基于机器视觉密立根油滴实验的教学探索与实践

密立根油滴实验是大学物理实验中的重要课程。实验中学生通过宏观的力学研究微观世界的量子性,能够培养学生的动手能力自主学习能力、对已有知识的综合运用能力、组织协调能力。然而教学中存在实验样本少、实验流程长、“试错”选择性筛选结果等问题。本文通过分析教学成果,探讨了教学过程中存在的缺陷,并提出对教学设备进行改进的方案:使用机器视觉来改进密立根油滴实验的流程,实时图像处理和自动化数据收集,学生可以更专注于实验的理论和结果分析,而不是繁琐的操作过程。这样的系统还可以使实验结果更易于分享和讨论,增加互动性,从而提高学生的学习积极性和吸收效果。不仅可以提高教学质量,还可以激发学生的兴趣,培养他们的科学素养和创新能力。这是教育技术发展的一个重要方向,值得探索和实施。

Millikan油滴实验几个问题的探讨

Millikan油滴实验是测定电子中微量电荷的有效方法 ,但首先要选定被测油滴的空间位置、时间范围以及数据处理的方法。本文报道了作者通过实验找到的一种较好的方法 。

用Monte Carlo方法计算Millikan油滴实验的总不确定度及全分辨本领

本文提出了计算Millikan油滴实验的总不确定度及全分辨本领的Monte Carlo方法。通过例子的实际计算,证明了该实验可用于探测分数电荷。并就理论和实验中的一些问题作了若干讨论。

基于Python的密立根油滴仿真实验设计与实现

针对密立根油滴实验需要长时重复观察、课堂内难以获取大量实验数据的问题,开发了基于Python的密立根油滴仿真实验。仿真实验采用VPython模块提供的图形引擎构建逼真的三维模型,兼容Windows、Linux等操作系统,可直接在浏览器中运行。通过模拟交互,学生可对密立根油滴实验的思想、原理以及操作获得直观认知,并对不同油滴的运动学和动力学行为进行了深入分析。仿真实验系统具备开源性与可拓展性,能够有效激发学生的自主创新与探索能力,可在其他高校实验教学中推广应用。

Millikan油滴实验中的仪器故障分析与排除

本文在大量实践的基础上,运用系统分析的方法,针对Millikan油滴实验中常见的故障,分析了产生的原因和排除的方法,对指导Millikan油滴实验教学具有实用价值。

密立根油滴实验课程思政教育改革与探索

实践类课程教学是实施高等学校课程思政教学改革的重要环节,密立根油滴实验是大学物理实验中的经典实验,蕴含了丰富的思政元素,是实施课程思政教育的良好载体.该文从密立根油滴实验的历史背景、测量原理和现代应用出发,深度挖掘了实验中所蕴含的科学精神、科学思想和辩证法原理等思政元素,并详细阐述了如何在实验教学过程中合理地引入这些思政元素,以及如何进行创新思维教育和创新实验探索,以达到培养学生的科学素养和创新精神、实现全方位全过程育人的目标.

利用密立根油滴实验仪测定空气粘滞系数

以传统落球法测量液体粘滞系数为背景,结合密立根油滴实验,将空气中的油滴模拟成液体中运动的小球,如此即可将落球法测量液体粘滞系数的思想应用到测量空气粘滞系数中.借助CCD成像系统捕捉油滴状态并使用智能手机记录其运动过程.并利用tracker软件对相关物理量进行采集,最终通过计算得出空气粘滞系数.

基于OBE理念的密立根油滴实验教学初探

基于OBE教育理念,采用BOPPPS手段,探讨了密立根油滴实验的教学过程。通过对教学过程进行细化,建立学习目标,且对实验原理、油滴选取、电荷电量、元电荷计算等关键问题进行系统讨论,构建了参与式学习的关键过程。在该教学模式下,引导学生掌握密立根油滴实验中出现的实验难点、重点,学会独立完成密立根油滴实验,获得计算油滴电量和基本元电荷的方法,为实验课堂教学提供了一种新的教学模式参考。

关于密立根油滴实验中的几个问题探究

通过建立密立根油滴实验中油滴下落的动力学数学模型,解释了油滴从开始下落便可视作为匀速的“合理性”。同时从微观分子碰撞角度解释了空气黏滞系数修正因子“b”的物理意义。最后使用直接代入公式法、修正R公式法和迭代运算法三种实验数据处理方法计算元电荷值,并得出迭代运算的方法得出的数据更稳定且误差小的结论。

密立根油滴实验数据的处理方法

依据欧几里德算法 ,由计算机处理密立根油滴实验数据 ,得到基本电荷电量 ,并且给出了用Fortran编写的程序 .

验证法处理密立根油滴实验探讨

为了更好、更快地进行密立根油滴实验,减小实验中的误差,对常规处理密立根油滴实验数据的验证法进行分析研究,用分析后的结果反过来指导实验。通过适当选取密立根油滴实验中的平衡电压和下落时间,可以在一定范围内减小实验误差,有利于尽快锁定平衡电压,快速准确的完成实验的测量,节约实验时间。

一种密立根油滴实验数据处理的新方法

从元电荷反证法出发,通过对其误差项进行分析、讨论,提出了一种利用对数求解元电荷e值的实验数据处理新方法.通过对大量实验数据样本的计算结果表明,这种方法能有效地减小数据处理的误差,提高元电荷e值的测量精度,与元电荷反证法相比数据处理精度约提高一个数量级.

密立根油滴实验中油滴的参数选择分析

密立根油滴实验中关于"合适"的油滴选择是做好实验的关键环节,文中利用数值模拟的方法直观地展示了静态法和动态法测量油滴所带电量的各参数应当选取的范围,该结果能够丰富实验内容,加深学生对实验的理解和把握。

基本电荷量常数定值综述

综述电磁学基本单位和电荷量测定的历史,解释基本电荷量成为国际单位制成员之一的意义。库仑定律和安培定律是联系电磁学与机械力学的桥梁,由两个定律分别发展出绝对静电单位制和绝对电磁单位制。实用单位制的出现,使电磁学形成了独立的单位体系,为了与机械功率等效,选择了电流作为基本量,规定真空磁导率。密立根油滴实验是仅有的测定基本电荷量的实验,因为准确度较低,电荷量的溯源体系一直未出现。基本电荷量值的确定,不是依赖约瑟夫森常数K J和冯·克里青常数R K,而是在普朗克常数被确定后,由精细结构常数公式计算出来的。基本电荷量被确定后,真空磁导率的角色发生了根本变化,在安培定律公式中发挥着平衡电磁学和力学单位的作用。

计算机编程在密立根油滴实验中的应用

用直线函数拟合了环境温度与空气粘滞系数的关系,并利用Visual Basic编写了密立根油滴实验的数据处理程序,提高了计算油滴带电量的准确性。利用Visual Basic程序的可视化界面形式体现,简化了数据处理过程。利用Origin软件对实验数据进行处理,直观显示了平衡电压、下落时间与油滴所带电荷数的关系。

密立根油滴实验人为操作引起的误差探析

针对密立根油滴实验由于人为操作引起的误差进行了探究与分析,重点分析了下落时间t、平衡电压U、下降距离L三种操作引起的误差.结合相应的图示,对不同误差组进行了分析,最后给出了与理论分析一致的结论.

密立根油滴实验数据处理的一种方法

以在重力场和静电场中运动的带电油滴为研究对象,提出了一种数据处理的方法,快速、准确地求解出基本电荷的电量,验证电荷的不连续性。

对密立根油滴实验的测量方法改进

利用对密立根油滴实验的改进解出了实验操作过程中的各种问题,提高学生的实验兴趣和理论联系实际的能力。

基于FPGA和无线通信的密立根油滴测试系统设计

为了提高密立根油滴实验中仪器测量的精确性,改善传统实验教学指导模式,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和无线通信的密立根油滴实验测试系统。利用FPGA高速地采集和存储油滴运动的控制电压和下落时间,并构建了基于Zig Bee的分布式网络对数据进行无线传输。开发了基于C/S架构的实验数据管理系统,实现了上位机实时获取、处理、存储并显示实验数据的功能,并利用SQL Server数据库实现数据的本地保存和远程服务器的同步。实践证明:该系统具有灵活高效的实时教学指导模式,且测量结果的平均相对误差小于0.06%,相较于传统实验仪器有效地提高了测量精确度。

密立根油滴实验方法探究

密立根油滴实验是测量基本电荷量并验证电荷量不连续性的经典实验。实验中,选择适当的方法非常重要。基于长期的教学实践和方法探究,归纳总结了一些合适的、不易被实验者所注意的实验细节,以提升实验测量的精度。