大学物理实验电子教案

第一篇：大学物理实验电子教案

大学物理实验教案 实验题目

霍耳效应法测量磁场

实验性质

基本实验

实验学时

教师

冷雪松

教学目的

1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的使用方法

2、了解霍尔效应产生的原理

3、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场

4、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及消除副效应影响的方法

重点

消除副效应对测量结果的影响

难点

霍尔效应的产生机理

怎样消除影响测量准确性的附加效应

教 学 过 程 的 设 计

课前的准备：

仪器设备的检查，注意要校准砝码。

实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。作出数据表格设计的参考。课上教学的设计：

一、课上的常规检查（预习报告、数据表格的设计等）。

(5 分钟)

二、讲解的设计

(30分钟)

1、引言

德国物理学家霍尔（E.H.Hall）1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现，任何导体通以电流时，若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流和磁场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应，它是一种磁电效应(磁能转换为电能)。二十世纪五十年代以来，由于半导体工艺的发展，先后制成了多种有显著霍尔效应的材料，这一效应的应用研究也随之发展起来。现在，霍尔效应已在测量技术、自动化技术、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用。在测量技术中，典型的应用是测量磁场。

测量磁场方法不少，但其中以霍尔效应为机理的测磁方法因结构简单、体积小、测量速度快等优点而有着广泛的应用，本实验就是采用这种方法。通过本实验了解霍尔效应的物理原理，掌握用磁电传感器——霍尔元件测量磁场的基本方法，学习用异号法消除不等位电压产生的系统误差。

2、提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思想和设计 原则 实验原理

霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的上下两个平面间形成了恒定的电位差——霍尔电位差UH，实验测定

系数RH=1/ne称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，载流子浓度n越小,则RH越大，UH也越大，所以只有当半导体(n比金属的小得多)出现以后，霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其厚度d确定，定义霍尔灵敏度KH=RH /d，KH与霍尔片的材料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。这样

上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH，用仪器测出I及UH，则可求出磁感应强度B。

3、实验的拓展：(由本实验的完成深化和延伸所学的知识，启发学

生利用现有的设备拓展出新的实验内容,培养学生的创新思维和创新能力。)1）、测量霍尔元件的不等位电势差 2）、测量霍尔片的特性曲线

4.数据的测量与处理要求用做图法处理数据.5．介绍主要仪器设备与使用 6．强调实验中要注意的问题 1）、霍尔片又薄又脆，切勿用手摸。2）、霍尔片允许通过电流很小，切勿与励磁电流接错！3）、电磁铁通电时间不要过长，以防电磁铁线圈过热影响测量结果。

三、学生的实验开始

(100分钟)

四、指导实验

实验前30分钟不解答问题,给学生自己理解消化的时间,30分钟后边指导边提出一些问题启发学生解答.重点辅导:

五、检查实验的结果,签字

六、实验小结（实验结束前的10分钟）

1、验中有哪些影响测量准确度的因素？

2、用作图法处理实验数据时，是如何利用多次测量来减小测量不确定度的？

3、拓展题目完成的意义。

时间的掌握：留由5分钟机动的时间。讲作图法

课 后 思 考 题

1．分析本实验主要误差来源，计算磁场B的合成不确定度。2．以简图示意，用霍尔效应法判断霍尔片上磁场方向。3．如何测量交变磁场，写出主要步骤。

参 考 文 献

1.《大学物理实验》，李学慧、高峰等编，高等教育出版社，出版时间 2005年6月 2.《大学物理实验》，高峰等编，东北大学出版社，出版时间 1994年3月

板 书 内 容

霍耳效应法测量磁场的题目，在黑板的中央。第一板 实验的目的

1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的使用方法

2、了解霍尔效应产生的原理

3、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场

4、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及消除副效应影响的方法 重点与难点

霍尔效应的产生机理

2、消除影响测量准确性的附加效应

实验原理（将原理部分与原理图分成两块）1.原理部分（左侧）

霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的上下两个平面间形成了恒定的电位差——霍尔电位差UH，实验测定

系数RH=1/ne称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，载流子浓度n越小,则RH越大，UH也越大，所以只有当半导体(n比金属的小得多)出现以后，霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其厚度d确定，定义霍尔灵敏度KH=RH /d，KH与霍尔片的材料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。这样

上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH，用仪器测出I及UH，则可求出磁感应强度B。实验的原理图

2.实验的过程设计（1）拟好实验步骤。

（2）根据仪器设备的使用方法，确定各物理量的测量方法。3实验的拓展 1）、测量霍尔元件的不等位电势差 2）、测量霍尔片的特性曲线 4表格：略

5、实验报告的要求： 1.数据处理的要求。

2.误差分析与问题的讨论

6、黑板右边的空白备用

1.括号内的解释用语言叙述。

2.寻找几名优秀的学生在课外开放时间内完成拓展实验的题目

《物理实验》教案

（霍耳效应法测量磁场）

冷雪松

辽宁科技大学——理学院实验中心

第二篇：大学物理实验

《大学物理实验》选课要求

一.注册：

网址:219.216.105.181

生本人的期末成绩录入。

二.选课：学生注册后自己上网选课,选课前请

1.仔细阅读网上选课要求。

2.必须确认在没其它课的时间段选课。

2010～2011学年第一学期：

1.选课内容：

每个学生在规定的10个实验中选作9个，其中电桥、示波器、分光计三个实验为必选实验，不可不选。

2.每人每周只可以选作一个实验，如多选无效，只记录一个成绩。

3.网上选课系统开通时间：

第二周周五8:00点～第二周周日24:00点。

4.网上补选时间：

第三周周一8:00点～第三周周二17:00点。

选课人数不足4人不开课。学生可于第三周周一查看选课结果，如所选的上课时间段不足4人，要重新补选。

2010～2011学年第二学期：

具体要求详见网上的选课要求。

三.上课时间：

物理实验课上课时间每天分段：

第一段： 7：30；

第二段：10：10；

第三段：13：30；

第三篇：大学物理实验 报告实验21 教案

物理实验教案

实验名称：用拉伸法测杨氏模量

指导老师：林一仙

时间：2007/2008学年第一学期 1 目的

1）掌握拉伸法测定金属杨氏模量的方法；

2）学习用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法； 3）学习用作图法处理数据。仪器

杨氏模量仪、光杠杆、尺读望远镜、卷尺、卡尺、千分尺、砝码。实验原理

3.1杨氏模量

任何固体在外力使用下都要发生形变，最简单的形变就是物体受外力拉伸（或压缩）时发生的伸长（或缩短）形变。本实验研究的是棒状物体弹性形变中的伸长形变。

设金属丝的长度为L，截面积为S，一端固定，一端在延长度方向上受力为F，并伸长△L，如图 21-1，比值：

L是物体的相对伸长，叫应变。LF是物体单位面积上的作用力，叫应力。

S根据胡克定律，在物体的弹性限度内，物体的应力与应变成正比，即

FL YSL则有

YFL

（1）SL

（1）式中的比例系数Y称为杨氏弹性模量（简称杨氏模量）。

实验证明：杨氏模量Y与外力F、物体长度L以及截面积的大小均无关，而只取决定于物体的材料本身的性质。它是表征固体性质的一个物理量。

根据（1）式，测出等号右边各量，杨氏模量便可求得。（1）式中的F、S、L三个量都可用一般方法测得。唯有L是一个微小的变化量，用一般量具难以测准。本实验采用光杠杆法进行间接测量(具体方法如右图所示)。3.2光杠杆的放大原理

如右图所示,当钢丝的长度发生变化时，光杠杆镜面的竖直度必然要发生改变。那么改变后的镜面和改变前的镜面必然成有一个角度差，用θ来表示这个角度差。从右图我们可以看出：

tgL（2）h这时望远镜中看到的刻度为1，而且102，所以就有：

NN0tg21（3）

D采用近似法原理不难得出：

NN1N02DL

h

（4）

这就是光杠杆的放大原理了。将（4）式代入（1）式，并且S=πd,即可得下式

Y这就是本实验所依据的公式。

8LDF

d2hN4 教学内容

1）2）3）调节仪器底部三脚螺丝，使G平台水平。

将光杠杆的两前足置于平台的槽内，后足置于C上，调整镜面与平台垂直。

调整望远镜使其与光杠杆镜面在同一高度，并调节望远镜大致水平。再调整标尺与望远镜的支架（左右移动）于合适位置使标尺与望远镜以光杠杆镜面中心为对称，并使镜面与标尺距离D约为1.5米左右。在望远镜外面附近找到光杠杆镜面中标尺的象（如找不到，应上下移动标尺的位置或微调光杠杆镜面的垂直度）。再把望远镜转动到眼睛所在处，调节在望远镜的物镜调焦旋钮，便可看到光杠杆镜面和镜框（不一定很清晰）。稍稍调节望远镜的高度和角度，使望远镜中能看到整个镜面。

调节目镜，看清十字叉丝，调节调焦旋钮，看清标尺的反射象，而且无视差。若有视差，应继续细心调节目镜，直到无视差为止。检查视差的办法是使眼睛上下移动，看叉丝与标尺的象是否相对移动；若有相对移动，说明有视差，就应再调目镜直到叉丝与标尺象无相对运动（即无视差）为止。记下水平叉丝（或叉丝交点）所对准的标尺的初读数N0，N02 4）

5）

6）7）8）一般应调在标尺0刻线附近，若差得很远，应上下移动标尺或检查光杠杆反射镜面是否竖直。

每次将1.000kg砝码轻轻地加于砝码钩上，并分别记下读数N

1、N

2、…、Ni，共做6次。

每次减少1.000kg砝码，并依次记下记读数Ni1，Ni2，…、N0。当以上步骤完成之后，把砝码加到1.000kg，测出金属丝上、中、下的直径d’，再把砝码加到6.000kg测出金属丝上、中、下的直径d’’,并求平均值，作为金属丝的直径d值。

用卡尺测出光杠杆后足尖与前两足尖的距离h，用尺读望远镜的测距功能测出D（长短叉丝的刻度差乘100倍）。如下图所示： 9）

10）用图解法处理实验数据确定测量结果及测量不确定度。实验教学组织及教学要求

讲解原理，测量要求，测量的注意事项； 让学生自行操作；

检查数据，并要求整理。实验教学的重点与难点

重点：掌握用光杠杆法测量微小变化量的方法； 难点：微小测量量的装置调整。实验中容易出现的问题

1）光杠杆及镜尺系统一经调好，中途不得再任意变动，否则所测数据无效。

2）加、减砝码要细心，须用手轻轻托住砝码托盘，不得碰动仪器；而且需待钢丝伸缩稳定后方可读数。夹钢丝的圆体有时会与平台接触过紧，导致无法被拉动，读数不会变化，此时需要转动圆体，使它处于能自由伸缩的位置。

3）在测量钢丝伸长量过程中，不可中途停顿而改测其他物理量（如d、L、D等），否则若中途受到另外干扰，则钢丝的伸长（或缩短）值将发生变化，导致误差增大。实验参考数据

次F(*9.8N)Ni(加，cm)序 2 3 4 5 6 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 0 1.38 2.90 4.30 5.72 7.12

Ni(减，cm)

-0.05 1.65 2.95 4.45 5.90 ——

N

-0.02 1.52 2.92 4.38 5.81 7.12

d(1kg)d(6kg)L(cm)D(cm)H(cm)

0.442 0.465 0.438 —— —— ——

0.440 0.460 0.455 —— —— ——

98.00 —— ——

—— ——

7.842 —— ——

距离D统一用望远镜来测量；测d之前要先检查仪器的零点误差。

9实验结果检查方法

N是等量变化的；

卡尺最后一位是偶数 ；

如果没有修正千分尺的误差有可能造成数据错误； 测D的方法决定它的有效数字的个数。

10课堂实验预习检查题目

实验目的，实验仪器，实验涉及的物理量和主要的计算公式，实验内容、主要步骤，及注意事项，记录数据表格（三线格）。

11思考题

1）本实验为什么用不同仪器来测定各个长度量？

2）光杠杆法能否用来测量一块薄金属片的厚度？如何测量？

3）调节光杠杆镜尺系统时，若遇到下列现象时你将如何处理（即如何调节）？（1）用望远镜找标尺的像时，看到了光杠杆的镜面，而看不到标尺的像。（2）某一同学已调好的光杠杆系统（他确实已调好了），但你去看时感到标尺的像很模糊。

第四篇：大学物理实验总结

《大学物理实验》（2-2）

课程论文写作要求

1.要 求：按附录要求的格式，统一用实验报告纸，手写体，字数要求在2500字以上。

2.格 式： 1题目（自拟）

2作者

3摘要（是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。

字数少可几十字，多不超过三百字为宜）

4关键词（关键词是从论文的题名、提要和正文中选

取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题分析，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。（参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》）。）

5引言（引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题）

6正文(正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、论

证过程和结论。主体部分包括以下内容：

a.提出问题-论点；

b.分析问题-论据和论证；

c.解决问题-论证方法与步骤；)

7结论/结束语

8致谢（可省略）

9参考文献；具体格式要求请参照大学物理实验2-1讲

义附录。格式请参考正规学术期刊文章。(一篇论文的参考文献是将论文在研究和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。

中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者（转

载自论文之家http://，请保留此标记。）、版期）

英文：作者--标题--出版物信息

所列参考文献的要求是：

（1）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。

（2）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。

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《论文格式的六大要素》相关文章。)

3.内容范围：选择两学期开设的实验项目相关的课题(内容加宽、内容加深、潜在应用、新方法、新设计等)进行分析研究;也可以利用自己所做实验的原始数据，解释其变化机理，最后得出的结论等。论文题目自拟。

第五篇：大学物理实验总结

《大学物理实验》（2-1）课程总结具体要求

格式要求

●统一用实验报告纸，手写体，字数要求1500字以上。●书写认真，版面整洁，不能照本宣科，泛泛而谈。●总结首页一定要写清楚自己的学号、姓名、专业等信息。

内容选择

●结合自己所做的实验，写各实验的共性部分。（比如，在所做的几个实验中都用到了某一种数据处理方法/测量方法，则可以结合这几个实验谈该数据处理方法/测量方法在各个实验的具体应用，此方法的优点及潜在应用等等。）

●结合所做实验，总结物理实验某一方面的知识。（比如，结合自己所做实验写测量误差在各实验中产生原因及消除误差的处理方法；结合自己所做实验写出物理实验运用的各种测量方法或数据处理方法等等方面的知识点。）

●结合某一个实验，谈此实验的理论、设计；实验的延伸；实验相关知识潜在应用等等。

●实验的创新、实验的改进等方面（比如，某物理参数的测量装置设计或对目前测量装置的改进等）。

总之，在写作内容的选择上，根据自己的理解和优势来决定，和物理实验相关又可展开。