0通过的电流相同，故：Rx=(Vx/V0)R0
(2)标准电流表
①将4点接Ex（+），3点接Ex(-),调整R0,使电流表A指示第一个校准点。测出R0两端的电位差V1,得第一校准点的电流I1(I1=V1/R0)。
②同法测出同一校准点的电流I2,I3,......。
③作出校准曲线。
4. 如图3�10�4所示的电位差计，由A~B是11m长的电阻丝，若设a=0.1V/m)，11m长的电压降是1.1V，用它测仅几毫伏的温差电动势，误差太大。为了减少误差，采用图3�10�8所示电路。图3�10�8是将11m长的电阻丝AB上串接了两个较大的电阻R1和R2。若A B的总电阻已知为r,则R1、R2、r上的总电压为1.1V，并设计AB(11m)电阻丝上的a=0.1mV/m，试问R1+R2的电阻值应取多少?若标准电池E0 的电动势为1.0186 V，则R1可取的最大值和最小值分别为多少(用线电阻r表示)?
答：（1）当电位差计单位长度电阻线的电位差为V0时，电阻线AB上的电位差VAB=11V0。单位电位差为V0'时，AB上的电位差VAB′=11V0′。这时的工作电流I′=VAB′/r。 而 VAB=I′（R1+R2）+VAB′，
得 R1+R2=（VAB-VAB′）/I′=[（VAB/VAB′）-1]r=[（V0/V0′）-1]r=999r
（2）若R2I′=E0 则R1为最小
有R1I′+E0+I′r=1.1
R1min=（1.1-E0-I′r）/I=73r
若R2I′+Ir′=E0 则R1为最大
有R1I′+E0=1.1
R1max=（1.1-E0）/I′=74r

设计性实验 7 用电位差计校准电流表
一、实验目的
1、理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法；
2、用UJ36型电位差计校准微安表。
二、设计要求
1、设计用电位差计校准微安表的电路，画出电路图。
2、在下述仪器中，选取合适的器具，并选用合适的参数，利用UJ36型电位差计对一块100μA、1.5级的微安表进行校准：
①DZX2l型电阻箱 ②滑线变阻器 ③稳压电源 ④安培表 ⑤伏特表 ⑥开关 ⑦导线
3、用所选的仪器，校准微安表，并作出校正曲线。
三、思考题
1、电位差计是用来测量电动势或电压的，如何用它来测量通过电流表的电流？
2、在校准电流表时，要使通过电流表的电流在电表的整个量程内按要求变动，如何才能达到这个目的？
3、如何作电流表的校正曲线？校正值 如何计算？如何由电表的指示值，根据校正曲线得到相应的正确电流值？
4、能否设计一个电路，用电位差计校准一块量程为3V的电压表？

最大的科学仪器
最大的科学仪器为安置在瑞士日内瓦西尔恩的大正电子（LEP）存储环，其周长为27公里。
该环本身的直径为3.8米。重量超过6万吨的科学仪器被安置在管道及8个工作区内。

最新的最重的元素
1991年1月，美国加利福尼亚州劳伦斯利物莫尔国家实验室和俄罗斯杜布纳核研究联合学院
的科学家，宣称发现了也许是世界上最新的最重的元素枣元素114。该元素包含114质子，据称
比其他超重原子更为稳定。该元素产生于钙同位素对富含中子的钚同们素的轰击。

最强的酸性溶液
强酸碱溶液的Ph值分别趋向于0和14，但如果将该值作为标准来形容“强酸”是远远不够的
。强酸之中最强者是5价氟化锑溶解量为80%的氢氟酸。该种酸性溶液的酸性尚未测定，但即使
稍弱的溶解量为50%的溶液酸度也比浓硫酸溶液强1018倍。

最致命的人工合成化学制品
在75种已知的二恶英中，最具致命性的是2、3、7、8-四氯二苯并P-二恶英，它比氰化物的
毒性强15000倍。

最具磁性的物质
钕铁硼化物Nd2Fe14B最大的能量产出为280千焦/立方米（所谓能量产出是在某一特定操作
点，一块磁铁能够提供的最大能量）。

最强有力的神经性毒气
1952年，英国位于威尔特郡波唐的化学防御实验基地开发出一种超强性毒气。该物质的毒
性为第一次世界大战中所使用的光气毒气的300倍。该物质空中密度达10毫克/立方米即可致命
，口服致命的最小量为0.3毫克。

最苦的物质
品味起来最苦的物质的基本构成为阳正离子，经商业开发被制造成为苯甲酸盐和糖化物。
其检味标准可低至1/5亿。1/1亿的稀释溶液尚可留下长久的苦味。

最甜的物质
有一种植物假种皮的提取物（所谓提取物是某些植物种子上的附属物）的甜度，相当于蔗
糖甜度的6150倍。这种植物发现于西非部分地区。

密度最大的元素
地球上密度最大物质为金属锇，其值为22.8克/立方厘米。据计算，黑洞核心的单一组成物
的密度为无限大。

密度最小的物质
固体物质中密度最低的是硅氧气凝胶。硅黏合在一起后组成极小的球体，与氧原子结合成
长长的几串，串与串之间为气囊所分隔。气凝胶中最轻者密度仅为0.005克/立方米，产生于美
国加利福尼亚州劳伦斯利物莫尔国家实验室。该物质将主要被应用于空间中收集微流星体及彗
尾中的残余碎屑。

最高的温度
人类所能产生的最高温度是5.1亿摄氏度枣约比太阳的中心热30倍，该温度是美国新泽西州
普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体于1994年5月
27日创造出来的。

最高的超导温度
1993年4月，在瑞士苏黎世的实验室，水银、钡、钙和铜氧化物的混合物HgBa2Ca23Cu3O1+
X和HgBa2CaCu2O6+X产生了巨大超导性，伴随的最大转移温度为-140.7°C。比其更高的温度皆
未经证实。

最富吸收性的物质
美国农业研究和服务部于1974年8月18日宣布：一种超级吸收物与铁一起处理后在水中可吸
收自身重130倍的重量。该物质中淀粉提取物占50%，丙烯氨化物和丙烯酸各占25%。该物质长时
间保持均衡温度的能力合其成为重复性使用冰袋的理想原料，这一点在美国密歇根州底特律市
的一次比赛中可以得到证实：该物质为一个14岁的的棒球降低体温。

最热的火焰
碱性氮化碳能够产生最热的火焰，在1个大气压下，该物质能够产生温度高达4988°C的火
焰。

最低的温度
绝对零温度-即绝对温标上的零开-相当于-273.15°C，当达到这一温度时所有的原子的分
子热量运动都将停止。所达到的最低温度为280微微开，该温度是1993年2月于芬兰赫尔辛基大
学的低温实验室利用核去磁装置产生并宣布的。

最难以捉摸的蛋白质
美国马萨诸塞州波士顿的哈佛大学医学院的生物化学家于1990年在有关蛋白质的行为牲取
得了重大发现。长久以来人们一直相信由氨基酸组成的蛋白质群体，只能由另外被称为角媒的
蛋白质分解并重新组合。哈佛大学的科学家们对一种称为因蛋白的极微小的蛋白质进行监控，
将其从较长的蛋白质链上分割下来然后再将该链条的两端切口重新连接，消除任何该蛋白质曾
在链条中存在的迹象。人们预期该蛋白质独特的性质在对抗诸如结核、麻风等疾病的斗争中能
助我们一臂之力。

最大的星系
距地球大约10.7亿光年的阿贝尔2029星系群的中心星系，其直径为5.60万光年--相当于银
河系直径的80倍。

最亮的星系
最亮的星系为AMP08279+5255，一个遥远的星系，其红移（测量光波长的单位）为3.87，亮
度为太阳亮度的5×1015倍。

最遥远的物体
已知的最遥远的物体为一红移为6.68的无名星系，是肖文臣、肯尼斯、兰泽塔、塞巴斯蒂
安·帕斯卡瑞拉（皆为美国人）于1998年发现的。我们所看到的是该星系年龄只有目前年龄10
%时的宇宙景象-这是至今我们所得到的史前最遥远的景象。

最大的星
M类的超大星猎户座的直径为9.8亿公里，比太阳大700倍。

最大的卫星
太阳系中行星的最大卫星是位于木星轨道上的木卫三，其直径为5268公里，质量为1.4828
0吨，为月球质量的2..017倍。

最隐蔽的星
1999年2月，美国马里兰大学的罗宾卓·莫海卜博士宣布在银河系边缘发现巨大光环式星体
群，被称为MACHOS。尽管我们看不到此星，但是由于其重力对于其他背景星光线的折射而为我
们所觉察，该星群可能有绕其旋转的反射卫星，有生命体存在。该生命体能够看到自身的反射
星系而对我们的星系却一无所见，正如我们对他们的一无所见一样。

数量最少的物质
1997年，一种叫做西博格（Sg-106元素）的化学物质被制造出来，其数量只有7个原子。之
所以这样命名，是为了纪念已故诺贝尔物理奖的获得者、钚的发现者——格林·西博格博士。

最小的产品
扫描隧穿显微镜探针的终端为单一的一个原子组成世界上最小的人造金字塔的最后三层：7个
原子、3个原子和1个原子。1990年1月，美国加利福尼亚州圣何塞IBM阿莫登研究中心的科学家
宣称：他们利用扫描隧穿显微镜移动并重新排列氙和镍表面的单个原子以便出其公司的开头字
母：IBM。其他实验室马曾对其他元素的单个原子采取过此类技术。

最隔热的物质
1993年4月，莫里斯·渥德研制出一种复合物质并宣布其存在。该物质被称为NFAAR，能短
期隔离子温度（1万度）。

最强的光源
在持续发光的光源中，最强的是加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华渥泰科工业有限公司于198
4年3月完成的313千瓦、120万烛光的高压氩弧灯。

最强的电流
美国橡树岭国家实验室的科学家于1996年4月得到迄今为止最强的电流。他们在一根超导电
线上传导了200万安培的电流。家用导线能够承载的最大电流为1000安培。

最大的太阳站
就发电能力而言，世界上最大的太阳能发电设施是位于美国加利福尼亚洲莫哈维沙漠，由
加州大学操作服务部动作的哈伯湖太阳能站。该太阳能发电站的发电能力为160兆瓦。该电站覆
盖地区面积为518公顷。

最大直流电发动机
总发电能力为51300千瓦的最大直流发电机是三菱电气公司为核聚变提供能量而设计的。这
座长度为16.5米、重量为353吨的发电机于1995年5月被安装在日本原子能研究所内。

最快的离心机
1975年，英国伯明翰大学将一根长度为15.2厘米的锥形碳纤维棒在真空状态下旋转，创造
了7250公里/小时的人工旋转最高速度。1923年，瑞士化学家西奥多·斯渥德博格发明了超离心
机去分离有机物的混合体。为了使其速度更快，科学家在真空状态下安装一个磁场以帮助旋转
器减少摩擦阻力。

最精密的天平
德国生产的4108型超微天平能测量的物体最轻达0.5微克，其精确度可达0.01微克，或者是
1×10-8克，这相当于本页纸中一个句号所用墨水重量的1/60。

最精微的切割工具
根据1983年6月的报道，美国加利福尼亚州劳伦斯利物莫尔国家实验室的大型光学钻石切割
机能够将一根头发纵向切割3000次。

最快的信号
1996年，德国科隆大学的一组科学家宣称他们完成了爱因斯坦狭义相对论，他们以超光环
的速度发出了一个信号。该信号是莫扎特第四十交响曲的一部分，用以证实先前实验的发现。
在该实验中，微波被分成两部分，用以证实先前实验的发现。在该实验中，微波被分成两部分
一部分透过特殊的过滤装置传导，而另一部分则通过空气传导。这两部分本来都应以光速运行
但通过过渡装置的信号的速度却比通过空气的信号快4.7倍。

持续时间最长的日蚀
日蚀（月亮界于太阳和地球之间）持续的最长时间为7分31秒。1955年发生在费城西部持续
时间为7分8秒的日蚀是近年最长的一次。据预测，2186年大西洋中部地区将发生一次持续时间
为7分29秒的日蚀。1995年，泰国曼谷的一次日蚀中，一们母亲和孩子被摄入照片，这次日蚀在
该国某些地区为日全蚀。月蚀（月亮运行进入地球的阴影）持续的最长时间为1小时47分。200
0年7月16日，在北美的西海岸人们将看到这种景象。

最长的科学索引

完成于1992年12月的第12版《化学摘要》总索引，共计215880页，分为115卷，共有词条3
5137626条，重达246.7公斤。该书为化学领域的共计3052700篇已发表的文章提供索引参考。

最完整的多细胞动物基因组顺序
第一种整个基因获得排序的多细胞动物是一种体长为1毫米，居住在土壤当中的蚯蚓。虽然
成虫的整个身体仅包括959个细胞（人类的细胞数以亿万计），但该虫包含1亿遗传碱，共组成
1.8万个基因，50%以上的已知人类细胞与该虫所拥有的形式相似。描绘该虫的基因组是西德尼
布莱那博士的脑力劳动成果，他在60年代于英国分子生物医学研究委员会实验室开始了该项目
的研究并于1990年进行精确排序。

最早使生物在空中漂浮的机器
1997年，荷兰阿姆斯特丹奈梅亨大学的安德鲁凯姆博士和他的同事利用一块超导磁石使一
只活着的青蛙漂浮在半空中。他们还利用鱼类和蟋蟀做了类似的实验。

最早的远距离传送
由奥地利因斯伯拉克大学的安东·赛林格教授领导的研究者们已将一个光子进行了远距离
传送。在二者没有任何关系和联系的情况下，该光子的物理属性即刻被传递给另一个光子，该
实验需要3个光子、一个原光子和两个缠绕在一起的光子参与，这两个光子的物理属性（或者是
自旋）是互补的。当原光子和其他一个光子的旋转被测量时，另外一个光子则取代第一个光子
进行旋转。19世纪60年代的流行科学幻想电视连续剧《星球旅行》最先激发了人们对于远距离
传送的普遍兴趣。
参考资料：《科技之光》

2. 物理设计实验

楼主你确定么？
牛一是无法用实验验证的
牛顿第一定律指物体具有保持原来运动状态的性质，也被称为惯性定律：在不受任何外力或所受外力之和为零的状态下，物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。惯性因质量变化而变化。
由此可见牛顿第一定律需要的外力为零的情况无法在实际中完成，所以牛顿第一定律无法用实验证明。它是牛顿在伽利略等前人实验和结论的基础上得出来的。

3. 设计一个物理实验

取两支完全相同的温度计
将两温度计分别同时置于树下和遮阳伞下，过一段时间后观察两温度计的示数
控制变量法在该实验中的重要性

4. 怎样设计简单的物理实验

所谓设计物理实验，就是根据实验原理，运用尽可能简单的仪器，通过较少的步骤而取得显著的实验效果，物理学史上，许多著名的实验以其巧妙的设计而令人赞叹不已。例如，17世纪伽利略设计研究惯性定律,自由落体的实验;历史上持续了近300年的测定光速的实验;1911年卢瑟福研究原子内部结构的粒子散射实验等，由于我们的知识所限，对这些实验还难于理解，我们自己设计的实验相对都比较简单，但是这些实验也总是包含着一些基本的设计思想，如果你能掌握好这些基本思想，并能巧妙的运用于我们的学习中，那么我们的实验技巧会得到很大的提高。

5. 物理设计实验、

分析：摆来回摆动一次的时间非常短，直接测量摆动一个来回所用的时间误差较大，我们可以用“累积法”测多个周期，同时记住周期数，从而求出摆动一个来回的时间，使结果更准确。

解答：用秒表测出小石块来回摆动30次所用的时间t，则来回摆动一次的时间为t/30。

说明：在测量一些比较小的或者比较难测的长度或者时间时，要采用特殊的测量方法才行，这里是采用积多求少的方法。

6. 设计物理实验

1、用以上材料做分别做一个相同大小、形状的容器，比如都为桶状，顶盖要留一个小孔插温度计。
2、给容器灌满水，一起烧开。（或同时灌满开水）
3、每过10分钟记录一次各容器的温度。
温度降落慢的保温性能好，导热性能差。

7. 物理实验设计的方法

常用实验原理的设计方法

1．控制变量法

比如，在研究的三个物理量（A、B、C）之间的关系时，控制其中一个量（如 A）保持不变，研究另外两个量（B 和 C）之间的关系；再如，控制其中一个量（如 B）保持不变，研究另外两个量（A和C）之间的关系；在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系的控制。

2．理想化方法

此方法为抓住主要问题，忽略次要因素的一种研究方法。

3．等效替代法

某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。

4．留迹法

像平抛物体运动的轨迹、小球落地的位置、小车运动的位移等，采用复写纸、喷墨水、打点等方法，就能较准确地记录它们的位置。

5．微小量放大法

微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。桌面的微小形变的测量；卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转等。

8. 如何设计物理实验

提出问题
进行猜想
制定实验
实施实验
得出结论
分析与交流
寻找误差

9. 自己设计物理实验

1、用弹簧测力计测出物体重力G，用卷尺测出物体下落高度h和水平距离l，由高度计算下落时间，由水平距离和下落时间计算水平方向速度（即抛出速度），然后根据重力计算出质量，则你对物体做的功就等于其初动能，即mv平方。
2、再想想。