弗兰克赫兹实验目的

弗兰克赫兹实验目的（精选5篇）

篇1：弗兰克赫兹实验目的

弗兰克赫兹实验报告

弗兰克赫兹实验报告1

姓名：xxx学号：xxxxxxxxxx 班级：本硕xxx班

实验日期：xxx年10 月13日

夫兰克-赫兹实验

【实验目的】

1、测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在，从而加深对量子化概念的认识。

2、加深对热电子发射的理解，学习将电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。

【历史背景】

19，卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核模型。19，玻尔将普朗克量子假说运用到原子有核模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念：原子定态能级和能级跃迁概念。电子在能级之间迁跃时伴随电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差，并满足普朗克频率定则。随着英国物理学家埃万斯(E.J.Evans)对光谱的研究，玻尔理论被确立。

19，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用慢电子与稀薄气体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立)，简单而巧妙地直接证实了原子能级的存在，并且实现了对原子的可控激发。

1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当年的诺贝尔物理学奖。夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段之一。所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统的经典实验。

【实验原理】

根据玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的稳定状态之中，其中每一种状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)，这些能量值称为能级。最低能级所对应的状态称为基态，其它高能级所对应的态称为激发态。

当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时就会吸收或辐射一定频率的电磁波，频率大小决定于原子所处两定态能级间的能量差，并满足普朗克频率选择定则：

( h为普朗克常数)

本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能量而实现，并满足能量选择定则：

ev=E-E(1) 110

E为第一激发能量(第一激发态是距基态最近的一个能态)，E为基态能量，ev为该原子第一激发能。 式(1)中，101实验原理如图(1)所示：在充氩的夫兰克—赫兹管中，电子由阴极K发出，阴极K和第一栅极G1之间的加速电压VG1K及与第二栅极G2之间的加速电压VG2K使电子加速。在极板A和第二栅极G2之间可设置减速电压VG2A。

注意：第一栅极G1和阴极K之间的加速电压VG1K约2V，用于消除空间电荷对发射电子的影响。

当灯丝加热时，阴极被灯丝灼热而发射电子，电子在G1和G2间的电场作用下被加速而取得越来越大的能量，但在起始阶段，由于电压VG2K较低，电子的能量较小，即使在运动过程中，它与原子相碰撞(弹性碰撞)的能量交换非常小，此时可认为它们之间没有能量交换。这样，穿过第二栅极的电子所形成的电流IA随第二栅极电压VG2K的增加而增加。

当VG2K达到氩原子的第一激发电位时，电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞(此时产生非弹性碰撞)。电子把从加速电场中获得的全部能量传递给氩原子，使氩原子从基态激发到第一激发态，而电子本身由于把全部能量传递给了氩原子，它即使穿过了第二栅极，也不能克服反向拒斥电压而被折回第二栅极。所以阳极电流IA将显著减小。氩原子在第一激发态不稳定，会跃迁到激发态，同时以光量子形式向外辐射能量。以后随着第二栅极电压VG2K的增加，电子的能量也随之增加，与氩原子相碰撞后还留下足够的能量，这就可以克服拒斥电压的作用力而到达阳极A，这时电流又开始上升，直到VG2K是2倍氩原子的第一激发电位时，电子在G2和K之间又会因第二次非弹性碰撞而失去能量，因而又造成了第二次阳极电流IA的下降，这种能量转移随着加速电压的增加而呈周期性的变化。

若以VG2K为横坐标，以阳极电流值IA为纵坐标就可以得到谱峰曲线，两相邻谷点(或峰尖)间的加速电压值，即为氩原子的第一激发电位值。

这个实验说明了夫兰克—赫兹管内的电子缓慢的与氩原子碰撞，能使原子从低能级被激发到高能级，通过测量氩的第一激发电位值(13.1V是一个定值，即吸收和发射的能量是完全确定的，不连续的)，也就是说明了原子内部存在不连续的能级，即波尔原子能级的存在。

【实验仪器】

夫兰克—赫兹实验仪(含夫兰克-赫兹管、微电流放大器等)微机等。

【实验步骤】

1，拨动电源开关，接通电源，点亮数码管，将手动—自动切换开关，换至“手动”位置，逆时针方向旋转“扫描幅度调节”旋钮到最小位置，预热三分钟后开始做实验。

2，将电压分档切换开关拨到“5V”挡，旋转“5V”调节旋钮，使电压读数为2V。这时阴极至第一栅极电压VG1K为2V。

3，将电压分档切换开关拨到“15V”挡，旋转“15V”调节旋钮，使电压读数为7.5V。这时阳极至第二栅极电压VG2A(拒斥电压)为7.5V。

4，将电压分档切换开关拨到“100V”挡，旋转“100V”调节旋钮，使电压读数为0V。这时阳极至第二栅极电压VG2A(加速电压)为0V。

5，将电流显示选择波段开关切换到10 A挡，并调节调零旋钮使电流显示指示为零。

6，将将手动—自动切换开关，换至“手动”位置，旋转加速电压旋钮VG2A，同时观察电流表，电压表的示数变化，并根据电流表的数值大小调节好“电流显示选择”档位，随着(加速电压)的增加，电流表的值出现周期性峰值和谷值，记录相应的电压、电流值，以输出电流为纵坐标，电压为横坐标，作出谱峰曲线。

【注意事项】

1，实验中(手动档位)电压加到60V以后，要注意电流输出指示，当电流表指示突然骤增，应立即减小电压，以免管子损坏。

2，实验过程中如果要改变第一栅极与阴极和第二栅极与阴极之间的电压及灯丝电压时，要将0—100V旋钮逆时针旋到底，在改变以上电压值。

3，本实验灯丝电压分别可以设为3V、3.5V、4V、4.5V、5V、5.5V、6.3V，可以在不同的灯丝电压下重复上述实验。如果发现波形上端切顶，则阳极输出电流过大，引起放大器失真，因减小灯丝电压。

【数据记录及处理】

以输出电流为纵坐标，电压为横坐标，作出谱峰曲线。

相邻峰—峰之间的电位差：

U1=42.6-31.1=11.5

U2=54.3-42.6=11.7

平均值：

U=(U1+U2)/2

=(11.5+11.7)/2=11.6V

相邻谷—谷之间的电位差：

U3=37-24.9=12.1

U4=48.1-37=11.1

平均值：

U=(U3+U4)/2

=(12.1+11.1)/2=11.6V

则本实验测得氩原子第一激发电位为11.6V。

【思考题及讨论】

1，第一激发电位的物理含义是什么?有没有第二激发电位?

答：第一激发电位：如初始能量为零的电子在电位差为U0 的加速电场中运动，则电子可获得的能量为 eU0;如果加速电压U0恰好使电子能量 eU0 等于原子的临界能量，即 eU0=E2—E1，则 U0称为第一激发电位，或临界电位。

第二激发电位：电子碰撞原子使其从基态到第二激发态所需的最低能量叫第二激发电位。

怎样测第二激发电位：加速电压 Ug1k和 U2A都是标准参数，不能改变，而要测第二激发电位需要使电子获得能量，必须增大 Ug1k。

2.夫兰克—赫兹管中还能充什么其它气体，为什么?

答：汞蒸气或其他稀有气体。因为汞是单原子分子，结构简单，而且在常温下是液 态，只要改变温度就能大幅度改变汞原子的密度，同时还由于汞的原子量大，电 子与其原子碰撞时，能量损失极小。

3、什么是能级?玻尔的能级跃迁理论是如何描述的?

答：在玻尔的原子模型中，原子是由原子核和核外电子所组成，原子核 位于原子的中心，电子沿着以核为中心的各种不同直径的轨道运动。在一 定轨道上运动的电子，具有对应的能量，轨道不同，能量的大小也不相同。 这些与轨道相联系、大小不连续的能量构成了能级。 当原子状态改变时，伴随着能量的变化。若原子从低能级En 跃迁到高 能级Em，则原子需吸收一定的能量，该能量的大小为△E：

△E=Em-En

若电子从高能级Em 跃迁到低能级En，则原子将放出能量△E。

4，为什么 IG2A-UG2K 曲线上的各谷点电流随 UG2K 的增大而增大?

答：电子与汞原子的碰撞有一定的几率，总会有一些电子逃避了碰撞， 穿过栅极而到达板极。 随着 UG2K 的增大， 这些电子的能量增大， 因此在 IG2A -UG2K 曲线上的各谷点电流也随着增大。

5，本实验的误差来源有哪些?

答：1、由于预热不足，使测量值产生误差;

2、在实验时，由于电压的步差不可能连续，故测量的峰值会有一定的误差;3、仪器本身存在一定的误差。

篇2：弗兰克赫兹实验目的

弗兰克-赫兹管(简称F-H管)、加热炉、温控装置、F-H管电源组、扫描电源和微电流放大器、微机X-Y记录仪。

F-H管是特别的充汞四极管，它由阴极、第一栅极、第二栅极及板极组成。为了使F-H管内保持一定的汞蒸气饱和蒸气压，实验时要把F-H管置于控温加热炉内。加热炉的温度由控温装置设定和控制。炉温高时，F-H管内汞的饱和蒸气压高，平均自由程较小，电子碰撞汞原子的概率高，一个电子在两次与汞原子碰撞的间隔内不会因栅极加速电压作用而积累较高的能量。温度低时，管内汞蒸气压较低，平均自由程较大，因而电子在两次碰撞间隔内有可能积累较高的能量，受高能量的电子轰击，就可能引起汞原子电离，使管内出现辉光放电现象。辉光放电会降低管子的使用寿命，实验中要注意防止。

F-H管电源组用来提供F-H管各极所需的工作电压。其中包括灯丝电压UF，直流1V~5V连续可调;第一栅极电压UG1，直流0~5V连续可调;第二栅极电压UG2，直流0~15V连续可调。

扫描电源和微电流放大器，提供0~90V的手动可调直流电压或自动慢扫描输出锯齿波电压，作为F-H管的加速电压，供手动测量或函数记录仪测量。微电流放大器用来检测F-H管的板流，其测量范围为10^-8A、10^-7A、10^-6A三挡。

微机X-Y记录仪是基于微机的集数据采集分析和结果显示为一体的仪器。供自动慢扫描测量时，数据采集、图像显示及结果分析用。

原理

玻尔的原子理论指出:①原子只能处于一些不连续的能量状态E1、E2……，处在这些状态的原子是稳定的，称为定态。原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能是使原子从一个定态跃迁到另一个定态;②原子从一个定态跃迁到另一个定态时，它将发射或吸收辐射的频率是一定的。如果用Em和En分别代表原子的两个定态的能量，则发射或吸收辐射的频率由以下关系决定:

hv=|Em-En|(1)

式中:h为普朗克常量。

原子从低能级向高能级跃迁，也可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换来实现。本实验即让电子在真空中与汞蒸气原子相碰撞。设汞原子的基态能量为E1，第一激发态的能量为E2，从基态跃迁到第一激发态所需的能量就是E2-E1。初速度为零的电子在电位差为U的加速电场作用下具有能量eU，若eU小于E2-E1这份能量，则电子与汞原子只能发生弹性碰撞，二者之间几乎没有能量转移。当电子的能量eU≥E2-E1时，电子与汞原子就会发生非弹性碰撞，汞原子将从电子的能量中吸收相当于E2-E1的那一份，使自己从基态跃迁到第一激发态，而多余的部分仍留给电子。设使电子具有E2-E1能量所需加速电场的电位差为U0，则

eu0=E2-E1(2)

式中:U0为汞原子的第一激发电位(或中肯电位)，是本实验要测的物理量。

实验方法是，在充汞的F-H管中，电子由热阴极发出，阴极K和第二栅极G2之间的加速电压UG2K使电子加速。第一栅极对电子加速起缓冲作用，避免加速电压过高时将阴极损伤。在板极P和G2间加反向拒斥电压UpG2。当电子通过KG2空间，如果具有较大的能量(≥eUpG2)就能冲过反向拒斥电场而达到板极形成板流，被微电流计pA检测出来。如果电子在KG2空间因与汞原子碰撞，部分能量给了汞原子，使其激发，本身所剩能量太小，以致通过栅极后不足以克服拒斥电场而折回，通过电流计pA的电流就将显著减小。实验时，使栅极电压UG2K由零逐渐增加，观测pA表的板流指示，就会得出如图2所示Ip~UG2K关系曲线。它反映了汞原子在KG2空间与电子进行能量交换的情况。当UG2K逐渐增加时，电子在加速过程中能量也逐渐增大，但电压在初升阶段，大部分电子达不到激发汞原子的动能，与汞原子只是发生弹性碰撞，基本上不损失能量，于是穿过栅极到达板极，形成的板流Ip随UG2K的增加而增大，如曲线的oa段。当UG2K接近和达到汞原子的第一激发电位U0时，电子在栅极附近与汞原子相碰撞，使汞原子获得能量后从基态跃迁到第一激发态。碰撞使电子损失了大部分动能，即使穿过栅极，也会因不能克服反向拒斥电场而折回栅极。所以Ip显著减小，如曲线的ab段。当UG2K超过汞原子第一激发电位，电子在到达栅极以前就可能与汞原子发生非弹性碰撞，然后继续获得加速，到达栅极时积累起穿过拒斥电场的能量而到达板极，使电流回升(曲线的bc段)。直到栅压UG2K接近二倍汞原子的第一激发电位(2U0)时，电子在KG2间又会因两次与汞原子碰撞使自身能量降低到不能克服拒斥电场，使板流第二次下降(曲线的cd段)。同理，凡 (3) 处，Ip都会下跌，形成规则起伏变化的Ip~UG2K曲线。而相邻两次板流Ip下降所对应的栅极电压之差，就是汞原子的第一激发电位U0。

处于第一激发态的汞原子经历极短时间就会返回基态，这时应有相当于eU0的能量以电磁波的形式辐射出来。由式(2)得

eU0=hν=h·c/λ(4)

式中:c为真空中的光速;λ为辐射光波的波长。

利用光谱仪从F-H管可以分析出这条波长λ=253.7(nm)的紫外线。

附:几种常见元素的第一激发电势(U0)

元素

钠(Na)

钾(K)

锂(Li)

镁(Mg)

汞(Hg)

氦(He)

氖(Ne)

U0/V

2.12

1.63

1.84

3.2

4.9

21.2

18.6

实验要求

1)测绘F-H管Ip~UG2K曲线，确定汞原子的第一激发电位

(1)加热炉加热控温。将温度计棒插入炉顶小孔，温度计棒上有一固定夹用来调节此棒插入炉中的深度，固定夹的位置已调整好，温度计棒插入小孔即可。温度计棒尾端电缆线连接到“传感器”专用插头上，将此传感器插头插入控温仪后面板专用插座上。接通控温电源，调节控温旋钮，设定加热温度(本实验约180℃)，让加热炉升温30min，待温控继电器跳变时(指示灯同时跳变)已达到预定的炉温。

(2)测量F-H管的Ip~UG2K曲线。实验仪的整体连接可参考图3，将电源部分的UF调节电位器、扫描电源部分的“手动调节”电位器旋钮旋至最小(逆时针方向)。扫描选择置于“手动”挡。微电流放大器量程可置于10-7A或10-8A挡(对充汞管)。待炉温到达预定温度后，接通两台仪器电源。根据提供的F-H管参考工作电压数据，分别调节好UF、UG1、UG2，预热3~5min。

(a)手动工作方式测量。缓慢调节“手动调节”电位器，增大加速电压，并注意观察微电流放大器出现的峰谷电流信号。加速电压达到50V~60V时约有10个峰出现。在测量过程中，当加速电压加到较大时，若发现电流表突然大幅度量程过载，应立即将加速电压减少到零，然后检查灯丝电压是否偏大，或适当减小灯丝电压(每次减小0.1V~0.2V为宜)再进行一次全过程测量。逐点测量Ip~UG2K的变化关系，然后，取适当比例在毫米方格纸上作出Ip~UG2K曲线。从曲线上确定出Ip的各个峰值和谷值所对应的两组UG2K值，把两组数据分别用逐差法求出汞原子的第一激发电位U0的两个值再取平均，并与标准值4.9V比较，求出百分差。若在全过程测量中，电流表指示偏小，可适当加大灯丝电压(每次增大0.1V~0.2V为宜)

(b)自动扫描方式测量。将“手动调节”电位器旋到零，函数记录仪先不通电，调节“自动上限”电位器，设定锯齿波加速电压的上限值。可先将电位器逆时针方向旋到最小，此时输出锯齿波加速电压的上限值约为50V，然后将“扫描选择”开关拨到“自动”位置。当输出锯齿波加速电压时，从电流表观察到峰谷信号。锯齿波扫描电压达到上限值后，会重新回复零，开始一次新的扫描。在数字电压表、电流表上观察到正常的自动扫描及信号后，可采用函数记录仪记录。记录仪的X输入量程可置于5V/cm档，Y输入量程可按电流信号大小来选择，一般可先置于0.1V/cm档。开启记录仪，即可绘出完整的Ip变化曲线。

注意事项

(1)实验装置使用220V交流单相电源，电源进线中的地线要接触良好，以防干扰和确保安全。

(2)函数记录仪的X输入负端不能与Y输入的负端连接，也不能与记录仪的地线(⊥)连接，否则要损坏仪器。

(3)实验过程中若产生电离击穿(即电流表严重过载现象)时，要立即将加速电压减少到零。以免损坏管子。

(4)加热炉外壳温度较高，移动时注意用把手，导线也不要靠在炉壁上，以免灼伤和塑料线软化。

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篇3：怎样让物理演示实验达到演示目的

实验的内容选择、构思设计、演示过程等对学生掌握知识、培养能力和学习科学方法都有重要意义。要使演示实验真正达到演示目的, 必须注意以下几点:

一、要目的明确, 忌随心所欲

物理教学中, 演示实验是新课导入的重要方法之一。实验具有生动、直观、新奇的特点, 容易激发学生的直觉兴趣, 如能充分发挥实验的趣味性、奇异性、多变性, 就能创造出生动的情景, 使学生思维活跃。但演示实验是用来配合教学的, 应根据不同教学内容和要求, 选择合适的实验来配合教学, 以便让学生更清楚地认清物理概念和规律。

演示实验切忌毫无目的, 随心所欲。演示实验的最终目的是为教学服务的, 为的是在实验中发现规律, 理解规律, 从而掌握规律。为实验而实验, 没有目的性, 只会使学生浮于实验过程及表面现象, 不知道老师为什么做实验, 不知道实验演示了什么规律, 更谈不上自己去发现与探讨规律了。对教师而言, 这样的实验是吃力不讨好的事。

二、要明显直观, 忌模糊不清

可以说演示实验的一切功能都离不开观察, 观察者只能在演示者所给现象的基础上进行观察。教师在设计演示实验时应注意以下几点:

第一, 物理过程的变化要显著。为了使现象明显, 仪器的尺寸要大, 尤其是观察部分的尺寸要大、刻度线条要粗, 要使教室内最远的同学也能看清。这样做实验的精确性虽有所降低, 但可以用感受效果来弥补。必要时可以借助投影、机械放大、光杠杆、放大电路等手段来增强现象的明显性, 提高观察效果。

第二, 仪器简单, 过程明了。演示之所以要直观, 就是为了能从实验中直接观察到物理过程, 认识物理现象的本质, 而不需要过多地拐弯抹角, 受其他无关因素的干扰。特别是在一些为建立、巩固物理概念的演示实验中, 没有必要选择精密复杂的实验装置。

第三, 要多种感官并用。调动学生各部分感官的协调并用, 比单一渠道要好。我们应该考虑学生的各个感官对信息的分辨能力, 以强化刺激, 促进学生对新知识、新规律的理解。

演示实验切忌模糊不清。学生看不到清晰的实验过程和明显的实验结果。若搞不清实验所演示的规律、原理, 无助于物理教学。因此与其这样浪费时间, 不如不做。

三、要安全可靠, 忌弄虚作假

课堂上的教学时间是极其宝贵的, 如果教师在演示中出现失误和差错, 不仅会耽误时间, 而且会引起对所得结论的怀疑。因此, 教师在课堂上的演示实验必须确保成功。成功的演示是由多方面的因素决定的, 首要条件是掌握实验原理, 它是设计、改进实验的依据。只有掌握了原理, 才能准确地抓住关键, 成功地进行演示。其次, 要注意环境条件。有些实验的成败与环境等外界条件有很大关系。因此, 教师在课前要选择好所需的仪器和材料, 仔细地进行检查, 熟悉仪器的使用性能, 了解实验的精确程度, 估计实验时间, 观察教室里即将演示的环境等。

课前做好充分的准备, 可以提高演示的成功率, 但不能保证课堂上一定不出问题。出了问题怎么办?一是要镇定, 切忌手忙脚乱, 应认真思考和分析, 尽可能及时找出原因, 迅速排除故障;二是要实事求是, 实验失败不可简单地用“仪器不行”来搪塞过去, 更不能编造数据, 弄虚作假。应当向学生如实说明实验失败的原因, 申明下次再做。这种负责任的精神和科学的态度, 必将培养学生实事求是的科学作风, 对学生产生良好的影响。

四、要有启发性, 忌难易不分

演示实验能够提供丰富的感性材料, 变抽象为形象。它的最终目的是要通过观察启发思维, 使学生更好地认识客观规律, 发展能力, 培养兴趣。因此, 在设计演示实验时, 必须在启发性上下功夫。

演示中的启发性, 首先在于以趣激疑。以生动的演示现象以及出乎学生的意料为突破口, 从而推进思维的展开, 但仍需有教师不断地引导。

演示实验一般情况可采用这样的几步:提出问题, 通过实验建立初步表象;再做实验, 又提出问题进行探讨, 找出规律;应用规律来说明问题, 并用实验来验证。这一过程体现了实践———理论———实践的认知规律。演示实验切忌难易不分, 草草了事。有的教师常常以能显示实验现象为目的, 急急表演, 匆匆收场。这样的实验必不能给学生留下深刻的印象, 而且忽视了学生由感性认识到理性认识的上升过程, 忽视了学生能力的培养, 不可能达到实验所需的目的。

篇4：弗兰克赫兹实验目的

一、高中阶段常见实验类型

1. 观察类实验

（1）在此类实验中常综合考察运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等，现将课本上这类实验归类如下：

[实验名称&观察

方式&实验原理&观察对象&生物材料、试剂及用具&实验步骤&观察叶绿体&

察&高等绿色植物的叶绿体存在于细胞质基质中。叶绿体一般是绿色的、扁平的椭球形或球形，可以用高倍显微镜观察它的形态和分布&叶绿体&菠菜叶、临时装片、高倍镜&滴清水→放材料→盖盖玻片

&观察细胞质流动&活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志&细胞质（以叶绿体作参照）&黑藻嫩叶、临时装片、高倍镜&滴清水→放材料→盖盖玻片

&观察质壁分离与复原

&当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离

当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原&紫色

大液泡&洋葱表皮、临时装片、高倍镜&制成装片→在盖玻片一侧滴蔗糖溶液（清水），在另一侧用吸水纸吸引

&叶绿体中色素的提取和分离&叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中，所以可以用丙酮提取叶绿体中的色素

层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢,这样，几分之后，叶绿体中的色素就在扩散过程中分离开来&滤纸条上色素带的颜色及种类&CaCO3、SiO2、

丙酮、层析液&提取色素（萃取法）→分离色素（纸层析法）&观察有丝分裂&

察&在植物体中，有丝分裂常见于根尖、茎尖等分生区细胞。高等植物细胞有丝分裂的过程，分为分裂间期和有丝分裂期的前期、中期、后期、末期。可以用高倍显微镜观察植物细胞有丝分裂的过程，根据各个时期细胞内染色体（或染色质）的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。细胞核内的染色体容易被碱性染料（如龙胆紫溶液）着色&染色体&洋葱根尖、龙胆紫（醋酸洋红）、临时装片、高倍镜&解离→清水漂洗→染色→制片（放材料→滴清水→弄碎材料→盖盖玻片→压片）&脂肪的鉴定

&脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染液染成红色）&脂肪&花生种子、苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ、临时装片、高倍镜&滴染液染色→滴酒精洗浮色→吸水纸吸去酒精→滴蒸馏水→盖盖玻片&]

（2）观察类实验应注意的问题

①注意取材：根据观察对象采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。

②注意材料处理：根据不同材料，不同的观察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。

③注意制片方法：显微观察实验要用装片，不同材料用不同的制片方法。装片法（把整个实验材料制成装片，如用葫芦藓观察叶绿体）、切片法（把材料切成薄片，以便观察，如脂肪鉴定）、压片法（把材料压碎成一薄层，以便观察，如观察根尖有丝分裂）。

④注意光学显微镜的使用方法。

2. 鉴别类实验

（1）在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别，针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂。归类如下（见表2）：

（2）鉴别类实验应注意的问题

①实验结论常根据特定的颜色反应来确定。

②有些可不设立对照实验，若需设立，应增设一组，加入已知的待检测物质。如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。

③注意选择合适的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如加热等。

④要注意实验有颜色的材料要注意脱色处理，如：绿色叶片可用洒精脱色处理，血浆要加柠檬酸钠分层过滤取上清液等。

3. 探究性实验类

探究性实验指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。

此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计和观察”等。

探究性生物学实验应当要求学生在明确实验要求、目的的前提下，遵循实验设计“操作方便、程序合理、药品节约、依据现象推测结论”的原则进行设计，一般可分以下几个环节：

（1）理论假设的提出

根据题目要求，确定实验的条件即实验变量X，即唯一一个对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理论假设，它常常可以描述为：“当条件X存在时，事件P（实验现象）可能发生；当条件X改变时，若事件P发生，能得出何结论？当事件P不发，能得出何结论？”

（2）设计探究性实验分五个实验步骤进行：

①实验准备，包括实验器材及实验药品的准备；

②满足条件X，设计实验，观察事件P能否发生；

③改变条件X，设计实验，观察事件P能否发生，发生的程度如何；

④设计对照实验；

⑤梳理，实验是否遵循“单一变量”、“平行重复”原则。

（3）观察、记录和结论

仔细观察并准确记录实验现象，并根据实验现象做出相应的结论，一般规律是：

①若条件X存在，事件P能发生；条件X改变，事件P不能发生（或发生程度改变）。结论是……

②若条件X存在，事件P能发生；条件X改变，事件P能发生。结论是……

③若条件X存在，事件P不能发生；条件X改变，事件P能发生。结论是……

下面对课本中的几组学生实验中的探究实验的原理、材料、自变量、因变量进行比较以期对同学们解决相应的问题有所帮助（见表3）:

4. 实习和研究性课题

此类实验常通过调查法，调查法中常使用统计技术和测量技术（见表4）。

二、教材中的部分经典实验

近年来的高考中对经典实验的考查主要是从中提取原理或方法解决新情景中的问题，下表是几组经典实验的有关内容列表比较：（见表5）

三、小实验类

此类实验在课本上没有介绍实验的实践者，我们将其称为小实验类，高考常考查从小实验中提取的原理方法及实验结果（见表6）。

四、高中生物学常见的经典实验方法小结

1. 实验条件的控制方法

（1）增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物

（2）减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水

（3）除去容器中的CO2——NaOH溶液；补充容器中的CO2——NaHCO3溶液

（4）除去叶片中原有淀粉——置于黑暗环境中

（5）除去叶片中叶绿素——酒精水浴加热

（6）除去光合作用对细胞呼吸的干扰——给植物遮光

（7）血液抗凝——加入柠檬酸钠

2. 实验中控制温度的方法

（1）还原糖、DNA鉴定：沸水浴加热

（2）酶促反应：水浴保温

（3）用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热

（4）动物细胞和植物组织培养及微生物培养：恒温培养

3. 实验结果的显示方法

（1）光合速率——O2释放量或CO2吸收量或沉入水中的叶片重新浮出液面的速率或植物干重变化

（2）呼吸速率——O2吸收量或CO2释放量或植物干重变化

（3）物质代谢途径——放射性同位素示踪法

（4）细胞液浓度大小——质壁分离

（5）细胞是否死亡——质壁分离、细胞质流动

（6）甲状腺激素的作用——动物耗氧量、发育速度等

（7）生长激素的作用——生长速度（体重变化，身高变化）

（8）胰岛素的作用——动物活动状态

（9）菌量——菌落数

（10）大肠杆菌——伊红-美蓝琼脂培养基

（11）酶的高效性——底物分解速度或产物生成速度

4. 化学物质的常用检测试剂或方法

（1）淀粉——碘液

（2）还原糖——斐林试剂或班氏试剂

（3）CO2——Ca（OH）2溶液或酸碱指示剂

（4）乳酸——pH试纸

（5）蛋白质——双缩脲试剂

（6）染色体——龙胆紫溶液、醋酸洋红溶液

（7）DNA——二苯胺试剂

（8）脂肪——苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液

五、各知识点之间的联系

[鉴定类

观察类

探究类

实习类][学

生

实

验][经典实验][小实验类][提炼][指导][基本实验原理、方法、步骤等][①验证相关生物学事实

②解释、分析和处理实验现象和结果

③初步的探究性研究一些生物学问题]

【考情分析】

近年来，由于全国大部分地区纷纷进行新课改，所以对实验的考查的比重越来越大，主要表现以下几种形式：

1. 直接考查课本实验中选材原理和操作及结论：如2008高考广东T5、江苏卷T4、广东理基T43、2008理综北京卷30、2009全国卷Ⅰ32、全国卷Ⅱ32、2010全国卷Ⅱ31、均是对课本实验的选材原理和操作的直接考查。

2. 运用课本实验的原理方法分析解释一些生物或实验现象和结果。如：2007年全国卷Ⅰ5、宁夏卷28、江苏卷33、山东卷1、广东卷37、宁夏卷37、2010全国卷Ⅰ31、2010全国新课标卷30。

3. 运用课本实验或经典实验中提取的原理方法等初步探性地研究一些生物学问题。如2005年全国卷Ⅱ27、2006年全国卷Ⅰ30、2007年全国卷II30、重庆卷30。

从总的方向看，考查课本实验的内容显著加大，考查难度减少，分值加大；运用课本实验的原理分析生物现象的题主要为填空式表述题，夹在其它大题中只涉及一二问；运用课本实验或经典实验中提取的原理方法等初步探究性地研究一些生物学问题的题目在05、06年的考题中出现的频率高，难度大分值高，近年来，此类题目时有出现但难度明显下降。

【考点例析】

例1 （10全国）请回答下列问题：氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是 ，构成细胞膜的元素是 。缺镁时植物叶片发黄，其原因是 在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。

二氧化硅的作用是 ；

碳酸钙的作用是 ；

丙酮的作用是 。

考向分析 本题重点原考查了课本实验《叶绿体色素的提取和分离》中的操作过程及原理﹑及其相关色素组成元素及其作用等知识。

解析 （1）生命活动所需要的直接能源物质是ATP，ATP中含有氮元素和磷元素；细胞膜的主要成分是蛋白质和磷膜，氮是构成蛋白质和磷脂的元素，磷是构成磷脂的元素。（2）镁是叶绿素的组成成分，如果缺少镁元素，叶绿素的合成就会受阻，从而使植物叶片发黄。（3）在提取叶绿体中色素的过程中，需要加入少量的二氧化硅，其作用是使研磨更加充分，有助于磨碎植物细胞}加入碳酸钙的作用是防止研磨过程中叶绿体色素被破坏；加入适量丙嗣的作用是作为色素的提取溶剂。（4）在光合作用的光反应过程中，叶绿体中的色素能够吸收、传递和转化光能，只有少数处于特殊状态的叶绿素a能够将光能转换成电能。

答案 （1）氮、磷 氮、磷

（2）镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致叶绿索合成受阻（其他合理答案也给分）

（3）有助于磨碎植物细胞防止研磨过程中叶绿体色素被破坏色素的提取溶剂（其他合理答案也给分）

（4）叶绿素a

例2 据下列相关实验操作，预期结果合理的是（ ）

[编号&实验操作&预期结果&①&将洋葱表皮分别置于0.2g/mL和0.3g/mL蔗糖溶液中，观察并比较细胞质壁分离的情况&0.2g/mL蔗糖溶液中洋葱表皮细胞质

壁分离现象更明显&②&将豆腐分别置于10℃、20℃、30℃的环境中，观察并比较毛霉生长的情况&在l0℃环境中毛霉生长最好&③&调查并比较同一地段甲区（腐殖质较丰富）和乙区（腐殖质不丰富）土壤中小动物丰富度&甲区土壤中小动物丰富度更高&④&用两种不同浓度2,4-D溶液分别处理月季插条形态学下端，观察并比较扦插后的生根数&低浓度2，4-D处理的插条生根数总是更多&]

A. 实验① B. 实验②

C. 实验③ D. 实验④

考向分析 本题考查了同学们对教材实验的理解能力和分析能力。

解析 实验①中，外界溶液的浓度越大，细胞失水的程度会越大，质壁分离现象会更明显，实验①错；实验②中毛霉生长时一般将温度控制在15℃～l8℃，实验②镨；实验③中腐殖质指已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质。因此，甲区土壤中分解者的种类和数量较多，其中小动物的丰富度也就更高；实验④中2，4-D溶液对植物的生长具有两重性，但若两种浓度均在低浓度范围内，则浓度越低，生根数越少。

篇5：弗兰克赫兹实验目的

智能化夫兰克-赫兹实验仪灯丝电流采集部分设计

智能化夫兰克-赫兹实验中,通过测量灯丝电流的峰-谷点变化来确定管内所充物质的第一激发电位,灯丝电流的.测量直接影响到实验的精度.本文介绍了智能化夫兰克-赫兹实验仪中灯丝电流信号的数据采集模块CS5506,给出了CS5506 A/D转换模块与Atmega16的接口电路和软件程序.最后用该实验仪进行不同温度参数的实验,测量获得理想的实验曲线和实验数据表.

作 者：张明长 ZHANG Ming-chang 作者单位：北京印刷学院,基础部,北京,102600刊 名：物理实验 PKU英文刊名：PHYSICS EXPERIMENTATION年，卷(期)：200929(9)分类号：O562.1关键词：夫兰克-赫兹实验 CS5506 A/D转换器 实验数据