近物实验教案新部编本090908文档格式.docx

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一、练习选择油滴和控制油滴。

二、用平衡法测量带电油滴的电荷量

1、分别选择5个不同的带电油滴进行测量。

2、对同一个油滴进行5-10次测量，然后取它们的平均值。

三、用动态法测量带电油滴的电荷量

1、先去掉极板电压测出时间tg，然后在极板上加400V左右的电压，使油滴反转运动，测量时间tE。

2、tg和tE交替进行，连续测量5-10次，并分别求出它们的平均值。

四、用逐差法或作图法或”反验证法“求基本电荷e值。

五、实验分析与讨论

实验重点：

1．学习测量元电荷的方法

2．训练实验时应有的严谨态度和坚韧不拔的科学精神。

实验难点：

1．如何判断和控制油滴在测量范围内作匀速直线运动或静止在视场中。

2．实验中如何选择合适的油滴才能有效的用油滴电荷量的最大公约数或油滴带电量之差的最大公约数测定电子电荷电量。

教学方法和手段：

抽查提问辅助扼要讲解，引导和指导并行，让学生在动手实验中发现和解决问题。

实验器材：

油滴仪、电源、喷雾器、CCD监视器、钟油等

参考书：

1、邬鸿彦，朱明刚主编.近代物理实验.北京：

科学出版社1998年

2、林木欣主编，近代物理实验教程.北京：

科学出版社2000年

作业和思考题：

1、油滴是怎样带电的？

实验中应该选择什么样的油滴？

如何选择？

2、在实验中怎样才能保证油滴作匀速运动？

3、两极板不水平对测量有什么影响？

4、“升降电压”拨动开关起什么作用？

测量平衡电压时，它应该处于什么位置？

5、两极板加电压后，油滴有的向上运动，有的向下运动，要使某一油滴静止，怎么办？

欲改变该静止油滴在视场中的位置，怎么办？

6、油滴下落极快，说明了什么？

若此时平衡电压很小又说明了什么？

7、为了减小计时误差，油滴下落是否越慢越好？

为什么？

8、同一油滴在多次测量过程中发现平衡电压有显著变化，说明了什么？

如果平衡电压在不大的范围内逐渐变小，又说明了什么问题？

9、实验中发现选中的油滴会逐渐变模糊，为什么？

如何处理？

教学进程安排（教学过程设计、组织）：

一、实验准备

1、学生进实验室，交预习报告和数据记录表。

2、教师抽查提问实验预习情况，并对实验的原理和仪器使用进行扼要的补充讲解。

二、实验仪器调节

1、调节底座螺丝使仪器水平；

2、调节照明电路使视场照度均匀；

3、旋转显微镜目镜头使视场内分划板刻线清晰；

4、用力喷入油滴，调节测量显微镜的调焦手轮，使从显微镜中看到大量清晰的油滴。

三、实验测量

1、测量练习

★练习选择油滴：

将平衡电压调至200-300V。

开关拨向“+”（或“-”），驱赶带电荷量过大（过小），质量过大（过小）的油滴。

使视场中剩下几个运动较缓慢的油滴，从中选择一个，仔细调节平衡电压的大小，使它不动。

通常选择平衡电压在200V以上，匀速下降2mm所用时间为15-30秒的油滴作为待测油滴。

★练习控制油滴：

利用升降电压使它反复升降，而不脱离视场，直到能熟练控制油滴的运动。

若发现油滴逐渐变得模糊，需微调显微镜跟踪油滴，使油滴保持清晰。

★练习测量：

利用平衡电压及升降电压把选中的油滴调到接近上极板，去掉电压，待油滴下降速度稳定后，通过某一刻线时开始计时，记录下降四格（

）所用的时间tg，反复几次，熟练掌握测量时间的方法。

2、平衡法测量带电油滴的电荷量

：

根据公式：

，需要测量平衡电压V，油滴匀速下降距离EMBEDEquation.3

所的时间tg和大气压强P.

★测量平衡电压V：

反复仔细调节平衡电压，使油滴静置于分划板上某条横线上。

★测量时间tg：

撤去平衡电压使油滴匀速下降（油滴下降1格后），在视场中央部分选定一段距离

=2.00mm，测量滴匀速下降时间。

★测量大气压强P：

从气压计上直接读出，单位为厘米汞柱。

3、动态法测量带电油滴的电荷量

，也需要测三个量，除P外，还有油滴匀速通过相同距离所用时间tg（下降）和tE（上升）。

四、数据处理：

1、用逐差法或作图法求基本电荷e值

2、“反验证法”：

计算出每个油滴电量q后，用e的公认值去除，得到每个油滴带基本电荷个数的近似值n，将n取整为N，则电子电量

。

夫兰克——赫兹实验

1、学习夫兰克和赫兹研究原子内部能量的基本思想和实验设计方法。

掌握测量原子激发电势的实验方法。

2、测量汞原子的第一激发电势，从而验证原子能级的存在。

一、仪器的安装调试

1、预热将仪器妥善接地（不要用电源零线作地线）,灯丝电压置于最低,

调到最小,插好F一H管温度计。

接通电源开关,使加热炉与微电流测量放大器预热。

调节温控旋钮,使炉温上升并稳定在150℃~180℃范围内的某一温度上。

2、连机将微电流测量放大器“栅压选择”拨向“DC”,按图4所示将加热炉与测量放大器上的各对应电极（A,G,K,H）接通。

根据仪器参数调节好灯丝电压、拒斥电压。

二、逐点手动测量激发电位

1、粗测：

逐渐增加栅极加速电压,观察板极电流的变化,记下电流“峰”值与“谷”值时的电压数值。

（在增加栅极加速电压过程中,如果发现板极电流突然增加,此时是F—H管内发生电离现象,应立即减小或去掉栅极加速电压,以防损坏F—H管或烧坏微电流放大器）

2、逐点测量：

加热炉控温140℃，逐渐增加VGK，间隔0.5伏测量记录对应板流值

（在电流极值附近间隔0.1或0.2伏）。

改变炉温为150℃、160℃、180℃，重复上述测量。

三、电离电位的观察和测量

根据F—H管说明书中提供的电离电位测量参数,调节好各种电压和温度（70℃~90℃）,其他同2用手动测量的调节观察电离现象（电流IA突然剧增时），测出栅极加速电压，通过第一个峰（4.9V）定标，从而确定电离电位的大小。

教学重点：

1．学习用慢电子轰击原子，通过研究碰撞前后电子能量的改变情况，间接了解原子能量的变化的实验设计思想2．测量汞原子第一激发电位的实验原理和方法。

教学难点：

1．加速场、拒斥场、灯丝电压的合理调整。

2．电离电位的观察和测量

抽查提问、扼要讲解，引导和指导并行，让学生在动手实验中发现和解决问题。

F—H实验仪（包括控温加热炉，F—H管，温度计、微电流测量放大器）。

1、栅极加速电压接近满量程时,板极电流应达到或接近满量程，如果板极电流较小或超过量程，应怎样调节电流放大倍数、灯丝电压,拒斥电压或F—H管温度？

3、学生进实验室，交预习报告和数据记录表。

4、教师抽查提问实验预习情况，并对实验的原理和仪器使用进行扼要的补充讲解。

二、实验仪器安装调试

仪器妥善接地（禁用零线作地线！

）,灯丝电压置于最低，

调到最小,，插好F一H管温度计。

1、预热接通电源开关,使加热炉与微电流测量放大器预热20分钟。

2、连机将微电流测量放大器“栅压选择”开关拨向“DC”,按图4用专用导线将加热炉与测量放大器上的各对应电极（A,G,K,H）接通。

根据F—H管的实验参数调节好灯丝电压、拒斥电压。

三、逐点手动测量激发电位

逐渐增加栅极加速电压,观察板极电流的变化,大致记下电流“峰”值与“谷”值时的电压数值。

栅极加速电压接近满量程时,板极电流应达到或接近满量程,如果板极电流较小,应调节电流放大倍数或增加灯丝电压,降低拒斥电压或降低F—H管温度;

如果板极电流超过量程,则反之。

值（在电流极值附近间隔0.1-0.2伏）。

改变炉度分别为150℃、160℃、180℃，重复上述测量。

四、电离电位的观察和测量

根据F—H管说明书中提供的电离电位测量参数,调节好各种电压和温度（70℃~90℃）,其他同2用手动测量的调节即可观察到电离现象,即电流IA突然剧增时,测出栅极加速电压,通过第一个峰（4.9V）定标可确定电离电位的大小。

五、数据处理：

1、在同一张坐标纸上作出不同温度下的IA~VGK曲线,由曲线确定出各极值电位值；

2、由式

（1）作逐差法或回归法计算,求出汞原子第一激发态电位

和相关系数,求出

的测量误差（公认值为4.9V）。

塞曼效应

1、掌握观测塞曼效应的实验方法。

2、观察汞原子546.1nm谱线的分裂现象以及它们偏振状态。

3、由塞曼裂距计算电子的荷质比。

1、调整光路：

调节光路上各光学元件等高共轴，点燃汞灯，使光束通过每个光学元件的中心。

调节透镜3的位置，使尽可能强的均匀光束落在F-P标准具上。

调节标准具上三个压紧弹簧螺丝，使两平行面达到严格平行，从测量望远镜中可观察到清晰明亮的一组同心干涉圆环。

2、接通电磁铁稳流电源，缓慢地增大磁场B，这时，从测量望远镜中可观察到细锐的干涉圆环逐渐变粗，然后发生分裂。

随着磁场B的增大，谱线的分裂宽度也在不断增宽，当励磁电流达到2A时，谱线由一条分裂成九条，而且很细。

当旋转偏振片为00、450、900各不同位置时，可观察到偏振性质不同的

成分和

成分。

3、测量与数据处理：

旋转测量望远镜读数鼓轮，用测量分划板的铅垂线依次与被测圆环相切，从读数鼓轮上读出相应的一组数据，它们的差值即为被测的干涉圆环直径。

用特斯拉计测出磁场B，利用已知常数

及（16）式计算出

后，再由（17）式求出电子荷质比的值。

并计算误差。

（标准值

=1.76

1011C/kg）

1、什么叫塞曼效应、正常塞曼效应、反常塞曼效应？

2、反常塞曼效应中光线的偏振性质如何？

并加以解释。

3、试画出汞的435.8nm光谱线（3s1—3p1）在磁场中的塞曼分裂图。

4、垂直于磁场观察时，怎样鉴别分裂谱线中的

成分？

5、画出观察塞曼效应现象的光路图，叙述各光学器件所起的作用。

6、如何判断F-P标准具已调好？

7、什么叫

成分、

在本实验中哪几条是

线？

哪几条是

8、叙述测量电子荷质比的方法。

9、在实验中，如果要求沿磁场方向观察塞曼效应，在实验装置的安排上应作什么变化？

观察到的干涉花纹将是什么样子？

10、何测准干涉圆环的直径？

5、学生进实验室，交预习报告和数据记录表。

6、教师抽查提问实验预习情况，并对实验的原理和仪器使用进行扼要的补充讲解。

7、学生对照实验讲义和说明书作进一步的预习。

1、调整光路共轴：

（教师及时检查指导）

2、调整并观察Hg546.07nm谱线在强磁场中的分裂情况：

接通电磁铁稳流电源，缓慢地增大磁场B，这时，从测量望远镜中可观察到细锐的干涉圆环逐渐变粗，然后发生分裂。

（教师及时检查，并引导学生观察、分析实验现象和原因）

三、测量与数据处理

调节励磁电流逐步达到2A，旋转偏振片为900时，在垂直于磁场方向可观察到分裂成三条的

成分线偏振光。

（清晰、容易观察和测量！

）

1、旋转测量望远镜读数鼓轮，用测量分划板的铅垂线依次与第K、K-1级的被测圆环相切，从读数鼓轮上读出相应的一组数据，它们的差值即为被测的干涉圆环直径。

2、用特斯拉计测出磁场B（或对照B-I校正曲线查出B值大小）。

3、重复测量6次。

4、利用已知常数

四、巡回指导，检查学生实验原始数据并签名认可。

督促学生整理实验仪器。

2学时：

超导体转变温度的测量实验

1.了解超导体的零电阻的现象；

2.描绘超导体电阻随温度变化曲线；

3.测定零电阻温度、临界温度和转变温度宽度。

一、预习抽查提问：

1．什么是超导现象？

超导体有哪些基本性质？

什么是转变温度Tc？

2．什么是起始转变温度Tc，onset、零电阻温度Tc0和中点温度Tcm？

3．为什么钇钡铜氧超导体常常称高温超导？

钇钡铜氧超导体的转变温度有多高？

4．实验室怎样实现钇钡铜氧超导体的温度改变？

二、在学生回答的基础上补充讲清：

1．基本概念：

超导现象、超导体转变温度Tc、起始转变温度Tc，onset、零电阻温度Tc0和中点温度Tcm、超导体基本性质

2．实验装置介绍：

调节控制电流电压的线路和旋钮，样品电流电压的数据采集软件使用，样品安装方法（四端引线法），液氮瓶的使用和安全。

3．实验要求。

三、通过教学和指导使学生能够圆满达到如下实验目的：

1．测量铜-康铜热电偶的温差电势，并查表（由实验室提供）求出对应温度T。

2．观察记录钇钡铜氧超导体样品从室温→76K，76K→室温的温度变化过程中，样品两端电压随温度变化的过程数据（恒流电流要小于1mA）；

3．换算整理样品电阻随温度变化的数据表，作R—T曲线；

4．在曲线图上确定起始转变温度Tc，onset、零电阻温度Tc0和中点温度Tcm，计算转变温度Tc；

四、实验分析与讨论：

比较升温过程与降温过程曲线有何不同，总结分析超导体的性质。

1．有关超导体的基本概念和基本性质；

2．R—T曲线的绘制和分析；

3．液氮瓶的安全使用。

R—T曲线的绘制和分析；

高温超导实验仪、液氮、计算机及软件

1．邬鸿彦，朱明刚主编.近代物理实验.北京：

2．林木欣主编，近代物理实验教程.北京：

1．在测量时，如何判断样品已处在恒温状态？

2．降温和升温时测试的曲线可能不重合，为什么？

6

射频段电子自旋共振（ESR）

1．了解电子自旋共振的基本原理和实验方法；

2．观察并研究电子自旋共振现象，测量DPPH中电子的朗德因子及共振线宽。

1．什么是电子自旋共振现象？

其自旋角动量

和自旋磁矩

有什么关系？

2．磁矩与磁场是怎样相互作用的？

朗德因子

与磁场强度B、频率

的关系？

3．射频段微波是怎样传输的？

波导传输中各元件各有什么作用？

4．共振信号是怎样形成并显示的？

电子自旋共振现象和原理，

的物理意义，微波传输特性；

共振仪主机作用，微波传输系统及元件功能，示波器的使用。

3．实验方法：

样品安装，实验装置调整。

4．实验要求。

1．线路连接

2．仪器调节

3．观察电子自旋共振现象

4．测DPPH中电子的

因子

四、实验分析与讨论

1．有关电子自旋共振的基本概念和基本性质；

2．传输系统的调节；

电子自旋共振的基本概念的理解和共振信号的获取。

电子自旋共振实验仪、示波器、特斯拉计、微波传输系统

1．在传输系统的调节过程中，调节的先后秩序有否影响？

2．共振信号很微弱时怎么办？

3

核磁共振

1了解核磁共振的基本原理和实验方法；

2测量氟核19F和氢核1H的旋磁比和g因子。

1．什么是核磁共振现象？

产生条件？

3．共振信号是怎样形成并显示的？

核磁共振现象和原理，

的物理意义

共振仪主机作用，频率计、示波器的功能和使用方法。

1．实验仪器的线路连接

3．观察核磁共振现象

4．测量氟核19F和氢核1H的旋磁比和g因子

1．有关核磁共振的基本概念和产生条件；

2．旋磁比和g因子的测量原理；

仪器的调整和氟核19F的共振波形的获取；

微波的传输特性和测量

1.了解微波信号源的基本工作特性和微波的传输特性，学会使用基本微波器件；

2.学会微波频率、波导波长及驻波比的测量方法。

1．什么是微波？

微波有哪些特殊的基本性质？

2．为什么微波传输需要矩形波导？

标准矩形波导规定的尺寸是多少？

3．临界波长

、波导波长

和自由空间波长

各有什么不同？

有什么联系？

4．什么是驻波比

？

实验中怎么测量？

微波、微波的基本性质、驻波比

微波的传输系统（信号源、矩形波导和其他元件），微波测量装置（选频放大器、频率计、测量线）的功能和调节方法和步骤；

微波传输中的安全问题。

1．调节微波系统

尽量减小信号源的输出功率,调节测量线的谐振腔使选频放大器指示最大，以保证在平方律检波条件下正确测量（小信号传输）；

调节阻抗调配器，降低波峰幅值，使驻波比最小（一般在1.03左右）。

2．分别用测量线（等电位法）和吸收式波长计测量待测微波频率；

3．用直读法和电流法分别测量微波系统传输终端接入匹配和不匹配负载时的驻波比；

1.微波传输的基本概念和基本性质；

2.微波频率和驻波比的测量方法；

3.关于微波的临界波长

物理意义和它们之间的关系。

三厘米微波传输系统装置（信号源、矩形波导和其他元件、选频放大器、频率计、测量线）

1. 

选频放大器表盘上的三种读数值相互之间的关系如何？

2.P0、PL、PH三种不同的功率值其含义有何不同？

它们之间有何内在联系？

光速的测量

2．实验装置介绍：

3．实验要求。

3．

全息照相

1．了解全息照相的基本原理；

2．学习静物全息照相的拍摄方法；

3．了解再现全息物象的性质和方法。

1．什么是全息照相？

全息照相有哪些特性？

2．全息照相怎样记录和再现图像？

3．全息照相对实验环境有什么特殊要求？

全息照相的特性、全息照相的记录和再现原理

全息平台各元件的作用，曝光定时器使用，感光干板的裁剪和安放要求，显影、定影和漂白液的性质和使用顺序说明。

3．拍摄光路的调整和实验要求。

1．自己动手设计、布置并调整全息照相光路

2．合理设定曝光时间，完成全息记录、干板冲洗和物像再现与观察过程

比较不同方向、不同光强条件下再现全息像的情况，总结分析全息照相的特性。

1．全息照相的记录和再现原理；

2．拍摄光路的设计与调整；

教学难