电压表设计论文范文
前言：我们精心挑选了数篇优质电压表设计论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。
第1篇
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
第2篇
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
第3篇
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
第4篇
[关键词] AT89S51；单片机；数字电压表；ADC0804
【中图分类号】TM933 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2013）11-318-1
一、研究意义
数字电压表相对于指针式电压表而言，具有显示直观，由精度高、使用方便等优点。目前，由各种数模转换器构成的数字电压表，被广泛用于电子、电工、自动化仪器仪表、自动智能测试等领域。与此同时，由数字电压表扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把它提高到崭新水平。
二、总体结构框图
基于单片机的数字电压表测量0到5V的直流电压，通过模拟量输入电路把信号送给AD0804，转换为数字信号再送至AT89S51单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。本设计由单片机最小系统、模拟量输入电路、AD转换电路、数码管显示等电路构成。
三、系统硬件设计
该系统采取AT89S51单片机作为主控模块，以ADC0804作为模数转换芯片，其模拟量输入可以通过电位器而得到，利用七段共阴级数码管构成显示电路，该数字电压表能够测量0到5V之间的模拟电压。对8位ADC0804共有256种，即它的分辨率是1/256，假设输入信号Vin为0～5V电压范围，则它最小输出电压是5V/256=0.01953V，这代表ADC0804所能转换的最小电压值。其工作原理如下：通过电位器的调节，得到一定的电压值，将该电压值输入到ADCO8O4的输入引脚VIN中，启动装换引脚，0804开始转化，转换完成后，单片机读取结果，并经过数据处理，送到数码管显示当前电压。当输入端模拟电压发生变化，又将结果送到模数转换电路，结果经单片机处理，送到数码管显示，以此进行不断地循环。
四、系统软件设计
（一）AD转换程序
ADC0804分为复位中断触发信号，启动A/D转换，读取转换结果。般情况下，启动A/D转换前应该把这个信号先复位，以等待新的转换完成后ADC0804发出新的信号，这样才能读到新的转换结果。
启动A/D转换：ADC0804在满足实现片选为0的前提下，引脚上出现的一个上升沿的条件时开始一个转换过程。
读取转换结果：在A/D转换结束以后，ADC0804的引脚将会给出一个低脉冲，把这个引脚直接连接到单片机的外部中断引脚INT0或者INT1上，这个低脉冲将引起单片机的中断，单片机就可以在中断处理程序中读取ADC0804的转换结果。
（二）数码管显示程序
本设计采用共阴极数码管，用高电平点亮，不点亮就应该送低电平，要显示为0，则需要点亮A、B、C、D、E、F段，所以给这6段送高电平，给G段送低电平；如果显示为1，则需要点亮B，C段，所以给这两段送高电平，给A、D、E、F、G这五段送低电平。显示3、4、5、6、7、8、9原理同上。
显示函数首先是调用数据处理的结果，再把调用的数据通过数码管显示出来。首先点亮第一个数码管，显示个位和小数点，再逐个点亮第二个数码管显示小数点后第一位，第三个数码管显示小数点后第二个，第四个数码管显示小数点后第三个，这样就把电压显示出来了。
（三）数码管仿真
本设计的仿真是通过仿真软件Protues得到，控制电位器来调整输入模拟电压，再通过AD0804模数转换经单片机数据处理由七段共阴极数码管显示出被测电压，最终达到仿真的目的。
五、结束语
本设计主要实现了数字电压表测量电压的功能，详细说明了从各功能模块设计、硬件的设计，C语言软件的设计， 用Proteus7.6软件实现了仿真，通过比较，验证了本设计的正确性，比较成功。
参考文献：
[1]牛昱光.单片机原理和接口技术[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]肖洪兵.跟我学用单片机[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[4]姜志海.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2005.
[5]张富编.C及C++程序设计[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[6]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.
第5篇
关键词：油膜法，量程的设计制作，粉膜密度，最大扩展面积，被测大约值
1 问题的提出
油膜法测分子大小实验实质是以用粉膜法测量出单分子油膜面积为核心，这是因为油酸分子大小是根据单分子油膜面积计算而得。根据测量技术的一般规律，要测量物体的面积，必须要先知道被测面积的范围或大约值，然后根据测量范围或大约值选择或设计制作一个恰当量程的测量仪器，这样才能正确地测量出被测面积。但是，现行教材编写的“油膜法”实验指导中没有提及应作为测量（实验）条件之一的被测单分子油膜面积范围或大约值，更未提及其重要作用，造成测量（实验）条件的缺失，也没有提及需要设计制作恰当量程的实验器，这也许是受测量目标是分子的直径的影响所致，以致在实验方法上对教师和学生产生了误导，造成现行实验方法的盲目。毕业论文，被测大约值。那么，被测单分子油膜面积的大约值应如何得出？撒有痱子粉的浅水盘是否能成为一个可设计制作面积量程的实验器？解决了这二个问题就能改变原有实验方法的盲目性，极大地提高实验的成功率。
2 实验观察及分析
通常所说痱子粉的“厚度”其实是痱子粉单个微粒在水表面排列的紧密程度，简称粉膜密度。
从成功的实验中可观察到浅水盘里粉膜和液膜的物理变化过程：用放大镜可观察到粉膜是由痱子粉微粒及微粒之间的间隙组成，间隙越小，粉膜密度越大。当油酸溶液滴入浅水盘后，浮在水面上的油酸溶液迅速向四周扩展，形成以酒精为主的多分子层薄膜，压迫粉膜使微粒之间的间隙迅速减小直至微粒几乎紧密排列（在浅盘面积有限条件下），此时油酸溶液薄膜扩展到最大面积，也就是粉膜内空扩展到最大面积，其等效圆直径称粉膜内空最大扩展直径，此时粉膜密度最大。随着酒精的快速挥发油酸溶液薄膜面积快速减小，最后形成面积比油酸溶液薄膜的最大扩展面积有适度减少的单分子油膜。同时，随着油酸溶液薄膜面积的减小，因水表面张力的作用粉膜随之扩张，粉膜内空轮廓随之收缩，最后粉膜紧紧包围着所形成的单分子油膜。由上述的实验观察及分析得出的概念和结论在下面的论述中将引用到。
3 被测单分子油膜直面积（直径）大约值的得出
被测单分子油膜直面积大约值（简称被测面积大约值）的得出似乎有点隐蔽，不像一张白纸的面积大约值可以直接用经验来估计或粗测而得。（如果字数太多，这句可以删去）
众所周知，学生做实验都必须先由实验教师进行实验设计，所以作为实验条件的被测面积大约值需要由实验教师在设计实验时确定。建议在设计实验时，按一滴油酸溶液扩展成单分子油膜的面积占浅水盘面积的30~40%来配制油酸溶液，这里把由实验设计得出的并加以实验验证的由一滴油酸溶液扩展成单分子油膜的面积看作为被测单分子油膜直面积大约值，其等效圆直径简称被测直径大约值，作为学生分组实验的实验条件。当然也可以给出一个被测面积的范围。
4 实验器的量程及量程的设计制作
为了能清楚地说明测量单分子油膜直径（面积）的实验器（下简称实验器）的量程，将实验器与电压表比较，并忽略次要因素，即假定粉膜内空为圆形并且在收缩时以圆形向浅水盘中心收缩。
根据上述假设，可以想象，如果过浅水盘的盘底中心画上有毫米刻度的直角坐标，就可以透过液面从刻度上读出粉膜内空的直径。毕业论文，被测大约值。与电压表比较，有刻度的浅水盘的盘底相当于电压表的刻度盘；直径会随着油酸溶液薄膜面积的缩小而变小的粉膜内空轮廓相当于电压表的表针；粉膜内空最大扩展直径（面积）就是实验器的量程，如同电压表的满偏值（量程）。
如本文第一部分所述，实验器量程的设计制作必须使得实验器的量程适度大于被测单分子油膜面积大约值，这犹如用一个A表头设计制作一个量程适度大于被测电压大约值的电压表。
那么实验器的量程即粉膜内空最大扩展直径（面积）与什么有关？显然与粉膜密度即撒粉量有关，即一定的撒粉量对应着确定的量程，所以可设想这样制作实验器的量程：我们最好能够一边撒粉一边测量实验器的量程，直至量程适度大于被测单分子油膜直径（面积）大约值为止，但这又是不可能的，因为粉膜内空最大扩展直径（面积）是在扩展的油酸溶液薄膜条件下反映出来，但是我们又必须在不滴油酸溶液情况下制作出量程，这是一个矛盾。
经多次探索和试验，发现可以用气膜来代替液膜来制作实验器的量程，具体原理和操作如下：
对正浅水盘中心垂直吹气，吹出的气体在水面上形成气膜将痱子粉膜推开，在浅水盘中央形成被粉膜包围的圆形气膜区。吹气时要逐渐加力，直至气膜区不再扩展为止，即吹气气压要超过最大扩展面积对应的最小气压，此时粉膜几乎被气膜压迫到密度最大状态，气膜区亦扩展到最大面积，简称最大扩展面积，其直径称最大扩展直径。
实验证明，在直径10~20厘米范围内，在粉膜中气膜区的最大扩展面积是油酸溶液薄膜形成的粉膜内空最大扩展面积的1~0.96倍左右，所以可近似认为这二个最大扩展面积相等，因此可认为气膜区最大扩展直径就是实验器的量程。
所以在撒粉过程中，只要不断地测量气膜区的最大扩展直径（用比较法测量，在下面介绍），当最大扩展直径适度大于被测单分子油膜直径大约值时，即可停止撒粉，从而得到恰当的量程，此时粉膜的密度就恰到好处，就能有效地测出单分子油膜的面积。
在设计制作实验器的量程时，考虑到各种因素的影响，一般取量程是被测直径大约值的1.08~1.3倍。
5 实验方法
1、分组实验前，实验教师根据实验设计先给出被测单分子油膜直径大约值。
2、采用在盘中心撒粉的方法撒痱子粉。毕业论文，被测大约值。毕业论文，被测大约值。在中心印有十字线的透明浅水盘里注入适量的清水，在浅水盘的中心不停地撒痱子粉，由于水表面张力的作用痱子粉会均匀地向四周扩散，待痱子粉向中心合拢稳定后，即可形成密度均匀的粉膜。
3、制作恰当量程的实验器。
先在一张白纸上画上二个同心圆，一个直径为被测直径大约值的1.08倍，一个直径为被测直径大约值的1.3倍，并过圆心划十字线，在未撒粉之前将白纸放进浅盘底部中心位置，透过浅水盘可看到同心圆。
在痱子粉撒放到一定程度且痱子粉向中心合拢稳定后，用嘴或用直径为6毫米的塑料软管垂直对着浅水盘中心吹气，如果气膜区最大扩展直径大于外同心圆，则在粉膜末合拢之前继续撒痱子粉，如此反复数次直至气膜区圆周介于二个同心圆之间，即可停止撒粉。此时实验器的量程就适度大于被测直径大约值，粉膜的密度恰到好处。然后按常规进行后几步的操作，如果所形成的油膜面积比油酸溶液薄膜的最大扩展面积略有收缩，则实验成功。由于所形成的单分子油膜轮廓并非圆形，仍然要用坐标纸测量其面积。如果撒粉过量导致气膜区最大扩展直径小于内同心圆，可在粉膜中心舀去少量痱子粉。
最后说明一下使用痱子粉的注意问题：要使用新开启包装的痱子粉，使用后要密封，以保证粉膜的扩张趋势。毕业论文，被测大约值。（如果字数太多，这句可以删去）
综上所述，看似简单的撒痱子粉的操作其实是实验器量程的设计制作的过程，所以学生做油膜法测分子大小实验，首先要进行实验器的直径量程的设计制作，这是整个实验中最为关键的一步。毕业论文，被测大约值。新的实验方法增大了学生的动手和动脑程度，并且有一定的趣味性，容易激发学生的学习兴趣。
（参考文献可以不要）
1陈守仁，工程检测技术，中央广播电视大学出版社，1984.
2夏艳萍，用油膜法估测分子的大小实验技巧，物理通报，2010，（1）：93
第6篇
1.全美天才教育研究会会长兰祖利（Renzulli，J.S.）教授：“如果教育者能给予所有学生以机会、资源和激励，促使他们的聪明才智发展到最高水平，那么人的作用就可以得到最充分的发挥”。
兰祖利教授及其团队创立的三环天才理论认为：只要具备下列三个要素的学生就是资优人才。
①高于平均水平的能力——包括抽象思维、言语表达、逻辑推理、记忆力等方面的能力。
②执着精神——强烈的兴趣、热情和爱好，坚韧不拔、吃苦耐劳、努力工作、充满自信。
③创造力——独创性思维，好奇、善于思考、敢于冒险，能接受不同的观点和新鲜事物，敏感性强。
（犹如三个叠合交叉的圆环）
2.三环天才理论的特点。
①不主张判断某人是否为天才，而是主张发现学生的天才行为，并发展这种行为。
②面向全体学生，天才的表现可以因人而异，因环境的不同而变化，不是一成不变的。每一个儿童，甚至是智力较差的儿童，都可能具备某一方面的天才。
③三要素的特点和相互关系
高于平均水平的能力：潜在能力。这一要素比较稳定，可以由测量获得。
·执著精神和创造力更富动态性、是可变的。
·执着精神和创造力经过适当的刺激和培训，两者都可以得到发展，两者总是互相刺激，互相促进、共同发展的。
·执着精神和创造力不仅仅是“识才”的标准，更是“育才”的目标。
·创造有一个基本原则是“人人都有创造力，创造力的水平经过训练是可以提高的”。
3.全校范围丰富教学模式之一：开展三元丰富活动培养全体学生的天赋和才能。
三元丰富模式：
第一类：一般探索活动——激发兴趣。
通过阅读书籍、实地走访、虚拟参观、网络活动等方式进行。
第二类：集体培训活动——着力培养学生的技能和素质。
第一是培养学习技能，如怎样记笔记、如何从网络下载需要的内容、如何写论文等。
第二是进行有关训练：
（1）创造性思维方法的训练；
（2）解决问题能力的训练；
（3）人际交往及合作能力的训练。
第三类：个人或小组对现实问题的探索。
1.这是带有研究性和调查性的活动，尽管只是“少年版”的研究活动。
2.由学生自行提出问题并尝试应用一些专业的研究方法。
3.这些问题没有唯一的答案，可以有好几种不同的解决方案。 二、探究性实验的立足点
针对三环天才理论，对于资优生的培养，个人理解它有如下观点：
①提供多种机会，激发学生的动机（学习的内驱力）；
②通过科学探究点燃学生的想象，激发学生的思考；
③让学习动起来并增强创新性；
④深度学习及有价值的实践导向。
根据上述的理解，结合探究性物理实验具有的设计性、研究性、探索性的功能，以及对介于儿童和成人之间的中学生，已具备了初步科学探究的潜能，笔者认为探究性物理实验对资优生的培育能发挥一些作为，特别对激发学生兴趣与思考（Why）、动手能力、创新与产出将起推动作用，与此相对应，探究性实验活动要做好以下的定位。
1.立足基本技能的训练——探究活动的基础
亚瑟·米勒（A.Miller）教授将科学探究能力包含的成分分为三类：一般的认知技能（例如观察、分类等等）、实践的技能（例如，知道怎样使用不同的测量工具）和探究的策略（例如，知道用重复测量来提高测量的可靠性）。他认为第一种技能是不需要教的，它是所有孩子都拥有的认知的一般特性，而其他的两种技能是需要教的。
针对实践的技能的训练，首先要有严格的实验室纪律，让学生有安全意识，对人身、对仪器有保护意识。其次再培养使用不同的测量工具和设备。学生是实验阶段的主角，要给予锻炼的机会。对测量工具和设备，主要依靠学生自己通过阅读说明书，掌握操作方法和技术性能，而教师可给一些提示，学生互相之间可交流讨论预习情况，一起适当分析测量工具的设计思想。在学生预习好的情况下，“逼”学生动手，大胆操作。
针对探究的策略的训练，在实验前，先让学生集体讨论交流各自的实验方案，鼓励学生发表见解；实验过程中，要培养学生具备良好的习惯，例如，电学实验，首先能按电路图摆放仪器，要将实验中需要调节的仪器摆在手边、需要读数的仪器要摆在方便读数的地方、回路的接线布线，要方便自己的检查、接线前电源要先断开等等。实验后，汇报实验的观测结果，引导学生对实验结果进行探索。例如，通过交流认识误差存在的客观性，正确分析误差来源，从而找出最佳实验条件。
2.进行探究式实验教学活动
在实验中，通过对一些感性材料的接触与研究，能激发学生对事物的兴趣和理性思考。为了激发学生的创造力，促进学习过程的内化，尽量采用开放式的探索方式。传统的教学观念侧重于“去问题”教学（解决问题），而新的学习理念是“发现问题”，注重质疑探究（发现问题、提出问题、探究问题、讨论问题）。为达成这样的效果，要为学生提供合适的资源并侧重培养质疑探究的能力。
（1）选取具有可探究价值的资源。
①真实完整的问题；
②开放式的问题；
③适合学生认知水平的问题。
（2）质疑探究能力的培养——探究活动的核心。
苏联霍姆林斯基说过：在学生的脑力劳动中，摆在第一位的不是背书和记住别人的思想，而是让学生本人进行思考。
在探究性的活动中，教师作为指导者、协作者、参与者的角色出现。教师如何激发学生的思考？是探究成功与否的关键。作为指导者，应当创设问题情境，从实验的设计思想、器材的选择、操作过程等，让学生有源于学生认知结构的发现，有新的直接体验和感悟。作为协作者、参与者，要赏识学生在活动中的闪光点，分享解决旧问题又生成新问题的感受。下面用一节课例，来展示如何培养学生的能力过程。
（选修3-1）第三章《恒定电流》中的第4节“电阻的串、并联及其应用”，对于其中电流计改装为电压表的内容，把它定位为一个探究主题——“探究电压表的原理与结构（型号J0408）”。
活动方式——采用实验探究型提问方式，引导学生探究、讨论问题。
教学片断1：用电压表测量串联电阻的部分电压和总电压。
演示实验一：如图R1=5Ω，R2=15Ω.将两电阻串联，接在稳压电源两端U=2V.
提问：①R1两端的电压U1=？
②用电压表测R1两端电压时，读数多少？[电压表的型号（J0408）]
学生计算：U1=0.5V。
评价计算方法（学生：比例法计算最简便）。
观测（请学生读数：0.50V）。
（另外，也测量R2两端的电压确为1.50V。）
演示实验二：上图中的两个电阻调换为R1=5KΩ、R2=15KΩ，仍接在稳压电源两端U=2V。
再提问：③R1两端的电压U1=？
④用电压表测R1两端电压时，读数多少？
学生类推：U1=0.5V。
观测（请学生读数：0.22V）。
提问：怎么回事？R2两端的电压又是多少？
实际测量之，只有0.66V。
再提问：哪位同学知道读数变小的原因？
大部分学生表情生动，却说不出自己的看法；极个别学生有见解。
某学生：电压表与R1并联，并联部分电阻小了，电压小了。
追问：两次实验电路结构相同，为什么在实验一，读数与计算几乎吻合？
该学生停顿片刻，无法回答。
讨论引导：肯定由于电压表接入引起的，要弄清原由，需要认识电压表的内部结构。
点评：引出有价值的，能用实证方法来进行研究的问题。学生提出自己对问题答案的推测，经过教师与学生之间，学生与学生之间的讨论，得出学生自己或小组对问题答案的预测，师生互动、生生互动，贯穿探究的全过程，构成了探究的“软环境”。
教学片断2：电压表的逆向设计。
本节课中所探究的电压表是学生常见的（J0408）型号的电压表，上课时每两个学生一只该型号的电压表。教师先介绍表头的工作原理，给出表头参数（满偏电流Ig=1mA、电流计的内阻Rg约100Ω）再设置问题串：
提问：表头能测电压吗？能测多大（引导学生估算：Ug=IgRg≈1×10-3×100V=0.10V）？它是不是大家面前的这个电压表？
引导问：表头只能承受小电压，要测量较大的电压时，怎么办？
引导学生设计方案并筛选：
方案1：增大Rg以增大Ug可行吗？
方案2：在表头串联一个分压电阻（该方案由学生提出并达成共识）。
追问：（J0408）型号的电压表中量程为3V的含义是什么？
其分压电阻值多大？（请学生自行计算，并评价其中一种简约方法：RV==Ω=3000Ω，RV=Rg+R分。
拓展提问：0～15V量程又该怎么设计？如何实现双量程？
（对双量程中两个分压电阻的设置上，肯定了一位学生有效利用分压电阻的优化重组设计，教师同时展示电压表中电阻器的实物摆布和说明书中的电路图以印证，学生欣喜。）
点评：使用能够直接对问题进行调查研究的方法。
实验中创设的问题情境，应尽量做到“以疑激思”、“以疑诱思”，不断为实验创设悬念、正疑，激发主体思维最大限度地参与实验探究过程中。教学实践表明，疑质探究在于通过学生自己感受论证的思维过程，体验发现的乐趣，帮助学生形成积极探索的精神，培养创新思维方法和科学精神。
（3）增加探索性实验——探索活动的补充。
在实验教学中，要尽量创造机会，方式方法很多，如让学生改进实验、拆装旧仪器；再如，中学物理实验大部分是验证性实验，我们在教学中可以把一些验证性的实验变为探索性的实验，要尽量再现实验的设计过程，让学生多想想：“为什么这样做？”，“换种方法行不行？”“器材为什么这样设计”，以此渗透物理思想，启迪学生的思路。在“大气压的测定”一节教学中，如果把这一实验改成探索性实验，可引导学生探索型的提问：
ⅰ.将一开口玻璃管插入水银槽中，为什么管内外水银面相平？
ⅱ.把玻璃管中安上一活塞，向上拉动活塞，为什么水银柱能上升？
ⅲ.当玻璃管足够长，不断向上提拉活塞时，水银柱是否能不断上升？
ⅳ.在水银柱不随活塞的上升而上升时，你能从中悟出什么？
ⅴ.怎样使管内水银面以上部分达到真空状态，从而精确地测得大气压值？
按此实验、探索、解疑不断深化的探索方式进行教学，有利于调动学生思维的积极性，激发灵感，产生顿悟；学生自己在“探索”物理规律的实验过程中，加深了对知识的理解和运用，也培养了自己的创新能力。
3.实践导向
（1）开放实验室——实验与理论相结合。
学校创设专门的自学实验室，给有兴趣的学生提供实验的条件，学生自己安排时间去做实验，手脑并用，通过定量或半量的测量，以理解理论课上讲授的内容。实验课题可以教师提供，也可学生自己拟定（经教师审核）。如在物理选修3—4《单摆》一节中，从理论上推导出在摆角条件下的单摆的周期公式，但对同一个单摆，它的周期是否受摆角的影响？总有学生心存疑问。那么就让部分学生到实验室测量单摆周期和其摆角的关系，实验装置如右图1。量角器用以测量摆角（精确度不太高，但不影响实验结果），单摆周期用图1右下的FB213型数显计时计数毫秒仪测量（时间测量可精确到毫秒）。有位学生经过实验得出如下数据：
这个测量结果极大的激发了学生探索的热情，继而有学生用T—图像处理数据。从上表数据中得到的图像如图2所示，拟合后结果见图3.
图2
图3
学生自己分析图像，初步认识单摆的周期规律：摆角θ≤50时，其周期基本不变（摆角为10、20时，摆球的摆动不易控制在一个平面内，形成圆锥摆，导致周期测量偏差大），摆角超过120后周期随摆角增大才有明显的变化。
虽然该实验精度并不是很高，在摆角测量上是比较粗略的，但学生通过该实验探究体会到，单摆作为一个运动模型，摆角和周期的关系并不是人为规定的，它可以通过科学实验得到：在摆角足够小时，周期和摆角可认为无关，此时也可将单摆的运动视为简谐运动，从而得到其周期公式；当摆角太大时，便不能将其视为简谐运动，同时其周期也将和摆角有关，使学生对单摆形成科学有效的认识，感受研究问题的科学方法。
（2）实验活动与社会相结合。
创设学以致用的平台，给学生原创性的研究机会。
如举办科技工程大赛，让高一、二的学生有动手实践。在工程大赛中，体验各个环节：设计（原理与计算）、电脑模拟、实验、评价。
4.深度学习——课程与专业知识前沿联系
第7篇
【论文摘 要】本文首先分析了初中物理实验习题类型特点以及解题的技巧，然后结合初中物理教育和教学的特点分析了物理模型在初中物理教育教学中的重要意义。
【论文关键词】物理模型初中物理教育初中物理教学简单性原理
一、新课标对初中物理实验的要求全日制义务教育物理课程标准总目标提出：使学生保持对自然界的好奇，发展对科学的探索兴趣，在了解和认识自然的过程中有满足感及兴奋感；学习一定的物理基础知识，养成良好的思维习惯，在解决问题或做决定时能尝试运用科学原理和科学研究方法，经历基本的科学探究过程，具有初步的科学探究能力，乐于参与和科学技术有关的社会活动，在实践中有依靠自己的科学素养提高工作效率的意识；具有创新意识，能独立思考，勇于有根据地怀疑，养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神；关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立正确的科学观，有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感。新教材中把科学探究作为一个重要的内容，贯穿于整个教材之中，近几年初中物理实验习题从类型和形式上都有所突破，特别在各地的中考中对实验的考查每年都在加强。大体上的出发点主要有：一是注重对操作过程和实验设计考查；二是对教材中常见的实验题的器材和实验环境进行变化；三是注重对实验失败原因的剖析；四是注重对实验过程的考查。二、初中物理实验习题三大类型的特点及解题技巧㈠测量型实验的特点及解题技巧初中物理测量型实验主要有直接测量型和间接测量型两种，共15个实验，这些是中考物理实验测试必不可少的组成部分。1、直接测量型实验共10个实验：⑴用刻度尺测长度，⑵用秒表测时间，⑶用量筒测固、液体的体积，⑷用水表测家庭自来水使用量，⑸用天平测物体的质量，⑹用温度计测水的温度，⑺用弹簧测力计测力的大小，⑻用电流表测电流，⑼用电压表测电压，⑽用电能表测电功的大小。直接测量型实验主要针对一些常用物理测量工具的使用方法、读数方法等，而这些知识和能力在课堂教学中已逐步渗入，常用物理测量工具的共性都需要看量程、分清分度值。所以只要掌握好其一，便可基本无碍。2、间接测量型实验共5个实验：⑴用刻度尺、秒表测平均速度，⑵用天平、量筒测物质密度，⑶用刻度尺、弹簧测力计测滑轮组的机械效率，⑷用电流表、电压表测电阻，⑸用电流表、电压表测小灯泡的电功率。这五种实验都涉及到诸多的物理测量工具的使用，也同时具有相应的实验原理：⑴物体通过的某段路程或某段时间的平均速度测量实验原理是v＝s/t， ⑵测物质密度的实验原理是ρ=m/v和排水法，⑶测滑轮组的机械效率实验原理主要是η＝W有/W总、W＝F・S及二力平衡，⑷测电阻的实验原理是欧姆定律I=U/R的推导式R=U/I，⑸测小灯泡的电功率实验的原理有两种，①伏安法的实验原理即为P=U・I，②电能表、秒表测电功率实验的原理即为P＝W/t。解决此类题时，一定要细心，确保基本的物理测量工具的使用、读数不出错。同时还应注意题意的局部拓展性变化。近年来各地的中考物理测量型实验在这类题中变化较多，要格外注意。㈡探究型实验的特点及解题技巧1、不同版本的教材内物理探究型实验共计有14个实验：⑴探究物质的一种属性――密度，⑵探究平面镜成像特点，⑶探究凸透镜成像规律，⑷探究摩擦力的大小与什么有关，⑸探究运动和力的关系，⑹探究液体压强的特点，⑺探究杠杆平衡条件，⑻探究动能（重力势能）大小与什么因素有关，⑼探究物质比热容，⑽探究影响电阻大小的因素，⑾探究不同物质的导电性能，⑿探究电流与电压、电阻的关系，⒀探究电流热效应，⒁探究电磁铁磁性强弱的因素。2、不同版本的教材外物理探究型实验包括新课改以来物理课外读物上设计的探究活动和各地中考试题中出现的，其中最常见的有：⑴探究水果电池电压与哪些因素有关，⑵探究篮球反弹的高度与哪些因素有关，⑶车辆滑行的距离与哪些因素有关，⑷探究物体承受的压力与哪些因素有关，等等。物理科学探究活动一般有7个主要环节，依次是⑴提出问题，⑵猜想与假设，⑶制定计划与设计实验方案，⑷进行实验和收集数据，⑸分析论证，⑹评估，⑺交流与合作。各地的中考命题针对这一知识点在各个试题上有着不同程度的偏重，也不可能面面俱到地进行考查，这也就给命题带来了多个角度的可能性。比如同是考查凸透镜成像规律，但由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的教学中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际，并且所考核的方法和能力都是学生应了解和掌握的。所以在对学生进行应考技巧的教育引导中，提醒学生对此不要产生心理上的障碍，只要抓住应用得当的方法，一般都能轻松解决。探究型实验试题的解题方法强调应用性和开放性，突出物理知识的应用，强调灵活运用物理知识解释试题呈现的问题，故而在解答时，可附助已有的知识和结论，对试题所考查的内容和能力，做出正确的解答。当然中考命题并不会只局限于已有知识的得出，往往可能会更注重探究过程的考查，因此解答此类试题时千万不要急于求成，而要体会出试题考查的方向，也就会从容应答。三、设计型实验的特点及解题技巧⑴物理开放题是指题设条件不确定、解题方法多样化、答案不唯一的题目。这些试题或条件开放、或策略开放、或结论开放，可谓千姿百态。通过求解这一类问题，可以激发学生的求知欲，提高学习兴趣，考查学生发散思维能力和创新能力。因此，在一些中考试卷中，出现了一批立意和情景新、耐人寻味的开放型试题，它们成为试卷中的亮点，格外引人注目。⑵设计型实验题是指根据实验目的和要求，设计研究方案，运用不同于教材或试题要求的实验方法解决同一物理问题，此类题综合考查学生观察实验，运用所学的理论知识进行综合分析、归纳等能力，有一定的难度。近年来此方面的试题陆续增加并延伸到我们的生活周围之中，命题也已不局限于对教材已有实验的新设计。解答设计型实验时，首先要明确试题所需要解决的问题，然后结合教材所学相关知识和设计，进行分析和比较，从中发现其异同之处，从而进行创造性的变更和设计，在这种情况下一般问题都会得到解决。总之，普及九年义务教育是提高全民族的素质，物理素养是公民的科学素质的基本组成部分。我们基础教育一线的物理教育同行只有抓住实验探究教学，深化物理实验，让学生的科学素质真正能达到九年义务教育的目标
第8篇
一、用简单器材做好实验，培养学生的创新意识
做好物理实验，对于物理学习是有很大帮助的，做好物理实验是需要一定的物理实验器材，但物理实验有时是用简单的器材就能说明问题，例如学习力的作用是相互的这部分内容时，就让学生通过拍桌子感到手疼来体会。我经常用学生身边的物品做实验，如用铅笔和小刀做压强实验，用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验，用汽水瓶做大气压实验，用小药瓶做物体的浮沉实验，用水和玻璃做光的色散实验等，这样有利于培养学生的创新意识，即充分利用资源开发新产品。
二、创设实验情景，培养学生的创新精神
（教学实例）在“变压器”教学中，为了探索“变压器原、副线圈匝数与电压、电流的关系”时，设计了一系列小实验先定性后定量研究。实验步骤为：a. 利用可拆式变压器，副线圈用漆包线绕成，并连接一个小灯泡，先加入一组线圈，请学生观察小灯泡是否变亮；b. 再逐个增加副线圈的匝数，让学生进一步观察小灯泡是否变亮。此时学生的注意力充分集中，使灯变亮的欲望进一步加强，最后灯终于变亮了。在学生的情感意识中更加想知道“输出电压与匝数”到底是什么关系呢？接下来再与学生一起探索。实验2步骤为：a. 利用可拆式变压器实验装置，在原、副线圈二端各接一个电压表；b. 记录原、副线圈的匝数及两个电压表的示数；c. 改变原、副线圈的匝数再记录两个电压表的示数；d. 根据数据分析请学生得出“电压与匝数成正比”的规律。接下来进一步探索，实验3的步骤为：a. 在实验2的电路中接入二个电流表；b、测出各表的示数；c. 计算U1I1、U2I2的值，并提出问题为何U1I1＞U2I2呢？d. 进一步实验，将可拆式变压器的铁芯向右移动，变压器的输出功率变得更小，从而说明实验中总有铁损、磁损，再抽象出理想变压器的工作原理即U1I1=U2I2。这样由实验步步深入，层层设置问题情景，围绕问题师生共同探索，有利于学生探索能力的培养。同时也符合高中生从定性到定量研究的认知规律。
三、精心创设探索性实验，培养学生的创新能力
在教学时，精心创设探索性实验，首先需要教师进行创新设计，包括教具设计，实验层次的安排，问题的设置及解决的办法等。比如在学“超重和失重”时，指导学生自己设计一个失重实验装置并观察失重现象，有些学生找了一根绳子系一个小球，然后剪断绳子，小球做自由落体运动；有些学生找了一个用过的易拉罐，在靠近底部的侧面打一个洞，用手指按住洞口，在里面装上水，移开手指，水就从洞中喷射而出；如果放开手，让易拉罐自由落下，在下落过程中，水将不再从洞中射出，甚至有些同学还搜集了有关宇航员在太空中处于超重和失重状态生活的资料……这样，在实验教学中，教师精心创设实验，鼓励学生用自己的头脑思考问题，勇于探索，不断创新。
四、创造机会多做实验，养成勤动手的好习惯，培养学生的创新理念
学生实验能力的培养是一项长期的工作，应贯串在整个物理教学过程中，只要有可能就让学生参与。在课堂教师演示实验中也要尽可能创造机会让学生动手，如测定电源的电动势和内阻实验、摩擦起电实验等就请学生做；将其中的一些演示实验改成学生分组实验如描绘小电珠的伏安曲线实验、决定导体电阻大小的因素实验等；做好教材中的小实验；让学生参与教师准备和整理实验器材，使学生有更多的接触实验器材的机会，以便了解器材的性能、用途。处理好实验性的习题，准备好相关的实验器材，让学生亲自动手做，进行观察，从中得出结论。总之增加学生动手的机会，有利于调动了学生学习的积极性。
五、尽量多做选做实验，积极开展物理课外实验，和学生一起共同创新，促进学生创新能力的发展
第9篇
论文关键词：限流式，分压式，特性曲线
现行高中物理教材中有三个学生分组实验：《测定金属的电阻率》、《测定电池的电动势和内阻》和《描绘小灯泡的伏安特性曲线》都要选用滑动变阻器，前两者选用滑动变阻器的限流式接法，后者选用滑动变阻器的分压式接法。高考电学设计性实验命题对其多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，学生分组实验又没有实际的指导，学生感到无从下手。学生主要对以下两个问题有疑问：1.对这两种接法的电路结构和实物连线的差异存在混淆；2.遇到具体问题根本不知该如何选用哪种接法。下面就学生的这两点疑问谈谈自己方法。
一、两种接法的电路比较
图一电路为滑动变阻器的限流式接法，被控电阻Rx和滑动变阻器右侧的有效电阻RPB串联，在开关闭合前触头置于A端。
图二电路为滑动变阻器的分压式接法，被控电阻Rx和滑动变阻器左侧电阻RPA并联，再与右侧电阻RPB串联，在开关闭合前触头也置于A端。
两者电路的唯一差异就是前者没有导线AC，滑动变阻器只有一部分是有效的；后者有导线AC，滑动变阻器两部分都是有效的。
二、两种接法的选用
为使问题简化，分析中电源电动势均取，内阻不计。
1.限流式接法
图一电路中，开关闭合后，流过被控电阻Rx的电流为
令，，则有
为了形象简便起见，利用几何画板分别画出各值对应的图象，称为限流式接法的特性曲线。如图三所示，对这些曲线进行分析。
（1）无论k取何值，通过调节滑动变阻器，都无法使流过被控电阻的电流取到零。
（2）当k很大时，曲线接近水平直线，对应的物理含义是当很大时，在滑动变阻器有明显滑动，而流过被控电阻Rx的电流无明显变化且很大，这时滑动变阻器对电流的调控作用不大，称为对电流的调控范围过小论文范文。
（3）当k很小时，曲线非常弯曲，对应的物理含义是当很小时，在滑动变阻器接近零附近滑动，流过被控电阻Rx的电流变化异常大，这时的滑动变阻器不易控制，给调节带来很大困难；在其他位置滑动，电流无明显变化且很小，这时的滑动变阻器实际上对电流的调控作用不大且电表读数很小，偶然误差很大不宜记录数据，称为对电压的要么调控精度过低，要么调控范围过小。
（4）当k≈1时，曲线介于上述两种曲线之间限流式，避开了对电流的调控范围过小和调控精度过低的两种缺陷，发现∈[0.2,2]，调控效果较合适。
2.分压式接法
图二电路中，开关闭合后，被控电阻Rx两端的电压为
令，，则有
同样分别画出分压式接法的特性曲线。如图四所示，对这些曲线进行分析。
（1）无论k取何值，通过调节滑动变阻器，被控电阻两端的电压都在零到电源电动势之间变化。
（2）当k很小时，曲线非常弯曲，也就是说，出现与图三中当k很小时的类似情况，这时滑动变阻器对电压的要么调控范围过小，要么调控精度过低。
（3）k越大，曲线的线性程度越高，也就是说，越大，被控电阻两端的电压U随滑动变阻器的滑动而均匀变化，这时的滑动变阻器对电压的调控精度高且调控范围大。值得注意的是，并不是越大越好，在因为在被控电阻一定情况下，当很大时，电流几乎从变阻器上流过且干路电流很大，电能主要消耗在变阻器和内阻上,这不是我们使用变阻器所希望的。根据图四发现，当时，特性曲线的线性程度已经相当不错，完全没有必要再提高了，发现∈[0.2,10]，调控效果较合适。
根据上述分析，我们可以总结出选用两种接法的原则：
1.要求被控电阻的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式接法；否则，可采用限流式接法。
2.被控电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值，但没必要太大，须用分压式接法；被控电阻的阻值与滑动变阻器的总阻值差不多，须用限流式接法。
3.两种接法均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为在电路完全一样的情况下，限流式接法总功率，分压式接法总功率，前者功率较小。
4.特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流来综合考虑。
【参考文献】
［1］杨述武，赵立竹，沈国士主编．《普通物理实验（电磁学部分）》．高等教育出版社．2007年12月
［2］曹广卫．《选用限流式电路还是分压式电路》．中学物理教学参考．2003年第6期
［3］张香宝．《分压式接法滑动变阻器阻值的选择》．物理教学探讨．2005年第10期
第10篇
关键词：数控直流电源；稳压电源；电压源；电流源
中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：10053824（2013）04006707
0引言
数控直流稳压电源应用非常广泛，是学习电子信息工程、通信工程、机电一体化、电气自动化等电类专业学生必然涉及到的一个电工电子课程设计项目。全国大学生电子设计竞赛曾于第一届A题、第二届A题和第七届F题（电流源），全国首届高职院校技能竞赛样题以及省级院校竞赛都有涉及，用来检验学生的电子设计能力，可见其普遍性。
虽然较多论文都涉及，但电路设计的多样性以及制作经验篇幅鲜少，不足以使读者完成作品并举一反三。笔者参阅数十篇关于数控直流电源系统的设计，发现许多很难读懂的问题。例如，给出参数设计输出达20 V电压，但运放直接驱动达林顿管明显无法输出达22 V以上。又如，通篇无关紧要的内容，唯独缺少比较放大环节设计及关键电路的完整连接，也就是说DAC输出到调整管之间内容匮乏，这也是本文解决问题的初衷。
直流稳压电源按照功率管工作状态，分为线性稳压电源、开关稳压电源2种。鉴于电类专业课程设计的需要，本文重点解析线性稳压电源之关键设计，如与OP放大器设计联系密切的部分，希望对读者制作该项目或写论文有所帮助。
1设计要求的性能指标与测试方法
1）输出电流IL（即额定负载电流），它的最大值决定调整管（三端稳压器）的最大允许功耗PCM和最大允许电流ICM，要求：IL （Vimax-Vomin）
2）根据输出电压范围和最大输出电流的指标，U/I可计算出等效负载阻值。例如，输出电压要求达30 V，最大输出电流1 A，因此模拟负载应满足从几Ω到30 Ω之间，调整管耗散功率应满足30 W以上，考虑加散热片。
1.2质量指标
纹波电压：是指叠加在输出电压Uo上的交流分量。在额定输出电压和负载电流下，用示波器观测其峰一峰值，Uo（p-p）一般为毫伏量级，也可以用交流电压表测量其有效值。纹波系数是纹波电压与输出电压的百分比。设计中主要涉及滤波电路RLC充放电时间常数的计算。一般在全波式桥式整流情况下，根据下式选择滤波电容C的容量：RL・C=（3-5）T/2，式中T为输入交流信号周期，因而T=1/f=1/50=20 ms；RL为整流滤波电路的等效负载电阻。
稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压变化对输出电压的影响[2]，因此只需测试其中之一即可。电源输出电阻ro和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响[2]，因此也只需测试其中之一即可，具体操作参照指标的定义来实施。
2.2DAC接口电路的设计
2.3调整管控制电路、电压采样与电流采样电路的
2.4ADC接口电路的设计、同时具备电压源与电流源功能的设计
2.6具备电压预置记忆存储部分的设计
2.7保护电路的设计
2.8.2滤波电路的设计
3结语
曾经查阅数十篇类似稳压电源电路图，深感模拟电路设计的重要性。本文将电压源与电流源的设计方案同时罗列，便于读者理解设计要领。重点解析DAC输出后的电路设计，图中电压、电流数据全部基于proteus交互式仿真完成。电路设计的连贯性、采样电路取值、运放电路与驱动电路设计等，是同类论文较少论述的环节，可以有效解决目前存在的诸多问题，有助于读者提高电路解析能力。仅此抛砖引玉，希望本文的设计能对读者在实际工作中有所帮助，不当之处请多指教。
参考文献：
[1]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程――基本技能训练与单元电路设计[M].北京：电子工业出版社，2007.
[2]邓坚，杨燕翔，齐刚. 数控直流稳压电源设计[J].计算机测量与控制，2008，16（12）：19911993.
[3]杨秀增，黄灿胜. 基于Nios II的高精度数控直流稳压电源设计[J]. 电子设计工程，2009，17（9）：4749.
[4]许艳惠. 一种智能化高精度数控直流电源的设计与实现[J]. 微计算机信息，2007，23（32）：136138.
[5]DAC0832手册.National Semiconductor Corporation DS005608[EB/OL].（20020120）[20121011]. http：///product/dac0832.
[6]冈村迪夫.OP放大电路设计[M].王玲，徐雅珍，李武平，译.北京：科学出版社，2004.
[7]铃木雅臣.晶体管电路设计（上）[M].周南生，译.北京：科学出版社，2004.
[8]江海鹰，孙王强，孙杰，等. 实用高精度数控直流电流/电压源[J].济南大学学报：自然科学版，2006，20（3）：249251.
[9]彭军.运算放大器及其应用[M].北京：科学出版社，2008.
[10]清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础简明教程[M].3版.北京：高等教育出版社，2006.
[11]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.
[12]陈光明，施金鸿，桂金莲.电子技术课程设计与综合实训[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.
第11篇
（江苏省南通市第三中学，226000）
“电功”是初中物理探究式教学中较难驾驭的内容，难就难在要探究的因素多，尤其是有个“电阻”的因素在里面作梗——电功的公式W＝UIt中并没有电阻R，但学生总是无一例外地提出电阻是影响电功的因素，而教师不敢轻易地否定它，既怕违背探究式教学原则，更怕犯科学性错误。于是乎，有的教师便耍起了“小聪明”：
【场景1】
师电阻的大小与电流有关系吗？
生电阻的有无与电流无关，而与长度、横截面积、材料有关。
师同学们，我们的用电器是已经制作好了的，你们说，它的电阻会变化吗？
生不会。
师那么在探究影响电功的因素时，是不是可以不考虑用电器的电阻呢？
生可以。
……
【场景2】
师同学们，你们开动脑筋猜想，提出了影响电流做功的因素有电压、电流、电阻、时间，这很好。由于时间的关系，我们今天用控制变量法探究电流与电功的关系、电压与电功的关系。至于电阻与电功的关系，作为同学们课后探究性学习的作业，好不好！
生好！
……
这样,就成功地绕开了电阻。这两招屡试不爽。
可是有一次，我正想回避掉电阻时，几个好问的“执着型”学生却揪着不放：“老师，为什么不让探究电阻对电功的影响，不是可以用控制变量法一一排除吗？”“现在许多用电器的电阻是可变可控的，如亮度变化的台灯……”毫无准备的我，尴尬万分……
痛定思痛，我认真地备课，积极地实践，终于攻克了“电功”这个堡垒。课堂上，精彩纷呈、迭起：
一、发现问题
首先演示：打开开关电灯亮，用电池连接小灯泡亮，给小电水壶通电一段时间后水沸腾……
接着介绍：这些都是电流做功的结果。然后提问：电流做功的多少可能与哪些因素有关呢？
学生小组讨论后汇报，我同步
在黑板上记录：共有电压、电流、电阻、时间4个因素。
二、提出猜想
我让学生展开猜想：上述因素与电功是什么关系？
给足时间讨论后，各小组汇报，我同步将各种猜想整理于黑板上，共有如下10种：
（1）同等时间、同样电流，电压高则电功多。
（2）同等时间、同样电流，电阻大则电功多。
（3）同等时间、同样电压，电流大则电功多。
（4）同等时间、同样电压，电阻大则电功多（亦有学生说电阻大则电功少，但人数少）。
（5）同等时间、同样电流、同样电压，电阻大则电功多。
（6）同等时间、同样电流、同一电阻，电压高则电功多。
（7）同等时间、同样电压、同一电阻，电流大则电功多。
（8）同一电阻、同样电压、同样电流，时间长则电功多。
（9）同等时间、同一电阻，电压高则电功多。
（10）同等时间、同一电阻，电流大则电功多。
我未置可否，没有急于纠正学生提出的“荒谬”猜想，而让学生在其后的活动中自我纠正，同时教导学生互相尊重——因为这时已有学生对一些猜想表现出不屑一顾的神情，或跃跃欲试想批驳。我可不能让他们抢先“发作”，因为，对这些猜想，我早设计了专门的处理程序。
三、评估猜想
在全班范围内，由各小组派代表对10个猜想进行评价。短暂的“争鸣”后，第5～7个猜想很快被淘汰，理由是：根据欧姆定律，电压、电流、电阻三位一体，其中两者一旦确定，则第三者也就确定，不会再变化，所以这3个猜想是伪猜想。而第8个猜想是不言自明的，第9、10个猜想实为同一种猜想。此时，黑板上只留下了第1～4个猜想和第9个猜想。
在评估猜想的过程中，学生的发言对其他学生的正面影响大大超越了教师的直接讲解，这是由于角色转换使学生的专注力
得以提升的缘故。
四、实验设计
我提供多节电池、一个电压表、一个电流表、不同规格的小灯泡等器材，让学生设计能验证猜想的电路。
学生在小组内畅所欲言、商讨争论，很快达成
如下共识：采用串联电路，可让用于比较的小灯泡电流相同，对串联的小灯泡分别测量电压和观测亮度，就可以验证第1个猜想；采用并联电路，则各个支路电压相同，对不同支路上的小灯泡测量电流和观测亮度，就可以验证第3个猜想（这与苏科版初中物理九年级下册提供的实验设计是完全一致的）。
此后,学生对验证第2个猜想的实验设计相当有创意：用3个规格相同的小灯泡串联，以保证电流一样——前两个“合并”，就成为大电阻的用电器（图1中的虚线框）；后一个就是小电阻的用电器。很显然，在这种情况下，电功与电阻成正比，既不需要电压表，也不需要电流表，甚至不必做实验，就能得出可靠的结论。
同样，学生认为：这种方法也可用于对第4个猜想的验证：如图2，观察两个支路上灯的亮度。
我不失时机地对学生表示自己的钦佩和欣赏。
学生设计的第9个猜想的验证方案最简单：分别用2节电池和1节电池对小灯泡供电，观察亮度。对此，有学生说不必操作，这也是不言自明的事情。我还是保持了沉默，未作裁决。
很显然，上述5个实验方案的设计，既满足了学生的求知欲望，更激发了学生的学习潜能，这对学生的实践能力和探究能力的培养
大有裨益。
五、实验探究
各个小组按照讨论得到的实验设计，动手操作，验证评估通过的猜想。其间，我加强巡视，观察各个小组的协作程度，并实时指导实验操作。全班基本完成实验探究后，小组汇报，师生共同把结果整理在黑板上：
（1）电流相同时，电压高则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第1个猜想成立。
（2）电流相同时，电阻大则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第2个猜想成立。
（3）电压相同时，电流大则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第3个猜想成立。
（4）电压相同时，电阻小则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第4个猜想不成立(实验现象与猜想相反——原先大多数学生以为2个灯泡一定比1个灯泡亮，现实证明他们错了)。
（5）电阻不变时，电压高则灯泡亮，说明电功多（实际是电功率大），第9个猜想成立。
在此基础上，我首先引导学生比较第1、2个猜想，学生恍然大悟：这原是一回事，电流相同时，电阻大的用电器分得的电压多（即电压值高）。继续引导学生比较第3、4个猜想，学生发现这两者也是一回事——电压相同时，电阻小的用电器通过的电流大。经过分析、比较，学生明白了其中的原因。
我对学生在探究活动中的良好表现和取得的成绩大大表扬了一番。
至此，一切水到渠成，我宣读了结论：进一步的研究表明，如果将通过用电器的电流记作I，加在用电器两端的电压记作U，通电时间为t，电流对用电器所做的功记作W，则W＝UIt。
这个公式与5个猜想的实验结果相容，我和学生都很满意。
六、波澜再起
有了公式W＝UIt，接着就是学以致用，让学生做些练习。
忽然，有学生举手说：“第2个猜想的表达式能不能直接用W=I2Rt？因为U=IR，所以W＝UIt=I2Rt。”这又一次刺激起了学生的探究欲望——学生在初中物理中第一次接触到带平方的公式，显得比较兴奋。
这时，学生的思维异常活跃起来。有学生提出：能不能说电阻不变，电功与电流的平方成正比？也有学生提出：在电阻不变的情况下，电功与电压的平方成正比，能这样说吗？
我非常肯定地告诉他们：能！学生第一次接触到3个可以连等、可以互换的公式，而且他们的探究成果就体现在公式里，怎能不兴奋？
就在师生享受探究成功的欢乐时，有学生扔出一枚“重磅炸弹”，引发了轩然大波。他提出的问题是：虽然知道了电功的公式W＝UIt，但它只是关于电功的计算式，没有回答“影响电流做功的因素是什么”的问题。
这大大出乎我的预料（当然更出乎其他学生的意料），教材上也就约定俗成地认为，电压、电流和时间是影响电功的因素。
接着，他这样陈述：影响电流做功多少的因素是电压与电阻（及时间），电压加在电阻上才有电流，有了电流才能对用电器做功，时间长则做功多。公式没能回答这个问题，要将公式写成
才是回答了这个问题。
沉默思索片刻后，我请他再复述一遍。
这次，他说得更加明白了：电压是外因，电阻是内因，两者结合才有电流，有电流就有电功，所以说电压、电阻和时间才是影响电流做功的因素。
我除了佩服，还能有什么呢？真所谓“青出于蓝而胜于蓝”。至于公式W＝UIt的更广泛、更深刻的意义，又何必现在就告之呢？等他们学习了电动机后，自然就明白了。
而探究式教学的魅力，不正在于此吗？
需要说明的是，此次探究式教学，需要2节课（借用1节活动课）——表面上多用了时间，实际上不然，因为电流热效应的探究过程也在其中了。
《教育研究与评论》（综合版）
征 稿 启 事
本刊综合版面向大教育、立足高品位，主要发表以本土和当代教育为主体研究对象的文章，同时兼顾研究古今中外教育的学术论文、实证报告（包括田野工作报告）等，突出理论性、前瞻性、指导性和综合性。
栏目设置如下：
（1）大家：教育家、教育学家或知名公共知识分子有关教育见解与主张的专稿。
（2）关注：聚焦和透视中国基础教育现状，尤其是基础教育改革和探索的重大人物与事件。
（3）论衡：研究基础教育的学校制度、教育管理、德育创新、课程开发、教学改革、教师专业成长等领域的学术佳作。
（4）情境：教育、教学、学校管理个案或案例的经验研究、叙事研究或田野研究报告，注重描述性。
（5）视野：中外教育历史的重要人物与事件的回眸与反思；中外教育经典和当代教育力作的推介、研读与评论。
（6）语丝：来稿精彩片段摘登。
欢迎广大作者赐稿！来稿请发至本刊投稿邮箱：yanxr@ppm.cn，勿寄个人，以免耽误稿件审理。稿件必须是作者本人的原创性作品，短小精悍、文风清丽的佳作尤受欢迎；学术论文或实证报告一般不超过8千字，文后应附
参考文献。
第12篇
关键词：数字化实验；初中物理实验；物理实验教学
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0059-2
数字化实验（DIS）是信息技术与物理教学整合的重要基础。数字化实验室的设备主要由传感器、数据采集器、计算机、配套系统软件及配套教具等构成。它以真实实验为基础，通过各种传感器替代传统的仪表，通过数据采集器将采集到的实验数据送往计算机进行数据处理、图线分析，借助计算机平台更直观地显示物理现象，更深刻地揭示物理规律。传感器是数字化实验室的重要组成部分。传感器包括力传感器、位移传感器、声波传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、压强传感器、磁感应强度传感器等。它能够快速、高精度地适时采集物理实验中力热声光电等各种变化着的物理量数据。基于传感器的计算机实时数据采集和基于计算机数据处理软件的计算机建模和图像分析等技术是开展物理探究教学的两大技术支撑。
下面列举两个笔者在初中物理教学中利用DIS数字化系统的实验创新教学实例。
案例1 探究电流与电压的关系
传统教学中，学生进行分组实验时利用滑动变阻器多次改变定值电阻两端的电压，分别用电压表和电流表测出电压值和对应的电流值，再在坐标系中描点作图，通过数据和图像得出结论。但一节课的时间里，学生既要设计实验方案，包括设计实验电路和实验表格，又要完成定值电阻的电压、电流值的多次测量，需要较长的时间。而且，如果电压值取得太接近或者不是倍数关系，测出的数据不容易得出结论。因此，在实验前，很多教师往往会提醒学生使电压成整数倍变化，这样做的结果是学生确实容易发现规律、总结出结论，但是“探究”的意味就淡了许多，原本生动有趣的实验也变得枯燥乏味了。若非如此，学生就需要更多时间来进行更多次的实验，一节课的内容又很难完成。
应用DIS数字化系统就很轻松地解决了这个矛盾。
实验过程和数据分析：
1.按电路图连接电路，为使结论具有普遍性，将一个5 Ω和一个10 Ω的定值电阻串联进电路进行实验，用电压传感器和电流传感器代替电压表和电流表分别测定值电阻两端的电压和通过定值电阻的电流。
2.将电压传感器和电流传感器分别接入数据采集器。
3.打开计算机，进入数字化信息系统软件，新建实验，设置电阻的电流-电压关系图线。
4.闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变定值电阻两端的电压，测量多组电压和电流值。计算机根据得到的电压值和电流值实时在界面上生成电流-电压关系图像，如图1所示。
⒌分析所得的实验数据和图像，得出结论。
从图像中能明显地看出通过定值电阻的电流与定值电阻两端的电压成正比。将电压、电流传感器引入测量小灯泡的电阻教学，就可以在很短的时间内清楚地记录下电流随电压变化的曲线。使教学手段更多样，促进教学目标的更好达成。使用数字传感器的好处一是时间短，通过设置，每隔0.1 s就会有一组电压电流数据对应的点描绘在坐标系中，因此在较短的时间（几秒钟）内就会有几十个点记录下来，同时生成I-U图像。二是数据多，结论更可靠。由于采集的数据较多，因此图像较为理想。
案例2 探究磁铁周围的磁场实验
实验装置如图2所示：
1.将磁传感器接入数据采集器。
2.打开数字化信息系统软件，新建实验，设置磁场强度-时间图线，时间设置为1 min，时间间隔设为10 ms。
3.将磁传感器探头向下，在条形磁体表面从条形磁体的中间开始匀速地向一个磁极移动（如图3），再从一个磁极匀速向另一个磁极移动，如此往复，测出磁场强度随时间的变化。
4.观察图像，总结条形磁铁周围的磁场分布特点。
应用磁感应传感器可以使学生明显地观察到电磁铁周围磁场强弱的变化，使我们肉眼看不见摸不着的磁场变得显而易见。
由以上数字化实验教学中的应用看出传感器的介入提升了实验的效率图像的展示，进一步培养了学生的观察能力和分析能力。让教师无需语言的赘述，通过理性的数学分析得出，使学生的认知水平得到提升。但数字化实验也存在一些问题，比如不利于学生对传统实验仪器的熟练操作和正确使用。同时，数字化设备对学生的科学探究方法、学习能力、创新能力、数字处理能力有较高的要求。因此，教师在教学过程中就必须再学习，必须接受新仪器、新手段，才能掌握好新的科技手段，并用在自己的教学工作中。
第13篇
【关键词】FPGA；AD转换；BCD码显示；接口电路
FPGA是大规模可编程器件。它是利用EDA技术进行电子系统设计的载体；硬件描述语言是EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段，VHDL语言是常用的硬件描述语言之一；软件开发工具QuartusⅡ。FPGA以高速、高可靠性、串并行工作方式等特点在电子设计中广泛应用。它打破了软硬件之间的界限，加速了产品的开发过程。
1.硬件电路构成
用一片MCS-51芯片、一片FPGA芯片、模数转换器ADC0809和数模转换器DAC0832构成一个数据采集系统，并用FPGA实现数据采样、D/A转换输出、有关数据显示的控制、键盘电路。单片机完成对A/D转换数据运算。系统的组成框图如图1所示，其功能如下：
（1） 系统按一定速率采集输入电压Ui，经AD0809转换为8位数字量data。
（2） 输入数据与通过CPLD/FPGA采样后输入单片机进行相关运算，最后通过FPGA送至DAC0832转换为ΔU。
（3） 数据采集和处理均在数据采集系统控制器的管理下有序进行。工作速率由时钟信号CLK的速率决定。
2.AD0809与CPLD/FPGA接口设计
ADC0809在转换开始前由地址锁存允许信号ALE 将3 位地址锁入锁存器中以确定转换信号通道。EOC 为转换结束状态信号，由低电平转为高电平时指示转换结束，此时可读入转换好的8 位数据。EOC 在低电平时指示正在进行转换。START 为转换启动信号，上升沿启动。OE 为数据输出允许高电平有效。CLK 为ADC 转换时钟输入端口500kHz 左右。为了达到A/D 器件的最高转换速度，A/D 转换控制器必须包含监测EOC 信号的逻辑，一旦EOC 从低电平变为高电平即可将OE 置为高电平然后传送或显示已转换好的数据[D0..D7]。图1所示为AD0809引脚图；图2所示为AD0809时序电路，根据时序电路图通过两段式状态机设计程序完成与CPLD/FPGA芯片的连接。图4为状态机程序仿真结果，表1所示为状态机功能与相应引脚的取值。
表1 AD转换状态机描述
状态 实现功能 引脚
S0 初始状态，选择1通道模拟信号输入 ADDC=‘1’， ALE=START=OE=LOCK=‘0’
S1 通道锁存 ALE=‘1’， START=OE=LOCK=‘0’
S2 启动A/D转换 ALE=‘1’， START=‘1’，OE=LOCK=‘0’
S3 A/D转换等待状态 ALE=START=‘0’，OE=LOCK=‘0’；
IF EOC=‘0’ 保持当前状态不变，继续等待A/D转换。
ELSE 转换结束，进入下一状态
S4 数据输出允许状态 A/D转换完毕，开启数据输出允许信号。ALE=‘0’， START=‘0’，OE=‘1’，LOCK=‘0’
S5 数据锁存状态 开启数据锁存信号，将转换结果送锁存器锁存；ALE=‘0’， START=‘0’，OE=‘1’，LOCK=‘1’
S6 延时状态 为了保证数据可靠锁存，延时一个时钟状态周期；ALE=‘0’， START=‘0’，OE=‘1’，LOCK=‘1’
其它状态 返回到初始状态 ALE=START=OE=LOCK=‘0’
图1 AD0809引脚图 图2 AD0809时序图
3.BCD码转换电路设计
找到ADC0809的基准电压（Vref）为5.12 V时，模拟输入电压与输出电压的对应关系，其中最小电压准位是5.12/28=0.2 V。这样，当由ADC0809的D[7..0]收到的数据信号是10000110（即86H）时，高4位1000是2.56 V，而低4位0110是0.12 V，所以最后的电压输出结果是2.56 V+0.12 V=2.68 V。为了方便后续的电压数据显示，我们应将输出电压表示成12位的BCD码形式。将D（7..4）转换为对应的12位BCD码H（11..0）；将D（3..0）转换为对应的12位BCD码L（11..0）。如上述的2.56 V是0010 0101 0110，0.12 V是0000 0001 0010，所以相加的结果2.68 V是0010 0110 1000，因此必须设计一个12位的BCD码加法程序。二进制BCD码相加时，由最低4位加起，且每4位相加的结果超过1001时，应加0110调整。BCD码程序转换流程如图3所示。
图3 BCD码转换仿真波形
4.系统电路仿真
AD转换电路与BCD码转换电路构成系统，将AD转换程序和BCD码程序组合成一个整体程序，通过Quartus ii软件生成系统图，如图4所示。 AD转换结果由三位十进制数表示，每位十进制数由四位BCD码表示，总共有12位BCD码输出。将电路输出BCDOUT（11..0）分成BCDOUT（11..8）、BCDOUT（7..4）和BCDOUT（3..0）三部分，通过三个进程Process分别用VHDL语言编程实现LED显示驱动。对整个系统进行波形仿真，得到仿真波形如图5所示，最后在GW48-CK实训开发系统完成功能验证。
图4系统电路图
图5 系统仿真结果
参考文献：
[1] 潘松、王国栋. VHDL实用教程[M]：成都：电子科技大学出版社2001：334-344.
[2] 王建校.张虹，金印彬.电子系统设计与实践【M].北京：高等教育出版社，2008. [2].
第14篇
论文关键词：电工实验室；安全意识；操作技能
“电工学”是很多工科专业学生的一门重要的专业基础课，电工实验室承担着该门课程的实践教学任务。在该实验室中，大量使用着220V或者380V的市电交流电压，其安全问题尤为突出。在该课程之前，工科大学生接触的实验教学应该是大学物理实验，接触的主要是36V以下的安全电压，操作中如果出现问题，也不至于引起大的安全上的事故。但是进入电工实验室后，学生开始接触市电电压，由于此时学生动手能力还比较薄弱，实践能力较差，带电操作会产生令人担心的安全问题。教学过程中，安全问题总是在困扰着实验教师和学生，影响了电工实验教学的全面性和所能达到的深度。
一、电工实验室的安全问题分类
电工实验室的安全问题同其他类似实验室一样，分为两个部分：实验者的人身安全和实验室设备安全。
1.实验者的人身安全
在所有的实验室中，实验者的人身安全总是要放在第一位的。在电工实验室中，实验者的不安全隐患主要是触电。根据触电电流的大小不同，人体受到的伤害也不尽相同，从肌肉抽搐到灼伤、炭化，直至心脏停跳及死亡。所以在实验室安全建设方面，防止触电及触电保护总是最重要的问题。
2. 实验设备的安全
在保证实验者安全的基础上，实验设备的安全也是非常困扰实验室管理者的一个问题。在每学期的实验过程中由于各种原因导致仪器、仪表、电源、元器件、开关的损坏现象都比较高。面对这一情况，教育部组织的高校基础课实验室评估中，把电工实验仪器的完好率要求仅定在80%这个较低的水平上。这个评估数据完全是对于电工实验高损坏率的无奈。
二、影响实验室安全的因素
1.安全意识问题
电工实验室所有的实验都是要由人来操作完成的，所以实验者的安全意识对于实验室安全起着至关重要的作用。根据2002年教育部的《学生伤害的损害赔偿》第四条规定：学校举办者应当提供符合安全标准的校舍、场地，其它教育、教学设施和生活设施。因此，电工实验设课应该“符合安全标准”。根据这一要求，现有的电工实验室总是加装了全套的安全保护措施，比如加装漏电、开路、短路、过量程等保护装置；直流稳压电源采取过压、过流、过热保护等安全措施。甚至连学生使用的导线都换成了安全插头式，根本没有的金属部分。所以虽然电工实验室存在着对人体产生伤害的可能性，但是随着各种安全措施的应用，实验者在实验室中基本上不会遇到严重的触电事故。实验室这样长时间的安全运行，在实验者的安全意识培养上产生了很大的负面作用。因为在实验过程中，学生往往不会注意到这些幕后的措施，如果实验教师也没有向学生指出，那么学生就会想当然认为电工实验是很安全的，这就造成学生的安全意识总是很低，因为他们看不到安全事故造成的后果，也就无法对工频市电交流电产生“敬畏”的心理。这种情况造就了很多非常“大胆”的学生，他们在操作中基本没有培养起安全意识，在毕业后的生产领域，这样的学生会非常令用人单位头疼。最极端的例子是企业向学校反映，一位毕业生在车间供电故障的情况下，非常“主动”地在没有切断输入电压的情况下准备拆卸车间用35kV变压器，如果不是发现及时，其后果将不堪设想。
2.操作技能
实验者在电工实验室的操作技能包括对基本仪器仪表和器件性能和使用规范的了解；遵循组装电路过程中的操作要求；线路故障的分析与排除等。如果实验者的操作技能不合格，往往会对实验设备造成很大的伤害。比如选择错误测量电表的量程，在使用时非常容易引起内部部件烧毁；或者干脆就是错误使用电表，如将电流表和电压表弄混，在市电220V或者380V的情况下，肯定烧毁。操作中的另一类错误主要体现在复杂线路连接错误上，比如电动机的降压启动控制，其电路非常复杂，连接错误很容易形成短路，造成断路器跳闸，或者烧坏控制装置触点。
3.设备老化
设备老化也是影响实验室安全的一个重要问题。比如在电源中，由于电压或者电流旋钮损坏，造成电压或者电流不匹配，或者时间继电器的老化造成控制电路无法正常工作等。
三、教学中采取的对应措施
1.演示违规操作的后果
针对学生中普遍存在的对实验安全的麻痹思想，在教学中，使用了一种“事故教学方法”。具体来说，在教师的演示试验中，预先设置电路中的一个错误，比如把一个电容放置在远超过其额定电压的电路中，工作一段时间后，由于电容器过压产生爆裂，会有比较大的像爆炸一样的声音，这样会使听课的学生“吓一跳”，给学生以非常深刻的印象。等到学生平静下来后，再引导学生对电路进行详细的分析，找出问题所在，进而改进电路，排除故障。这一方法中最重要的是要有非常明显的故障现象，这样才能给学生很深刻的印象。此外，教学中还可以搜集一些网络上的人员触电的视频给学生放映，通过这样看似“可怕”的视频来给学生灌输对电的“敬畏”的心理。同时还要对学生进行触电急救方面的常识教育。通过这些方法可以使学生能够主动地提高自身的安全意识，使学生在进行电工实验时总是显得很“严肃”。不过这种教学方法在实践中对教师的心理素质也是一种考验，应该由不同的教师进行适合自己的演示设计。
2.强调操作规范
（1）要求学生能够正确识读电气原理图。只有正确识读电路图，才能避免盲目接线，错误接线。具体做法是，实验开始前要求学生通过对电路图的解读，能够对各个元件的动作过程及其作用准确无误地叙述，不发生任何错误。比如在电动机的降压启动控制电路中，要求学生能够给出电路中每一个按键按下识图中各个接触器、继电器的动作过程，作用，以及电路中的保护、电机的运行状态等。此外还要求学生能够在电路图中正确区分主电路、控制电路等。
（2）训练学生对电路进行检测，避免发生事故。一般使用“电阻法”来在供电前排除故障，使用万用表的电阻档测量电路在各个状态下的电阻，即连接两根电阻表笔到待测量电路的两端，然后逐一改变其中控制元件的状态，来观察电阻的变化，如有电阻数值与预期不符，则要分析原因，排除故障。这样检查完毕后，应该不存在短路情况，如果通电后电路不动作，或者动作与预期不符，则可使用电压表测量各个元件电压值是否与预期相符，进而排除故障。
（3）接线时要注意一些具体的细节。比如要严格区分相线和零线，保证开关安置在相线上；绝对不带负载改变线路；在带电操作中，身体绝不直接接触线路中金属部分，不管电压多高多低；实用工具改装线路时要避免同时接触两根导线头；注意电压表的并联，电流表的串联；在进行电机实验时，绝对不准用身体触碰旋转中的电机转轴、女生的长头发必须盘起来等等。这些细节都需要在大量的实践环节中不断地要求学生注意，如有违反，教师需要予以严肃的批评。
（4）实验中的团队配合。实验中每组学生需要统一对电路的认识，由一人主导，其他人配合。在连接简单线路时由一人连接，其他人监督并配合，切忌几个人七手八脚同时连接。对于复杂电路，可以将电路分成几个模块，分别连接，然后再组合，组合后，同组同学相互检查对方连接是否正确。操作时要注意操作者之间保持一定距离。绝对禁止当一人正在操作线路时，其他人随意打开电源。电源打开时一定要确认同组实验者的状态，保证安全的情况下才能加载电压。
通过以上几个方面的训练，让学生了解到，虽然电很可怕，有危险，但是只要规范操作，就完全能够保证自己和实验设备的安全。
3.加强设备的保护力度
国家教育法第七十三条规定：教育教学设施有危险，而不采取措施，造成人员伤亡或者重大财产损失的，要依法追究刑事责任。所以为了保护学生，保护实验设备，需要大力加强安全防护措施。在实验室的总的电源输入部分，要加装三相熔断器、总控制开关、空气断路器、隔离变压器等保险设备。确保低压中性点接地，所有在故障情况下可能带电的金属部分，如电机外壳、各种仪器设备的金属外壳等尽可能采取接零保护措施。但是为了不影响学生安全意识的培养，以上这些安全措施应该能够让学生直观地看到、感受到。
四、实验室运行中的安全管理
实验室管理者在实验室运行中应该确保各种安全条件正常，如保证实验室房屋、水、电等线路设施规范，每次实验前要通过检查检测保证实验设备完好，安放位置合理。实验室安全标志应该齐备、醒目，安全事故抢救设施完备。有完善的各种可操作的、详细的管理制度，等等。在具体的实验过程中，实验教师一定要发挥好监督者的责任，应该提前试做实验，找出可能发生的问题，实验中重点观察学生易犯错误的地方，提前做好准备，随时进行干预。
第15篇
论文关键词：实验，教学，评估
《物理课程标准》大力倡导探究性教学，因此新课改教材中安排了许多探究实验。笔者发现在实际的探究过程中，相当一部分教师只重视实验过程和实验结论的得出，而忽视了“评估”环节。致使实验不够完善且严重束缚了学生的批判性思维和创新思维的发展。其实评估就是对探究行为和获取信息的可靠性、科学性从更严密的角度反思的过程，是不可缺少的探究要素。下面以“探究实验”为例谈一下实验教学中“评估”的作用：
一、评估实验设计，优化实验方案
在设计实验的过程中，为了达到实验目的，可有不同的实验方案。由于实验仪器精确度不同或实验方法不同导致实验误差也不同。为了使实验结果更精确，在实验过程中应引导学生评估实验方案，比较每一种方案的优劣，使实验方案达到最优化。例如：在探究“用天平和量筒测盐水密度”的实验中，学生设计了多种实验方案，典型的有如下三种：
方案一：①用天平称出空烧杯的质量m1；②将盐水倒入烧杯中，用天平测出烧杯和盐水的总质量m2；③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，测出盐水的体积V；④求出盐水的密度ρ=（m2-m1）／V。
方案二：①用天平称出空烧杯的质量m1；②将适量盐水倒入量筒中，测出盐水的V；③将量筒中的盐水全部倒入烧杯中，用天平测出烧杯和盐水的总质量m2；④求出盐水的密度ρ=（m2-m1）／V。
方案三：①将盐水倒入烧杯中，用天平测出烧杯和盐水的总质量m1；②将部分盐水倒入量筒中，用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量m2，同时测出倒出盐水的体积V；③求出盐水的密度ρ=（m1-m2）／V。
上述三个实验方案测量结果的精确度是不同的，方案一中向量筒中倒盐水不可能将盐水全部倒尽，烧杯内壁要残留一些盐水，使测量的盐水体积偏小，密度偏大；方案二中向烧杯中倒盐水不可能将盐水全部倒尽初中物理论文，量筒内壁要残留一些盐水，使测量的盐水质量偏小，密度偏小；方案三则不存在前两种方案的弊端，测量结果更接近真实值。
二、评估操作细节，改进操作方法
在进行探究实验的过程中，学生的操作过程并不是那么顺利，有的小组由于操作方法不当，而有的小组由于实验操作技能差，不能成功的完成实验。通过对实验操作细节进行评估，可提高学生实验操作技能，确保实验成功。
例如：在探究“摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，在分析数据时发现各小组实验数据差异较大。此时积极引导学生评估并改进实验操作：实验时弹簧测力计不易保持匀速，运动中的弹簧测力计也不易读数。进一步引导学生改进：把弹簧测力计用手拉的那端固定在一固定处，人的拉力作用在木块下端的木板上，当拉动下端的木板运动时，上端的木块相对下端的木板发生相对运动，木块受到木板施加的滑动摩擦力。而木块所受到的滑动摩擦力的大小与木板的运动速度并没有关系，只要木块相对木板有发生相对运动，木块所受的即为滑动摩擦力。根据二力平衡可知，弹簧测力计的示数等于木块所受的滑动摩擦力的大小论文服务。实验中弹簧测力计是静止的也容易读数，实验误差小。
三、评估实验现象（数据），规范操作习惯
在探究实验时可能有一些意外的实验现象（数据）被学生观察到，教师应及时引导学生评估实验现象（数据），加深学生对实验规范的认识，甚至获取意外的收获，使实验得到深化。例如：在“用电流表测电流”的实验中，某同学按电路图接好电路，闭合开关后，发现电流表A1的示数比电流表A2的示数要大一些。于是他认为：当电流通过灯泡时，由于灯泡要消耗电能，所以电流在流动过程中将逐渐变小。 实际上，电流表的示数不同，可能有多种原因，如电流表使用了不同量程、电流表在接入电路之前没有调零等情况有关。这就需要我们根据实验现象，及时的审视我们的操作规范和操作习惯，得到真正有效的数据。
四、评估实验结论，提高归纳能力
由于学生自身学业水平的不足和对实验方法的掌握不熟练，学生通过对记录表中数据的计算、分析、比较后得到的结论， 往往具有片面性甚至是错误的，这就需要我们对实验结论进行评估，以得到具有普遍性的规律和结论，并逐步提高学生的归纳能力。
例如某小组探究“杠杆的平衡条件”所记录的数据，发现动力与动力臂的和等于阻力与阻力臂的和，由此他得出杠杆的平衡条件是：动力+动力臂＝阻力+阻力臂， 实验数据本身没有问题，结论的数学关系也成立。但是物理意义不成立，两个不同的物理量不能够直接相加。造成学生误解的原因是利用特殊的数据得出了特殊的数学关系，实验数据应该充分考虑到特殊性和一般性初中物理论文，试验的时候，要尽量利用一般的数据进行测量，以便得到正确的实验结论，特殊的实验数据有助于对问题的理解，但不能对于特殊数据依赖。
五、评估实验功能，拓展思维空间
为了达到某一实验目的，我们都设计相应的实验来进行。如果我们用逆向思维来思考，是不是同一实验可以达到多个实验目的，使实验潜能得到最大限度的发挥，同时也拓展了学生的思维空间。例如：探究“用电压表和电流表测小灯泡电阻”的实验，实验中需测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，然后利用公式R=U／I求出电阻，最后取多次测量的平均值。但根据公式P=UI，上述实验测出来的物理量也可测小灯泡的电功率，只不过应调节变阻器使小灯泡两端电压低于额定电压、等于额定电压、高于额定电压，测量结果不取多次测量的平均值。细心的同学不知是否还发现，每次求出的小灯泡的电阻值是不同的，且小灯泡越亮电阻值越大。这说明小灯泡电阻与温度有关，温度越高，电阻越大，可见此实验还可研究电阻与温度的关系，真可谓一举三得。
综上所述，在实验教学中积极引导学生评估，能极大地提高学生的探究能力，对于深化实验、完善实验、拓展实验有着重要作用。今后我们将更加努力地创新实验教学，为物理教学改革贡献自己的一份微薄之力。
- 上一篇：校园安全教育论文范文
- 下一篇：测量工程师论文范文
