用更好的方法教科學(xué)

099

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大振幅擺....................................................................................EX-5520A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCO Capstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 接口，或 AirLink。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

Airlink

大振幅擺 ▼

EX-5520A

概念

` 小振幅時近似單擺周期

` 大振幅擺周期

` 大振幅時位置、速度和加速度曲線的曲線形態(tài)

該實驗探索擺幅和周期的關(guān)系。并且大擺幅擺的位移、速度、加速

度圖像被顯示出來，與小擺幅擺的正弦運動做對比。

一個剛性擺，包含 35cm 長，28g 的鋁管，末端有 75g 的配

重。管的中心固定在轉(zhuǎn)動傳感器。其中一個配重稍微靠近中

心，這樣，擺就可以緩慢的震蕩。學(xué)生將有時間觀察擺的運動，

且可以實時看到位移、速度、加速度圖像作為擺幅函數(shù)的周期被

測量出來，并與理論值對比。

大擺幅擺的角位移、角速度、角加速度與時間圖被顯示出來

擺的周期與擺幅的關(guān)

系圖被繪制出來。

因為其中一個配重偏移，

這個剛性 擺可以 旋 轉(zhuǎn)

180 度，且有很長的周期。

PASCO 優(yōu)點

PASCO Capstone 軟件中有一個周期函數(shù)，可以與擺幅一起顯

示出來。擺最開始被置于 180 度的位置處，因為摩擦力原因，

擺幅減小，擺的周期隨擺幅的變化函數(shù)被自動記錄下來。

包括

? 小型“A”形底座 ME-8976

? 25cm 長螺紋鋼桿 ME-8988

? 擺附件 ME-8969

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

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大振幅擺 振蕩 EX 實驗

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100

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受迫簡諧振動實驗...................................................................EX-5522A

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

帶鉤砝碼組

游標(biāo)卡尺....................................................................................SE-8710

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

圓盤

彈簧

受迫簡諧振動實驗

EX-5522A

概念

` 振子的諧振曲線：振幅和頻率的關(guān)系

` 諧振頻率

` 擺的周期

` 磁阻尼對諧振曲線的影響

` 在低于、等于、高于諧振頻率時，振子和驅(qū)動源的相位差

在本實驗中，在不同阻尼的情況下，得到振幅和頻率的關(guān)系曲線

來研究受迫阻尼振動。

振子由帶滑輪的鋁質(zhì)圓盤構(gòu)成，滑輪通過細線與兩根彈簧相連。

該裝置通過兩個轉(zhuǎn)動傳感器記錄圓盤和驅(qū)動源的角位置和角速度，

并可記錄不同磁阻尼情況下驅(qū)動頻率和振幅的關(guān)系曲線，可通過

將磁鐵靠近鋁盤來增加阻尼。

PASCO 優(yōu)點

PASCO Capstone 軟件與 850 接口一起使用可以實現(xiàn)驅(qū)動頻率的

連續(xù)掃描，實時繪出振幅與驅(qū)動頻率的關(guān)系圖。

三種不同的磁性阻尼情況下的諧振曲線（振幅 - 頻率）。

磁阻尼振蕩器用一個正弦機械驅(qū)動器驅(qū)動

磁阻尼

驅(qū)動器

包括

? 轉(zhuǎn)動傳感器（2） PS-2120A

? 機械振蕩器 / 驅(qū)動器 ME-8750

? 混沌 / 驅(qū)動 諧振動附件 CI-6689A

? 大型支架底座 ME-8735

? 120cm 長不銹鋼桿（2）ME-8741

? 45cm 長不銹鋼桿 ME-8736

? 多功能鉗（2） ME-9507

? 實驗用細繩 SE-8050

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EX 實驗 振蕩 受迫簡諧振動實驗

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101

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受迫阻尼振動 ...........................................................................EX-5551A

需要：

天平.............................................................................................SE-8707

850 通用接口...........................................................................UI-5000

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

磁鐵在鋁制軌道中感應(yīng)出電流，使得

小車受到和車速成比例的拖曳力。

PASCO 優(yōu)點

智能小車可以通過無線測量位置、速度以及磁阻尼力，因為磁

阻尼緩沖器就固定在智能小車的力傳感器上。

受迫阻尼振動

EX-5551A

概念

` 共振曲線

` 磁阻尼

振子由智能小車及 2 根彈簧構(gòu)成。阻尼力通過固定在智能小車

的磁鐵在鋁制 軌道引起的渦流產(chǎn)生。不同磁阻尼時的振蕩振

幅與驅(qū)動頻率之間的關(guān)系可被 繪制出來。將磁鐵靠近軌道，

可以增強磁阻尼力。

在 PASCO Capstone 軟件，通

過對數(shù)據(jù)進行阻尼正弦曲線擬

合確定彈簧常數(shù)，周期和阻尼

因子。

繪制車速與驅(qū)動頻率的圖。阻尼力可通過改變磁鐵和軌道的間距實現(xiàn)。

周期可直接測量以確定共振頻率。

包括

? 智能小車 ME-1240

? 機械振蕩器 ME-8750

? 磁阻尼附件 ME-6828

? 彈簧組 ME-8999

? 光電門頭 ME-9498A

? 小車配重 ME-6757A

? 1.2 m 鋁制軌道 ME-9493

? 軌道末端終止器 ME-8971

? 軌道支架 ME-8972

? 物理繩 SE-8050

? 智能小車鐵架臺支架 ME-1244

? 需要：

? 天平 SE-8707

? 850 通用接口 UI-5000

? PASCO Capstone 軟件

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受迫阻尼振動 振蕩 EX 實驗

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102

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混沌運動演示 ...........................................................................EX-5523A

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

混沌 ▼

EX-5523A

概念

` 非線性諧振子

` 混沌運動

` 相空間

` 龐加勒圖

通過描述受迫非線性擺在相空間的運動和龐加勒圖來研究混沌

現(xiàn)象。

振子由連有兩個彈簧的鋁質(zhì)圓盤組成，圓盤邊沿處的一個金屬

小柱子使得振子非線性。通過改變正弦驅(qū)動的頻率來研究從可

預(yù)見過程到不可預(yù)見過程的過渡。通過改變磁阻尼可以改變混

沌運動的特征。由轉(zhuǎn)動傳感器記錄圓盤的角位置和角速度隨時

間的變化，再根據(jù)角速度和角位置得到實時相圖。

同時也可以給出實時的疊加在相圖上的龐加勒圖，這是通過每

次驅(qū)動臂擋住光門時記錄下的相圖點來實現(xiàn)的。

通過相圖及龐加勒圖

學(xué)習(xí)非線性諧振子的

混沌運動 。

PASCO 優(yōu)點

PASCO Capstone 軟件可以實時的給出相空間的運動曲線，

同時疊加上龐加勒圖，向?qū)W生展示相空間中的運動和振子的實

際運動之間的關(guān)系。

包括

? 大型支架底座 ME-8735

? 120cm 長不銹鋼桿（2） ME-8741

? 45cm 長不銹鋼桿 ME-8736

? 多功能鉗（2） ME-9507

? 混沌 / 驅(qū)動 諧振動附件 CI-6689A

? 機械振蕩器 / 驅(qū)動器 ME-8750

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

? 光門端頭 ME-9498A

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龐加勒圖（橙色）顯示圓盤擺的角速度 - 角位置之間的關(guān)系。紫色背景為相圖。

這個相位圖（角速度與角度）是在 PASCO Capstone 中使用部分不透明度繪

制的，所以當(dāng)它回溯到自身時，軌跡會變得更暗。

EX 實驗 振蕩 混沌

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103

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耦合擺 ........................................................................................EX-5563

需要：

PASCO Capstone 軟件

無需接口

耦合擺

EX-5563

概念

` 振蕩的共振模式

` 耦合擺之間振蕩能量轉(zhuǎn)移的周期

兩個擺由一個彈簧耦合。該系統(tǒng)有兩種自然模式：

? 兩個擺同步擺動。

? 兩個擺相對擺動。

當(dāng)一個擺靜止，另一個振蕩時，擺的能量通過彈簧轉(zhuǎn)移。能量

傳遞的周期可以通過實驗來預(yù)測和驗證。

PASCO 優(yōu)勢

無線旋轉(zhuǎn)運動傳感器可以很容易地記錄兩個擺的運動，PASCO

Capstone 軟件的多坐標(biāo)工具可以用來對比觀測一個擺振幅為

零，另一個擺振幅最大的地方。

包括

? 無線旋轉(zhuǎn)運動傳感器 PS-3220(2)

? 擺配件 ME-8969(2)

? 縱波彈簧 WA-9401

? 大桌夾 ME-9472

? 不銹鋼桿，60cm 帶螺紋 ME-8977(2)

? 多功能夾 ME-9507

下載這個實驗

免費的實驗文件包括 Word 文檔

PASCO Capstone ?工作簿文件與示例數(shù)據(jù) / 圖片

請在 www.pasco.com/CapstoneExperiments 下載

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受迫阻尼振動 振蕩 EX 實驗

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104

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基礎(chǔ)橋梁....................................................................................EX-5556

需要：

550 或 850 通用接口或 AirLink

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

AirLink

▼

包括

? 桁架組 (3) ME-6993

? 桁架組螺絲 (3) ME-6994

? #6 工字梁 ME-7008

? 2Kg 槽碼 ME-7589

? 測力單元放大器 (1) PS-2198

? 100 N 測力單元 (4) PS-2200

測力單元

通過懸掛砝碼使橋梁負重。工字梁之間的拉力和

壓力通過測力單元進行測量。測力單元可以安裝

在任何需要測力的位置。

測力單元

矩形單元

首先，學(xué)生搭建一個矩形橋梁。當(dāng)然，真實的橋梁不會如此，

但學(xué)生們只有親自嘗試后才知道原因。

三角形單元

接下來，學(xué)生用三角形結(jié)構(gòu)搭建沃倫橋?？梢园l(fā)現(xiàn)三角形結(jié)構(gòu)

比矩形結(jié)構(gòu)結(jié)實的多。

比例效應(yīng)

學(xué)生搭建第二個沃倫橋，橋的跨度相同，但比例不同，單元數(shù)

量翻倍，以探索橋梁內(nèi)部受力的變化。

增加垂直梁

給稍大的沃倫橋增加垂直梁，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)：負載并沒有增加，

那么為何要用垂直梁呢？

完整的沃倫橋和普拉特桁架橋

增加額外垂直梁以構(gòu)成完整沃倫橋。然后學(xué)生將沃倫橋變?yōu)槠?/p>

拉特桁架橋。然后比較與沃倫橋受力的不同。

基礎(chǔ)橋梁

EX-5556

概念

` 通過動手搭建，學(xué)習(xí)各種類型的橋

` 測量不同設(shè)計的橋的梁之間的拉力和壓力

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完整沃倫橋

普拉特桁架橋

比例效應(yīng)

三角形

矩形

增加垂直梁

EX 實驗 結(jié)構(gòu)學(xué) 基礎(chǔ)橋梁

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105

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橋梁振動....................................................................................EX-5548

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

橋梁振動 ▼

EX-5548

概念

` 復(fù)雜系統(tǒng)中的共振

` 受迫振動與自由振動

1

2 3 4 5

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包括

? 大型結(jié)構(gòu)裝置 ME-7003

? 測力單元放大器 PS-2198

? 100 牛頓測力單元 PS-2200

? 5 牛頓測力單元（5） PS-2201

? 機械波驅(qū)動器 SF-9324

? 4mm 紅色香蕉插頭導(dǎo)線 SE-9750

? 橡膠線 ME-8986

? 大號開槽砝碼（4） ME-7589

? 砝碼掛鉤（2） ME-7590

? 20g 砝碼（3 套） ME-8983

使用 5N 的力傳感器來測量橋梁不同

位置的振蕩。

用不同的共振頻率來驅(qū)動橋就

可以看出橋的共振特性，注意

橋上不同位置振幅的差異。

用手敲擊橋梁，使其自由振蕩。FFT（使用 PASCO Capstone ?軟件）顯

示出幾個共振頻率。注意橋上不同位置振幅的差異。

橋梁振動 結(jié)構(gòu)學(xué) EX 實驗

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搖搖塔 ........................................................................................EX-5555

需要：

850 通用接口或信號發(fā)生器 (PI-8127)

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

或

信號發(fā)生器

▼

用機械波驅(qū)動器振動塔，振動器由 850 接口或信號發(fā)生器供電。

搖搖塔

EX-5555

概念

` 探索共振模式

` 用無線傳感器測量加速度

` 演示被動阻尼

用 PASCO 結(jié)構(gòu)梁搭建，通過驅(qū)動器的振動，該塔能在其若干

諧振模式下振動，振動器與塔的第一層通過橡皮筋連接。帶有

加速度計的測力單元固定在塔的每一層，以記錄每層的振動情

況。

上圖的 FFT，由 PASCO Capstone 軟件生成，顯示了頂層的無線測力 / 加速

度計的頻率響應(yīng)。

包括

? 搖搖塔裝置 ME-7018

? 機械波驅(qū)動器 SF-9324

? 2 米導(dǎo)線 SE-9415A

? 鐵架臺底座 ME-8735

? 螺紋桿 25cm ME-8988

? 槽碼 ME-7566

? 無線測力加速度傳感器 (4) PS-3216

實驗的第二部分，將在塔的頂部安裝阻尼擺。在現(xiàn)代建筑中，

被動阻尼裝置用來減弱地震時的振動。阻尼擺能使振動迅速停

止。

在PASCO Capstone軟件中，

灰色圖線表示沒有阻尼擺時

的振動。紅色圖線表示允許

阻尼擺擺動時的效果。

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EX 實驗 結(jié)構(gòu)學(xué) 搖搖塔

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107

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拉伸試驗機................................................................................EX-5557

需要：

AirLink ........................................................................................PS-3200

550 或 850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

AirLink

▼ 拉伸試驗機 訪問在線版本

EX-5557

概念

` 楊氏模量

` 屈服強度

` 抗張強度

` 延展性

` 韌性模數(shù)

三種金屬分別由 1018 鋼，360 黃銅和 2024-T3 鋁制成。測試

的性能包括楊氏模量、屈服強度、抗張強度、延展性和韌性模數(shù)。

上述性能參數(shù)與材料數(shù)據(jù)手冊相同，并被工程師用于設(shè)計橋梁、

建筑或機器。

1. 測量應(yīng)力 - 張力圖中線性部分的斜率，可以得到材料的楊氏

模量。

2. 屈服強度可以從力 - 位移圖中線性部分完結(jié)處估測。

3. 抗張強度可從圖中最大應(yīng)力得到。

4. 材料的延展性可從其剛剛斷裂前的最大張力得到。

5. 韌性模數(shù)可從應(yīng)力 - 張力曲線包絡(luò)的面積得到。

三種金屬的應(yīng)力 - 張力曲線可實時顯示，也可在 PASCO

Capstone 軟件中回放。

黃銅的韌性模數(shù)可通過計算應(yīng)力 - 張力曲線的面積得到。

黃銅的楊氏模量可通過求直線的斜率得到。

PASCO 優(yōu)點

手搖材料測試機可以讓學(xué)生感受不同材料的斷裂力。數(shù)據(jù)被

實時記錄且可在 PASCO Capstone 軟件回放。

包括

? 材料測試機 ME-8236

? 樣品（鋁 10 個） ME-8231

? 樣品（黃銅 10 個） ME-8232

? 樣品（鋼 10 個） ME-8243

? 卡尺 SE-8710

拉伸試驗機 材料學(xué) EX 實驗

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108

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柱挫屈 ........................................................................................EX-5558

需要：

550 或 850 通用接口或 AirLink

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

任何兩通道 PASPORT 接口

柱挫屈 ▼

EX-5558

概念

` 工字梁的柱挫屈

` 長細比

` 歐拉柱方程

第一部分，測試三種不同長度的塑料工字梁被壓縮時的失效過

程。通過長細比確定其失效（彎曲與否）的過程，每根梁都單

獨計算該比率。實驗主題還包括回轉(zhuǎn)半徑和面積慣性矩。

PASCO 優(yōu)點

PASCO Capstone 軟件可以將攝像頭拍攝的視頻嵌入，且與材

料測試機的數(shù)據(jù)同步。你可以回放視頻和數(shù)據(jù)采集過程，甚至

可以逐幀觀看材料斷裂的過程。

包括

? 材料測試機 ME-8236

? 結(jié)構(gòu)梁夾具 ME-8242

? 結(jié)構(gòu)桁架套裝工字梁 ME-6993

? 扁平梁 ME-6987

? 細工字梁 ME-7012

? 卡尺 SE-8710

蓋子 塑料工字梁

下固定裝置

塑料工字梁

第二部分，用歐拉柱方程預(yù)測臨界應(yīng)力。當(dāng)對長直柱施加壓力

時，將發(fā)生彈性壓縮直到達到臨界應(yīng)力，此時，柱將瞬間被壓

彎。該臨界荷載和柱狀材料以及幾何形狀的關(guān)系被稱作歐拉柱

方程。

梁夾具

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EX 實驗 材料學(xué) 柱挫屈

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109

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三點和四點彎曲.......................................................................EX-5559

需要：

550 或 850 通用接口或 AirLink

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

AirLink

三點和四點彎曲 ▼

EX-5559

概念

` 三點彎曲

` 四點彎曲

` 彎曲彈性模量

三點彎曲

如圖所示，對圓柱進行三點彎曲測試。當(dāng)向下的力（F）施加

在圓柱中央時，記錄彎曲數(shù)據(jù)（Δx）。比率（F/Δx）就是等效

剛度。

鐵砧的間距可以改變，對剛度的影響也被測量。通過數(shù)據(jù)可以

計算材料的彎曲彈性模量。

四點彎曲

對 ABS 塑料梁進行四點彎曲測試。向下的力（F）被施加在梁

中央，記錄彎曲數(shù)據(jù)（Δx）。比率（F/Δx）就是等效剛度，可

直接從 F-Δx 圖中的斜率得到。然后計算彎曲彈性模量。

包括

? 材料測試機 ME-8236

? 彎曲附件 ME-8237

? 剪切樣品 ME-8240

? 扁平梁 ME-6987

? 四點加載鐵砧 ME-8249

? 卡尺 SE-8710

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三點和四點彎曲 材料學(xué) EX 實驗

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110

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比熱實驗....................................................................................EX-5524A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCO Capstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 接口，或 AirLink。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

AirLink

比熱實驗 ▼

EX-5524A

概念

` 熱能

` 平衡溫度

` 比熱

學(xué)生可以知道每種物質(zhì)都因具有特定的比熱而

可以被識別。使用已知量的水，把未知的材料

放入水中。測量水和未知物質(zhì)的初始溫度。找

到平衡溫度，并由此導(dǎo)出未知物質(zhì)的比熱。

通過 2 種實驗方法（用水加熱 / 冷卻），學(xué)生

認識到實驗設(shè)計如何影響結(jié)果。最終學(xué)生探索

誤差的來源和大小。

包括

? 溫度傳感器 PS-2125

? 帶蓋的量熱杯

? 比熱裝置 SE-6849

? 天平 SE-8723

? 加熱攪拌器 PS-3401

? 50mL 量筒

? 1000ml 燒杯

? 實驗用細繩 SE-8050

通過比較發(fā)現(xiàn)鋁引起的溫度下降是黃銅的 2 倍。冷卻曲線的斜率與牛頓冷卻

定律吻合。

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具有室溫的鋁加入熱水中。210 秒后，系統(tǒng)達到熱平衡并慢慢冷卻。冷卻曲

線的線性擬合可以推算出平衡溫度（發(fā)生于 131 秒）。這樣得到的比熱值大

約有 10% 的誤差。

EX 實驗 熱力學(xué) 比熱實驗

用更好的方法教科學(xué)

比熱實驗 熱力學(xué) EX 實驗 111

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比熱實驗....................................................................................EX-5624

需要：

PASCO Capstone 軟件

比熱實驗

EX-5624

涉及的主題

` 熱能

` 平衡溫度

` 比熱

學(xué)生可以知道每種物質(zhì)都因具有特定的比熱而可以被識別。

使用已知量的水，把未知的材料放入水中。測量水和未知物

質(zhì)的初始溫度。找到平衡溫度，并由此導(dǎo)出未知物質(zhì)的比熱。

通過 2 種實驗方法（用水加熱 / 冷卻），學(xué)生認識到實驗設(shè)

計如何影響結(jié)果。最終學(xué)生探索誤差的來源和大小。

包括

? 無線溫度傳感器 PS-3201

? 帶蓋的量熱杯

? 比熱裝置 SE-6849

? 天平 SE-8723

? 加熱攪拌器 PS-3401

? 50mL 量筒

? 1000ml 燒杯

? 實驗用細繩 SE-8050

NEW

PRODUCTS

NEW

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通過比較發(fā)現(xiàn)鋁引起的溫度下降是黃銅的 2 倍。冷卻曲線的斜率與

牛頓冷卻定律吻合。

具有室溫的鋁加入熱水中。210 秒后，系統(tǒng)達到熱平衡并慢慢冷卻。

冷卻曲線的線性擬合可以推算出平衡溫度（發(fā)生于 131 秒）。這樣

得到的比熱值大約有 10% 的誤差。

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112

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熱電當(dāng)量....................................................................................EX-5525

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

包括

? 能量轉(zhuǎn)換—量熱器 ET-8499

? 溫度傳感器 PS-2125

? 天平 SE-8707

加熱電阻

雙層鋁量熱計

熱電當(dāng)量

EX-5525

概念

` 將內(nèi)能的變化和輸入的電能做對比

雙層鋁制量熱杯保證了良好的絕熱。用 10

歐姆電阻絲對系統(tǒng)加熱，用 850 接口供電。

電壓、電流、功率和最終的溫度升高都被

連續(xù)記錄并顯示。

功率 - 時間曲線下的面積等于用于加熱水的

電能。傳遞給水的熱量可以通過溫度升高

和水的質(zhì)量計算。通過對比電能和熱可以

得知焦耳和卡路里的比值。

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底部圖顯示信號源的功率輸出，底部圖顯示溫度增加。用于加熱水的電能通過功率 - 時間曲線

下的面積得到。

EX 實驗 熱力學(xué) 熱電當(dāng)量

用更好的方法教科學(xué)

熱電當(dāng)量 熱力學(xué) EX 實驗 113

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熱電當(dāng)量....................................................................................EX-5625

需要：

PASCO Capstone 軟件

NEW

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熱電當(dāng)量

EX-5625

概念

` 將內(nèi)能的變化和輸入的電

能做對比

無線電流傳感器和無線電壓

傳感器用于測量輸送到加熱

電阻的功率，無線溫度傳感

器用于測量水的溫度。

功率 - 時間曲線下的面積等

于用于加熱水的電能。傳遞

給水的熱量可以通過溫度升

高和水的質(zhì)量計算。通過對

比電能和熱可以得知焦耳和

卡路里的比值。

包括

? 能量轉(zhuǎn)換—量熱器 ET-8499

? 無線溫度傳感器 PS-3201

? 無線電壓傳感器 PS-3211

? 無線電流傳感器 PS-3212

? 天平 SE-8707

? 學(xué)生電源 SE-8828

底部圖顯示信號源的功率輸出，底部圖顯示溫度增加。用于加熱水的電能通過功率 - 時間曲線下的

面積得到。

加熱電阻

雙層鋁量熱計

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114

訂購信息

理想氣體定律 ...........................................................................EX-5527

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCO Capstone 軟件

游標(biāo)卡尺....................................................................................SE-8710

* 該實驗可用 550 或 850 接口，或 AirLink。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

AirLink

理想氣體定律 ▼

EX-5527

概念

` 理想氣體定律

` 波義耳定律

` 蓋 - 呂薩克定律

理想氣體的溫度、體積和壓強被同時測量，

且遵循理想氣體狀態(tài)方程。

理想氣體定律的兩種特殊情況：體積恒定

（蓋 - 呂薩克定律）和溫度恒定（波義耳

定律）。針管用來在恒溫時改變氣體體積

的大小。體積恒定的球放置在不同溫度的

水中，顯示內(nèi)部氣體壓強的變化。

PASCO 優(yōu)點

該理想氣體針管和絕對零度球含有一個很

小的溫度計，其對溫度變化的響應(yīng)很快。

理想氣體針管 ( 上圖 ) 體積和 T/P 圖的斜率等于 nR

絕對零度裝置 ( 如右圖所示 ) 體積恒定，壓強與溫度曲線的斜率隨容器中摩爾

數(shù)而改變。

包括

? 理想氣體定律針管 TD-8596A

? 絕對壓強 / 溫度傳感器 PS-2146

? 絕對零度裝置 TD-8595

? 3L 塑料容器 ME-7559

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EX 實驗 熱力學(xué) 理想氣體定律

用更好的方法教科學(xué)

理想氣體定律 熱力學(xué) EX 實驗 115

訂購信息

理想氣體定律 ...........................................................................EX-5627

需要：

PASCO Capstone 軟件

游標(biāo)卡尺....................................................................................SE-8710

理想氣體定律

EX-5627

概念

` 理想氣體定律

` 波義耳定律

` 蓋 - 呂薩克定律

理想氣體的溫度、體積和壓強被同時

測量，且遵循理想氣體狀態(tài)方程。

理想氣體定律的兩種特殊情況：體積

恒定（蓋 - 呂薩克定律）和溫度恒定

（波義耳定律）。針管用來在恒溫時

改變氣體體積的大小。體積恒定的球

放置在不同溫度的水中，顯示內(nèi)部氣

體壓強的變化。

NEW

PRODUCTS

NEW

PRODUCTS

PASCO 優(yōu)點

該理想氣體針管和絕對零度球含有一

個很小的溫度計，其對度度變化的響

應(yīng)很快。

包括

? 理想氣體定律針管 TD-8596A

? 無線壓強傳感器 PS-3203

? 無線溫度連接 PS-3222

? 絕對零度裝置 TD-8595

? 3L 塑料容器 ME-7559

絕對零度裝置 ( 如右圖所示 ) 體積恒定，壓強與溫度曲線的斜率隨容器

中摩爾數(shù)而改變。

在恒定溫度的情況下，繪制壓力與

體積倒數(shù)的關(guān)系。

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116

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黑體輻射....................................................................................EX-5529A

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

與以下任何接口兼容

850 通用接口

黑體輻射 ▼

EX-5529A

概念

` 黑體輻射光譜

` 峰值波長和溫度的關(guān)系

用真實數(shù)據(jù)得到課本上的光強與黑體輻射波長的關(guān)系曲線，圖中隨著熱

源溫度的變化峰值對應(yīng)的波長也發(fā)生移動。

通過棱鏡光譜儀得到

黑體的連續(xù)光譜

訪問在線版本

經(jīng)典黑體輻射光譜的光強 - 波長圖通過測量燈泡得到，并可展

示燈泡不同溫度時峰值波長的變化。

測量燈泡的光強與波長的經(jīng)典黑體輻射譜線，并演示不同燈泡

溫度下最大強度對應(yīng)的波長出現(xiàn)的漂移。

通過手動操作光譜儀（可測量不同角度的相對光強）來掃描白

熾燈光譜，采用棱鏡分光可以避免由光柵引起的不同級譜線重

疊，使用寬頻譜光傳感器可以得到 400nm － 2500nm 范圍內(nèi)

的光譜。根據(jù)光譜儀公式將角度轉(zhuǎn)換為波長值，然后給出光強

和波長的關(guān)系曲線，即黑體輻射的特征曲線。降低燈絲溫度，

從而降低燈泡的發(fā)光強度，重復(fù)操作可得到峰值強度對應(yīng)波長

的偏移。

測量燈絲的電壓以及通過燈絲的電流，可以得到燈泡的溫度，

根據(jù)溫度值，可以計算出理論上的峰值對應(yīng)的波長，并可以和

實驗得到峰值波長進行比較。

注意：該結(jié)果是定性的，只適合于初級研究。

PASCO 優(yōu)點

所有的角度和轉(zhuǎn)換波長的計算公式都包含在 PASCO Capstone

軟件的設(shè)置文件中。

包括

? 棱鏡分光光譜儀組件 OS-8544

? 60cm 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8541

? 光譜儀附件 OS-8537

? 光闌底架 OS-8534A

? 寬頻譜光傳感器 PS-2150

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

? 電壓傳感器 UI-5100

? 替換燈泡 SE-8509

? 橡膠頭插線 - 黑色 SE-9751

EX 實驗 熱力學(xué) 黑體輻射

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117

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熱機循環(huán)....................................................................................EX-5530B

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCO Capstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 接口，或任何 PASPORT 三通道接口。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

任何 PASPORT 三通道接口

▼

熱機循環(huán)有以下幾步

1. 將儲氣罐放入冷水中，在平臺上放 200 克砝碼；

2. 將儲氣罐從冷水移到熱水中；

3. 將 200 克砝碼從平臺移走；

4. 儲氣罐從熱水移到冷水中去。

用低壓傳感器測量壓強的變化。通過連接在轉(zhuǎn)動傳感器滑輪上

的細繩測量活塞的高度，將高度的變化量乘以活塞的橫截面積

可以得到體積的變化。

熱機循環(huán)

EX-5530B

概念

` 熱機效率

` 等溫過程

` 等壓過程

` 理想氣體狀態(tài)方程

繪出熱機經(jīng)過一個循環(huán)的 P-V 圖，從圖中可以

得出氣體吸收的熱量以及熱機對外所做的功，

據(jù)此得到熱機效率，并和理論計算的最大效率

進行比較。

通過將儲氣罐放入熱水中，使得容器中的空氣

體積膨脹推動砝碼做功，再將儲氣罐放入冷水

中，氣壓下降，體積恢復(fù)到初始值。

通過加熱氣體，使熱機推動砝碼，可

測得真實的熱機效率。

PASCO Capstone 軟件顯示了熱機循環(huán)的等壓 / 等溫過

程。（冷熱水溫度分別為 1.5° C 和 41.8° C）。

包括

? 熱機 / 氣體定律裝置 TD-8572A

? 大型支架底座 ME-8735

? 砝碼與掛鉤 ME-8979

? 塑料容器（3L,2 個） ME-7559

? 細繩

? 90cm 不銹鋼桿 ME-8738

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

? 四端口溫度傳感器 PS-2143

? 雙通道壓強傳感器 PS-2181

PASCO 優(yōu)點

該熱機可演示溫度差是如何做功。熱機的每步循環(huán)

都可輕易識別。也可以得到實際的熱機效率以及最

大的熱機效率。

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熱機循環(huán) 熱力學(xué) EX 實驗

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熱機循環(huán)..............................................................................................................EX-5630

需要：

PASCO Capstone 軟件

NEW

PRODUCTS

NEW

PRODUCTS

熱機循環(huán)

EX-5630

概念

` 熱機效率

` 等溫過程

` 等壓過程

` 理想氣體狀態(tài)方程

繪出熱機經(jīng)過一個循環(huán)的 P-V 圖，從圖中可以得

出氣體吸收的熱量以及熱機對外所做的功，據(jù)此

得到熱機效率，并和理論計算的最大效率進行比

較。

通過將儲氣罐放入熱水中，使得容器中的空氣體

積膨脹推動砝碼做功，再將儲氣罐放入冷水中，

氣壓下降，體積恢復(fù)到初始值。

熱機循環(huán)有以下幾步

1. 將儲氣罐放入冷水中，在平臺上放 200 克砝碼；

2. 將儲氣罐從冷水移到熱水中；

3. 將 200 克砝碼從平臺移走；

4. 儲氣罐從熱水移到冷水中去。

用無線壓強傳感器測量壓強的變化。通過連接在

轉(zhuǎn)動傳感器滑輪上的細繩測量活塞的高度，將高

度的變化量乘以活塞的橫截面積可以得到體積的

變化。

包括

? 熱機 / 氣體定律裝置 TD-8572A

? 大型支架底座 ME-8735

? 砝碼與掛鉤 ME-8979

? 塑料容器（3L,2 個） ME-7559

? 細繩

? 90cm 不銹鋼桿 ME-8738

? 無線轉(zhuǎn)動傳感器 PS-3220

? 無線溫度連接（2 個） PS-3222

? 無線壓強傳感器 PS-3203

PASCO Capstone 軟件顯示了熱機循環(huán)的等壓 / 等溫過程。（冷

熱水溫度分別為 1.5° C 和 41.8° C）。

PASCO 優(yōu)勢

這個正在運行的熱機顯示了如何利用溫差來做工作。循環(huán)的每個部分都很

容易識別，實際效率也很容易確定最大效率。

EX 實驗 熱力學(xué) 熱機循環(huán)

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119

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比熱容比實驗 ...........................................................................EX-5531A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCO Capstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 接口，或 AirLink。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

AirLink 接口

▼

活塞位置與周期平方的關(guān)系曲線說明，隨著氣體體積的增加周期也增加。直

線的斜率與比熱容比（Cp/Cv

）相關(guān)，且兩種氣體得出的值不一樣。

用手彈撥活塞后，壓強開始震蕩

包括

? 熱機 / 氣體定律裝置 TD-8572A

? 大型支架底座 ME-8735

? 45cm 長不銹鋼桿 ME-8736

? 雙通道壓強傳感器 PS-2181

比熱容比

EX-5531A

概念

` 氣體的比熱容比 Cp/Cv

` 測量比熱容比的拉其哈德法

` 絕熱過程

本實驗中通過拉其哈德法測量活塞在充滿空氣的圓柱體內(nèi)的振

蕩周期，以計算空氣的比熱容比。

在圓柱體內(nèi)充滿空氣并連接壓力傳感器，用手按下活塞，使之

振動起來，可以記錄氣壓隨時間的變化以得到振動周期，再根

據(jù)拉其哈德法由周期得到比熱容比。

PASCO 優(yōu)點

由于給出振蕩曲線，能夠輕易地測量振蕩周期。

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比熱容比 熱力學(xué) EX 實驗

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120

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比熱容比....................................................................................EX-5631

需要：

PASCO Capstone 軟件

NEW

PRODUCTS

NEW

PRODUCTS

比熱容比

EX-5631

概念

` 氣體的比熱容比 Cp/Cv

` 測量比熱容比的拉其哈德法

` 絕熱過程

本實驗中通過拉其哈德法測量活塞在充滿空氣的圓柱體內(nèi)的

振蕩周期，以計算空氣的比熱容比。

在圓柱體內(nèi)充滿空氣并連接壓力傳感器，用手按下活塞，使

之振動起來，可以記錄氣壓隨時間的變化以得到振動周期，

再根據(jù)拉其哈德法由周期得到比熱容比。

PASCO 優(yōu)點

由于給出振蕩曲線，能夠輕易地測量振蕩周期。

活塞位置與周期平方的關(guān)系曲線說明，隨著氣體體積的增加周期也增加。直

線的斜率與比熱容比（Cp/Cv）相關(guān)，且兩種氣體得出的值不一樣。

用手彈撥活塞后，壓強開始震蕩

包括

? 熱機 / 氣體定律裝置 TD-8572A

? 大型支架底座 ME-8735

? 45cm 長不銹鋼桿 ME-8736

? 無線壓強傳感器 PS-3202

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EX 實驗 熱力學(xué) 比熱容比

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靜電電荷實驗 電磁學(xué) EX 實驗 121

訂購信息

靜電電荷實驗 ...........................................................................EX-5532

需要：

PASCO Capstone 軟件

無需接口

用球端對中空的金屬

球體內(nèi)部采樣。

新的數(shù)字式讀表

包括

? 基本靜電計 ES-9078A

? 起電器和參考面 ES-9057C

? 法拉第籠及屏蔽罩 ES-9042A

? 導(dǎo)電球體，13cm ES-9059C

? 導(dǎo)電體 ES-9061

? 靜電電壓源 ES-9077

靜電電荷實驗

EX-5532

概念

` 充電的方法

` 電荷的分布

` 電荷守恒

用傳統(tǒng)實驗儀器：法拉第籠和導(dǎo)電球，學(xué)生學(xué)習(xí)用直接接觸和感應(yīng)的方法使物體

帶電。通過一個高阻抗靜電計測量電荷。

學(xué)生探索不同形狀導(dǎo)體上電荷的分布。用帶洞的球體向?qū)W生展示：當(dāng)球體帶電后，

其內(nèi)表面是沒有殘留電荷的。

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122

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庫倫定律....................................................................................EX-9930B

無需接口

庫侖定律

EX-9930B

概念

` 驗證平方反比定律：F ~ 1/R2

` 驗證力和電荷的關(guān)系：F ~ q1q2

` 測量庫侖常數(shù)：k = 9.0 x 109

Nm2

/C2

絕緣平衡細棒懸掛在一根細扭線上，棒的一端裝有金屬導(dǎo)電

球。另一個相同的導(dǎo)體球安裝在帶有刻度的直線導(dǎo)軌上，而

且兩個導(dǎo)體球之間的間距可以調(diào)節(jié)。當(dāng)導(dǎo)體小球帶電時，兩

球之間的作用力和將小球通過旋轉(zhuǎn)扭線回復(fù)到平衡位置所需

的扭力成正比。初學(xué)物理者可以通過這一實驗驗證平方反比

定律，還可以進一步研究靜電斥力中所涉及的變量。

當(dāng)兩球間有靜電力時，旋轉(zhuǎn)扭絲，使小球回復(fù)到初始的平衡位置，線的扭轉(zhuǎn)量和靜電斥力成比例

靜電力和扭轉(zhuǎn)角成比例，扭轉(zhuǎn)角與兩球間距成平方反比關(guān)系

包括

? 庫侖定律裝置 ES-9070

? 高壓電源 SF-9586B

? 基本靜電計 ES-9078A

? 法拉第籠 ES-9042A

? 起電器和參考面 ES-9057C

? 庫侖定律實驗手冊

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EX 實驗 電磁學(xué) 庫侖定律

用更好的方法教科學(xué)

密立根油滴實驗 電磁學(xué) EX 實驗 123

凝結(jié)器組件

凝結(jié)器外壁

最小電場畸變

在電容器上極板開有

直徑為 0.5mm 的油滴

入口小孔，小孔對電場

的影響可以忽略不計。 拋光表面

極板定位裝置的表面拋

光以減少從容器壁吸收

的光和熱。

電離源

通過容器一側(cè)開關(guān)可

以激活釷 232α 源，該

源可以使油滴的電量

改變。

電極連接與上極板相連。

密立根油滴實驗

概念

` 準(zhǔn)確地測量單個電子的電量

` 再現(xiàn)羅伯特密立根的經(jīng)典實驗

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小油滴進入內(nèi)有已知電場的容器，通過

觀測儀器和秒表，可以測量并記錄油滴

下落的速度。然后，增加容器中電場強

度，使得油滴向上運動。這樣可以測量

油滴受到的力以及油滴所帶的電量。通

過測量不同油滴的電量得到的電荷差的

最小值即對應(yīng)于電子電量。

PASCO 優(yōu)點

PASCO 電子電量實驗采用 30 倍，亮場，豎直成像顯微鏡，可以清楚地觀察油滴。油滴觀測室采用特殊的凝結(jié)器，可有效地減少

由于外界氣流和液滴照明造成的液滴漂移，通過電離源可有效地改變油滴的電量。

完整實驗包括以下項目（需單獨購買）

? 密立根油滴實驗裝置 AP-8210A

? 普通型數(shù)字萬用表 SE-9786A

? 高壓電源 SF-9585A

? 大型支架底座 ME-8735

? 45cm 鋼支架（2） ME-8736

? 橡膠頭插線 - 紅色 SE-9750

? 橡膠頭插線 - 黑色 SE-9751

? 密立根油滴實驗手冊

便于清潔

凝結(jié)系統(tǒng)易于拆開以

便清潔檢查。

油滴入孔蓋

防止實驗開始后多余的

油滴進入容器。

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124

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電容實驗....................................................................................EX-5533

需要：

550 或 850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

電容實驗

EX-5533

概念

` 電容

` 平行板電容器

` 電容的影響因素

本實驗探討了不同板間距與絕緣介質(zhì)材料對可變平板電容器間的

影響。

用靜電計無需給電容器放電就可以測量電容板間的電壓，因為靜

電計的內(nèi)阻高達 1014 歐姆。

新的

數(shù)字式讀表

由于連接電纜的影響，電壓和板間距成非線性。計算機模

型的操作允許測量連接電纜的電容和系統(tǒng)上的電荷。

包括

? 基本靜電計 ES–9078A

? 可調(diào)電容器 ES–9079

? 靜電電壓源 ES–9077

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

▼

訪問在線版本

EX 實驗 電磁學(xué) 電容實驗

用更好的方法教科學(xué)

電阻率實驗 電磁學(xué) EX 實驗 125

訂購信息

電阻率實驗................................................................................EX-5534

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

千分尺

電阻率實驗

EX-5534

概念

` 導(dǎo)線長度與電阻的關(guān)系

` 確定不同材料的電阻率

探索電纜電阻與其長度、直徑和金屬電阻率之間的關(guān)系。

用 850 通用接口直接測出電流，而導(dǎo)線的壓降可以用電壓傳感

器來測得。這樣就可以輕而易舉地算出電阻，電阻 - 電纜長度

的關(guān)系線就能繪制出來，斜率就可用來計算電阻率。

用直徑相同而材質(zhì)不同的電纜就能檢驗出對其電阻率的影響，

而用不同直徑的黃銅導(dǎo)線可以算出直徑對電阻率的影響。

由于導(dǎo)線的直徑相同，所以電阻率就正比于圖線的斜率，圖表顯示銅的

電阻率約為鋁的三分之一。

電阻儀的滑動探針可以輕而易舉地改變導(dǎo)線的長度，而且通

過 4 個接線柱能夠精確地測量出壓降，它同時配備了四種不

同線徑的銅絲和四種不同材質(zhì)的導(dǎo)線。

PASCO 優(yōu)點

電阻儀的滑動探針可以輕而易舉地改變導(dǎo)線的長度，用其 4 個

接線柱就能精確地測量出壓降。

由于 850 通用接口功率放大器能夠掃描電壓值，我們就能花更

多的時間來檢查不同材質(zhì)和直徑的導(dǎo)線了。

包括

? 電阻率儀 EM-8812

? 電壓傳感器 UI-5100

? 紅色香蕉頭插線 SE-9750

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

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126

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歐姆定律....................................................................................EX-5535

需要：

550 或 850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

歐姆定律

EX-5535

概念

` 電壓和電流的關(guān)系

方法

該實驗中，學(xué)生同時測量簡單直流電路的電壓和電流，

探索不同電阻并聯(lián)的電壓和電流的關(guān)系。通過繪制電

壓 - 電流圖來驗證歐姆定律，了解斜率的物理意義。

包括

? 電阻 / 電容 / 電感網(wǎng)絡(luò) UI-5210

? 短的香蕉頭插線 SE-7123

在 PASCO Capstone ?軟件中，學(xué)生們可以用 850 接口的信號發(fā)

生器來控制輸出。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

▼

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電壓和電流的關(guān)系隨電路的電阻而改變

EX 實驗 電磁學(xué) 歐姆定律

用更好的方法教科學(xué)

127

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RC 電路......................................................................................EX-5536

需要：

550 或 850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

RC 電路

EX-5536

概念

` 電容器的充電和放電

` 指數(shù)增長和衰減

` 時間常數(shù)

在一個簡單的電路中，學(xué)生們通過采集數(shù)據(jù)來了解充放

電速率與電阻和電容的關(guān)系。進而推導(dǎo)時間常數(shù)還可研

究指數(shù)增長和衰減。

PASCO 優(yōu)點

該 RC 電路實驗搭建起來極其簡單方便，我們很容易就

能測出充電一半所用的時間，用 PASCO Capstone ?軟

件的曲線擬合功能很容易就能驗證出該曲線是成指數(shù)變

化的。

包括

? 電阻 / 電容 / 電感網(wǎng)絡(luò) UI-5210

? 電壓傳感器 UI-5100

? 短的香蕉頭插線 (8 個 ) SE-7123

850 通用接口可以給串聯(lián) RC 電路

輸入標(biāo)準(zhǔn)的方波。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

▼

訪問在線版本

由充放電曲線得到真實的電容量

RC 電路 電磁學(xué) EX 實驗

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128

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LRC 電路....................................................................................EX-5537

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

可以清晰的揭示電路的電阻對峰寬的影響，并讓學(xué)

生理解如果設(shè)計電路的濾波器。

LRC 電路

EX-5537

概念

` LC 振蕩電路

` 感性、容性、阻性電路

` LRC 諧振頻率

研究電源頻率低于、等于或高于諧振頻率時 LRC 電路的響應(yīng)。

通過將正弦信號分別加在電阻、電容和電感上，測量電壓和

電流的相位差以及電流的幅值，以了解不同元件對電流的影

響，最后將正弦信號加在電感，電容和電阻的串聯(lián)電路上，

得到電流的幅值以及和電壓的相位差，并和理論值進行比較。

850 接口可以 給 LRC

串聯(lián)電路提供交流電。

包括

? 電阻 / 電容 / 電感網(wǎng)絡(luò) UI-5210

? 電壓傳感器（3） UI-5100

? 短的香蕉頭插線（1 組 8 個） SE-7123

? BNC 香蕉頭輸出電纜 UI-5119

PASCO Capstone 軟件的示波器可同時顯示電感、電容、電阻兩端的電壓

以及電源的輸出電壓和電流。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

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EX 實驗 電磁學(xué) LRC 電路

用更好的方法教科學(xué)

129

訂購信息

基爾霍夫定律 ...........................................................................EX-5538

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

可以通過測量串并聯(lián)直流電路的電壓電流來

證明基爾霍夫定律，使用多個電流傳感器可

以避免學(xué)生們在改變電路后，在不同點重新

測量回路電流時而產(chǎn)生混淆。

在“示波器”模式下，850 通用接口的超高采樣率允許我們測量 RC 電路的

電壓，從而驗證即使在電壓不是常數(shù)時基爾霍夫定律依然成立。

學(xué)生可以在 PASCO Capstone ?軟件中

通過用戶界面直接控制 850 接口的信號

發(fā)生器的輸出信號。

學(xué)生們可以將流過每個電阻的電流和 850

接口總輸出電流做對比。

包括

? 電阻 / 電容 / 電感網(wǎng)絡(luò) UI-5210

? 電壓傳感器（3） UI-5100

? 電流傳感器（2） PS-2184

? 短的香蕉頭插線（1 組 8 個） SE-7123

基爾霍夫定律

EX-5538

概念

` 閉合回路任何時間電壓之和總是為零

` 任何節(jié)點的電流之和為零

基爾霍夫定律是所有電路分析的前提，而

850通用接口的交流輸出和高精度（0.1mA）

的直流輸出，使之成為分析交直流電的理

想工具。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

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基爾霍夫定律 電磁學(xué) EX 實驗

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130

訂購信息

地球磁場測量 ...........................................................................EX-5539A

需要：

550 或 850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 接口，或任何 PASPORT 雙通道接口。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

任何兩通道 PASPORT 接口

地球磁場測量 ▼

EX-5539A

概念

` 地磁場的大小

` 地磁場的方向

` 磁傾角

通過裝在轉(zhuǎn)動傳感器上的磁場傳感器可以

測量地磁場的大小和方向，通過手動旋轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)動傳感器滑輪可以 360 度旋轉(zhuǎn)磁場傳感

器，采用零高斯室對磁傳感器置零。器壁

采用高度磁導(dǎo)率的材料可以對容器附近的

磁場進行重新導(dǎo)向。

通過磁場傳感器在地磁場中旋轉(zhuǎn) 360 度測

量地磁場的大小。

磁場傳感器安裝在轉(zhuǎn)動傳感器上以

測量地磁場的大小和方向。

包括

? 2 軸磁場傳感器 PS-2162

? 零高斯室 EM-8652

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

? 羅盤 SE-8619

? 鋁桌夾 ME-8995

? 25cm 不銹鋼（非磁性）桿子 ME-8988

? 角度可調(diào)的夾子 ME-8744

? 角度指示器 ME-9495A

PASCO 優(yōu)點

高靈敏度磁場傳感器與轉(zhuǎn)動傳感器相結(jié)合，轉(zhuǎn)動傳感器可以給

出磁場強度與正北方夾角的關(guān)系，實質(zhì)上就是一臺計算機化的

可同時測量磁場大小及方向的羅盤。

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EX 實驗 電磁學(xué) 地球磁場測量

用更好的方法教科學(xué)

131

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安培定律....................................................................................EX-5552

需要：

PASCO Capstone 軟件

安培定律實驗

EX-5552

概念

` 驗證安培定律

` 繪制與路徑相切的磁場

` 閉合積分是 B- 距離圖包絡(luò)的面積

` 選擇是否將電流包含到路徑

學(xué)生可以繪制與閉合路徑（包含電流源）相切的磁場強度，通

過實驗驗證安培定律。

磁場強度通過連接在轉(zhuǎn)動傳感器的磁場傳感器測量。學(xué)生推動

轉(zhuǎn)動傳感器，使得轉(zhuǎn)動傳感器的滑輪沿著閉合路徑滾動。

PASCO 優(yōu)點

無線三軸磁場傳感器和轉(zhuǎn)動傳感器可以允許學(xué)生沿著任何路徑

圍繞線圈測量而不被連接線所纏繞。學(xué)生可以選擇任何他們希

望的路徑，不必一定按照圓形路徑，因為傳感器記錄的是沿著

路徑的切線方向的場強。

成功的關(guān)鍵是保持磁場傳感器與轉(zhuǎn)動傳感器的滑輪相切。這樣

才能完成安培定律中的點積，因為只有沿路徑切線方向的磁場

分量才被記錄。

如果你的路徑未包含電流源，則曲線包絡(luò)的面積將為零。僅會

測量地球或附近其他磁體的磁場，但這些在閉環(huán)中都會抵消掉。

只要是閉合環(huán)路，任何形狀都可以。圖中推薦的虛線所示路線，實際并沒有

在儀器上標(biāo)出。

未包含電流源：面積為零

包含電流源：面積是 μo NI

安培定律

B- 距離曲線下的面積 = μo ﹙環(huán)路所含線圈的匝數(shù)﹚﹙電流）

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包括

? 安培定律附件 EM-6720

? 無線三軸磁場傳感器 PS-3221

? 無線轉(zhuǎn)動傳感器 PS-3220

? 場線圈 (500- 匝 ) EM-6723A

? 零高斯室 EM-8652

安培定律實驗 電磁學(xué) EX 實驗

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132

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安培力實驗................................................................................EX-9933

安培力實驗

EX-9933

概念

` 研究安培力和電流、導(dǎo)線長度、磁場強度、磁場與導(dǎo)線夾角

的關(guān)系

將固定在鐵軛的磁鐵放置在天平（精度至少 0.01g）上，一段

通電導(dǎo)線架在磁鐵的間隙。在通電之前先測量磁鐵以及鐵軛的

質(zhì)量，通電之后，讀數(shù)的變化反映載流導(dǎo)線受到的磁場力。

用戶用不同長度的導(dǎo)體來研究導(dǎo)線長度對磁場力的影響。通過

改變鐵軛上的磁鐵數(shù)來改變磁場的大小。通過調(diào)節(jié)電源改變載

流導(dǎo)體中的電流。利用電流天平附件可以研究導(dǎo)線與磁場夾角

對磁場力的影響。

PASCO 優(yōu)點

PASCO 安培力實驗系統(tǒng)可以讓學(xué)生研究主要變量（導(dǎo)線長度，

電流，磁場，角度）對安培力的影響。

包括

? 基本電流天平 SF-8607

? 電流天平附件 SF-8608

? Ohaus 天平 SE-8725

? 低壓交直流電源 SF-9584B

? 大型底座及支架 ME-9355

? 橡膠頭插線 - 紅色 SE-9750

? 橡膠頭插線 - 黑色 SE-9751

? 安培力實驗手冊

1

2

3

3

4

1. 鐵軛 ( 用來固定磁體 )

2. 可移動磁體 (6)

3. 6 塊導(dǎo)體 ( 長度分別為 1, 2,

3, 4, 6 和 8cm)

4. 支架（用于固定導(dǎo)體）

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1

2

1. 用鐵軛固定磁體

2. 10 匝方形線圈 ( 內(nèi)

部設(shè)有角度標(biāo)度）

圖中表示磁場和磁力的關(guān)系

EX 實驗 電磁學(xué) 安培力實驗

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133

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亥姆霍茲線圈實驗...................................................................EX-5540A

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

測量載流線圈軸線上磁場強度與該點到線圈距離之間的關(guān)系并和理論計算值進行比較。此外，還可以測量亥姆霍茲線圈間距對磁

場的影響。

當(dāng)磁傳感器沿導(dǎo)軌通過線圈時，可得出不同線圈的磁場和其位置的關(guān)系曲線，磁場傳感器與一根細線相連，細線的一端繞過轉(zhuǎn)動

傳感器的滑輪另一端連接到一懸掛的砝碼，這樣可用于測量磁傳感器的位置。

可以比較亥姆霍茲線圈在正常間距時的值，以及間距小于或大于正常間距時磁場的分布。同時還可以測量螺絲管內(nèi)部磁場沿軸向

和徑向分布的情況。

亥姆霍茲線圈實驗

EX-5540A

概念

` 磁場種類

單個線圈產(chǎn)生的磁場

亥姆霍茲線圈的磁場

螺線管內(nèi)部的磁場

本圖給出線圈三種不同間距下沿亥姆霍茲

線圈軸向的磁場分布：藍色表示合適的間隔

（等于線圈半徑），紅色表示間隔過小，綠

色表示間隔過大。

測量螺線管中磁場徑向及軸向的分布。

包括

? 亥姆霍茲線圈基座 EM-6715

? 磁場線圈（2）（500 匝） EM-6723A

? 初級、次級線圈 SE-8653A

? 香蕉頭插線 - 紅色 SE-9750

? 香蕉頭插線 - 黑色 SE-9751

? 60cm 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8541

? 轉(zhuǎn)動傳感器支架 CI-6692

? 20 克帶鉤砝碼組 SE-8759

? 圓底座鐵架臺（2） ME-8270

? 光軌桿夾（2） OS-8479

? 2 軸磁場傳感器 PS-2162

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

PASCO 優(yōu)點

采用 PASCO Capstone 軟件的擬合功能，可以在同一張圖上

繪出磁場分布的理論值。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

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亥姆霍茲線圈實驗 電磁學(xué) EX 實驗

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134

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亥姆霍茲線圈實驗...................................................................EX-5640

需要：

PASCO Capstone 軟件

亥姆霍茲線圈實驗

EX-5640

概念

` 單個線圈產(chǎn)生的磁場、亥姆霍茲線圈的磁場、螺線管內(nèi)部的磁場

測量載流線圈軸線上磁場強度與該點到線圈距離之間的關(guān)系并和理論計算值進行比

較。此外，還可以測量亥姆霍茲線圈間距對磁場的影響。

為了進行實驗，將無線磁場傳感器安裝到智能小車上，并放置在有線圈的軌道。當(dāng)小

車通過線圈時，會創(chuàng)建磁場強度與位置的實時圖。

可以比較亥姆霍茲線圈在正常間距時的值，以及間距小于或大于正常間距時磁場的分

布。同時還可以測量螺絲管內(nèi)部磁場沿軸向和徑向分布的情況。

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本圖給出線圈三種不同間距下沿亥姆霍茲線圈軸

向的磁場分布：藍色表示合適的間隔（等于線圈半

徑），紅色表示間隔過小，綠色表示間隔過大。

測量螺線管中磁場徑向及軸向的分布。包括

? 亥姆霍茲線圈基座 EM-6715

? 磁場線圈（2 個 500 匝） EM-6723A

? 初級、次級線圈 SE-8653A

? 香蕉頭插線 - 紅色 SE-9750

? 香蕉頭插線 - 黑色 SE-9751

? 力學(xué)軌道 ME-9493

? 學(xué)生電源 SE-8828

? 圓底座鐵架臺（2） ME-8270

? 軌道桿夾 ME-9836

? 無線磁場傳感器 PS-3221

? 無線智能小車（藍色） ME-1241

PASCO 優(yōu)勢

當(dāng)與無線磁場傳感器一起使用時，智能小車的內(nèi)置位置傳感器

使磁場測量與精確位置數(shù)據(jù)輕松配對。

EX 實驗 電磁學(xué) 亥姆霍茲線圈實驗

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135

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法拉第電磁感應(yīng)定律..............................................................EX-5541A

需要：

550 或 850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

法拉第電磁感應(yīng)定律

EX-5541A

概念

` 磁通量

` 法拉第電磁感應(yīng)定律

` 楞次定律

` 能量守恒

` 電能

在磁場中擺動的線圈感生出電壓，該實驗可驗證法拉第電磁感

應(yīng)定律和楞次定律，并可比較電阻上消耗的能量以及線圈擺損

失的能量。

讓帶有線圈的剛性擺的一端在馬蹄形磁鐵的間隙中擺動，并用

作為轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動傳感器測量擺動的角度，以繪出感應(yīng)電壓和

時間、角度之間的關(guān)系曲線。根據(jù)電壓計算電阻消耗的電功率，

再根據(jù)功率－時間曲線包圍的面積得到轉(zhuǎn)化為熱能的那部分能

量，該能量與由擺的振幅和速度確定的能量損失進行比較。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可以由最大感應(yīng)電壓得到磁鐵的磁

場，同時根據(jù)線圈進入磁場和離開磁場時感應(yīng)電壓的方向，可

以驗證和分析楞次定律。

線圈在磁場中擺動產(chǎn)生感應(yīng)電壓

線圈穿過磁場時的感應(yīng)電壓

PASCO 優(yōu)點

根據(jù)電壓和角度值，用 PASCO Capstone軟件計算能量和功率，

線圈在磁場中運動的同時可以得到感應(yīng)電壓 - 時間的曲線。

包括

? 感應(yīng)棒 EM-8099

? 間隙可變磁鐵 EM-8618

? 大鐵架臺底座 ME-8735

? 45cm 長不銹鋼桿（2） ME-8736

? 多功能卡鉗 ME-9507

? 電壓傳感器 UI-5100

? 2 軸磁場傳感器 PS-2162

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

▼

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法拉第定律實驗 電磁學(xué) EX 實驗

www.pasport.com.cn

136

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法拉第電磁感應(yīng)定律 ...................................................................EX-5641

需要：

PASCO Capstone 軟件

法拉第電磁感應(yīng)定律

EX-5641

概念

` 磁通量

` 法拉第電磁感應(yīng)定律

` 楞次定律

` 能量守恒

` 電能

在磁場中擺動的線圈感生出電壓，該實驗

可驗證法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，

并可比較電阻上消耗的能量以及線圈擺損

失的能量。

讓帶有線圈的剛性擺的一端在馬蹄形磁鐵

的間隙中擺動，并用作為轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動傳

感器測量擺動的角度，以繪出感應(yīng)電壓和

時間、角度之間的關(guān)系曲線。根據(jù)電壓計

算電阻消耗的電功率，再根據(jù)功率－時間

曲線包圍的面積得到轉(zhuǎn)化為熱能的那部分

能量，該能量與由擺的振幅和速度確定的

能量損失進行比較。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可以由最大感

應(yīng)電壓得到磁鐵的磁場，同時根據(jù)線圈進

入磁場和離開磁場時感應(yīng)電壓的方向，可

以驗證和分析楞次定律。

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線圈在磁場中擺動

產(chǎn)生感應(yīng)電壓

線圈穿過磁場時的感應(yīng)電壓

PASCO 優(yōu)點

根據(jù)電壓和角度值，用 PASCO Capstone 軟件計算能量和

功率，線圈在磁場中運動的同時可以得到感應(yīng)電壓 - 時間

的曲線。

包括

? 感應(yīng)棒 EM-8099

? 間隙可變磁鐵 EM-8618

? 大鐵架臺底座 ME-8735

? 45cm 長不銹鋼桿（2） ME-8736

? 多功能卡鉗 ME-9507

? 無線電壓傳感器 PS-3211

? 無線磁場傳感器 PS-3221

? 無線轉(zhuǎn)動傳感器 PS-3220

? 2 米導(dǎo)線 SE-9415A

EX 實驗 電磁學(xué) 法拉第定律實驗

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137

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彈簧的振動................................................................................EX-5542

需要：

850 通用接口

PASCO Capstone 軟件

弦的振動

EX-5542

概念

` 研究駐波

` 通過拉繩子改變波節(jié)數(shù)

` 改變振動的頻率

改變驅(qū)動頻率同時保持波節(jié)為常數(shù)來學(xué)習(xí)駐波。

弦振動器由 850 接口驅(qū)動。學(xué)生可以改變頻率和振幅。

圖中顯示出力 - 頻率平方是

線性關(guān)系。曲線的斜率與弦

的長度和密度相關(guān)。

弦的張力用力傳感器測

量讓學(xué)生感覺保持一定波

節(jié)數(shù)時的拉力。

PASCO 優(yōu)點

該實驗與眾不同之處在于學(xué)生通過直接牽拉力傳感器而

對弦施加張力。這樣，學(xué)生可以直觀感受到要改變波節(jié)數(shù)

時所必需對弦張力進行的改變。不需要通過滑輪掛更多重物，

學(xué)生必須用力牽拉才能達到很小的波節(jié)數(shù)。這讓學(xué)生記住了張

力和波長的關(guān)系。

850 接口控制施加到振動器的正弦波的頻率和振幅。當(dāng)頻率逐漸（以

10Hz為增量）升高時，學(xué)生通過牽拉力傳感器來改變弦的拉力使弦共振。

包括

? 細繩振蕩裝置 WA-9857A

? 實驗用細繩 SE-8050

? 高精度力傳感器 PS-2189

? C 形夾

? 紅色香蕉頭插線（5 個） SE-9750

? 米制卷尺 SE-8712A

與以下任何接口兼容

850 通用接口

▼

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弦的振動 波動和光學(xué) EX 實驗

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138

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波動實驗....................................................................................EX-9952

波動實驗

EX-9952

概念

` 弦上波速

` 空氣中的聲速

` 繩子和空氣筒中的共振

` 和聲學(xué)

該實驗研究了繩上、空氣筒中的駐波。使用正弦波發(fā)生器驅(qū)動

細繩振蕩裝置。驅(qū)動頻率，長度，密度和繩子的張力都可被改變，

從而研究繩子的駐波，得到波速。

對于空氣筒中聲波的實驗，使用揚聲器來驅(qū)動共鳴管。對于封

閉和開放的情況，驅(qū)動頻率及管子長度都可以改變。對于封閉

或開放管子，諧振頻率模式和管的長度的關(guān)系均可被確定。

PASCO 優(yōu)點

繩子的振動頻率并不局限于電網(wǎng)頻率，所以頻率，

長度，和張力都可被改變。

包括

? 細繩振蕩裝置 WA-9857A

? 正弦波發(fā)生器 WA-9867

? 揚聲器 WA-9900

? 經(jīng)濟型共鳴管 WA-9495

? 彈性波動繩 SE-9409

? 塑料繩 SE-8050

? 黃色多股線 699-067

? 帶孔砝碼和懸掛裝置 ME-8979

? 通用桌夾（2） ME-9376B

? 可調(diào)角度夾 ME-8744

? 超級滑輪 ME-9450

? 滑輪固定桿 SA-9242

? 45cm 長不銹鋼桿（2） ME-8736

? 香蕉插頭線－紅色 SE-9750

? 波動實驗手冊

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頻率的平方和砝碼質(zhì)量曲線，不同的繩子密度對應(yīng)的斜率不同

EX 實驗 波動和光學(xué) 波動實驗

用更好的方法教科學(xué)

139

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基本光學(xué)系統(tǒng)

................................. OS-8515C

4 個 50 mm 直徑的透鏡

+100, +200, +250, -150 mm 透

鏡固定于帶保護的鏡架

可調(diào)的透鏡支架

兼容直徑 19~75mm

鏡片，也可選擇我

們的鏡片。

觀察屏

白色塑料屏幕卡在光學(xué)軌道上，

屏幕的位置可直接在標(biāo)尺上讀出

凹 / 凸反射鏡

兩面都帶有反射面，

直徑 50mm 塑料反射鏡。

包含半屏，圖像聚集于其上。

幾何光學(xué)盒

可供桌面使用的凹凸透鏡，凹 / 凸 / 平面反射鏡，梯形棱鏡用于白光

散射和折射實驗，空心透鏡用于 lensmaker方程的教學(xué)。同時包括儲

存盒，可用于空心透鏡的水缸

光學(xué)工作臺（1.2m）

透鏡，反射鏡，屏幕，光源都可安

裝在鋁制導(dǎo)軌上。位置可有標(biāo)尺

輕松讀出。

光線圓臺

研究反射與折射的理想工具，

包括 D 形透鏡

基本光學(xué)系統(tǒng)

OS-8515C

` 幾何和射線光學(xué)

` 凹凸透鏡

` 凹凸反射鏡

PASCO 基本光學(xué)系統(tǒng)使用方便，經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)。 部件很容易進行滑

動和定位?？梢灾苯訌匿X制導(dǎo)軌的米尺上得到測量結(jié)果。內(nèi)置的

刻度尺使得測量像或物距時快速準(zhǔn)確。多功能光源可用于學(xué)習(xí)反

射，折射，三原色和斯涅耳定律。所有元件（除軌道都可以放入

泡沫儲存箱）。

測量反射角和折射角

光源：有一個帶刻度的十字箭頭，

可通過透鏡聚焦后成像，也可和凹

面反射鏡使用。

多用途光源：有十字箭頭瞄準(zhǔn)靶，一個

點光源可用于平方反比定律實驗，以

及作為一個光線盒用于桌面光學(xué)實驗，

可調(diào)紅綠藍三種光用于色光疊加實驗

旋轉(zhuǎn)手柄可選擇射線 (1, 3, or 5) 或

三原色

三原色模式下的色彩疊加實驗

用于展示折射和反射的光學(xué)元件

儲存盒被用于產(chǎn)生一個空心的空

氣填充凸透鏡。注意光線是發(fā)散的

成像的半屏

鏡子

1. 色彩疊加

2. 棱鏡

3. 反射

4. 斯涅耳定律

5. 全反射

6. 凸透鏡凹透鏡

基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)實驗包括

7. 空心鏡

8. Lensmaker 方程

9. 視深

10.可逆性

11. 色散

12.薄透鏡的焦距和放大率

13.凹面鏡的焦距和放大率

14.虛像

15.望遠鏡

16.顯微鏡

17. 影子

18.折射率

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基本光學(xué)系統(tǒng) 波動和光學(xué) EX 實驗

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140

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望遠鏡 / 顯微鏡........................................................................EX-9988

需要：

橡皮筋和尺子

望遠鏡 / 顯微鏡

EX-9988

概念

` 多鏡片系統(tǒng)

` 放大率

` 視差

` 圖像的描述

學(xué)生在光軌上搭建天文望遠鏡，伽利略望遠鏡，及

復(fù)式顯微鏡。通過一個帶柵格的觀察屏，他們發(fā)現(xiàn)

并描述像經(jīng)過多鏡片系統(tǒng)是如何變化的。

用視差法定位虛像。學(xué)生繪制光路圖然后測量儀器

的放大率。

帶柵格的觀察屏可以讓

學(xué)生觀察并測量放大率

當(dāng)作為顯微鏡時通過鏡片看到的實際圖像

基礎(chǔ)光源

可調(diào)節(jié)鏡架

學(xué)生搭建天文望遠鏡

包括

? 基本光學(xué)光源 OS-8470

? 可調(diào)節(jié)鏡支架（2） OS-8474

? 幾何透鏡裝置 OS-8466A

? 觀察屏 OS-8460

? 1.2m 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8508

PASCO 優(yōu)點

使用基礎(chǔ)光學(xué)軌道和可調(diào)鏡架可以讓學(xué)生很容易的快速搭建光學(xué)

系統(tǒng)。開放的構(gòu)架可以讓所有學(xué)生看到所用鏡片的類型和位置。

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EX 實驗 波動和光學(xué) 望遠鏡 / 顯微鏡

用更好的方法教科學(xué)

141

訂購信息

光的偏振....................................................................................EX-5543A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCOCapstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 通用接口，或任何雙通道 PASPORT 接口

光的偏振

EX-5543A

` 馬呂斯定律

在本實驗中 , 通過兩個偏振片的光強大小取決于兩偏振片偏振

軸夾角的余弦值平方，可驗證馬呂斯定律。

激光（峰值波長＝ 650nm）通過兩個偏振片，用手旋轉(zhuǎn)第二

塊偏振片，記錄相對光強和兩塊偏振片偏振軸夾角的關(guān)系曲線，

轉(zhuǎn)動傳感器通過皮帶與偏振片相連，記錄角度。光強 - 角度曲

線可用角度余弦平方擬合。

激光穿過兩個偏振片后射入光傳感器

PASCO 優(yōu)點

采用激光光源，可以在偏振片的起偏軸互相垂直時更徹底地消光。

實驗包括

? 檢偏器 OS-8533A

? 60cm 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8541

? 半導(dǎo)體激光器 OS-8525A

? 高靈敏度光傳感器 PS-2176

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

光強隨偏振軸夾角的變化

因為激光是偏振的，所以可以構(gòu)建一個三偏振器系統(tǒng)。左側(cè)（紅色）數(shù)據(jù)顯

示了每 360 度會有 4 個波動。

二類激光

請勿直視

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

任何雙通道 PASPORT 接口

▼

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光的偏振 波動和光學(xué) EX 實驗

www.pasport.com.cn

142

訂購信息

布儒斯特角................................................................................EX-5544A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCOCapstone 軟件

* 該實驗可用 850 通用接口，或任何三通道 PASPORT 接口。

布儒斯特角

EX-5544A

概念

` 反射光的偏振

` 布儒斯特角

` 反射的菲涅耳定律

` 斯涅耳定律

在本實驗中，光線在非導(dǎo)體物質(zhì)表面反射形成部分偏振光，并對布儒斯特角進

行測量。半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光在丙烯酸樹脂半圓透鏡的平面一側(cè)反射。反

射光經(jīng)過偏振片由光傳感器檢測。用安裝在光譜儀工作臺上的轉(zhuǎn)動傳感器測量

反射角。通過反射光強和反射角的關(guān)系圖得到光強最小值對應(yīng)的反射角，這就

是布儒斯特角，而且依據(jù)這個角度可得到丙烯酸樹脂的折射率。

PASCO 優(yōu)點

該實驗可以讓學(xué)生確定不同波長光線的折射率。實驗中用到了分光器和光傳感

器來補償光強的變化。反射光強根據(jù)激光光強進行歸一化。這個對實驗的修改

來自 CristianBahrim 和 Wei-TaiHsu 發(fā)表在《美國日志》中的物理文章“用改進

的布儒斯特角精確測量折射率”Vol.77,337 頁（2009）。

本實驗設(shè)計靈感來自肯塔基州 路易斯維爾大學(xué)物理學(xué)教授 P.J. Ouseph的原創(chuàng)，

詳見：P.J. Ouseph、Kevin Driver 和 John Conklin 的論文“通過反射使光偏振

和布儒斯特角”《美國物理雜志》69, 1166 (2001)。

光傳感器

測量反射光

樣本

轉(zhuǎn)動傳感器

850 通用接口

分束器

準(zhǔn)直狹縫

半導(dǎo)體（紅光）激光器

光傳感器（校準(zhǔn)用）

偏振片

用于控制光強

測量布儒斯特角進而計算反射材料的折射率

通過偏振片的光為零時的角度，即布儒斯特角

與以下任何接口兼容

850 通用接口

三通道 PASPORT 接口

▼

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包括

? 布儒斯特角附件 OS-8170A

? 教學(xué)光譜儀附件組 OS-8537

? 60cm 光學(xué)導(dǎo)軌（2） OS-8541

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

? 高靈敏度光傳感器（2） PS-2176

? 光傳感器的光闌底架（2） OS-8534A

? 半導(dǎo)體（紅光）激光器 OS-8525A

? 起偏器 OS-8473

EX 實驗 波動和光學(xué) 布儒斯特角

用更好的方法教科學(xué)

143

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光強 VS. 距離............................................................................EX-5547A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCOCapstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 通用接口，或雙通道 PASPORT 接口。

光強 VS. 距離

EX-5547A

在該實驗中，學(xué)生們測量光強與距離點光源及面光源（5cm*5cm）的關(guān)系，通過計

算機模型可驗證對于點光源，光強以平方反比規(guī)律下降，但這一平方反比關(guān)系并不

適用于面光源。

PASCO 優(yōu)點

學(xué)生將光傳感器滑離光源時，光學(xué)軌道可保持所有光學(xué)元件的準(zhǔn)直。轉(zhuǎn)動傳感器測

量光傳感器的位置，同時實時繪制出光強 - 距離圖，這樣學(xué)生馬上就可以看到光強

和距離之間的關(guān)系了。

包括

? 120cm 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8508

? 基礎(chǔ)光學(xué)光源 OS-8470

? 光闌支架 OS-8534A

? 20g 帶鉤砝碼組 SE-8759

? 線 699-011

? 高靈敏度光傳感器 PS-2176

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

? 轉(zhuǎn)動傳感器支架 CI-6692

細繩繞過轉(zhuǎn)動傳感器滑輪，用來

測量光傳感器的位置。

學(xué)生們將會學(xué)習(xí)到：

只有點光源才以平方

反比規(guī)律下降。對于

非點光源，比如背面

的十字箭頭，則只有

當(dāng)其距離光傳感器

超過 0.5 米時才表現(xiàn)

出點光源的特性。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

雙通道 PASPORT 接口

▼

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光強 VS. 距離 波動和光學(xué) EX 實驗

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144

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光的干涉衍射實驗系統(tǒng)..........................................................EX-5545A

需要：

550 或 850 通用接口 *

PASCOCapstone 軟件

* 該實驗可用 550 或 850 通用接口，或雙通道 PASPORT 接口。

與以下任何接口兼容

850 通用接口

550 通用接口

雙通道 PASPORT 接口

光的干涉和衍射 ▼

EX-5545A

概念

` 雙縫干涉

` 單縫衍射

` 多縫干涉的次極大

` 狹縫以及細線衍射

觀察激光通過單縫和多縫后形成的干涉衍射圖樣，對圖樣進行掃描，并實

時地作出光強 - 位置圖。學(xué)生可以據(jù)此研究單縫和多縫之間的異同點。

通過使用光強和轉(zhuǎn)動傳感器采集衍射圖案得到中央極大值和各極小值之間

的間距，畫出光強和距離的關(guān)系曲線，同樣也可以測量雙縫或更多縫干涉

極值間距。這些測量結(jié)果可以和理論做比較，也可以研究干涉和衍射圖樣

的異同點。

PASCO 優(yōu)點

由于線性轉(zhuǎn)換器跟蹤光傳感器的位置，這樣就沒有必要按恒定速率

移動光傳感器，通過實時給出光強－位置曲線，可以揭示光強曲線

和實際干涉圖樣之間的關(guān)系。通過調(diào)整光傳感器光闌的狹縫尺寸，

以達到觀察干涉圖樣細節(jié)所需的精度。

包括

? 1.2m 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8508

? 高精度衍射縫 OS-8453

? 半導(dǎo)體激光器 OS-8525A

? 光闌支架 OS-8534A

? 線性轉(zhuǎn)換器 OS-8535

? 高靈敏度光傳感器 PS-2176

? 轉(zhuǎn)動傳感器 PS-2120A

通過安裝在線性轉(zhuǎn)換器上的光傳感器記錄激光干涉

圖樣。

學(xué)生可以一邊觀察激光干涉圖

樣，同時看到在電腦上繪制出的

光強圖像。

上圖是實際的激光干涉圖像。

左圖是計算機掃描得到的雙縫干

涉圖案。( 縫寬 0.08mm，縫間

距 0.50mm)

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二類激光

請勿直視

EX 實驗 波動和光學(xué) 光的干涉和衍射

用更好的方法教科學(xué)

145

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光的干涉與衍射........................................................................... EX-5645

需要：

PASCO Capstone 軟件

光的干涉和衍射 波動和光學(xué) EX 實驗

光的干涉和衍射

EX-5645

概念

` 雙縫干涉

` 單縫衍射

` 多縫干涉的次極大

實時掃描和繪制通過各種單縫和多縫的激光的干涉和衍射圖

案。然后檢查這些模式的相似性和差異。使用紅色和綠色激

光器研究波長的影響。

通過傳感器采集衍射圖案得到中央極大值和各極小值之間的

間距，畫出光強和距離的關(guān)系曲線，同樣也可以測量雙縫或

更多縫干涉極值間距。這些測量結(jié)果可以和理論做比較，也

可以研究干涉和衍射圖樣的異同點。

學(xué)生可以一邊觀察激光

干涉圖樣，同時看到在電

腦上繪制出的光強圖像。

左圖是計算機掃描得到

的雙縫干涉圖案。

（縫 寬 0.08mm，縫 間

距 0.50mm）

PASCO 優(yōu)勢

通過旋轉(zhuǎn)狹縫圓盤，可以輕松地選擇

不同的狹縫圖案。提供多種單縫和多

縫選項，以進行綜合分析。

包括

? 1.2m 光學(xué)導(dǎo)軌 OS-8508

? 衍射狹縫 OS-8442

? 紅色半導(dǎo)體激光器 OS-8525A

? 綠色半導(dǎo)體激光器 OS-8458B

? 無線衍射掃描儀 OS-8441

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www.pasport.com.cn

146

反射和折射

EX-9987

概念

` 反射和折射

` 折射率

學(xué)生通過實驗得出曲面和平面反射鏡的反射定律。探索斯涅

爾定律，確定丙烯酸材料的折射率。

學(xué)生作品樣本，顯示了兩束

不同的光線通過丙烯酸菱

形的路徑。

PASCO 優(yōu)勢

學(xué)生們在所提供的模板上追蹤光線，并直接從他們的圖紙上

進行角度測量。這加強了他們在實驗室里看到的真實光線和

看到的抽象的射線圖類型之間的聯(lián)系。

包括

? 幾何光學(xué)盒 OS-8516A

? 基本光學(xué)光源 OS-8470

? 反射和折射實驗手冊 訂購信息

反射和折射................................................................................EX-9987

需要：

量角器和尺子

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EX 實驗 波動和光學(xué) 反向和折射

用更好的方法教科學(xué)

147

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弦音計 . ......................................................................................EX-5565

需要：

PASCO Capstone 軟件

（無需接口）

弦音計

EX-5565

概念

` 頻率與弦張力的關(guān)系

` 頻率與弦長的關(guān)系

` 頻率與弦線密度的關(guān)系

? PVC 管材和配件需要在五金店單獨購買

? 在 pasco.com/engineering/pipes 下載施工計劃

研究張力和弦長如何影響振動弦上的聲音。

首先，使振動弦的長度發(fā)生變化，并觀察音調(diào)。然后用無線聲

音傳感器測量聲音的頻率，并確定弦的長度和頻率之間的關(guān)系。

接下來，使振動弦的張力發(fā)生變化，并觀察音調(diào)。測量頻率，

并確定弦張力和頻率之間的關(guān)系。

最后，比較相同長度和張力，但線密度不同的兩根弦的頻率。

對于給定的弦張力，調(diào)整弦的長度，直到音叉引起弦的共鳴。

振動的音叉靠在弦音計發(fā)聲板上，當(dāng)弦的共振頻率與音叉的頻

率相匹配時，弦上的紙就會振動。頻率和長度之間的關(guān)系就可

被確定下來。

PASCO 優(yōu)勢

PASCO 弦音計有一個共鳴箱，可以放大聲音。頻率可以通過

音叉或聲音傳感器確定。

包括

? 弦音計 WA-7428

? 無線聲音傳感器 PS-3227

? 音叉套裝 SE-7342

? 大號槽碼套裝 ME-7566

? 短砝碼掛鉤 ME-7590

聲音的頻率可以通過聲音傳感器和

PASCO Capstone 軟件測量。

在 PASCO Capstone 軟件中對張力和頻率平方

作圖，可見其線性關(guān)系，表明頻率取決于張力的

平方根。

調(diào)整弦的長度，直到振動的音叉使弦音計產(chǎn)生共振，紙片振動時，即可確定

弦音計的共振頻率。

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弦音計 波動和光學(xué) EX 實驗

www.pasport.com.cn

148 EX 實驗 波動和光學(xué) 轉(zhuǎn)鏡法測光速

訂購信息

轉(zhuǎn)鏡法測光速 ...........................................................................EX-9932A

（無需接口）

轉(zhuǎn)鏡法測光速

EX-9932A

概念

` 確定空氣中的光速

` 重現(xiàn)了?？碌臍v史實驗

? 下載這個實驗請在 www.pasco.com 搜索 EX-9932

光速實驗采用福柯法，通過激光和高速轉(zhuǎn)鏡來確定基本常數(shù)。

激光通過一系列透鏡，在可測量的位置產(chǎn)生光源的像。然后，

光線被反射到一個轉(zhuǎn)鏡上，該轉(zhuǎn)鏡會把光反射到一個距離已知

的固定鏡子上。激光沿著它原來的路徑再次反射，一個新的圖

像形成在一個稍微不同的位置。用最終位置 / 初始位置之間的

差異、轉(zhuǎn)鏡角速度、激光走過的距離，即可計算空氣中的光速。

PASCO 優(yōu)勢

PASCO 的光速實驗讓學(xué)生們可以做到實驗誤差在 5% 以內(nèi)的

可接受范圍，另外該實驗還可以在桌面或走廊里進行。

包括

? 完整轉(zhuǎn)鏡法測光速裝置 OS-9261C

? 光速實驗手冊