《药用物理学》实验教学大纲

《药用物理学》实验教学大纲课程名称：药用物理学适应专业：制药工程实验指导书名称：《医用物理学实验》一、学时：总学时：24二、实验教学目的：培养学生的动手能力，使学生在物理实验的基础知识、基本方法和实验技能等方面得到严格的训练，掌握基本物理量测量的原理和方法，学会正确选择和使用基本物理仪器、对实验数据进行正确判断和处理并对实验结果进行合理分析。通过对实验现象的观察、对物理量的测量和对实验结果的分析，使学生加深对物理学基本理论和定律的理解和掌握，熟悉某些物理现象，逐步提高观察、分析实验现象和总结实验规律的能力。学习用所学过的理论知识分析和解决实验中所存在的问题。在独立操作的实验过程中，逐步培养学生独立思考和独立工作的能力，培养学生用实验手段解决实际问题的能力，同时培养学生严肃认真、实事求是的科学作风。三、实验基本要求：1.端正学习态度，充分认识物理学实验课的重要性。学生应充分利用较短的实验课教学时间。实验前充分地预习，并对实验要求合理进行实验操作，仔细观察认真思考实验现象，正确记录实验数据，并对实验结果加以全面分析，实验结束后认真写好实验报告，认真上好每一次实验课。2.实验前要认真预习好基本物理仪器的原理和使用方法，实验过程中要创造更多的使用和熟悉物理仪器的机会，尽可能做到熟练操作，为掌握复杂的医疗仪器打下基础。3.要注意养成良好的实验习惯。首先确保安全第一。根据实验场所的环境和实验所需的装置，正确合理地安排好各种装置、电源及导线的位置，做到实验线路一目了然，尽可能减少实验过程中可能发生的人为故障，使实验得以准确、无误、顺利进行。4.要注意掌握实验中所采用的基本测量方法。基本测量方法是复杂测量方法的基础，实验过程中不但要理解其原理，同时要劲力熟悉和牢记。5.养成真实记录原始实验数据的习惯，字迹一定要清楚、整洁。对原始实验数据一定要实事求是地进行记录。对于原始数据决不能随意更改。有些学生当看到自己的实验结果与所预期的不相符合时便随意改动原始数据，这是物理实验的大忌。所以真实地记录原始数据是取得正确实验结果的前提。6.培养对实验结果进行分析、判断的能力。当实验结果与所预期的结果不相符合时，先根据不合理程度的大小来判断问题可能存在的环节，加以改正后重作实验，从而提高判断分析问题的能力。7.珍惜每次实验课的时间。有时在完成规定测量内容后还有剩余的时间，可以用来分析一下实验可能存在的问题，找出本实验的关键步骤所在，怎样做才能使实验更准确。四、药学物理学实验课的三个教学环节：物理学实验课是学生在教师指导下独立进行实验的课程。因此在整个实验课过程中要充分发挥学生的主观能动性，通过以下三个教学环节培养学生独立的工作能力和严肃认真、实事求是的工作作风。1.课前认真预习认真阅读实验教材，充分了解本次实验的目的、原理和方法、内容和注意事项，同时对验所用的仪器、设备、元件及实验步骤有一个大概地了解，在充分预习的基础上写出预习报告，并设计好数据记录表格。2.实验中正确操作实验时要遵守实验室的规章制度，仔细阅读仪器的使用方法和注意事项，在教师指导下正确使用仪器。实验进行时应合理操作，认真思考、仔细观察，及时认真的把原始数据记录在预先设计好的表格内，测量完毕后请教师检查实验数据，合格后方可结束实验并请教师签字。3.写好实验报告先对实验数据进行整理计算，然后用简洁的文字写好实验报告。实验报告要字迹清晰、文理通顺、图表正确完整。实验报告的内容为：实验题目、日期。实验目的：实验所要达到的基本目标。实验器材：实验原理：实验内容及步骤：完成数据表格及图线、图表等：实验结果的表示及讨论：原始数据：五、药学物理学实验室规则1.实验室内肃静和整洁，指导教师和学生一律穿白服进入实验室。2.实验前根据指导教师的讲述或实验书上的说明检查仪器、元器件，如有缺损应立即向指导教师报告。3.未了解仪器性能之前切勿动手操作，使用仪器时必须严格遵守操作规程，不得拆卸仪器，不做与本实验内容无关的实验。4.使用消耗品时要注意节约。5.实验完毕后，要清理仪器及元器件，填写仪器使用登记表。关闭电源和水道，做好卫生清扫。6.损坏仪器或丢失器材，按情节轻重，有关责任者要赔偿损失并交出书面检查。参加实验人员要严格遵守上述规则。六、实验项目：[实验名称一]基本测量[项目性质]验证性实验[实验目的]1．掌握游标卡尺、螺旋测微计的构造、原理及读数方法。2．加深对误差、有效数字的概念的理解，掌握运算方法。[实验原理]1.游标卡尺使用游标卡尺读数时首先以游标零刻度线为准在尺身上读取毫米整数，即以毫米为单位的整数部分。然后看游标上第几条刻度线与尺身的刻度线对齐，如第6条刻度线与尺身刻度线对齐，则小数部分即为0．6毫米（若没有正好对齐的线，则取最接近对齐的线进行读数）。如有零误差，则一律用上述结果减去零误差（零误差为负，相当于加上相同大小的零误差），读数结果为：L＝整数部分＋小数部分－零误差2.螺旋测微计螺旋测微计也叫千分尺，是一种比游标卡尺更精密的量具。较为常见的一种如图(1-4)所示，分度值是0.01mm，量程为0～25mm。其构造主要分为两部分。一部分是曲柄和固定套筒互相牢固地连在一起；另一部分是微分筒和测微螺杆牢固的连在一起。因为在固定套筒里刻有阴螺纹，测微螺杆的外面刻有阳螺旋，所以后一组可以相对前一组转动。转动时测微螺杆就向左或右移动，曲柄附在测砧和固定套筒上。微分筒后端附有测力装置（保护棘轮）。当锁紧手柄锁紧后，固定套筒和微分筒的位置就固定不变。固定套筒上刻有一条横线，其下侧是一个有毫米刻度的直尺，即主尺；它的任一刻线与其上侧相邻线的间距是0.5毫米。在微分筒的一端侧面上刻有50等分的刻度，称为副尺。测微螺杆的螺距0.5毫米，即微分筒旋转一周，测微螺杆就前进或后退0.5毫米，因此微分筒每转一个刻度，测微螺杆[实验时数]2学时[实验要求]1．有游标卡尺测量金属圆筒的体积。2．用螺旋测微计测量金属小球的体积。思考题1．游标尺精密度如何计算？用游标卡尺进行测量时，如何读数？2．校正零点是要减小何种误差？[实验名称二]液体表面张力系数的测定[项目性质]验证性实验[实验目的]1．观察毛细现象，学会用毛细管测定液体的表面张力系数。2．了解读书显微镜的结构，掌握其使用方法。[实验原理]液体润湿毛细管液面上升；不润湿毛细管液面下降。[实验时数]2学时[实验要求]1．测量毛细管内液面的上升高度。2．用读数显微镜测量毛细管的半径。思考题1．引起实验结果误差的因素有哪些？[实验名称三]液体粘度的测量[项目性质]验证性实验[实验目的]1．学会用比较法测定液体的粘度。2．加深对泊肃叶定律的理解。[实验原理]一切实际液体都具有一定“粘滞性，当液体流动时，由于粘滞性的存在不同的液层有不同的流速流速大的一层对流速小的一层施以拉力，流速小的一层对流速大的一层施以阻力，因而各层之间就有内磨擦力的产生，实验表明，内磨擦力的大小与相邻两层的接触面S及速度梯度dv/dy成正比，即··式中的比例系数叫做粘滞系数，又叫内磨擦系数。不同的液体具有不同的粘滞系数。一般情况下，液体的值随温度的升高而减少。在国际单位制中，的单位为帕·秒（Pa·s）。当粘滞液体在细管中作稳恒流动时若管的半径R，管长为L，细管两端的压强差为1，液体的粘滞系数为则在时t1内液体流经细管的体积V可依泊肃叶公式求出。同理，对于同一细管，若换用另一种粘滞系数为的液体，并假设这时细管两端的压强差为P2，体积仍为V的液体流经细管所需时间为t2，则有求解公式。[实验时数]2学时[实验要求]1．先用蒸馏水将粘度计洗干净。2．将蒸馏水注入粘度计测量下落时间。3．倒出蒸馏水，用少量酒精冲洗。注入酒精重新测量下落时间。4．利用公式求解。思考题1．为什么要将粘度计中的液体洗净后才可以倒入另一种液体？2．压强差之比为何等于密度之比？[实验名称四]万用表的使用[项目性质]验证性实验[实验目的]1．学习万用表的结构原理。2．掌握万用表的使用方法。[实验原理]万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。1.表头它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。表头上有四条刻度线，它们的功能如下：第一条（从上到下）标有R或Ω，指示的是电阻值，转换开关在欧姆挡时，即读此条刻度线。第二条标有∽和VA，指示的是交、直流电压和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流挡，量程在除交流10V以外的其它位置时，即读此条刻度线。第三条标有10V，指示的是10V的交流电压值，当转换开关在交、直流电压挡，量程在交流10V时，即读此条刻度线。2.测量线路测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成。它能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。3.转换开关其作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个，分别标有不同的档位和量程。[实验时数]2学时[实验要求]1．用万用表的欧姆档测电阻阻值。2．在电路中测量电阻阻值。3．以电流为横坐标，电压为纵坐标做出电压与电流的关系曲线。思考题1．在测量电阻时，若用两手分别捏住两表笔的金属部分，这样做测量结果有无影响？2．用万用表测量0.3mA的电流时，分别用1mA和10mA的量程测量时所得的结果是否相同？哪个准确？为什么？[实验名称五]示波器的使用[项目性质]验证性实验[实验目的]1．了解示波器的构造和示波原理。2．学习示波器的使用方法及其应用。[实验原理]利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压最大值的相对大小，从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的最大值的大小。因此借助示波器可以研究感应电动势与其产生条件的关系。[实验时数]2学时[实验要求]1．使用之前，注意使示波器面板上各旋钮归位。2．接通电源，打开开关，指示灯亮，预热2分钟。3．将示波器实验信号接至Y轴输入，加以调节。4．实验完毕，关闭电源，各旋钮回复到初始位置。思考题1．如果示波器是良好的，但荧光屏上看不到亮线，是哪些旋钮位置不当造成的？2．如果示波器荧光屏上的正弦波形，不断向右跑，锯齿波频率偏高还是偏低？[实验名称六]电偶极子电场的测绘及心电图模拟[项目性质]验证性实验[实验目的]1．通过对电偶极子电场的电力线及等势线的测绘，了解在电偶极子电场中电力线及等势线的分布。2．测绘模拟心电向量电势的变化，了解心电图形成的基本原理。[实验原理]在导电纸上引入两个圆电极，通过稳恒电流形成平面电偶极子电场。在电场中电势相等的点组成等势线，通过电偶极子中心的等势线是一条垂直线，它将电偶极子电场分成正电势区和负电势区。在电场中等势线上任意两点间不存在电势差，电场强度E与等势线垂直，因而其在等势线上分量为零。当L为一个固定长度时，只有在垂直于等势线方向上的电势差才有最大值，该方向即为电场强度E的方向。电场中由某一点开始，与以等长L所测得的电势差最大点的连线即是经过该点的一条电力线。[实验时数]2学时[实验要求]1．电力线的测绘。2．等势线的测绘。3．心电图模拟。思考题1．观察心电图模拟时，示波器为什么选用较低的频率档？[实验名称七]霍尔效应及其应用[项目性质]验证性实验[实验目的]1．掌握霍尔效应原理。2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量试样的霍尔系数。3．确定试样的导电类型、计算试样的载流子浓度。[实验原理]若将通有电流的导体置于磁场B之中，磁场B（沿z轴）垂直于电流IH（沿x轴）的方向，则在导体中垂直于B和IH的方向上出现一个横向电位差UH，这个现象称为霍尔效应。这一效应对金属来说并不显著，但对半导体非常显著。霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型，是研究半导体材料的重要手段。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。[实验时数]2学时[实验要求]1．测量霍尔系数。2．确定试样的导电类型，计算试样中的载流子浓度。思考题1．为了得到较明显的实验结果，用半导体材料还是导体材料比较好？[实验名称八]显微摄影[项目性质]验证性实验[实验目的]1．认识摄影生物显微镜的基本结构。2．了解显微摄影的基本原理及方法。[实验原理]显微摄影是通过摄影装置拍摄显微镜视野中物体影象的过程。根据显微镜结构原理可知，将标本放在物镜的下方，物镜的焦点之外，则物镜所成标本像可呈现在目镜焦点之内，这时目镜对此像再次放大，在其另一侧将得到放大的虚象。在较远处加一照相目镜，使物镜所成标本像呈现在照相目镜焦点之外，这时照相目镜对此像再次放大，在其另一侧将得到放大的实象。在此处放上感光胶片，则可记录此放大的实象。然后，将感光胶片冲洗出来，就可以得到放大的负像。[实验时数]2学时[实验要求]1．拍照。2．冲洗底片。思考题1．调焦时，显微镜的工作台为什么要先上后下？2．若照片的影像黑白清晰度不均，是由哪些因素引起的？[实验名称九]分光计的调节和使用[项目性质]验证性实验[实验目的]1．了解分光计的构造及各组成部分的作用。2．掌握分光计的调节方法和使用方法。[实验原理]分光计结构及用途介绍A．仪器结构底座：分光计的基座；望远镜：接收平行光管的平行光，并在分划板上成像。载物台：放置被测量物（台下由三个螺丝控制台面）。平行光管：产生平行光。读数盘：分为内外盘，外盘有0~360的圆刻度，分度值为0.5。内盘为游标盘，上面有相隔180的两个角游标，分度值为1。读数方法与游标卡尺的相似。读数时，望远镜的方位确定，两游标要同时读数（为了消除刻度盘中心与仪器转轴之间的偏心差）。B．用途