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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,年物理试验中心教学研讨会,设计性试验教学和考试,实践研究与探讨,-设计性试验,教学,普通方法、用伏安法测电阻设计试验“理论试题”和“试验操作分解步骤计分方法”,河北工业大学物理试验中心魏怀鹏,第1页,第一部分：设计试验普通方法和程序,（详见物理试验中心网站中经典教学案例）,依据教育部、教育厅和河北工业大学教育教学改革、创新指示精神，最近两年，我们物理试验中心大胆改革、自主创新，制订了,新物理试验教学体系，,把大学物理试验分为,4个层次：,即,“基础性试验、提升性试验，综合性试验、研究性和创新性试验”,，,并将,“设计性、开放性”,贯通于上述4个层次一直。,建设,高水平试验教学示范中心,培养,“基础知识扎实、动手能力强，有创新精神”高素质人才,，在实践教学中，必须尤其加强设计性试验力度。,这是我们总结了多年实践教学经验，结合我校实际制订,含有一定特色,试验教学新体系。这个试验教学新体系，含有一定,先进性、科学性、合理性、完整性,，,也得到教育部相关教授必定和好评。,第2页,设计性试验主要目标：,经过设计性试验或含有设计性内容试验，能使学生在“,试验方法考虑、测量仪器选择和配合、测量条件确实定,”等方面受到初步训练。经过一定数量基本试验训练后，进行设计性试验层次教学，除了帮助学生深入提升自己试验素质能力外，,最主要是给学生提供了某种发挥创造性机会,。,第3页,一、设计性试验教学普通方法,（包含4个方面，供大家讨论）,提前一周布置选题：,试验中心给出一组题目（含试验要求、原理提醒），试验室指定或学生从中选择一个适合自己题目。,（在提前一周时间内完成）,试验课前查阅文件资料、确定试验原理、设计试验方案：,包含选择试验方法、试验仪器、画出试验电路图或光路图，确定试验操作步骤等。,（在提前一周时间内完成）,提交设计试验汇报：,所提交原始设计试验汇报，经教师审查并帮助修正设计试验方案，然后发还学生。,（在布置选题后，第二周时间内完成）,4,在提前预定时间内,，,独立,（或合作）,实施设计试验方案并完成试验汇报（小论文）：,在课堂上经过与教师交流深入修改与完善试验方案并最终实施，采集数据，进行数据处理，完成试验汇报。,（在完成设计试验操作后，下一周时间内提交正式汇报）,第4页,二、科学研究和工程设计普通程序,（六个步骤）,（一）选择研究课题,（4个标准）,1.需要性：,可处理实际问题，或对某一理论,有突破作用,2.创新性：,在理论上有所突破，或在应用上有所,改进、创造,3.科学性：,有科学依据，符合道理,4.可能性：,从技术、程序、可用时间及可用人员,能力等方面考虑，看主、客观条件,是否具备,第5页,（二）查阅文件资料,1.广泛性：,利用各种伎俩，如教科书、专著、杂志、,互联网、各种情报检索中心,2.独立思索：,要注意自己知识空白、不一样作者观点差异。,经过分析、试验，力争逐步形成自己观点，,并力争发展。,发觉问题通常有两种路径：“发觉从不满意开始”,，经过亲身观察或实践发觉周围事物存在问题；经过调查研究和其它各种信息渠道，间接取得某一事物存在问题。,第6页,（三）设计试验方案,1.要灵活利用物理规律。,注意借鉴其它学科结果，明确试验原理，试验目标，计划测量物理量。,2.选择适当测量仪器。,注意仪器匹配，依据不确定度均分标准估算各个测量对主要结果精度影响，选择一套符合准确度而且有经济、实用仪器装置。,3.选择适当试验方法、方案。,4.选择适当试验测量方法,。,第7页,（四）实施试验方案,1观察：,注意试验过程是否按预定方式进行，,是否有异常现象发生。,2测量：,注意测量误差对系统误差影响,第8页,（五）试验数据处理与分析讨论,1.数据表格及数据处理方法。,包含：列表法、作图法、线性回归法、逐差法等。,2.误差分析、讨论探索等。,（六）完成设计试验汇报（小论文）,试验汇报是科研工作总结，把自己工作用文字形式表示出来，出版交流，促进科学发展。,汇报应包含有：目标与要求，原理（包含电路图公式等）说明，仪器设备选择和使用，试验内容及步骤，所测原始数据及其数据处理、最终结果及对结果分析和评价等。,所写汇报应使他人看后，能了解该设计试验工作结果和到达水平。,第9页,第二部分：,用伏安法测电阻设计试验“理论试题”和“操作分步骤计分方法”,一、理论试题,(一)作图题：（10分）,设计并画出用伏安法,测电阻试验电路图。,答案要求：,画出完整试验电路图，,标出各仪器设备,符号、规格、量程、,+、-极性等，,注意：,一个错误扣1分。,第10页,（二）概念题：（10分）,依据试验电路图，叙述采取电压赔偿法（平衡原理）测电阻原理。,答案要求：,只要讲明该电路是怎样实现电压平衡（电压赔偿原理），或者回答清楚试验主要步骤，即可。,注意：,一句错误扣2分。,参考答案：,在用伏安法测电阻试验中，当调整R,1,给电压表V两端加分压U,i,，再调整R,2,使待测电阻R,X,两端电压U,Rx,和U,i,相等（即U,Rx,=U,i,）。此时，经过mA表电流I完全经过待测电阻R,X,，而经过检流计G内电流I,G,=0mA，则该电路到达平衡状态（或赔偿状态）。,第11页,（三）填空题：（10分，每空1分）,在用伏安法测电阻试验中，首先按照试验电路图，摆好仪器；用,回路,法连接好线路；（经老师）检验,线路,无误后，先把两个分压电路分压U,i,和U,2,调到,最小,；然后，分别先后调整上下两个分压电路,滑线变阻器R,1,和R,2,，使得经过中间桥路上检流计G内,电流I,G,=0mA,，即电压表V两端电压U,i,和待测电阻R,x,两端电压 U,Rx,相等,（,即,U,i,=,U,Rx,）,，,该电路到达,平衡状态（或赔偿状态）,。记下此时对应,电压表读数,U,i,和经过,mA表（即待测电阻）电流值I,G,，则由,欧姆定律,，即可算出测电阻R,x,值。,第12页,（四）选择题：（10分）,（1）在用伏安法测电阻试验中，首先按照试验电路图，摆好仪器；用回路法连接好线路；（经老师）检验线路无误后，先把两个分压电路分压,U,i,和,U,2,调到,。,A.最小 B.最大 C.平衡 D.零,（2）在用伏安法测电阻试验中，分别先后调整上下两个分压电路滑线变阻器,R,1,和,R,2,，使得经过中间桥路上检流计G内,。,A.电流为零 B.电流最大,C.电压为零 D.电阻为零,第13页,（3）在用伏安法测电阻试验中，电压表V两端电压,U,i,和待测,电阻R,X,两端电压,U,Rx,，该电路到达,状态。,A.,相等（即）、平衡,B.,相等（即U,1,=U,2,），赔偿,C.,为零,，,非平衡,D.,最大,，,赔偿,（4）在用伏安法测电阻试验中，当调整R,1,、R,2,，使待测电阻,R,x,两端电压,U,Rx,和电压表V两端电压,U,i,相等（即,U,Rx,=,U,i,），该电路到达平衡状态时，经过mA表电流,I,G,待,测电阻R,x,，而经过,电流为零。,A.,完全经过、检流计,B.,完全经过，电压表,C.,不完全经过，待测电阻,D.,不完全经过，检流计,（5）电路到达平衡状态时。记下对应,值和经过,值，则,由欧姆定律，即可算出测电阻值。,A.,电压表读数，mA表读数,B.,mA表读数，待测电阻电流,C.,电压表读数，检流计读数,D.,变阻器两端电压，变阻器电流,第14页,（五）试验数据处理综合题：（60分）,在设计用伏安法测电阻试验中，取电压表量程为7.5 V，准确度等级为1.0，毫安表量程为15.0 mA，准确度等级为1.0。试验过程中，当调整滑线变阻器R,1,（1k），使电压表示数从U,1,=0.0V开始增加，直到U,5,=7.5V；电压表示数每增加1.5V，调整一下滑线变阻器R,2,（280），使待测电阻Rx两端电压U,x,=U,i,即使电路中检流计G上没有电流通（I,G,=0.0），电路到达赔偿状态；同时记下电路中毫安表示数I，分别为0.0、2.8、6.4、9.0、12.2、14.8(mA)。,要求以下：,（1）试表述本设计试验中，所选择电源大小，电压表和毫安表量程及其准确度等级，滑线变阻器R,1,、R,2,规格大小。,（2）试用列表法处理数据，包含画出试验数据表格，正确填入试验数据，计算处理数据，并给出待测电阻R,x,值、不确定度和结果表示。,（3）试用作图法处理数据，包含在坐标纸上正确完整地画出,IU,伏安特征曲线，并求其斜率和待测电阻值Rx。,第15页,比如：,电源E=8V，滑线变阻器R,1,=1k 滑线变阻器R,2,=280电压表型号：C43型 量程：7.5V 分度值：0.1 V 准确度等级：0.1毫安表型号：C43型 量程：15 mA 分度值：0.2 mA 准确度等级：0.1,U （V）,0.0,1.5,3.0,4.5,6.0,7.5,I,+,（mA）,I,-,（mA）,I=（I,+,+I,-,）/2,（mA）,第16页,“作图法”,是该试验处理数据主要方法之一，很多学生包含硕士，会用但用不好，作图不完整、不规范，以下总结了,“,6点,”,需要注意事项。,下面请大家经过看一个,用作图法处理试验数据,例子，来说明这,“,6点,”,注意事项,第17页,作图法可形象、直观地显示出物理量之间函数关系，也可用来求一些物理参数，所以它是一个主要数据处理方法。作图时要,先整理出数据表格,，并,要,用坐标纸作图,。,作图步骤,：,试验数据列表以下.试验数据表1：伏安法测电阻试验数据,例：作图法处理试验数据,第1点.,选择适当坐标分度值，,确定坐标纸大小,坐标分度值选取应能反应测量值有效位数，普通以 12mm对应于测量仪表仪表误差。依据表数据,U,轴可选1mm对应于0.10V，,I,轴可选1mm对应于0.20mA，并可定坐标纸大小（略大于坐标范围、数据范围）约为130mm130mm。,第18页,2-3 作图法处理试验数据,第2点.,标明坐标轴,：,用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴名称或符号、单位,再按次序标出坐标轴整分格上量值。,I,(mA),U,(V),8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,0,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,1.00,3.00,5.00,7.00,9.00,第4点.,连成图线：,用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。普通不强求直线或曲线经过每个试验点，应使图线线正穿过试验点时能够在,两边试验点与图线最为靠近且分布大致均匀。图点处断开。,第3点.,标试验点,：,试验点可用“”、“”、“”等符号标出（同一坐标系下不一样曲线用不一样符号,）。,第19页,2-3 作图法处理试验数据,第5点.,标出图线特征,：,在图上空白位置标明试验条件或从图上得出一些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻,R,大小：从,所绘,直线,上读取两点,A,、,B,坐标就可求出,R,值。,I,(mA),U,(V),8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,0,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,1.00,3.00,5.00,7.00,9.00,图1 电阻伏安特征曲线,第6点.,标出图名：,在图线下方或空白位置写出图线名称及一些必要说明。,A,(1.00,2.76),B,(7.00,18.58),由图上,A,、,B,两点可得被测电阻,R,为：379欧,至此，“,6点,”,齐全，,一张图才算完成！,第20页,2-3 作图法处理试验数据,不妥图例展示,：,n,(nm),1.6500,500.0,700.0,1.6700,1.6600,1.7000,1.6900,1.6800,600.0,400.0,玻璃材料色散曲线图,图2,曲线太粗，不均匀，不光滑,。,应该用直尺、曲线板等工具把试验点连成光滑、均匀细实线。,第21页,2-3 作图法处理试验数据,n,(nm),1.6500,500.0,700.0,1.6700,1.6600,1.7000,1.6900,1.6800,600.0,400.0,图2 玻璃材料色散曲线图,更正为,：,第22页,2-3 作图法处理试验数据,图3,I,(mA),U,(V),0,2.00,8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,1.00,3.00,电学元件伏安特征曲线,横轴坐标分度选取不妥。,横轴以3 cm,代表1 V，使作图和读图都很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字要求又便于作图和读图，,普通以1 mm 代表量值是10整数次幂或是其2倍或5倍。,第23页,2-3 作图法处理试验数据,I,(mA),U,(V),o,1.00,2.00,3.00,4.00,8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,图3 电学元件伏安特征曲线,更正为：,第24页,2-3 作图法处理试验数据,定容气体压强温度曲线,1.,1.6000,0.8000,0.4000,图4,P,(10,5,Pa),t,(,),60.00,140.00,100.00,o,120.00,80.00,40.00,20.00,图纸使用不妥,。实际作图时，坐标原点读数能够不从零开始,。,第25页,2-3 作图法处理试验数据,图4 定容气体压强温度曲线,1.0000,1.1500,1.,1.1000,1.0500,P,(10,5,Pa),50.00,90.00,70.00,20.00,80.00,60.00,40.00,30.00,t,(,),更正为：,第26页,2-3 作图法处理试验数据,二、“试验操作分步骤计分方法”,对于,“试验操作分步骤计分”,，,尤其是试验操作考试，试验步骤分解一定要科学合理，适当细化步骤，使之便于计分操作。,为此我们,以,“设计试验伏安法测电阻”,为例,，做一下探讨，,抛砖引玉，供大家参考,。,下面简明介绍：,步骤分解及其分数,（共分5个步,骤,）,包含内容和要求,计分方法,（共100分，每个步,骤20,分）,注意事项,第27页,Setup1（20分）：,写设计（预习）汇报。,包含：,1.目标要求。（1分）,2.仪器选择。（3分）,3.电路原理说明及公式（说明电压赔偿法或平衡原理）。,（10分）,4.试验内容及步骤。（4分）,5.数据表格。（2分）,注意：,教师提前一周，向学生布置设计试验预习，正式上课时，首先检验学生是否完成合格预习汇报，依据要求给学生预习汇报打分。,第28页,Setup2（20分）：,按照电路图摆好仪器，用回路法（或其它合理方法）正确连接试验线路。,包含：,1.摆放仪器（不含电源共7件）位置合理。（3分）,2.回路法连线（12条线）正确。（12分）,3.调整电源输出电压大小8V左右，电压表量程：7.5V，,毫安表量程：15mA或30mA，滑线变阻器R1=1k，,R2=280，两个滑线变阻器分压放置在最小端。,（5分）,注意：,错一个位置，扣1分。,第29页,Setup3（20分）：,测量并统计数据（会用电压赔偿法测量数据）。,包含：,1.滑动R1，使电压从0.07.5V改变，间隔为1.5V。（2分）,2.滑动R2，使检流计G（数字万用表DV200mV档）指零，,电路到达平衡状态。（3分）,3.正确统计以上对应电压、电流数据。（2分）,4.将待测电阻反接（或者反方向调整电压7.50.0V），,重复以上步骤，并在数据表格内，正确统计以上对应,电压、电流数据。（3分）,5.数据表格应该规范，包含：仪器型号、编号，表量程、,分度值、准确度等级、物理量单位，测量值有效数字等。,（10分）,注意：,错1处，扣1分。,第30页,Setup4（20分）,：,数据处理及误差分析。,包含：,1.用列表法处理数据，计算（mA）、()。（5分）,2.用作图法处理数据，作,IU,特征曲线（在坐标纸上），,并求其斜率,k,，计算,R,()。(5分),3.进行误差分析，正确表示结果。(10分),注意：,有效数字位数正确，结果表示正确，单位齐全。,错1处，扣1分,（2分）,（2分）,（2分）,（2分）,（2分）,第31页,Setup5（20分）：,完成设计试验汇报（或小论文）。,包含：,1.设计试验目标和要求,(2分),2.仪器选择（依据试验要求以及误差等分标准选择仪器）,(3分),3.试验原理（包含：原理图、公式、原理说明等）,(5分),4.试验内容和步骤,(5分),5.数据表格及数据处理方法和过程,(2分),6.结果表示、误差分及结论等,(3分),注意：,设计试验汇报格式完整性。,书写工整程度及整体印象等。,第32页,谢 谢！,第33页,
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