基尔霍夫定理的验证实验报告(含数据处理)

第一篇：基尔霍夫定理的验证实验报告(含数据处理)

基尔霍夫定律的验证实验报告

一、实验目的1、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律普遍性的理解。

2、进一步学会使用电压表、电流表。

二、实验原理

基本霍夫定律是电路的基本定律。

1)基本霍夫电流定律

对电路中任意节点，流入、流出该节点的代数和为零。即 ∑

I=0

2)基本霍夫电压定律

在电路中任一闭合回路，电压降的代数和为零。即 ∑U=0

三、实验设备

四、实验内容

实验线路如图2-1所示

图 2－

11、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，2、按原理的要求，分别将两路直流稳压电源接入电路。

3、将电流插头的两端接至直流数字毫安表的“+，－”两端。

4、将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，记录电流值于下表。

5、用直流数字电压表分别测量两路电源及电元件上的电压值，记录于下表。

五、基尔霍夫定律的计算值：

I1+I2=I3„„（1）

根据基尔霍夫定律列出方程（510+510）I1 +510 I3=6„„（2）

（1000+330）I3+510 I3=12„„（3）解得：I1 =0.00193AI2 =0.0059AI3 =0.00792A

UFA=0.98VUBA=5.99VUAD=4.04VUDE=0.98VUDC=1.98V

六、相对误差的计算：

E(I1)=（I1（测）-I1（计））/ I1（计）*100%=（2.08-1.93）/1.93=7.77%

同理可得：E(I2)=6.51%E(I3)=6.43%E(E1)=0%E(E1)=-0.08%

E(UFA)=-5.10%E(UAB)=4.17%E(UAD)=-0.50%E(UCD)=-5.58%E(UDE)=-1.02%

七、实验数据分析

根据上表可以看出I1、I2、I3、UAB、UCD的误差较大。

八、误差分析

产生误差的原因主要有：

（1）电阻值不恒等电路标出值，（以510Ω电阻为例，实测电阻

为515Ω）电阻误差较大。

（2）导线连接不紧密产生的接触误差。（3）仪表的基本误差。

九、实验结论

数据中绝大部分相对误差较小，基尔霍夫定律是正确的

十、实验思考题

2、实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏，应如何处理，在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行时，则会有什么显示呢？

答：当万用表接反了的时候会反偏实验数据处理是应注意乘以万用表自己选择的倍数用直流数字毫安表进行时会显示负值

第二篇：基尔霍夫第二定理教案

《基尔霍夫第二定律教案》

授课教师——顾时勤

[课题] 基尔霍夫第二定律（高等教育出版社《电工基础》第二章第六节）[课时]

45分钟 [教材分析] 基尔霍夫定律是求解复杂电路的基本定律。而复杂电路是简单电路知识的延伸，从一个电源到多个电源，从简单的串并联到复杂电路。，也为学生进一步学习支路电路法、回路电流法等复杂电路的求解奠定的知识基础；同时，通过本节课的学习，学生将逐步学会科学的学习方法，养成严谨求实的科学态度，形成合作精神和竞争意识，为继续学习和发展奠定方法基础。

[学情分析] 该班学生在前已经学习了欧姆定律等简单电路的基本分析方法及其运算。从前面的几节的学习中，可知他们的基础理论较低，尤其是数学运算能力也较低，但他们活跃好动，思维活跃等特点，因此，在授课设计中应充分发挥学生在一特点，采用分组合作、分组竞争，组织他们边动边学，从“活动”中引入教学知识点，充分调动活跃课堂气氛，提高他们学习兴趣。

[教学目标] 知识目标

（1）认识复杂电路，理解网孔和回路两个名词；（2）能说出基尔霍夫第二定律内容，写出表达式； 能力目标

（1）有一定分析比较能力；

（2）学会类比、比较和归纳总结学习方法； 情感目标

在学习过程中，学会合作，形成竞争意识，养成严谨求实的科学态度。

[重点难点] 重点：基尔霍夫第二定律

难点：回路绕行方向、电路方向及电源方向的判别

[重点难点突破] 在讲解基尔霍夫第二定律时，首先设计几个框架，让学生数数，确定回路及绕行方向；其次在每一个回路中让学生思考阻碍绕行方向不同的结果；再次强调与绕行方向相同或不同情况的处理；最后让学生总结归纳基尔霍夫第二定律及注意要点，从而引导学生学习。

[学习指导] 根据学情，本节课我采用的学习指导策略有：

（1）为激发学生兴趣、调动学生积极性，从简单到复杂逐步引入，创建一个“数框” 的活动情景作为课题引入；

（2）应用合作学习、竞争学习模式，营造一个师生互动，团体比较的课堂气氛，从

活动中让学生体会知识的趣味性，学会类比、比较和归纳总结的学习方法、为学生的可持续性发展和终身发展奠定学法基础。

[教法选择] 运用讨论法，讲解法、练习法等多种教学方法

[教学过程及时间分配]

1、创设活动环境

（5分钟）

运用活动的形式，让学生分别判断从a回到a一共有几种方法，即几个框 进行小组抢答，从而引起认知同步，树立学生信心，唤起学生情绪 再判断(3)中a→a有几个框

（设计思路：用最简单的活动，创设情景，呼唤学生认知信心，让每一个学生都能明白，从而激发学生学习动力，把学生思维引向本节课的内容）

2、讲解及讨论复杂电路的概念及基本专业术语

（5分钟）

1）、回路：电路中任何一个闭合的路径。2）、网孔：内部不含有支路的回路。

重复开始活动判断回路及网孔数（即那几个框是回路，那几个是网孔）

（设计思路：承上引入框与回路、网孔的联系，重点说明回路和网孔的含义）

3、明确绕行方向与参考方向

（5分钟）

任选择一个回路，确定绕行方向（如3中，b→c→d→b），后确定支路阻碍绕行方向的几种情况

等（例举2种，其余学生作答）

（设计思路：主要明确假定绕行方向与参考方向，起到明确是两种方向）

4、总结上述，给出结论

(10分钟)

基尔霍夫第二定律：

对于电路中的任一回路，沿绕行方向的各段电压的代数和等于零

又称回路电压定律（KVL）表达式：

∑U=0 即:

-I1R1+E1-I2R2-E2-I3R3-I4R4=0

5、练习

（8分钟）例1：图中所示某电路中的一个回路，试列出其回路电压方程式

（学生练习，后讲评）

（设计思路：通过练习更加明确应用基尔霍夫第二定律列方程）

6、总结应用基尔霍夫第二定律列方程时步骤：

（7分钟）1）、假设各支路电流的参考方向和回路的绕行方向； 2）、将回路电阻压降与电源压降写在等式一边，通过电阻的电流方向与绕行方向一致，则该电阻上的电压取正，反之去负；电动势的方向（由正极指向负极）与绕行方向一致，则该电动势取正，反之取负。3）、另一边代数和等于零。

（设计思路：主要和学生一起总结应用基尔霍夫第二定律列方程时步骤，以以便让学生记忆更深刻）

7、课堂小结

（5分钟）

1）、回路，网孔的理解； 2）、基尔霍夫第二定律：对于电路中的任一回路，沿绕行方向的各段电压的代数和等于零；

3）、应用基尔霍夫第二定律列方程注意电源正负的取向。

8、布置作业

完成书本50页第19题的练习

第三篇：电子CAD实验报告与数据处理

《电子CAD技术》

实 验 报 告

物理与电子工程学院

自动化系

08自动化（2）班 方晨 08111013 实验

一、Protel 99 SE认识实验

如何修改密码？又如何增加和删除访问成员？

只有具备“Members”文件夹的“Write”权限的成员才能修改成员名称和密码，修改密码的操作步骤如下： ① 打开“Members”文件夹；

② 在设计窗口中双击需要修改密码的成员名称，或者在其上面双击鼠标右键，然后在调出的快捷菜单中选择“Properties”菜单项；

③ 在调出的对话框中根据需要对成员名称、名称描述和密码等进行修改； ④ 修改完后，单击“OK”按钮。

只有具备“Members”文件夹的“Create”权限的成员才能增加新成员，增加访问成员的操作步骤如下：

① 双击设计数据库，或者单击其前面的加号+，展开设计数据库的目录树。② 双击设计组文件夹“Design Team”，或者单击其前面的加号+，展开其目录树。③ 双击“Members”文件夹，以在设计器窗口中打开成员列表。④ 在右边设计窗口的空白处双击鼠标右键，然后在调出的快捷菜单中选择“New Member”菜单项。

增加访问成员还可以通过选择“File”菜单，然后在弹出的下拉菜单中选择“New member”菜单项。

⑤ 在调出的“User Properties”对话框中输入成员的名称描述（可省略）以及密码。

⑥ 单击“OK”按钮。操作完成后，新成员将出现在成员列表中。新增加的访问成员的权限由“Permissions”文件夹中的“[All members]”决定，用户可以进行修改。

只有具备“Members”文件夹的“Delete”权限的成员才能删除成员。删除成员的操作步骤如下：

① 打开“Members”文件夹。

② 删除的成员名称上单击鼠标右键，然后在调出的快捷菜单中选择“Delete”菜单项。或者先选择要删除的成员名称，然后按下Delete 键。③ 在调出的“Confirm”对话框中单击“Yes”按钮即可。

实验

二、两级阻容耦合三极管放大电路原理图设计

五、思考题

为什么放置元件前应先加载相应的元件库？

答： 因为元件一般保存在元件库中，不加载相应的元件库就找不到元件。电子元件数量庞大，如果每个元件都加载进来，对于运行程序来说压力太大了，会使软件的运行速度变得很慢，所以需要加载元件库。

实验

三、双路直流稳压电源电路原理图设计

习题4—8题

五、思考题

放置元件有哪几种方法？

四种方法：方法一，单击原件列表窗口下的“PLace”（放置）按钮，将某一原件电器图形符号拖到原理图编辑区，单击鼠标左键即可放置；方法二，点击画电路图工具栏内的图标 ；方法三，执行菜单命令“ PlacePart ”；方法四，点击元件管理器中的“ Place ”按钮或在元件管理器中双击所要放置的元件。

实验

四、原理图元件库编辑

五、思考题

如何对元件位置进行移动和旋转调整？

答;单个元件的移动： 将光标移至要移动的元件上，按住鼠标左键不放，将元件拖到合适的位置，松开鼠标左键即可。

多个元件的移动： 先选中多个元件；然后同时移动多个元件。

元件的旋转： 选中某一元件，按住鼠标左键不放，同时按空格键，每按一次元件旋转 90 ° ；或者在 按住鼠标左键不放时，同时按下 X 键或 Y 键。当按下 X 键时，元件左右翻转 180 °；当按下 Y 键时，元件上下翻转 180 °。

实验五、三相桥式全控整流主电路原理图设计

四、思考题

元件引脚之间的连接有哪几种不同的方法？ 答：有三种方法：

（1）直接连接法: 原件引脚之间直接用导线连接，即导线的始终两端都在引脚上，这种方法直观导线的连接明确，但是电路有一些复杂，画面比较杂乱。

（2）间接连接法：导线一端起于引脚，另一端终止于原理图任意一个空白处，也就是连接的的两引脚之间的连接导线中间是断开的，它们是通过放置在导线上的网络名称来表示相互间接的连接关系。用这种方法绘制的原理图画面清晰，简练，但在分析原件引脚之间的逻辑关系是不够直观。

（3）总线连接法：为了弥补间断连接法的连接关系不够直观的不足，对于数值电路中一些具有相关性信号线，或是走向相同的连接导线，用一条较粗的线表示，这就是总线。总线在图上没有任何电气意义，它表示这些导线束的走向，具体的连接关系和间断连接方法一样需要通过网络名称来判断。

实验

六、可控硅触发电路原理图设计

思考题：什么是零件封装，它和零件有什么区别？

答：(1)零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置。

(2)零件封装只是零件的外观和焊点位置，纯粹的零件封装仅仅是空间的概念，因此不同的零件可以共用同一个零件封装；另一方面，同种零件也可以有不同的封装，如RES2代表电阻，它的封装形式有AXAIL0.4、AXAIL0.3、AXAIL0.6等等，所以在取用焊接零件时，不仅要知道零件名称还要知道零件的封装。

(3)零件的封装可以在设计电路图时指定，也可以在引进网络表时指定。设计电路图时，可以在零件属性对话框中的Footprint设置项内指定，也可以在引进网络表时也可以指定零件封装。

实验

七、8031单片机存储器扩展小系统电路原理图设计

四、思考题

Bus线与Wire有何区别？

总线比导线粗一点，总线本身没有实质的电气连接意义，必须由总线接出的各个单一导线上的网络名称来完成电气意义上的连接。而由总线接出的各个单一导线上必须要放置网络名称，具有相同网络名称的导线表示实际电气意义上的连接。导线上可以放置网络名称，也可以不放。普通导线上一般不放网络名称。

层次电路原理图

MCU.prj

LED

CPU

POWER

层次电路设计方法适用于哪些情况？说明层次电路的设计步骤。

层次电路设计方法适用于复杂的、较大的电路原理图。层次电路设计方法通常有自上而下和自下而上两种方法。

1． 自上而下的层次电路设计 步骤 ：

（1）执行菜单命令“ FileNew Design ”，创建一个新的设计数据库。

（2）执行菜单命令“ FileNew ”，创建一个新的原理图文件。

（3）放置方块图及放置方块电路进出点。

（4）在各方块图的进出点之间连线。

（5）生成原理图

2． 自下而上的层次电路设计方法步骤：

（l）完成电路图的绘制。

（2）激活要放置方块图的原理图。

（3）执行菜单命令“ DesignCreate Symbol From Sheet ”，系统将列出当前打开的所有原理图。选择原理图，点击“ OK ”按钮。

（4）选择原理图后，屏幕上出现选择对话框，点击“ No ”按钮。

（5）在电路图中，光标变成十字状，且带有一个方块图，系统进入放置方块图状态，移动鼠标，在合适的位置点击鼠标即可完成此方块图的放

置。在方块图中，系统将自动产生与原理图中输入输出点对应的方块图进出点。

（6）重复上述步骤，直到所有模块的电路方块图都出现在电路图中。

（7）在各模块方块图进出点之间连线，最后便可得到方块电路图。

实验

八、印制电路板的设计环境及设置

实验

九、两级阻容耦合三极管放大电路PCB图设计

（1）敷铜有什么作用，应该注意些什么？

答：敷铜的主要作用是提高电路板的抗干扰能力，如果要对线路进行包导线或补泪滴，那么敷铜应该放在最后进行。

（2）导线、飞线和网络有什么区别？

答：导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊点，是印刷电路板最重要的部分，印刷电路板设计都是围绕如何布置导线来进行的。

与导线有关的另外一种线，常称之为飞线也称预拉线。飞线是在引入网络表后，系统根据规则生成的，用来指引布线的一种连线。

飞线与导线是有本质的区别的。飞线只是一种形式上的连线，它只是形式上表示出各个焊点间的连接关系，没有电气的连接意义。导线则是根据飞线指示的焊点间连接关系布置的，具有电气连接意义的连接线路。

网络和导线是有所不同的，网络上还包括焊点，因此在提到网络时不仅指导线而且还包括和导线相连的焊点。

实验

十、制作元件封装

DIP12 LED8

LED

实验

十一、双路直流稳压电源电路PCB图设计

第四篇：实验报告：验证机械能守恒定律

实验报告：验证机械能守恒定律

高一()班姓名实验时间

一、实验原理

1．机械能守恒定律

(1)当只有重力做功时，物体的但机械能的持不变．

(2)做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．

2．实验原理

(1)如右图所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度

v，以纸带上的第n个点为例，如下图中的纸带，打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度．即vn＝

(2)物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能

11减小量为mgh，动能增加量为mv2，如果mghv2，2

21即＝v2，就验证了机械能守恒定律． 2

二、实验器材

铁架台,，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，．

三、注意事项

1．安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格，以减小摩擦阻力．

2．应选用质量和密度较可使空气阻力减小．

3．实验时，应先接通，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落．

4．本实验中的两种验证方法中，均不需要测

5．速度不能用v＝或v＝计算，而应用vn＝进行测量并计算． ．．．

四、探究步骤,数据记录及处理

1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与

2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．

3．选纸带：选取0,1,2,3….hn＋1－hn－14．数据处理：测出0到点

1、点

2、点3„的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3„；利用公式vn＝，2T

六、实验作业

1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是()

A．选用重锤的质量过大B．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力

C．选用重锤的质量过小D．实验时操作不仔细，实验数据测量不准确

2.(2011年广州高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图7－9－4中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2.(1)重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________.(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”“等于”“小于”)，原因是__________________．由

以上可得出实验结论____________________．

3．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2．测得所用重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示．经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm．根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度vB＝_____m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了_______J，动能增加了_______J（保留3位有效数字）． 根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_______ m/s2，则物体在下落的过程中所受到的阻力为_______N．

4.(2010年高考课标全国卷)如左图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答

下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)

A．米尺B．秒表C．0～12 V的直流电源D．0～12

V的交流电源

(2)实验中误差产生的原因有(写出两个原因)

第五篇：验证相对论关系实验报告

验证快速电子的动量与动能的相对论关系实验报告

摘要：实验利用β磁谱仪和NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪，通过对快速电子的动量值及动能的同时测定来验证动量和动能之间的相对论关系。同时介绍了β磁谱仪测量原理、NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的使用方法及一些实验数据处理的思想方法。

关键词：电子的动量 电子的动能 相对论效应 β磁谱仪 闪烁记数器。

引言：

经典力学总结了低速的宏观的物理运动规律，它反映了牛顿的绝对时空观，却在高速微观的物理现象分析上遇见了极大的困难。随着20世纪初经典物理理论在电磁学和光学等领域的运用受阻，基于实验事实，爱因斯坦提出了狭义相对论，给出了科学而系统的时空观和物质观。为了验证相对论下的动量和动能的关系，必须选取一个适度接近光束的研究对象。的速度几近光速，可以为我们研究高速世界所利用。本实验我们利用源90Sr—90Y射出的具有连续能量分布的粒子和真空、非真空半圆聚焦磁谱仪测量快速电子的动量和能量，并验证快速电子的动量和能量之间的相对论关系。

实验方案：

一、实验内容测量快速电子的动量。测量快速电子的动能。验证快速电子的动量与动能之间的关系符合相对论效应。

二、实验原理

经典力学总结了低速物理的运动规律，它反映了牛顿的绝对时空观：认为时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系；同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量(如坐标、速度)可通过伽利略变换而互相联系。这就是力学相对性原理：一切力学规律在伽利略变换下是不变的。

19世纪末至20世纪初，人们试图将伽利略变换和力学相对性原理推广到电磁学和光学时遇到了困难；实验证明对高速运动的物体伽利略变换是不正确的，实验还证明在所有惯性参照系中光在真空中的传播速度为同一常数。在此基础上，爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论；并据此导出从一个惯性系到另一惯性系的变换方程即“洛伦兹变换”。

洛伦兹变换下，静止质量为m0，速度为v的物体，狭义相对论定义的动量p为：

p

m02vmv(5—1)

1mm0/,v/c。相对论的能量E为： 式中

Emc2(5—2)

这就是著名的质能关系。mc2是运动物体的总能量，当物体静止时v=0，物体的能量为E0=m0c2称为静止能量；两者之差为物体的动能Ek，即

Ekmc2m0c2m0c2（当β« 1时，式（5—3）可展开为

1

1)

(5—3)

2p1v112

Ekm0c2(1m0v22)m0c2c22m0(5—4)

即得经典力学中的动量—能量关系。

由式(5—1)和(5—2)可得：

E2c2p2E02(5—5)

这就是狭义相对论的动量与能量关系。而动能与动量的关系为：

EkEE0c2p2m02c4m0c2

(4─6)

这就是我们要验证的狭义相对论的动量与动能的关系。对高速电子其关系如图所示，图中pc用MeV作单位，电子的m0c2=0.511MeV。式(5—4)可化为：

p2c21p2c2

Ek

2m0c220511.以利于计算。

三、验仪器的介绍及方法：

1、实验装置主要由以下部分组成：①真空、非真空半圆聚焦β磁谱仪②β-放射源

Sr-90Y（强度≈1毫居里），定标用γ放射源137Cs和60Co（强度≈2微居里）③200μm厚Al窗NaI(Tl)闪烁探测器④数据处理软件⑤高压电源、放大器、多道脉冲幅度分析器。图2是实验装置图。

图1 实验装置图图2β磁谱仪的结构简图

β源：β源是放射高速运动β电子的源，高能β粒子的速度可接近光速。如其PC为1MeV时，v=0.89c，PC为2MeV时，v=0.97c。实验所使用的90Sr-90Yβ粒子源强度约为1.5 毫居里，在0~2.27MeV的范围内形成一连续的β谱。γ放射源：γ射线是一种波长很短的电磁波。γ射线与物质的相互作用要比带电粒子弱得多，因而它具有较强的穿透本领。我们实验中采用的137Cs与60Co两个γ放射源是作为定标源的，它们的强度约2微居里。

β磁谱仪：图2是β磁谱仪的结构简图，图中间长方形区域是一均匀磁场区，它是由垂直纸面的上、下两层产生均匀磁场的材料组成。而中间的空间可放一与其空间相吻合的真空盒，真空盒与真空泵、真空表相联结。均匀磁场方向是垂直纸面穿过真空盒的,真空盒的放入可使高速电子运动的区域为真空区。在磁场外左侧有一固定架可放置β源。β源放射的电子在保持磁场区B均匀不变的情况下，各个不同动量的电子将以不同半径R的半圆周运动被分离，这也称为磁分离技术。而闪烁探头与多道分析器是进行能量探测与能量幅度甄别的，与计算机相联后，探测到的粒子能量与粒子数将即时地在计算机上显示并图示。这里，闪烁探头是由碘化钠晶体和光电倍增管组成的，碘化钠晶体可把入射的高速B粒子动能转化成可见光脉冲；然后光电倍增管把这些光脉冲转化为电脉冲。磁谱仪长方形区域的右侧小区是放置γ放射源，进行定标与其他实验应用的。

微机与多道分析器：由光电倍增管产生的电脉冲经线性放大器放大后，由微机与多道分析器对它们进行幅度分析，按电脉冲幅度大小微机与多道分析器将其可分成512道或1024道（相当于一阶梯），即不同幅度的电脉冲计入不同的道（阶梯），电脉冲幅度越高，则所处的道数应越大。电脉冲幅度与阶梯道数关系的线性度与斜率可通过调节光电倍增管的高压与增益改变。所以每次实验测量前，需对微机与多道分析器的512道（或1024道）进行定标。定标实验可采用两个γ放射源的已知能谱图进行。

2、实验方法：β源射出的高速β粒子经准直后垂直射入一均匀磁场中(VB)，粒子因受到与运动方向垂直的洛伦兹力的作用而作圆周运动。如果不考虑其在空气中的能量损失(一般情况下为小量)，则粒子具有恒定的动量数值而仅仅是方向不断变化。粒子作圆周运动的方程为：

dp

evBdt(5—7)

e为电子电荷，v为粒子速度，B为磁场强度。由式(5—1)可知p=mv，对某一确定的动量数

值P，其运动速率为一常数，所以质量m是不变的，故

dvv2dpdv

m,dtR dtdt且

所以

peBR(5—8)

式中R为β粒子轨道的半径，为源与探测器间距的一半。

在磁场外距β源X处放置一个β能量探测器来接收从该处出射的β粒子，则这些粒子的能量(即动能)即可由探测器直接测出，而粒子的动量值即为：peBReBX/2。由于β

90源38

Sr9039Y(0～2.27MeV)射出的β粒子具有连续的能量分布(0～2.27MeV)，因此探测器在不同位置(不同就可测得一系列不同的能量与对应的动量值。这样就可以用实验方法确定测量范围内动能与动量的对应关系，进而验证相对论给出的这一关系的理论公式的正确性。

四、实验步骤:

1、检查仪器线路连接是否正确，然后开启高压电源，开始工作； 打开

动闪烁探测器使其狭缝对准

源的出射孔并开始记数测量；

定标源的盖子，移

2、调整加到闪烁探测器上的高压和放大数值，使测得的理的位置

3、选择好高压和放大数值后，稳定 10～20 分钟；

4、正式开始对 NaI(Tl)闪烁探测器进行能量定标，首先测量的1.33MeV 峰位道数在一个比较合的γ能谱，等1.33MeV 光

电峰的峰顶记数达到1000 以上后（尽量减少统计涨落带来的误差），对能谱进行数据分析，记录下1.17 和1.33MeV 两个光电峰在多道能谱分析器上对应的道数CH3、CH4；

5、移开探测器，关上使其狭缝对准

定标源的盖子，然后打开

定标源的盖子并移动闪烁探测器

源的出射孔并开始记数测量，等0.661MeV 光电峰的峰顶记数达到1000

后对能谱进行数据分析，记录下0.184MeV 反散射峰和0.661 MeV 光电峰在多道能谱分析

器上对应的道数CH1、CH2；

6、关上

定标源，打开机械泵抽真空（机械泵正常运转2～3 分钟即可停止工作）；

7、盖上有机玻璃罩，打开源的盖子开始测量快速电子的动量和动能，探测器与源的距

离ΔX最近要大于9cm、最远要小于24cm，保证获得动能范围0.4～1.8MeV 的电子；

8、选定探测器位置后开始逐个测量单能电子能峰，记下峰位道数 CH 和相应的位置坐标X；

9、全部数据测量完毕后关闭

10、实验完毕后，需要洗手

源及仪器电源，进行数据处理和计算。

五、数据记录与处理

1、定标数据：高压电源为667kv；放大倍数为0.3倍；放射源位置41.8

表格一

2、使用β源进行探测，β源位置为10.0cm处

表格二（坐标和道数的数据已经取平均值）

备注：选择四个孔分别为第2、4、6、8个

将表中的数据填入到数据处理软件进行数据处理，得到拟合曲线如附图所示以及得到的信息如下表格：

五、实验注意事项

1.闪烁探测器上的高压电源、前置电源、信号线绝对不可以接错； 2.装置的有机玻璃防护罩打开之前应先关闭β源； 3.应防止β源强烈震动，以免损坏它的密封薄膜； 4.移动真空盒时应格外小心，以防损坏密封薄膜；

六、实验结论

通过实验，我不仅巩固了放射源、闪烁探测器的正确使用。同时了解了β磁谱仪测量原理，并在实验中互相组合，从而验证快速电子的动量与动能的相对论关系。在实验过程中，林老师不仅向我们解释了一些实验原理中的难点，更向我们讲了物理学习乃至以后的物理教学过程中应注意的问题，以及解决方法，使我们懂得很多实验以外的知识。对实验现象和实验原理的理解不能只敷衍与表面，要深入探究。对于不理解的知识要提前查资料弄明白。林老师更是严格的指出了我预习报告中诸多的不足之处。本次实验我受益匪浅，相信必定在接下来乃至将来的工作上起到重要的意义。

七、参考文献：

[1]林根金等.近代物理实验讲义[M]．浙江师范大学数理信息学院近代物理实验室，2010 [2]林木欣．近代物理实验教程[M].北京：科学出版社，1999 [3]张天喆、董有尔.近代物理实验[M].北京：科学出版社，2004