设计性实验的设计思路

总第37期南京广播电视大学学报2004年第4期Sum No.37Joumal of Nanjing Radio & TV UniversityNo.4.2004设计性实验的设计思路沈济民(南京广播电视大学,江苏南京210009)[摘要] 设计性实验是电大学生综合运用所学知识参与实践、参与创新的一个重要课题。树立正确的设计理念,高质量完成设计性实验,是培养电大学生成为实用型、实践型、复合型人才的重要环节。本文就《普通物理学>中的设计性实验课程《伏安法测电阻)设计过程,对这一问题进行了分析与探讨。[关键词]设计性实验实践创新[中图分类号] C424[文献标识码] A[文章编号] 1009-1459(2004 )040070-03随着教学改革的深入发展,把电大学生培养3.方法的多样性成实用型、实践型、复合型人才的呼声日益高涨，做为设计性实验，实现其实验目的可以采用实验教学课程也逐步从按照预先设计好的内容.多种方法。设计者要开拓思路，多种方法比较择做实验,过渡到按照实验目的设计出相应的实验优,培养自己的创新能力。内容完成实验任务。而对这一改革,要求同学们下面就《普通物理学》中的设计性实验课程要具有扎实的基础理论功底.要有全面分析问题《伏安法测电阻》设计过程加以分析说明,以帮助的能力,要有一定范围的知识面和一定的创新能同学们树立正确的理念,完成设计性实验。力。当然,这些能力不是一朝一夕就能具备的,而实验任务与要求:是通过完成多次设计性实验逐步积累起来的。用伏安法测量标称值为R=30Q,P=0.5W的.对于初次接触设计性实验的同学来说,树立电阻值,且相对误差OR/R<1.5%。正确的设计理念是非常重要的。正确的设计理念要完成上述设计任务，需要对相关的电路及包括以下几个方面:设备进行科学的分析,从中找出正确的设计内容。1.科学严谨性(一)什么是伏安法为了达到实验目的，首先要考虑和确定所依按照设计任务首先要认清什么是伏安法,同据的理论是否正确;其次要检查设计内容是否严时，用电压表测出电阻两端的端电压V,用电流表谨、采用的方法是否科学合理，每一步实验过程测出流经电阻的电流I,用欧姆定律R=V/1计算都要认真推敲,方方面面都要进行深人的分析和出R,这种测量方法简称为伏安法。探讨,以求科学严谨。(二)系统误差分析2.准确度、可靠性要同时测出V和I,电路只有两种选择方法:对按照设计方法得出的实验结果的准确程1.内接:电流表测出的是流经电阻的电流;度要有评估，要分析相关因素对实验过程的影2.外接:电流表测出的是流经电压表和电阻响,排除和修正产生的误差,确保实验结果的可二者电流之和中国煤化工靠。PYHCNMHG[收稿日期]2004-07-08[作者简介]沈济民,男,工程师,南京广播电视大学。7.沈济民:设计性实验的设计思路R w=V/I =(Vs+Vz)/1=RA+R若Ro>>R,则Ro控制电路里的电流能力越当R>>R时,R、忽略不计,R■趋向于R .强,当然R,也不能太大,太大会减少控制电流的灵敏度。2.分压电路:变阻器与负载是并联的|VA|I当C移-→A端,Vxc=Vx→0EA当C移-→B端,Vxe=Vε-→E即Vg可在0~E之间变化，因为Ro与R并v联,当Ro<>R时,1/Rv比1/R小得多,R■趋向/AT于R。(A图四(四)电表精度的确定电表准确度级别即为该表量程最大值时的.相对误差,随着电表示值的不同其相对误差亦不二(v)↓hv同:示值由小变大,相对误差由大变小。当使用某级别的电表时,便知道了某量程内的绝对误差，在此量程内绝对误差处处相等,但相对误差随着示值的变化而变化。为了保证要求圈二的测量误差,必须控制电压电流在--定的测量范由以上分析可知,为了减少系统误差,提高围内。测量准确度,当R >>R,时,电路选内接,当R<<(五)测量方法的选择Rv时电路选外接。在测量过程中会产生系统误差和随机误差,(三)控制电路的分析系统误差已在上述分析中,采取正确的选择加以要使得待测电阻上的电压和电流能在一定排除或减小,而随机误差则要通过一定的方法使的范围内进行测量,必须使用变阻器。其减至最小。1.制流电路:变阻器串联在回路中.1.多次测量法:鉴于随机误差的特点,采用多I=E/(R+R),当R。由小变大,则I由大变小。次测量的方法，可使产生的随机误差减至最小，测量值趋近于真值。2.作图法:利用多次测量的数据作图，由图中求出中国煤化工均值消除单次测量的RoBMHCNMHC盘值。，有了以上5个万面的分析和思考,就可以开HH始设计了。围三71沈济民:设计性实验的设计思路设计过程:100mA-66mA之间变化，取E=6V左右可满足要1.根据已知条件确定求。额定电流I=VP/R =V0.5W/30nT =129mA8.采用多次测量取平均值的方法,测量待测(确定被测电阻的最大控制电流)电阻R的最佳值。2.根据R=30N<>30,采用Ro=大学出版社,1998.200n。{3]赵家凤主编.大学物理实验{M].北京:科学出版社2000.7.电源电压的选择:考虑串联回路中电流在中国煤化工MYHCNMHG72