大学物理实验论文

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大学物理20xx字论文

大学物理20xx字论文

大学物理20xx字论文篇一:大学物理下小论文浅谈电磁感应在生活中的应用班号:姓名:学号:摘要:电磁学已成为物理学的一个重要分支,是研究电磁运动基本规律的学科。

电磁学理论的发展不仅是电工学、无线电电子学、电子计算机技术及其他新科学、新技术发展的理论依据,而且也与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系。

关键词:电磁感应,电磁炉,电磁炮正文:电磁学从原来互相独立的两门学科——电学、磁学,发展成为物理学中一个完整的分支学科,主要是基于两个重要的实验发现,即1820年丹麦物理学家奥斯特发现的电流的磁效应和1831年英国物理学家法拉第发现的电磁感应现象。

这两个实验现象,以及1865年英国物理学家麦克斯韦提出的感应电场和位移电流的的假说,奠定了电磁学的整个理论体系。

如今,电磁学已成为物理学的一个重要分支,是研究电磁运动基本规律的学科。

电磁学理论的发展不仅是电工学、无线电电子学、电子计算机技术及其他新科学、新技术发展的理论依据,而且也与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系,下面举例说明电磁学在生活中应用。

先来谈谈电磁炉。

随着生活水平的提升,人们对安全卫生的炊事用具逐渐接受,电磁炉也进入千家万户。

电磁炉是现代厨房革命的产物,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。

电磁炉的功率一般在700~1800W之间,它的结构主要由外壳、高级耐热晶化陶瓷板、PAN 电磁线盘、加热电路板、控制电路板、显示电路板、风扇组件及电源等组成。

电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。

使用时,加热线圈中通入交变电流,线圈周围便产生交变磁场,交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体,在锅底中产生大量涡流,从而产生烹饪所需的热。

在电磁炉内部,由整流电路将50Hz的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流电压转换成频率为15~40kHz 的高频电压,高速变化的电流流过扁平空心螺旋状的感应加热线圈(励磁线圈),线圈会产生高频交变磁场。

物理实验设计论文(5篇)

物理实验设计论文(5篇)

物理实验设计论文(5篇)物理试验设计论文(5篇)物理试验设计论文范文第1篇一、试验设计教学的必要性1996年上海高考第四(5)题要求测定陶瓷管上匀称电阻膜的厚度,就属于设计型试验.但由于题目给出了全部试验器材和全部相关量,使试验定位在电阻或电阻率的测定上,又大大降低了试验难度,只属于局部设计型试验.无论命题者出于何种考虑,设计型试验究竟半遮半掩地消失了,这多少给教学工提了个醒.1.从小处着眼,加强试验设计教学上海作为高考改革的试点城市,其胜利的改革将为全国高考供应可能的改革方向,甚至一些新奇的题型和情境,都可能为全国高考所借鉴.如1996年全国高考第21题就是从1995年上海高考第一(5)题脱胎而来的.无疑上海高考关于试验设计的考查是又一个胜利的改革举措,极有在全国推广的价值.而物理《考试说明》中要求“会用在这些试验中学过的试验方法”,也为试验设计的考查在全国的推广供应了可能.2.从大处着眼,加强试验设计教学闻名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中,曾严峻指出:“今日我们科学界有一个弱点,这就是思想不很活泼,这或许跟大家过去受的教育有肯定关系……”我们经常教育同学“应当……”“必需……”;我们的考试题目经常不惜笔墨描述背景、附加条件,最终只有一个小小的空格“是……”.这样培育选的人才在学校是好同学,步入社会是好职员,大脑中只是机械地跳动着两个问题:“你要我做什么?你要我怎么做?”工作经常:“完成”的相当美丽,但思想僵化,毫无创见.这正是我们的悲伤!长期以来的这种教育选拔模式,致使我们现在仍只能在很羞怯地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与骄傲!思想不活跃,是由于我们给了同学太多的“必需”的限制;思想僵化,是由于我们留给同学太少的“可能”的余地.试验设计的教学,正是活跃思想,培育力量的一种好方法,授以试验的基本方法,让同学自己去考虑有哪些可能的做法,自己会怎么做.二、试验设计的基本方法1.明确目的,广泛联系题目或课题要求测定什么物理量,或要求验证、探究什么规律,这是试验的目的,是试验设计的动身点.试验目的明确后,应用所学学问,广泛联系,看看该物理量或物理规律在哪些内容中消失过,与哪些物理现象有关,与哪些物理量有直接的联系.对于测量型试验,被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示;对于验证型试验,在相应的物理现象中,怎样的定量关系成立,才能达到验证规律的目的;对于探究型试验,在相应的物理现象中,涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的.举例来说,要测定地球表面四周的重力加速度,我们就应检索:在所学学问范围内,哪些内容涉及到重力加速度,它与其他物理量有何定量关系,并一一排列出来:(1)在静力学中,静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力,即T=N=mg.若T(或N)和m能测出,则重力加速度g可测定.(2)在超重或失重(但不完全失重)系统中,F-mg=±ma.若F、a 和m可测出,则重力加速度g可测定.(3)在运动学中,物体从光滑斜面上由静止下滑,s=12gsinθt2.若s、θ和t可测定,则重力加速度g也可测定.(4)在运动学中,物体从粗糙斜面上由静止下滑,s=12(gsinθ-μgcosθ)t2.若s、θ、μ和t可测,则重力加速度g也可测定.(5)自由落体运动中,h=12gt2.若h和t可测出,则重力加速度g 也可测定.(6)用重力加速度测定仪测定.(7)在平抛运动中,竖直方向在连续相等的时间内位移之差Δy=gt2.若Δy和t可测,重力加速度g同样可以测出.(8)在斜抛运动中,水平射程可以表示为x=v02sin2θ/g.若x、v0和θ可测出,则重力加速度g也可测出.(9)单摆做简谐振动时,其周期可以表示为T=2πl/g.若T和l可测,则g可测.(10)在焦耳测定热功当量的试验中,若能测出水的质量和上升的温度,算出水增加的内能,再测出重物的质量和下落的高度,同样可测定重力加速度.(11)带电粒子在的匀强电场平行板电容器中平衡时,mg=qU/d.若U、d和带电粒子的荷质比(q/m)可测定,则g可测出.(12)假设一物体在地球表面四周绕地球做圆周运动,mg=GMm/R2,g =GM/R2.…………2.选择方案,简便精确对于每一个试验目标,都可能存在多条思路、多种方案.教材中关于某个试验目标的试验方案,也只是众多方案中的一种,而且不肯定是最好的一种,而只是较可行的一种.那么在众多试验方案中,我们应如何选择呢?一般来说,选择试验方案主要有三条原则:(1)简便性原则即要求所选方案原理简洁、操作简便,各量易测.应尽量避开实施那些原理简单、操作繁琐和被测量不易直接测量的试验方案.(2)可行性原则试验方案的实施要平安牢靠,不会对人身和器材造成危害;所需装置和器材要易于置备,不能脱离实际,不能超消失有条件.(3)精确性原则不同的试验方案,其试验原理、所用仪器以及试验重复性等方面所引入的误差是不同的.在选择方案时,应对各种可能的方案进行初步的误差分析,尽可能选用精确度高的试验方案.以上三原则通常要综合考虑.在前述方案中,方案(1)中常用的测力计误差较大;(2)中F和a均不易测定;(3)中θ和t不易测定且难以保证斜面足够光滑;(4)中θ、t和μ均不易测定;(5)中若用秒表计时人为因素较大,若用打点计时器计时,纸带受振针阻力与通常小物块所受重力相比不能忽视;(6)中仪器先进但一般中学没有;(7)中若用闪光照像技术则是一种好方案,但设备和技术都达不到要求,若用平抛运动的讨论方法误差较大;(8)中θ和v0的测量难度较大;(9)中相对而言较切合中学实际;(10)中需测定的物理量多且很难实行绝热措施;(11)中学阶段不易测定荷质比;(12)只是一个思想试验,无法付诸实践,但可估算,代入数据得g =9.857m/s2,与标准值9.81m/s2只相差4.8.综上所述,中学阶段通常采纳单摆法测定重力加速度.3.依据方案,选定器材试验方案选定之后,考虑该方案需要哪些装置,被测量与哪些物理量有直接的定量关系,这些物理量分别需用什么仪器来测定,从而确定整个试验需要哪些器材.在“用单摆测定重力加速度”的试验中,是利用单摆装置来进行试验的,故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆.重力加速度可表示为g=4π2l /T2,周期需用秒表测定;摆长l是从悬点到摆球中心的距离,因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d.从试验原理表达式可以看出,试验与摆球质量无关,故毋需使用天平.当然,从试验便利性和精确性角度考虑,还需对所选器材作进一步要求,以期把系统误差降到最小.如上述器材中,摆线的伸缩性和质量应较小,摆球的质量应较大.摆线伸缩性大,其长度会随拉力变化而变化;摆球与摆线质量相差越小,系统(摆线和摆球)质心偏离摆球中心越远,误差就越大.为了便于观看,摆球振动的路径宜长,但又要确保单摆做简谐振动,故摆线宜长些,常取1米左右.4.拟定步骤,合理有序试验之前,要做到心中有数:如何组装器材,哪些量先测,哪些量后测,应从正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的试验步骤.对一些可直接测量的物理量,可先行测量;对需通过试验装置才能测定的物理量,须先组装器材,再进行试验、观看和测量.在“利用单摆测定重力加速度”的试验中.原理表达式g=4π2l/T2中的l和T分别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期.因此应先组装单摆,再测定摆长,最终让单摆做简谐振动,测定周期T.依据所测数据计算出重力加速度g的值.至于过程细节不再赘述.5.数据处理,误差分析高考对此要求不高,但常用的数据处理和误差分析的方法还是应当把握,在设计试验时也应予考虑.三、建议物理试验设计论文范文第2篇。

大学物理实验论文范文

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大学物理实验论文范文推荐文章有关大学物理课程小论文范文热度:高中物理教学研究论文范文热度:浅谈初二物理论文范文热度:浅谈大学物理教学毕业论文范文热度:浅谈大学物理教学论文范文热度:大学物理实验是一门着重培养大学生综合能力和素质的课程。

因此,关于提高大学物理实验教学有效性的研究具有重要的理论和现实意义。

下面是店铺为大家整理的大学物理实验论文,供大家参考。

大学物理实验论文范文一:大学物理实验教学改革与创新摘要:基于对当前大学物理实验教学的现状和存在的不足,提出几点关于大学物理实验教学改革与创新的构想。

灵活的大学物理实验教学模式、多样的实验考核评价机制、参与校际间的实验竞赛,以及鼓励学生主持或参与大学生实验创新项目,将有助于提高学生对大学物理实验学习的兴趣。

关键词:大学物理实验;实验教学改革;实验模式创新基础物理学历经三四个世纪的发展已经逐渐成为一门相当完备的学科。

基础物理学中的知识也已经运用到人们生活中的方方面面。

相比于基础物理学,大学物理课程则做了相当多的简化。

对于工科这些非物理学专业的学生来说,大学物理作为公共基础课程,课程的简化是合理的,为学生学习其本专业的课程节省了更多的时间。

物理学有理论物理学和实验物理学。

同样,大学物理的教学过程中也分为理论讲授和实验教学两部分。

实验是一门非常重要而且是必须需要掌握的科学,然而在大学物理的教学过程中,实验教学部分通常是被老师和学生忽略的一部分。

大学物理实验是非常基础的一门实验课程,它是连接理论教学过程中学生对理论知识的感性认知到实际可操控的实验科学知识的桥梁[1-2]。

更深层次的科学研究也分理论研究和实验探索,而大学物理实验是将来更深层次实验研究的基础。

笔者结合近一年来对大学物理课程的讲授与大学物理实验课程的教学过程中所遇到的问题,以及课下与学生的交流、探讨、思考,提出几点关于大学物理实验改革与创新的构想。

1大学物理课程与实验教学的现状1.1理论与实验的脱节目前,大学物理的理论讲授和实验教学是分开,而且理论授课的老师和实验教学的老师是不同的老师。

物理实验教学论文【3篇】

物理实验教学论文【3篇】

物理实验教学论文【3篇】第一篇一、引导学生学会“提出问题”是实验教学的良好开端实验教学的第一环节是“提出问题”。

没有探究就没有科学,而提不出问题也就不会有探究,探究源于问题。

问题的存在本身就能激发学生的求知欲和探究欲,学生的提问,特别是较高水平的提问,也是解决问题的一个必要方面。

在实验教学中一开始让学生提出问题是很难实现的,更谈不上提出与教学目标相关的问题来,这就需要教师有效地设置相关物理情景,即从学生熟悉的生活现象中,提供必要的问题背景,创设合理的、具体的物理情景,展示明显的物理现象,让学生想有所想,从而启发学生发现并提出问题。

使学生通过观察、感知、体验后发现问题;或者创设一定的任务,在完成任务过程中点燃智慧的火花,产生探究问题。

具体的操作步骤:(1)设置问题情景任务;(2)分析归纳情景体现的内在规律;(3)引导学生提出问题。

例如,在探究《欧姆定律》一节时,创设如下情景:①分别用一节和两节干电池给同一个小灯泡供电,闭合开关,观察现象;②用导线把小灯泡和滑动变阻器串联在同一电路中,闭合开关,移动滑片,观察现象。

让学生观察现象后分析归纳其内在规律,引导学生思考看到了什么现象,发现了什么问题,并进一步提出问题。

通过一步步的深入引导:小灯泡的亮度不同,又属于什么因素影响?进而提出了“通过导体电流的大小跟哪些因素有关?”的问题。

实验探究问题的提出,需要一个较长的适应过程。

开始时学生发现和提出的问题不是都跟该课题有关,有时还会出现风马牛不相及的问题,教师要耐心地倾听学生所提的问题,从中发现其闪光点,及时给予鼓励,避免压制。

随着学习的深入,他们的“提问题”兴趣就会有较大的提高,思路也随之被拓宽,进而提高学生发现问题和解决问题的能力。

二、科学地提出“猜想和假设”是实验教学的切入点通过创设一定的任务提出了问题,就得想方法解决问题,让学生科学地进行猜想和假设,这是完成实验教学的切入点。

科学猜想不同于胡思乱想,假设必须依据科学的方法,在此原则下就需要教师进行适当的引导。

物理实验论文大学物理实验论文

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物理实验论文大学物理实验论文浅谈大学物理实验课程摘要:大学物理实验是大学中一门重要的课程,是高校所有理工科学生都要学习的课程,这门课程可以很好的培养学生的理论分析问题能力和动手能力。

可是在实际教学中,有很多不理想的地方需要改进。

指出了大学物理实验课程现状,分析存在这种现状的原因,提出了几项改进这种现状的措施。

关键词:大学物理实验;教学;学分物理学是一门应用性极强的实验学科,物理规律的研究必须以实验为基础。

[1]物理实验在培养学生实际的操作能力、思维能力、创新意识、创新能力以及科学、严谨的学习态度等方面有着重要的作用。

[2]同时,物理实验在培养学生的科学素养和人生观等方面的作用都是其他课程所代替不了的。

大学物理实验课程是大学物理中的重要分支,在验证物理规律,培养学生动手能力、提高学生的分析问题和处理问题能力上有着不可或缺的地位,也是所有理工科大学生的必修课。

大学物理实验课程有60多课时。

学校的资金投入非常大,很多学校都建有新的实验楼,配备了很多新的实验仪器,开设了一些比较前沿,或是有启发性的实验项目。

大学物理实验课程教学理应得到足够重视,但是现实中有很多不尽如人意的地方,无论是学校的教学,还是学生对大学物理实验课的态度,都没有达到应有的高度。

笔者作为大学物理实验课程的教师,谈谈所见高校大学物理实验课程存在的问题以及自己的一些看法。

一、目前大学物理实验的教学模式和现状长期以来,大学物理实验教学基本上是通过实验验证理论,单向灌输式教育的方式。

在上课模式上,绝大多数时间都是以教师为中心、为主导,学生听从教师的指导和要求完成实验。

教学过程上学生参与非常少,基本都是由教师在实验原理、理论推导和实验过程步骤上做好充分的准备。

具体表现如下:(1)在上课之前教师认真的检查调试,甚至维修好每一台实验仪器,确保仪器能够正常运行,上课时学生在每台仪器上都能按照要求完成实验。

(2)上课时教师安排实验内容,讲解实验原理、实验步骤,绝大多数实验教师还边演示边讲解其中所要注意的事项,讲解需要调节仪器做实验、怎样做实验、要达到什么实验目的、实验中要注意哪些要点等等。

大学物理论文3000字(精选5篇)

大学物理论文3000字(精选5篇)

⼤学物理论⽂3000字(精选5篇) ⽆论是在学习还是在⼯作中,⼤家都尝试过写论⽂吧,借助论⽂可以达到探讨问题进⾏学术研究的⽬的。

你知道论⽂怎样写才规范吗?下⾯是⼩编收集整理的⼤学物理论⽂3000字(精选5篇),希望能够帮助到⼤家。

⼤学物理论⽂篇1 摘要: 电磁运动是物质的⼜⼀种基本运动形式,电磁相互作⽤是⾃然界已知的四种基本相互作⽤之⼀,也是⼈们认识得较深⼊的⼀种相互作⽤。

在⽇常⽣活和⽣产活动中,在对物质结构的深⼊认识过程中,都要涉及电磁运动。

因此,理解和掌握电磁运动的基本规律,在理论上和实际上都有及其重要的意义,这也就是我们所说的电磁学。

关键词: 电磁学,电磁运动 1.库伦定律 17xx年法国物理学家库伦⽤扭秤实验测定了两个带电球体之间的相互作⽤的电⼒。

库伦在实验的基础上提出了两个点电荷之间的相互作⽤的规律,即库仑定律: 在真空中,两个静⽌的点电荷之间的相互作⽤⼒,其⼤⼩和他们电荷的乘积成正⽐,与他们之间距离的⼆次⽅成反⽐;作⽤的⽅向沿着亮点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。

这是电学以数学描述的第⼀步。

此定律⽤到了⽜顿之⼒的观念。

这成为了⽜顿⼒学中⼀种新的⼒。

与驽钝万有引⼒有相同之处。

此定律成了电磁学的基础,如今所有电磁学,第⼀必须学它。

这也是电荷单位的来源。

因此,虽然库伦定律描述电荷静⽌时的状态⼗分精准,单独的库伦定律却不容易,以静电效应为主的复印机,静电除尘、静电喇叭等,发明年代也在1960以后,距库伦定律之发现⼏乎近两百年。

我们现在⽤的电器,绝⼤部份都靠电流,⽽没有电荷(甚⾄接地以免产⽣多余电荷)。

也就是说,正负电仍是抵消,但相互移动。

──河中没⽔,不可能有⽔流;但电线中电荷为零,却仍然可以有电流! 2.安培定律 法国物理学家安培(Andre Marie Ampere, 1775-1836)提出:所有磁性的来源,或许就是电流。

他在18xx年,听到奥斯特实验结果之后,两个星期之内,便开始实验。

大学固体物理论文

大学固体物理论文

大学固体物理论文哎呀,一提到大学固体物理,那可真是一门让人又爱又恨的学科啊!先来说说固体物理到底是个啥。

这玩意儿研究的是固体的结构、性质以及它们之间的关系。

你看那晶体,排列得整整齐齐,就像阅兵式上的方阵;再看那非晶体,乱得毫无章法,却也有自己独特的“魅力”。

记得我上大学那会,有一次老师在课堂上讲晶体的晶格结构,我听得云里雾里的。

课后,我跑到图书馆,找了一堆相关的书籍,打算自己好好研究一番。

那时候的我,就像一个在知识海洋里拼命游泳的人,却怎么也找不到岸。

我坐在图书馆的角落里,一本一本翻着那些厚重的书,眼睛都快看花了。

好不容易弄明白了晶格常数的概念,却又被倒格子空间给难住了。

咱们再来说说固体物理中的那些重要概念。

比如说能带理论,这可是理解固体导电性的关键。

就好比在一个大商场里,不同的楼层卖着不同价格的商品,而能带就像是这些楼层,电子在里面跳来跳去,决定了固体是导体、半导体还是绝缘体。

还有声子,它可不是什么音乐里的音符哦,而是晶格振动的能量量子。

想象一下,晶体里的原子们就像一群调皮的孩子,在不停地跳动,而声子就是它们跳动的“节奏”。

固体物理的应用那也是相当广泛。

从我们日常用的手机芯片,到超级计算机的核心部件,都离不开固体物理的知识。

就拿半导体来说吧,通过控制掺杂的浓度和类型,可以制造出各种各样的半导体器件。

这就像是厨师做菜,根据不同的食材和调料,做出一道道美味佳肴。

在学习固体物理的过程中,做实验也是必不可少的一部分。

有一次,我们做一个关于测量晶体电阻的实验。

我小心翼翼地连接着电路,眼睛紧紧盯着仪器上的数字,生怕出一点差错。

当看到数据逐渐稳定,并且和理论值相差不大的时候,我心里那叫一个激动,感觉自己就像一个成功破解谜题的侦探。

总之啊,大学固体物理这门课虽然难度不小,但只要你用心去学,就会发现其中的乐趣和奥秘。

它就像一座神秘的城堡,等待着我们去探索和发现。

希望正在学习这门课的同学们,不要被困难吓倒,勇敢地向前冲,相信你们一定会有所收获的!。

大学物理论文

大学物理论文

大学物理论文大学物理论文2000字(通用12篇)大学物理论文篇1摘要:就近年来从事大学物理教学的体会,探讨大学物理教学中若干问题,并提出相应的应对策略,期望对改进大学物理教学,提高教学质量能起到抛砖引玉的作用。

关键词:物理论文一、前言大学物理课程是高等理工科院校学生的必修基础课程,也是作为接受系统实验方法和实验技能训练的开端。

它能够培养出学生严谨的治学态度、能够使学生的创新意识得到活跃、也能够使他们在适应科学发展的综合能力等方面得到显著的提高,是其他实践类课程不可替代。

因此,对当代大学生来说学好大学物理是非常的重要。

随着现代科技的发展及应用,也意识到大学物理课程教学质量的提高在提高本科教学质量中巨大作用,就是要加强对大学物理教学的探讨。

二、大学物理教学中出现的若干问题1、理论课授课方法单一在现在,最常见的授课方法有两种:多媒体教学和板书教学。

已经有很多教师意识到将两者进行结合才能够达到最好的教学效果。

然而,无论何种方式被采取,很多教师都早已习惯了针对大纲的知识点进行逐一地讲解,甚至还将大量的时间花费在讲解习题上。

课堂枯燥无味却没有探索其它的方式来进行授课。

2、学生没有端正学习的观念尽管大学物理作为一门公共基础必修课,是普通高校理工科各专业都要开设的,然而除了那些与物理学专业相接近的专业的学生在学习大学物理时会下功夫之外,而其他专业的学生则是为了来完成任务、应付考试而来学习大学物理,更有甚者,有些学生根本没有能力去完成自己的大学物理考试。

他们由于没有学习大学物理的动力及兴趣,使得有一定难度的大学物理在他们的心里变得更加是难学,对他们来说是难上加难,所以很多学生是抱着消极的态度来对待大学物理的学习。

在通常情况下,他们不愿意将上课讲过的课程内容进行复习,更不愿意继续探讨上课时没有弄懂的问题,为了完成作业而进行抄袭,也是一种十分普遍的现象。

更有甚者,有些学生在考试前也不愿意进行认真的复习备考,也没有把大学物理的学习当作自己的学习任务,甚至还有些学生抱着侥幸的心理来对待大学物理考试。

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浅谈快速寻找超声波在示波器上成像的方法
2011年10月5日
电子信息工程学院
浅谈快速寻找超声波在示波器上成像的方法
摘要:
在我们做超声波的专题实验中,必不可少的要在示波器上在寻找出清晰可见的超声波型。

而且,在进行固体弹性常数的测量和测量扩散角和缺陷深度的各种实验中,清晰的波形是测量的关键。

笔者通过多次的实验,发现了快速寻找波型的方法,希望能为同学们今后的超声波系列的实验提供一些帮助。

关键词:超声波原理及应用快速成像
一、引言
超声波是指任何声波或振动,其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20千赫。

超声波由于其高频特性而被广泛应用于众多领域,比如金属探伤,工件清洗等。

某些动物,如犬只、海豚、以及蝙蝠等等都有着超乎人类的耳朵,也因此可以听到超声波。

亦有人利用这个特性制成能产生超声波来呼唤犬只的犬笛。

超声波在军事、医疗及工业中有较大的用途。

它应用按功率的大小可分为功率超声和检测超声。

功率超声的应用包括焊接、钻孔、粉碎、清洗、乳化等,它们多属于只发射不接受的超声设备。

目前人们对超声加工的确切理论仍未透彻认识。

检测超声在军事中的应用有雷达定位等。

医用超声波可以看穿肌肉及软组织,使得这项技术常用来扫描很多器官,以协助医疗上的诊断和治疗。

产科超声波也常用在怀孕时期的检查。

医生可以利用超声波成像法透视身体,但由于超声波不能穿透骨头,所以虽然超声波对人体伤害比较低,但仍不能完全取代X光。

典型超声波大约2MHz
到10MHz的频率,较高频率通常用在泌尿道碎石振波。

检测超声波设备有发射又有接受。

二、理论
某些固体物质,在压力的作用下产生形变,从而使物质本身极化,在物体相对的表面出现正、负束缚电荷,这一效应称为压电效应。

物质的压电效应与其内部的结构有关,例如一类晶体,如钛酸钡,在室温下即使不受外力作用,正负电中心也不重合,但仍具有压电效应和逆压电效应。

它们多是由人工制成的陶瓷材料,本实验中超声波换能器采用的是压电材料,在我们进行实验的过程中,需要在换能器上施加适当的力,这样才能使信号较大程度的接收。

根据大量实验证明,频率越大,声波越沿着一条直线传播。

在实验中,我们可以减小衰减程度,使波的传播方向性增强。

在实验过程中,根据数学知识,由波的入射方向迁移到探测部位,通过入射直线的的夹角,判断大致位置。

三、实验过程
(一)、在进行第一个实验的过程中,我们要用直探头测量CSK-IB 试块的厚度。

首先,我们要调出很清晰的波的像,在调像过程中,一
般如果我们只是将直探头放在试块上时,回出现在示波器上波形调动较大,波幅较小,甚至有时会出现杂乱无章的波,这时如果在试块表面涂上一层水,会使波稳定下来变得清晰,如果在探头上施加压力,会是波的幅度增大。

这样的波便于观察在试块和空气层的反射的效果。

(二)、在进行第二个实验时,由于要测量两个半圆反射的波,如果探头不在半径较小的圆块的上面,而检测到波幅交大而且很清晰的波的话,有可能是测到了D孔的反射波。

在第二次试验测量斜探头的折射角时,由于使用斜探头,对于某些机器,会出现波形不明显的情况,这时就需要我们将衰减度减小,使波的能量增强。

(三)、在进行第三个实验时,需要测量B孔的反射情况,从而计算扩散角,实验通过直探头和斜探头分别测量。

对于直探头的测量,由于A孔在B孔的斜上方,所以在示波器上就有两个反射波间距不同的现象。

依据间距不同来判断哪一个为A孔反射波或者B孔反射波。

对于用斜探头测扩散角,由于有些小的波不能很好的察觉,笔者建议,先画出示意图,依据波反射原理,在试块上定位出,波反射的大致区域,然后就可以在这一区域内找到具体的位置,简单准确快速。

四、实验数据测量
1、测声速(纵波声速和横波声速)
纵波声速:试块的厚度为L.
纵波声速为:CL=2L t2−t1 延迟为: 横波声速:两个圆弧的半径长分别为R2和R1
试块横波声速为:CS=
2(R2−R1)t2−t1 延迟为: 2、测量试块的杨氏模量和泊松系数。

通过测量试块的纵波声速和横波声速可以计算试块的杨氏模量2
12t t t -=2
12t t t -=
和泊松系数。

超声波速度与传播介质的弹性模量和密度有关,不同的介质,有不同的声速;并且当波型不同时,介质弹性形变形式不同,声速也不一样。

在各同向性固体介质中,各种波型的超声声速为: 纵波声速:)21)(1()1(σσρσ-+-=
E C L 横波声速:)1(2σρ+=E C S
其中E 为杨氏模量,σ为泊松系数,ρ为材料密度。

相应地,通过测量介质的纵波声速和横波声速,利用以上公式可以计算介质的弹性常数。

计算公式如下:
杨氏模量: 1)
43(222--=T T c E S ρ
泊松系数: )1(2222--=T T σ
其中:S
L c c T =,L c 为介质中纵波声速,S c 为介质中横波声速,ρ为介质的密度。

3、超声波探测
(1)直探头探测缺陷深度:
在超声波探测中,可以利用直探头来探测较厚工件内部缺陷的位置和当量大小。

观察其波形。

其中底波是工件底面的反射回波。

本实验采用绝对探测法,绝对探测法是通过直接测量反射回波时间,根据声速计算出缺陷的深度。

方法是:(1)在试块上仔细移动探头的位置找到钻孔(缺陷)的最大回波,这时示波器上缺陷波清楚明显,探头
处于钻孔的中心线上,(2)调节示波器的分辨率,测量缺陷回波的时间,(3)利用己测得的声速计算钻孔的深度。

(2)利用斜探头,探测CSK-IB 试块中缺陷D 的深度和距试块右边沿的距离。

第1步:测量延迟1次。

第2步:按图把探头放置在试块圆弧的圆心附近,找到R2的反射回波最大的位置,用钢尺测量探头前沿到试块端点的距离L1,确定斜探头的入射点
第3步:按图2,把探头分别对准A ,B 两孔,找到最大反射回波,求 第4步: 斜探头测量声速 第5步: 找到D 孔最大的回波位置LD ,测回波的时间 ,则 第6步: 则 第7步:最后 五、注意事项
(1)超声仪的发射接口向外发射400V 的高压脉冲,因此它只能 与接收接口或探头相连,而不能够与超声仪的射频、检波、 触发,或者示波器的CH1、CH2、TRG 相连;否则会损坏仪器;
(2)超声仪的输出信号被限制在5V 左右,因此示波器在测量过程中,一般要求被测信号幅度不超过2V ;
(3)利用CSK-IB 钢试块时,可以用水或机油作为耦合剂;利用CSK-IC 120L R L -=t '20
t t C S s D '-'⋅=)(1H
L L L tg A B s --=-β'-'-=
1
212)(2t t R R C s 2
0L L L X D D -+=β
cos D D S Y =β
sin 2D S L =
铝试块时,必须用机油作为耦合剂。

本实验为铝试块。

(4)实验完成后,必须擦干净试块上残余的耦合剂,否则会损坏试块。

并保持实验室卫生。

六、撰写时间:2011年10月5日
七、参考文献
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《大学物理实验》北京交通大学出版社。

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