胶片密度测定实验的分析与研究

密度是表征物体特征的重要物理量，因而密度的测定对物性的研究起着重要的作用。若一物体质量为，体积为，则其密度为，可用物理天平测量，体积的测量可根据实际情况，采用不同的测量方法。本实验主要围绕体积的测量来进行的。在本实验中指胶片的质量，而指胶片的体积。

用直尺、游标卡尺、千分尺分别测出胶片的长度、胶片的宽度、胶片的厚度，分别用、、表示。用读数显微镜测出齿孔的长度, 齿孔的宽度。数出胶片的齿孔数记为。则由于齿孔的四个角为弧线，则四个角的修正量为。齿孔的面积为。

实验时的注意事项：（1）在进行长度测量时：使用钢尺，为了测量准确，通常不用钢尺的端边作为起点；使用千分尺，读数必须要扣除零读数。

 （2）用读数显微镜测量长度：先调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚；然后再调节目镜镜筒与待测物体的距离，使十字准线像和待测物体的像都清楚。 

（3）使用分析天平时：要调底盘水平和横梁平衡，注意游码的使用方法，不要用手直接拿砝码，注意防风。

（4）由于任何螺旋测量装置的内螺纹与外螺纹之间必有间隙，故不同旋转方向所对应的读数必有差别，因此，在用读数显微镜进行长度测量时应使十字准线沿同一方向前进，与被测物两端对齐，中途不要倒退，从而消除螺距误差。

根据实验内容得出的实验数据如下：

1、胶片的质量：

2、照相胶片的长度：   初读数、末读数

3、照相胶片的宽度：、、、、、，平均宽度为

4、螺旋测微器的零点读数（6次）：、、、、

5、胶片不同部位的厚度（读数）：、、、、、

6、胶片齿孔的宽：、、、、、

胶片齿孔的长：、、、、、

思考题：1、角游标的精度为，图示读数为

2、用螺旋测微器进行测量时不需要考虑螺距误差，因为螺旋测微器的精确度可达到，足够满足测量的要求了。

3、

心得：在本次实验前，我对实验中需用到的实验仪器先进行了初步的了解,本以为为很容易的，但在具体实验的时候还是遇到了大大小小的问题，在这次实验中用读数显微镜测量胶片的齿孔长度的宽、长时，重复地移动测量齿孔的长、宽，看似很容易，却是困难的，要求小心翼翼地移动胶片，每次让胶片移动到正确的位置都要花很长的时间，极度地挑战了自己的耐心。因此在做物理实验时要有耐心、一丝不苟、严谨，任何一个小小的失误都可能导致实验的失败。

弗兰克—赫兹实验的分析研究

    弗兰克-赫兹实验以慢速电子与原子的碰撞揭示了原子内部的能量量子化效应，为玻尔理论提供了直接、独立的实验证据。 利用电子和气态氩原子的碰撞最容易实现弗兰克赫兹实验。原子从低能级向高能级跃迁可以通过具有一定能量的电子和原子碰撞来实现。若与原子碰撞的电子是在电势差的加速下，速度由0到，则。当原子吸收电子能量从基态跃迁到第一激发态时，相应的称为第一激发电位，如果电子的能量达到原子电离的能量，会有电离发生，相应的称为该原子的电离电位。原子的动能（热运动）由温度决定。由于，碰撞前后原子的动能几乎不发生改变。 因此，电子动能的变化直接反映了原子内能的变化。使原子从基态激发到第一激发态所需的对静电子的最低加速电压，称为原子的第一激发电位。 影响弗兰克－赫兹实验的主要参量是灯丝电压、第一栅极和拒斥电压。因此在实验过程中必须注意这三个参数的工作范围。左下是实验原理图，右下是在实验室测得的数据表格

                                     

                                      峰值序数与测得的峰值电压

实验的数据分析：

（1） 峰点连线

    从数学角度看,极板电流与加速电压关系曲线的峰点连线是该曲线的包络曲线；实验结果表明，这是一条直线。进一步对实验数据的分析研究证实,该直线既不依赖于灯丝电压的变化，也不依赖于拒斥电压的变化，应该是弗兰克赫兹管某种固有性质的表现。考虑到该直线的斜率具有电导的量纲，且在误差范围内该直线经过坐标原点。所以，该直线斜率代表的是弗兰克赫兹管的临界电导(即临界状态下的电导)。

（2）谷底高度

    无论从准理想状态看，还是从实际的测量结果看，极板电流与加速电压关系曲线的谷底均不在横坐标轴上，而具有一定的高度。这一特征表明，即使是在热电子与气体原子发生碰撞损失能量的高峰期，极板电流也不为0。此时，极板电流由那些没有因碰撞而损失能量的热电子的贡献所致，称之为谷底电流（反映的是不因碰撞而损失能量的热电子的概率）。从实验结果来看，有以下特点：1）第一个谷底为电子不发生一次碰撞的概率，第二个谷底为电子不发生一次碰撞的概率与发生一次碰撞但不发生二次碰撞的概率之和，以此类推；2）特别地，前三个谷底均较为偏低，反映出热电子在与气体原子发生碰撞损失能量的过程中，发生1～3次连续碰撞的概率最大，之后越来越小。

实验中选用氩气的优点：氩气不燃烧相对安全、激发能能在几个电子伏特左右、价格便宜

注意事项：

    1、实验装置使用220V单相交流电源，电源进线中的地线要接触良好，以防干扰，确保安全；

    2、实验过程中若产生电离击穿（即电流表严重过载现象）时，要立即将加速电压减小到零； 

    3、F-H管采用间热式阴极，改变灯丝电压后会有1min左右的滞后； 

    4、实验前一定要认真阅读实验要求,严格按照实验步骤进行实验

实验后的思考：

（1） 灯丝电压对实验的曲线形状有何影响？对第一激发电势的测量有何影响？  

答：灯丝电压不能过高或过低。因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作电流。灯丝电位低，阴极发射电子的能力减小，使得在碰撞区发生的碰撞减少，检测到的电流减小，给检测带来困难，从而使曲线的分辨率下降；灯丝电压高阴极发射电子的能力增加，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值减小。

（2）从曲线上可以看出阳极电流并不是突然下降，有一个变化的过程（电流的峰有一定的宽度），而且出现峰值后电流不能降为零，这是为什么？

答：这是因为阳极发射的电子的初始速度不是完全相同的，服从一定的统计规律。另外，由于电子与氩原子的碰撞有一定的几率，在大部分电子与氩原子碰撞而损失能量的时候，还会有一些电子没有发生碰撞而到达了阳极，所以阳极电流不会降为零。

(3)当管温度较低时，由于电子平均自由程大，电子有机会使积蓄的能量超过11.5，从而使原子向高激发态跃迁的概率增加，这样图像上会对应出现高激发态的峰值，曲线的峰间距变长，峰值增大。当温度较高时，则会出现相反效果。

实验心得：当用示波器测量氩的第一激发电位时，要注意调整发射电子的强度，不能在最高处出现截止的情况。对示波器的使用及基本构造在实验前应该多做了解。做实验时应严格按照实验的要求来进行实验，不能因不熟悉仪器或使用不当而造成仪器的损坏。

第二篇：物理实验情况的调查报告

初中学生物理实验情况的调查报告

六盘水师范学院： 张杰

我于20xx年3月，到六盘水市第十五中学进行为期六个星期的教育实习，在这期间我积极地努力地工作，虚心向有经验的老师请教，顺利的完成实习工作。同时，我还在实习期间针对物理这门课从教师和学生两个方面进行了调查进行一次深入的调查工作。

随着初中物理新课程标准的实行，在现代初中物理教学中为我们教师提出了更高的标准和要求。物理教学应重视实验早已成为共识，如何重视和改革物理实验教学也成为一个重要课题，作为基础教育的初中物理实验教学改革更是首当其冲。为进一步了解学生的实验现状，发现存在的问题，寻找实验教学改革的措施，在此进行了这次调查现将调查情况总结于下

一、基本情况

六盘水市第十五中学（原水钢二中），地处水钢八冶五号点片区地势最高的东北角，于１９７８年３月成立，校园优美，绿树常荫，鸟语花香。自建校以来，初中就读于本校的学生考上清华、北大等重点院校的有１００多人，毕业学生遍及国内外。

该校原属水钢企业，有企业管理的先进经验，移交地方后，在上级领导部门及社会各界的支持下，办学条件有了较大的改善，已形成一定的规模。学校现占地面积９２１２平方米，建筑面积５８３３平方米，有标准的篮球场，直线跑道，室内活动场，装备有现代化的理、化、生实验室、微机室兼语音室、多媒体教室、图书室以及教师办公多媒体网络化设施等，开设了“校园之声”电视台等服务一体化的设施。

近几年来所取得随着国家对义务教育学校改革力度的深入，学校加快了改革的步伐，全面推进素质教育，以“诚信、厚德、博学、宏志”为办学理念，以“家庭、学校、团队”为管理模式，以“学校全面有特色、教学规范有创新、管理科学有实效、学生全面有特长”为办学目标，建设了一支“激情、精讲、善导、创新” 的教师队伍，创建了 “爱岗敬业、文明守纪、健康和谐、追求卓越”的校园氛围。

二、近几年来所取得的成效

学校的整体管理和对学生的关注能够更加深入，最大可能地满足学生的教育需求，使不同层次不同类型的学生都能受到良好的教育，从而实现教育公平。通过不懈的努力，学生的成绩普遍大幅提高， ２００７年中考均分提高３５．４分，２００８年中考均分提高３８．２分，２００９年中考均分提高３９．３，２０１０年中考均分提高３９．１分。

除了坚持不懈抓学生成绩外，学校还高度重视学生的素质培养，创办了《雨丝》校刊，开设了书画、美术、朗诵、电声乐等特长班，培养了一批优秀的小编辑和小作者，并在参加全国素质教育书画大赛中获国家级特等奖六人次，一、二、三等奖三十人次；参加全国叶圣陶杯作文比赛获一等奖两名、二等奖五名，三等奖二十名，参加《语文报》暑期大看台读报比赛获一、二、三等奖三十二人次，并获得全国集体优秀奖；学校学生参加钟山区组织的“祖国好、家乡美”征文比赛获一、二、三等奖六人次；获得钟山区教育局“喜迎祖国六十华诞”书画大赛优秀组织奖，同时，学校学生在全市学生物理实验活动中获一等奖，参加市教育局、钟山区教育局的朗诵比赛、航模比赛分别取得了第一名、二等奖的优秀成绩。在省市区各级优质课比赛中，学校教师有十人次分获一、二、三等奖。现十五中已进入了全国“中小学素质教育”单位行列。

三、问卷调查

1、 问卷设计

问卷从学生的兴趣、观察能力、操作能力、实验设计能力和科学素养等几个方面，设计了15道选择题，每1题细分四个选项，其具体内容可参见表1中的前两项 。

1

2、实施过程

调查对象：六盘水市第十五中学初二物理教师 六盘水市第十五中学初二、三全体学生 方法：教师——听课，谈话 学生——调查问卷 3、结果统计

统计分两方面，一是初二、初三的对照统计，二是综合统计，详情见表1： 表1：初中学生物理实验情况问卷调查统计表

得票百分率（%）

题 目 1、你对物理实验喜欢吗？ 2、你做分组实验

时，动手情况是：3、实验前，你常做预习吗？ 4、做某一实验前，

你对该实验的目

的是：

5、你对“物理实验”

的理解是：

6、你在实验观察

中，发现过可疑的

现象吗？

7、你对实验中观察到的现象： 8、你能独立完成实验操作吗？

调查项目

很喜欢

喜欢

较喜欢

不喜欢

每个实验都动手做 多数实验动手去做 少数实验动手做

从来不动手，只看

别人做

每个实验都预习

多数实验能预习

少数实验能预习

从不预习

很清楚

清楚

较清楚

不清楚

实验是人为控制物

理现象的过程

实验是研究物理学

的重要方法

实验是动手课

实验就是在实验室

上课

经常发现

发现过

较少发现

从未发现过

都能随时做记录

部分能随时做记录 实验后补做记录

从不做记录

全部能

大部分能

少部分能

不能

初二 初三 31 33 41 40 26 25 2 2 45

54 27

38 24 8 3 0 18 21 37 39 34 32 11 9 19 23 54 51 24 23 3 2 12 14 77 76 8 8 3 3 6 5 42 43 35 38 18 15 29 35 31

39 32 31 8 3 16 35 51 57 28 7 6 1 2

差数 综合 2 32 1 40 1 25 0 2 9 50 11 33 16 16 3 2

3 19 2 38 2 34 2 10 4 21 3 53 1 24 1 3 2 13

1 76 0 8 0 3

1 5 1 42 3 36 3 16 6 31 8 34 1 30 5 5 19 26 6 54 21 17 5 3

2 4 2 3 多次提出过

19 22 3 20 提出过

33 39 6 36 较少提出过

46 36 10 41 从未提出过

2 6 4 4 多次自制过 10、你在实验中自25 28 3 26 自制过 制过简单的仪器34 28 6 31 很少自制过 吗？ 40 38 2 39 从未自制过

2 2 0 2 一人一组

16 23 7 19 11、你们物理实验两人一组

26 47 21 37 分组情况是： 三人一组

56 28 28 42 四人以上一组

9 6 3 8 全做 12、课本上的“小26 22 4 24 多数做 实验”、“小制作”48 51 3 50 少数做 你是 ： 16 21 5 19 全没做

6 6 0 6 多

14 19 5 17 13、你对实验课时较多

57 54 3 56 数的看法是： 较少

23 21 2 22 太少

7 16 9 11 全部自己设计 14 自己设计实验27 35 8 31 多数自己设计 数据记录表格的48 42 6 45 少数自己设计 情况是： 18 7 11 13 从未设计过

27 43 16 35 能

29 44 15 37 15、你能独立完成大部分能

36 11 25 23 实验报告吗？ 少部分能

7 2 5 4 都不能

四、结果简析（存在的问题）

1、从问卷结果看，初二、初三总体差异不大，所存在的问题是共同的。经X?检验，仅一项差异显著，见下表：

表2：初二、初三差异显著项

问 题 选 项 初 二 初 三 理论值 χ 2 临界值 P 值 显著性

16 35 26 6.96 6.63 ﹤0.01 非常显著 你能独立完全部能

成实验吗？ 9、你对实验仪器的不足之处提出改进意见吗？

2、由于长期应试教育的影响，重知识轻能力、重理论轻实践、重结论轻过程、重分数轻素质的观念还根深蒂固，初中学生的物理实验，存在着过分统一、死板教条的弊病，实验教学存在着走过程、完任务、应付、浅尝辄止、囫囵吞枣的不正常现象，不能很好的培养学生实验素养和能力。

3、就学生的实验预习、实验记录以及对实验目的的了解和对课本上的小实验、小制作的完成情况来看，学生对物理实验的兴趣，并没有发挥应有的作用，并没有转化为实验的动力、自觉性和主动性。虽然多数学生的物理实验兴趣是高的，但这只是原始的、停留在表面上的、极肤浅的兴趣。一部分学生对物理实验的意义和作用模糊不清，存在着实验课就是动手玩的错误认识，致使学生实验从不预习，做起实验来是敷衍了事，实验记录马马虎虎，实验报告 3

比葫芦画瓢，更谈不上课外的小实验、小制作的完成了。

4、学生的实验操作能力较差，在学生实验中，甚至还有18%的学生极少动手或不动手。这一方面与现有的实验条件、实验课程的设置有关；另一方面与我们对学生的实验操作能力的重视不够有关。另外，实验课程开不足、实验仪器不全、操作过于简单、要求千篇一律、管理松散不严等都给学生操作能力的培养带来了负面影响。

5、学生的实验观察能力、实验设计能力、数据处理能力较差。

五、改进措施与建议

1、几点建议：

（1）物理教师要转变观念，学校领导更要走在前头。

（2）改革中招考试制度，增加实验操作考试，充分发挥“指挥棒”的作用。

（3）加快课程的改革，拓宽实验内容，增加实验课时数，从根本上加大实验力度。

（4）加强实验室的管理和建设，改善实验条件，增加实验仪器，合理的开放实验室，使学生有更多动手操作的机会。

（5）探索和建立科学的、先进的教学模式，使实验教学有章可循。

2、具体措施与思考：

（1）进一步加强对学生实验兴趣的培养。物理学家爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”而兴趣的培养，一要靠老师的正确引导，而要靠学生亲身到实验中去激发。教师要善于把握实验的科学性，挖掘实验的趣味性，特别是课堂演示实验，要做的生动活泼，富有启发性和趣味性，尽量缩短时间，做到一次成功，从而引发学生的实验兴趣。另外，除了开足开好学生实验课外，还要多开展随堂实验和课外小实验小制作，并加强对课外小实验、小制作的督促和辅导，制定切实可行的督促、检查方案，或展示、或竞赛、或讨论，使学生饶有兴趣地完成课本或课外小实验、小制作，对活动中表现突出的，及时给予表扬和鼓励，对优秀者可适当地给予物质奖励，这对提高学生的实验兴趣很有帮助。

（2）初中物理实验，既要发挥教师的主导作用，又要突出学生的主体地位，充分调动学生的积极性和主动性，使学生积极主动的参与实验。课本让学生看，实验让学生做，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析，并且多给学生提供独立设计实验的训练机会，最大限度地发挥学生的探索潜能，培养学生的实践能力和创造能力。

（3）加强对学生实验操作能力的考核。对初二学生，着重考核：选择仪器正确；安装调试实验装置正确；操作规程正确；观察方法正确；测量读数正确；处理数据正确；实验结论正确。对初三学生，应着重实验思维、实验探索、实验设计能力的考核。

（4）中学物理教师应具备四个方面的实验教学素质：即观察实验的素质、实验思维的素质、实验操作的素质、实验能力评价的素质。只有高素质的教师，才能在教学中更好的发挥其主导作用，对学生实验给以正确的指导，开发学生的智慧，培养学生的实验能力。

参 考 资 料：

[1] 六盘水日报20xx年10月11日 星期一第05版

[2] 中学教师物理教育研究方法 .阎金铎主编 教育科学出版社

[3] 改革中学物理实验教学的新构想 .卢惠林 中学物理教学参考

[4] 物理实验教学的调查研究 .实验室研究与探索 徐志君等

最后，感谢我实习所在学校领导和老师对我的支持！

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