大学物理实验数据处理方法总结
二、累积法把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法，将小量变大量，不仅可以便于测量，而且还可以提高测量的准确程度，减小误差。如测量均匀细金属丝直径时，可以采用密绕多匝的方法；测量单摆的周期时，可测30-50个全振动的时间；分析打点计时器打出的纸带时，可隔几个点找出计数点分析等。
三、等效替代法某些物理量不直观或不易测量，可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替，从而简化问题。如在验证动量守恒实验中，发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量，可用水平位移代替水平速度研究；在描绘电场中的等势线时，用电流场来模拟电场等都用了等效思想。
四、放大法对于物理实验中微小量或小变化的观察，可采用放大的方法。例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的。
六、外推法有些物理量可以局部观察或测量，作为它的极端情况，不易直观观测，如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端，可以达到目的。例如在测电源电动势和内电阻的实验中，无法直接测量I=0（断路）时的路端电压（电动势）和短路（U=0）时的电流强度，通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸，交U轴点为电动势，交I轴点为短路电流。
七、近似法在复杂的物理现象和物体运动中，影响物理量的因素较多，有时为了突出主要矛盾，可以有意识设计实验条件、忽略次要因素的影响，用近似量当成真实量进行测量。
初中物理估算题 1．下列数据中，最接近实际情况的是(A)
A．中学生正常步行的速度约为l.0m/sB．将一枚鸡蛋举过头顶做功约为l0J
C．饺子煮熟即将出锅时的温度约为40℃D．教室里日光灯正常发光通过的电流约为10A
2．生活中经常对一些物理量进行估测，下列数值最接近实际情况的是（B）
A．人骑自行车的平均速度约为1m/sB．一元硬币的直径约为2.5cm
C．人沐浴时水的温度约为60℃D．电视机正常工作的电功率约为1000W
3．小理家准各买新房，他看到某开发商的广告称．乘车从新楼盘到一家大型商场的时间只需3分钟。据此你认为从新楼盘到该大型商场比较接近的路程是（C）
A．200mB．400mC．2000mD．10000m
4．以下说法中，与实际生活相符的是（D）
A．一支铅笔的长度约为15dmB．家庭电路的电压为36V
C．冰箱冷冻室的温度约为20℃D．声音在15℃的空气中的传播速度为340m/s
5． 人的正常体温约为(C)A． 30℃B．33℃C．37℃D．39℃
6．同学们学习物理知识以后，对身边的事或物进行了估测，以下较为贴近实际的估测数据是（ABD）
A．学校的课桌高度约为0.8mB．某初中生的质量大约为40kg
C．洗澡的热水温度约为75℃D．某同学跑100m成绩为14s
7．下列说法中，接近实际情况的是(C)
A．正常人的体温约为39℃B．地球的半径约为6400m
C．一个中学生的质量约为50kgD．—个成年人的正常步行速度约为3m/s
8．中学生的大姆指指甲面积约为（B）A．1mm2B．1cm2C．1dm2D．1m2
9．以下估测与实际情况相符的是（D）
A．人体感觉舒适的环境温度约为40℃B．人正常步行的速度约为5m/s
C．中学生脉搏跳动一次的时间约为3sD．一只普通鸡蛋的质量约为50g
10．对以下物理量的估测最接近实际的是（B）
A．广安市中考考室内的温度大约是48℃B．一支普通牙刷的长度大约是20cm
C．唱一遍中华人民共和国国歌的时间大约是15minD．一袋普通方便面的质量大约是500g
11．下列数据中，最符合实际情况的是（C）
A．人的正常体温为39℃B．初中生掷实心球的距离约为30m
C．小红上学时步行的速度约是1.1m/sD．一位初中生体重约为20N
12．（2011鸡西）下列数据与事实相差较大的是（D）
A．教室内一盏日光灯的功率约为40WB．你正常步行的速度约为1.1 m/s
C．使人体感觉舒适的环境温度为20℃D．一名普通中学生正常步行上楼的功率为500W
13．一个鸡蛋的质量约是（C）A．0.5gB．5 gC．50 gD．500 g
14．（2011包头）下列四个选项中，平均速度最大的是（B）
A．航模飞行器以11m/s的速度飞行B．汽车以50km/h的速度在公路上行驶
C．百米赛跑中运动员用10s跑完全程D．从30m高处竖直下落的物体用了2.5s
15．某中学生的信息档案中，错误的信息是(D)
A．身高1.68mB．质量50kgC．体温36.5℃D．步行速度10m/s
16．下列说法最接近实际情况的是（Ｂ）
A．普通中学生使用的课桌高度是1.8m B．九年级男生的平均体重约为600N
C．按照交通部门规定，天津市快速路的最高限速为300km/h
D．按照国家规定，夏天公共建筑内的空调温度应控制在18℃
17．下列数剧中与实际相符的是（C）A．中学生脚的长度为50cmB．中学生的体重为50N
C．人体的密度约为1.0×10kg/mD．人在正常呼吸时肺内的气压约为10pa
18．(1)一个中学生的质量约为50_______(填上合适的单位)，他跑100米所需的时间约为：_________(填上合适的单位)。答案：kg11s
怎样找物理题中的隐含条件 学习在解物理习题时，经常会遇到这种情况，有些解题的必要条件，题中并为明确给出，而是隐含在字里行间。这样才能快速、准确地找出这些隐含条件呢？同学们应该注意以下几点。
一．注意一些约定俗成的提法的含义
课本上经常用一些固定的提法来说明某些现象，这些提法中的某些词语由于已经约定俗成，所以具有确定不变的含义，知道了这些提法的含义，就等于知道了隐含条件。如“一物体在光滑面上运动„„”其中“光滑”的含义为不计摩擦，所以隐含条件为物体所受的摩擦为零。又如“一颗手榴弹在空中自由飞行„„”，其中“自由”的含义为手榴弹仅受重力作用，所以隐含条件为：手榴弹只受一个力---重力。
二．掌握一些物理现象的出现条件
一定的物理现象的出现，是以具备一定的条件为前提的，当知道什么条件具备时可出现什么现象后，一旦题目给出某种现象，马上可以找出相应的隐含条件。如“一个物体漂浮在液面上„„”，出现这种现象的条件是物体所受浮力等于物重，所以隐含条件是物体受到的浮力等于重力。又如“一个物体匀速运动„„”要出现这种现象，前提条件是物体必须不受力或受平衡力作用，所以隐含条件为：物体不受力或受的是平衡力。
三．扩大知识面，记住一些有关数据之间的关系
同学们的知识面宜宽不宜窄。即使是一些仅需了解的知识也应给予足够的重视，同时对有些物理量的某些数据（比如物质的密度、比热等）之间的“大小”关系也应知道并记住。如“在照明电路中接了三盏灯„„三盏灯”，因为照明电路电压为220v，且所有用电器除非特别声明外，所隐含条件为；三灯并联，其电压为220v。又如“等质量的铁块和铝块哪个体积大？”显然，仅知道质量是无法判断的，还需知道密度，所以隐含条件为：铁的密度大于铝的密度。
四．熟练掌握概念和规律
物理概念和规律是在理论、实验的基础上总结、发现的，具有一定的普遍意义，掌握了它们，就能找出其中的隐含条件。如“两个用电器串联在某一电路中„„”，由串联电路规律可知，电流强度处处相等，所以隐含条件为：通过两灯的电流强度相等。又如“两用电器并联在某一电路中„„”很显然，由并联电路规律可知，隐含条件为，两灯两端电压相等。
五．注意寻找一些物理量之间的外在关系338
有些物理量，无任何联系，但人为附加一些条件后，便可使它们有一定的外在关系。如找出这些关系，就找出了隐含条件。比如“水和酒精先后装入同一瓶中，称其质量„„”，水和酒精无任何内在联系，但由于都先后装于同一瓶中，而瓶的容积是不变的，所以隐含条件为：水和酒精体积相等。又如“一天平两边分别放一铁块和一铝块，天平平衡„„”，由天平平衡条件可知，其隐含条件为：铁块和铝块质量相等。
总之，同学们只要做到多思、多知，就不难找出题中的隐含条件
一、控制变量法所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过成中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其他的变量不变,最终解决所研究的问题。这种探究方法在初中物理中应用的最为广泛。例如：“探究液体蒸发的快慢与哪些因素素有关？”、“探究浮力的大小与哪些因素有关？”、“探究压力的作用效果与哪些有关？”、“探究电流、电压与电阻的关系（即探究欧姆定律）”、“探究导体的电阻与哪些因素有关？”、“探究电磁铁的磁性大小与哪些因素有关”等等。
二、等效替代法用相等或容易测得的量代替不便直接求出的物理量,这种方法就是等效替代法。等效的方法是指面对一个较为复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决。这种探究方法在初中物理中也时有应用。例如：“探究平面镜成像的规律”等。
三、转换法物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通过用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，一些比较抽象的看不见,摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动规律,使之转化为学生熟知的看得见摸得着的宏观现象来认识它们,这种研究问题的方法叫做转换法。这种探究方法在初中物理中也很常见。例如：“探究电流的热效应与电阻的关系”、“研究物体的热膨胀”等。
四、理想模型法实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用。忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似地反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法。在初中物理能看到这种方法的应用。例如：原子结构的模型、光线、磁感线等。
五、科学推理法推理法是根据已知物理现象和规律，通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见。推理法是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推理，得出结论，达到认识事物本质的目的。例如：“探究真空能不能传声”、“探究牛顿第一运动定律”等。
六、类比法类比法是指将两个相似的事物做对比，从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质的方法。类比法在物理中有广泛的应用。所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。它是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。例如：研究电压和电流的概念、研究物体的内能、研究电子绕原子核转动等。除此之外，物理学的研究还用得以下探究方法。
七、归纳法归纳法是通过样本信息来推断总体信息的技术。要作出正确的归纳,就要从整体中选出的样本足够大而且具有代表性。在实验中为了验证一个物理规律或定律,就要反复地通过实验来验证它的正确性,然后分析归纳,得出正确的结论。这种方法在初中物理中，应用也很普通。例如：“探究杠杆的平衡条件”、“探究阿基米德原理”、“
八、图像法利用图象这种特殊且形象的数学语言工具,来表达各种物理现象的过程和规律,这种方法叫图象法。物理图象不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的关系明确，还能表示出用语言难以表达的内涵。
关键词：物理实验,数据处理,PHP,SQL
大学物理实验是理工科学生必修的一门实践性课程,在该课程中,每做一个实验都需要测量、记录和处理数据,在填写完成后上交实验报告。处理实验数据通常包含以下工作:
1)检测测量数据。如判断实验数据记录的正误,判断实验数据的好坏等。
2)根据有关公式计算实验测量值。
3)写出误差分析公式,并计算误差。
目前多数学校处理实验数据的方式是以手工计算为主。为了保证测量值的可靠性,通常每个值都需要测量较多的数据,再加上间接测量值的计算公式比较复杂,致使花费在数据处理的工作量比较大。就大学生而言,数值计算已不成为主要的训练内容,而应该把时间放到分析测量结果上。为此,本文基于PHP和SQL程序设计语言,设计出大学物理实验数据处理系统,实现实验数据处理和实验报告提交的自动化和网络化。
1 系统的需求分析
系统主要由学生、老师和管理员三类人员使用,针对日常的大学物理实验,报告主要功能应包括:
1)学生对物理实验数据的输入、处理、管理以及实验报告填写、管理。
2)教师能能够安排课程并对学生实验的数据和报告的浏览、评价。
3)管理员对系统成员的管理。
该系统的性能要求主要体现在两方面:正确性和安全性。正确性是指实验数据处理要严格按误差理论及有效数字正确的方式来处理。安全性是指要保证每位学生提交的实验数据的安全性,以防他人篡改。
2 系统设计
2.1 系统体系结构设计
根据系统的功能需求,该系统划分为三个主要模块:学生模块、教师模块、管理员模块,如图1所示。学生模块包含数据处理、实验报告、查看成绩、用户信息管理等子模块;教师模块包含课程安排、批改报告、查看成绩、用户信息管理等子模块。管理员则对应管理成员信息。
2.2 数据库设计
本系统关键的几张数据库表包括:
1)学校各学院班级的信息表。
2)学生用户信息表:包含学号、姓名、性别、密码、学院、班级、联系方式。
3)教师用户信息表:包含教工号、密码、性别、联系方式。
4)管理员用户信息表:包含用户ID、密码、性别、联系方式。
5)实验名称表:包含实验类别、实验名称。
6)实验数据表:包含实验名称、实验使用者、数据处理状态、实验数据。
7)实验报告表:包含实验名称、实验使用者、报告处理状态、报告内容、实验数据、实验成绩。
8)课程安排表:包含实验名称、申请教师、学期、学院、班级、课程状态。
3 功能实现
3.1 系统登陆与注册的实现
登陆界面主要包含三个输入文本域,分别是用户名,密码,验证码。若用户尚未注册,在此页面中提供注册链接。在注册页面,首先是身份选择,不同的身份,填写的内容也不一相同。选择身份后将进入相应注册页面。
3.2 学生实验数据处理功能的实现
以光学实验“用牛顿环测量透镜曲率半径”为例,该实验的实验数据包含测量环的起始环数、截止环数以及各个环的位移。为了方便操作,用户先将起始环和截止环输入到相应的文本框中,再点击“确定”按钮。在系统将自动输出用户输入所需的文本框提供用户输入相应的位移值。例如某用户测的是从21环到30环的数据。用户在起始环数输入21,在截止环数输入30,点击“确定”按钮,页面将会刷新而且制出21环到30环左右位移可输入文本框供用户填写。填完表中的数据后,用户就可以点击“提交”按钮进行下一步的计算,同时系统会对数据是否符合格式要求做出判断。数据输入界面如图2所示,处理结果显示界面如图3所示。
3.3 学生实验数据管理功能的实现
在管理数据页面中,用户可以对保存过的实验数据进行管理操作。系统将储存的数据根据所在状态分为“未上交的数据”,“待批改的数据”,“已批改的数据”三类划分,不同的分类拥有不同的管理操作权限。
在本系统具有上交和退还实验数据功能。对于未上交的实验报告用户可以上交,但是每个实验只能上交一份。上交发现有错可以退还,但一经批改后就只能查看,无法再退还和删除。
3.4 学生实验填写报告功能的实现
在本系统中,实验报告的子模块为用户提供填写实验报告的功能。实验报告项目的设立是根据广西民族大学实验报告的纸质版来设立。在实验报告填写内容框中,用户可以常规输入之外,还可以进行输入特殊字符,公式输入,粘贴等高级操作。用户只需把相应的内容填写完整,再点击“保存”按钮,系统就将内容保存到数据库中。
3.5 学生实验管理报告功能的实现
在本系统中,实验报告的子页面管理报告页面为用户提供管理实验报告。管理项目与数据管理类似,仅在此增多了打印实验报告一项。用户可以根据需要通过联网打印实验报告。
3.6 学生实验成绩查询功能的实现
在本系统中,成绩查询页面为用户提供实验成绩查询。用户可以根据学期来选择查询相应的成绩,系统对符合条件的数据进行统计并输出显示到新页面。当用户在该学期所有实验报告成绩评出后,系统就会在平均分一栏显示该学期的平均分,否则留空,如图4所示。
3.7 学生用户信息管理功能的实现
用户可以在用户管理页面对自己的资料进行修改管理。对于学生和教师用户,该用户身份和学号均不可更改,密码需要输入旧密码进行确认后方可修改。
3.8 教师实验课程安排功能的实现
教师用户只有开设了课程才可以对相应的实验报告进行批改等操作。在课程安排页面用户可实现此功能,如图5所示。
3.9 教师实验课程管理功能的实现
教师用户提交课程安排后,课程信息将储存到数据库并反馈给试验管理员,教师用户所安排的课程必须得到实验管理员的审批后方生效。教师用户对课程安排可以进行删除操作。
3.1 0 教师实验报告评分功能的实现
教师用户可以选择相应的学期、学院、班级、实验项目进行评分。
3.1 1 教师实验成绩查询功能的实现
教师用户的成绩查询和学生用户的成绩查询类似,只是教师用户成绩查询是针对班级的查询,学生用户的查询是针对个人的。
3.1 2 教师用户信息管理功能的实现
教师用户信息管理页面和学生用户信息管理页面类似,其功能效果是一致的。
4 结论
本系统以PHP语言为主,结合SQL、javascript等多种语言为辅来实现代码编写,具有良好的互交性和可靠性。而且本系统拥有完整的框架,独立的数据库以及独立的处理页面。既可独立使用,也可以整合到其他主系统中结合使用。实际运行结果表明,该系统能较好解决大学物理实验对数据处理的需求。
参考文献
[1]罗兴垅,罗颖.实验教学研究Matlab软件在物理实验数据处理中的应用[J].赣南师范学院学报,2004(3).
[2]牛原,肖霖,成正维.大学物理实验数据处理系统[J].大学物理实验,2008(1).
【关键词】土工实验；实验数据；数据分析；分析方法
一、引言
在进行实验过程中，由于土体本身所具有的复杂性，土质质检所存在的物理学特性以及采样、运输、存储等等方面所表现出来的特点，都容易对数据造成一定程度的干扰，致使实验的结果出现误差。另外，因为实验本身受到很多因素的干扰，也同样容易发生数据偏差的问题。因此，本文着重从实验数据所涉及的内容，影响实验数据的因素，以及提升实验准确率的角度出发，对土工实验数据分析方法进行探讨。
二、土工试验数据所涉及内容
（一）土的比重实验。土工试验过程中，土的比重实验是非常重要的。一般来说，地域相同或者相近，那么土的比重也将会比较相近。但是，因为在实际操作中，其整个的操作流程比较复杂，所以不同的单位会采用本地所出具的或者考察的相关数据直接进行比重实验，这样容易导致实验数据的误差存在。
（二）土的密度实验。通过土的密度实验可以详细的了解土的组成，可以了解其组成成分的性质，能够为之后的施工提供更多的参考。土的密度与土粒的重量、孔隙体积、孔隙大小、孔隙水重等等内容息息相关，能够反映土的组成和基本结构特征。在进行实验的过程中，要注意尽量避免对取样即时进行实验，最好能够等待土样达到日常状态之后再进行试验，这样可以让土密度实验的结果更加准确。
（三）土的含水量实验。土的含水量实验可以说是土工实验中的核心内容，其实验的情况将会影响到工程地基建设，还会影响到后续工程的稳定性。不同地区的土样其含水量不同，并存在很大程度上的差异性。实验人员在进行取样的过程中，要保证其样品的均匀性，或者具有代表性，否则进行试验所获得的数据就没有任何指导意义，其数据在实践应用中的效率和质量也将会呈现大幅度的下降。
三、土性参数实验结果误差性的原因
（一）土体本身性质导致。依照相关的物理力学和力学性质，我们可以了解到土体的分层具有不均匀性，加上其所处环境的变化，可能发生的雨水冲击、水文变化、其后影响等等语速怒，都会让土体的性质发生改变。这样在进行土工试验的时候就非常容易造成实验结果的差异性，甚至有可能会成为差异产生的主要影响因素。
（二）系统误差。系统误差是由于仪器的某些不完善、测量技术上受到限制或实验方法不够完善没有保证正确的实验条件等原因产生。不同的单位所使用的仪器往往不尽相同，所使用的试验方法也有一定的出入，加上不同的试验方法让土工参数出现离散性，其所实验的数据也就会有所不同。系统误差的存在可以予以避免，其与偶然误差不同，这就需要实验室对设备和系统进行改进。
（三）偶然误差。偶然误差的特点是它的随机性。如果实验人员对某物理量只进行一次测量，其值可能比真值大也可能比真值小，这完全是偶然的，产生偶然误差的原因无法控制，所以偶然误差总是存在，通过多次测量取平均值可以减小偶然误差，但无法消除。偶然误差的存在属于客观存在的现象，其与人为原因所造成的误差有很大的差别，对于两者应当予以区分。
四、土工实验数据分析方法的应用
（一）进行数据检查，果断进行取舍。在进行实验的过程中，如果有明显不符合物理力学性质的值的范围点，则可以通过观察予以了解，实验人员要对其进行细致观察，一旦发现异常立刻予以放弃。一般判断的标准是大部分数值为范围内波动，但是有一点超出正常值或者距离正常值较远，则可以被认定为不合理。在实验数据较多的情况下可以运用3σ法则进行数据之间取舍的考量。在进行实验过程中，存在于之外数值所占比例较少，因此，大于和小于之间数值作为异常处理。
（二）土工实验数据中最小样本数问题。在土工试验过程中，最小样本数问题需要引起人们的重视。实验中的样本数要选取适当，如果样本数过小就会影响实验结果的准确性。但是，样本数的数量并不是随意定制的，其受到多种因素的影响，比如工程规模、工程精度要求、现场勘查情况等等。
（三）土体性质指标的自相关性的问题。根据以往数据实验的关联性，求的往往是其之间的线性相关系数，但是对于其自相关函数通常并没有表现出线性相关，而是指数相关。因此，不能简单依照求相关系数的方法判断其相关性。在进行土工实践过程中，往往可以通过δ对其独立性进行判断。在相关距离 范围内，图形指标基本相关；在此范围外，图形指标基本不相关。但是对于δ事先未知，因此其需要根据样本测值进行求算，一般使用递推平均法对相关距离δ进行计算，并使用间距△Z对δ的影响进行综合考量。一般来说，△Z /δ的数值越大，其各抽样点的土性越接近相互独立，抽样误差也就越小。
五、结束语
土工试验对于土工建设来说影响较大，其影响因素包括土体本身性质、取样仪器情况、人为因素等，需要对此方面予以重视。对其不合理点来说，可以通过3 原则进行剔除。对于其数据相关性来说，其可以通过迭代求解土性指标相关距离予以解决，通过样本的加权平均来对该区域的平均性指标进行估算。为了让样本能够满足实验需要，可以利用Bayes方法对其土性指标与因确认，从而弥补数目不准确的情况。通过此三个方面对其进行方法的应用，则可以有效提升实验数据的准确性、可靠性，可以让实验的结果更加符合实际需要。
参考文献
[1]余海龙，张利宇. 土工实验数据分析方法探讨[J].中国新技术新产品，2015，21：132-133.
[2]刘松玉，蔡正银. 土工测试技术发展综述[J].土木工程学报，2012，03：151-165.
作者简介
电阻测量一直是高中物理电学实验中的重头戏，高中物理教材中编排的电学实验对电阻的测量仅仅给出了一个大概的框架，实际上电阻的测量方法很多，了解并掌握电阻的测量方法可以使学生对电学知识的理解更加深刻和透彻。
一、基本方法-----伏安法（V-A法）
伏安法测量电阻主要涉及测量电路的选择，控制电路的选择和实验器材的选择。
1、原理：根据部分电路欧姆定律。
2、控制电路的选择
控制电路有两种：一种是限流电路（如图1）；另一种是分压电路。（如图2）
（1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。图1（2）分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻的两个接线柱引出导线。如图2，其输出电压由ap之间的电阻决定，这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。在下列三种情况下，一定要使用分压电路： ① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。图2
3、测量电路
由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电流表外接。
（1）电流表内接和电流表外接的电路图分别见图
3、图4（2）电流表内、外接法的选择，图3 ①、已知RV、RA及待测电阻RX的大致阻值时可以利用相对误差判断 若RX＞V，选用内接法，X＜V，选用外接法
RARXRXRA②不知RV、RA及待测电阻RX，采用尝试法，见图5，当电压表的一端分别接在a、b两点时，如电流表示数有明显变化，用内接法；电压表示数有明显变化，用外接法。
（3）误差分析：
内接时误差是由于电流表分压引起的，其测量值偏大，即
R测 ＞R真(R测=RA+RX);外接时误差是由于电压表分流引起的，其测量值偏小，即
R测＜R真(R测
4、伏安法测电阻的电路的改进
0
图6
RRR图4
图5
RXRV)
RXRV0
图7
第 1页（共 4页）如图
6、图7的两个测电阻的电路能够消除电表的内阻带来的误差，为什么？怎样测量？
二、由伏安法演变而来的其他测量定值电阻的方法归纳
（一）电压表和定值电阻替代法（V-R法）
【例1】有一个阻值已看不清楚的电阻器R，我们要测出它的阻值，但手边只有一个电池组，一个电压表，一个已知阻值的电阻器R0和几根导线，你有办法测出R的阻值吗？说出你的办法和理由。
（二）电压表和滑动变阻器替代法（V-RP法）【例2】给你以下器材：一个电源（其电压未知），一个标有“20Ω，1A”的滑动变阻器，导线若干，一个开关，一只电压表，一个待测电阻Rx。请你设计一个能测出Rx电阻值的电路。要求：
1、画出你所设计的电路图（电压表连入电路后位置不可变动）。
2、简要写出实验操作步骤。
3、根据你所测出的物理量写出表达式Rx＝_________。
（三）电压表和开关替代法（V-K法）
【例3】给你一个电池组、一个电压表、一个已知阻值的定值电阻R0、两个开关及几根导线，请你设法只连接一次电路就能测出未知电阻的阻值，画出电路图，写出实验步骤及未知电阻的表达式。
（四）电流表和定值电阻替代法（A-R法）
【例4】现有电池组、电流表、开关、导线和一个已知阻值的定值电阻R0，没有电压表，你如何测出被测电阻的阻值？
（五）电流表和滑动变阻器替代法（A-RP法）
【例5】 现有电池组、电流表、已知最大阻值的滑动变阻器、导线及开关，你如何测出被测电阻的阻值？
（六）电流表和开关替代法（A-K法）
【例6】有一个阻值看不清的电阻Rx，我们要测它的阻值，但手边只有一只电流表，一个已知阻值R0的定值电阻，二个开关和几根导线：
1、画出实验电路图。
2、写出实验步骤。
3、用测出量和已知量写出未知电阻Rx的表达式。
三、其他测量电阻的方法归纳
（一）欧姆表测电阻
1、欧姆表的结构、原理
它的结构如图1,由三个部件组成：G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流计。R是可变电阻，也称调零电阻，电池的电动势为E，内阻为r。
图1 欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。
当红、黑表笔接上待测电阻Rx时，由闭合电路欧姆定律可知：
I = E/（R+Rg+Rx+r）= E/（R内+RX）
由电流的表达式可知：通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比，但存在一一对应的关系，即测出相应的电流，就可算出相应的电阻，这就是欧姆表测电阻的基本原理。
2、使用注意事项：
（1）欧姆表的指针偏转角度越大，待测电阻阻值越小，所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反，即左大右小；电流表、电压表刻度是均匀的，而欧姆表的刻度是不均匀的，左密右稀，这是因为电流和电
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阻之间并不是正比也不是反比的关系。
（2）多用表上的红黑接线柱，表示＋、－两极。黑表笔接电池的正极，红表笔接电池的负极，电流总是从红笔流入，黑笔流出。
（3）测量电阻时，每一次换档都应该进行调零
（4）测量时，应使指针尽可能在满刻度的中央附近。（一般在中值刻度的1/3区域）（5）测量时，被测电阻应和电源、其它的元件断开。
（6）测量时，不能用双手同时接触表笔，因为人体是一个电阻，使用完毕，将选择开关拨离欧姆档，一般旋至交流电压的最高档或OFF档。
（二）用惠斯通电桥测量电阻
1、原理：惠斯通电桥的原理如图所示。电阻R1、R2、R和待测电阻RX连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。在对角A和C之间接电源E，在对角B和D之间接检流计G。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适当调节R、R1和R2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流IG = 0，这时，B、D两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A、B之间的电势差等于A、D之间的电势差，B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。设ABC支路和ADC支路中的电流分别为I1和I2，由欧姆定律得
I1 RX = I2 R
I1 R1 = I2 R2 两式相除得： RXRR1R2
上式称为电桥的平衡条件。所以RXRR1 通常将R / R2称为比率臂，将R1称为比较臂。R22、测量方法
如图，连接电路，取R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻箱（能够直接读出数值），Rx为待测电阻。调节R3，使电流计中的 读数为零，应用平衡条件，求出Rx。
（三）等效替代法测电阻
1、等效替代法就是在测量的过程中，让通过待测电阻的电流（或电压）和通过电阻箱的电流（或电压）相等。电路如图13，将单刀双掷开关调到a，闭合S1调节R，使安培表读数为I0，保持R不动，将单刀双掷开关打到b，调节R0使安培表读数仍为I0，则电阻箱的读数就是待测电阻的数值。
2、测量原理：图14是用伏特表完成的实验，同学们自己分析测量原理。
3、注意：主要元件为电阻箱和单刀双掷开关。虚线框内可用分压控制电路。
S2 S1
图13 图15 图14
（四）公式计算法测电阻
公式计算法主要是应用串并联电路的特点和全电路的知识进行分析，并求出待测电阻的数值。图1
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是测量电阻Rx的电路，Rx为待测电阻，R为保护电阻，其阻值未知，R1为已知的定值电阻，电源电动势为E未知，S1、S2均为单刀双掷开关，A为电流表，其内阻不计。（1）测量Rx的步骤为：S2向d闭合，S1向
闭合，记下电流表的读数I1，再将S2向c闭合，S1向
闭合，记下电流表读数I2。（2）计算Rx的公式为Rx=
（五）补偿法测电阻
1、基本原理：在一定温度下，直流电通过待测电阻Rx时，用电压表测出Rx两端的电压U，用电流表测出通过Rx的电流I，则电阻值可表示为：Rx=U/I
2、试验方法：连接如下电路图，调节R3使检流计G无电流通过（指针指零），这时电压表指示的电压值Ubd等于Rx两端的电压Uac，即b，d之间的电压补偿了Rx两端的电压。清除了电压内阻对电路的影响。补偿法测电阻的优点
补偿法测电阻比伏安法测电阻产生的误差要小，这主要是因为补偿法测电阻时没有引入测量仪表自身的电阻，从而降低了系统误差，提高了测量正确度。
电路简单，实用性强。电路中的元件和仪表都是常用器件，并且个滑动变阻器和电阻箱的阻值是否准确均不会影响被测电阻的测量值，从而对电阻器件的选择降低了要求。
调节方便，电路通过粗调和细调的设计，既可以提高测量的速度，又可以保护检流计，这是电桥发测量电阻时很难做到的。
修正系统误差。电路中测量仪表自身的电阻与测量结果无关，从而降低了测量方法引入的误差，这是单纯伏案法测量电阻时无法做到的。
以上电阻测量的五种方法，同学们在平时解题时可视具体情况灵活选用。
题 目： 数据通信与计算机网络实验报告 系 别： 电子信息与电气工程 专业 班级： 11通信工程（1）班 学 号： 1105021006 姓 名： 郭丽丽 导 师： 桂金瑶 成 绩：
2014年 11月19 日
一、VLAN
1、VLAN的基本概念
VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为“虚拟局域网”。
虚拟局域网(VLAN)是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点： 网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少；可以控制广播活动；可提高网络的安全性。
2、目的
VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）的目的非常的多。通过认识VLAN的本质，将可以了解到其用处究竟在哪些地方。
第一，要知道192.168.1.2/30和192.168.2.6/30都属于不同的网段，都必须要通过路由器才能进行访问，凡是不同网段间要互相访问，都必须通过路由器。
第二，VLAN本质就是指一个网段，之所以叫做虚拟的局域网，是因为它是在虚拟的路由器的接口下创建的网段。
第三，将在交换机的层次上阐述VLAN的目的。在现实中，由于很多原因必须划分出不同网段。比如就简单的只有销售部和企划部两个网段。那么可以简单的将销售部全部接入一个交换机，然后接入路由器的一个端口，把企划部全部接入一个交换机，然后接入一个路由器端口。这种情况是LAN。然而正如上面所说，如果路由器就一个用于终端的接口，那么这两个交换机就必须接入这同一个路由器的接口，这个时候，如果还想保持原来的网段的划分，那么就必须使用路由器的子接口，创建VLAN.综上，当一个交换机上的所有端口中有至少一个端口属于不同网段的时候，当路由器的一个物理端口要连接2个或者以上的网段的时候，就是VLAN发挥作用的时候，这就是VLAN的目的。
3、VLAN的优点
静态VLAN的优缺点：
可以说静态VLAN与基于端口的VLAN有一丝相似之处，用户可在交换机上让一个或多个交换机端口形成一个略大一些的虚拟局域网。从一定意义上讲静态虚拟局域网在某些程度上弥补了基于端口的虚拟局域网的缺点。缺陷方面，静态VLAN虽说是可以使多个端口的设置成一个虚拟局域网，假如两个不同端口、不同虚拟局域网的人员聚到一起协商一些事情，这时候问题就出现了，因为端口及虚拟局域网的不一致往往就会直接导致某一个虚拟局域网的人员就不能正常的访问他原先所在的VLAN之中（静态虚拟局域网的端口在同一时间只能属于同一个虚拟局域网），这样就需要网络管理人员随时配合及时修改该线路上的端口。
动态VLAN的优缺点：
与上面两种虚拟局域网的组成方式相比动态的虚拟局域网的优点真的是太多了。首先它适用于当前的无线局域网技术，其次，当用户有需要时对工作基点进行移动时完全不用担心在静态虚拟局域网与基于端口的虚拟局域网出现的一些问题在动态的虚拟局域网中出现，因为动态的虚拟局域网在建立初期已经由网络管理员将整个网络中的所有MAC地址全部输入到了路由器之中，同时如何由路由器通过MAC地址来自动区分每一台电脑属于那一个虚拟局域网，之后将这台电脑连接到对应的虚拟局域网之中。说起缺点，动态的虚拟局域网的缺点跟本谈不上缺点，只是在VLAN建立初期，网络管理人员需将所有机器的MAC进行登记之后划分出MAC所对应的机器的不同权限（虚拟局域网）即可。
4、VLAN的标准
对VLAN的标准，我们只是介绍两种比较通用的标准，当然也有一些公司具有自己的标准，比如Cisco公司的ISL标准，虽然不是一种大众化的标准，但是由于Cisco Catalyst交换机的大量使用，ISL也成为一种不是标准的标准了。
· 802.10标准
在1995年，Cisco公司提倡使用IEEE802.10协议。在此之前，IEEE802.10曾经在全球范围内作为VLAN安全性的同一规范。Cisco公司试图采用优化后的802.10帧格式在网络上传输FramTagging模式中所必须的VLAN标签。然而，大多数802委员会的成员都反对推广802.10。因为，该协议是基于FrameTagging方式的。
· 802.1Q 在1996年3月，IEEE802.1Internetworking委员会结束了对VLAN初期标准的修订工作。新出台的标准进一步完善了VLAN的体系结构，统一了Frame-Tagging方式中不同厂商的标签格式，并制定了VLAN标准在未来一段时间内的发展方向，形成的802.1Q的标准在业界获得了广泛的推广。它成为VLAN史上的一块里程碑。802.1Q的出现打破了虚拟网依赖于单一厂商的僵局，从一个侧面推动了VLAN的迅速发展。另外，来自市场的压力使各大网络厂商立刻将新标准融合到他们各自的产品中。
5、VLAN的发展趋势
在宽带网络中实现的VLAN基本上能满足广大网络用户的需求，但其网络性能、网络流量控制、网络通信优先级控制等还有待提高。前面所提到的VTP技术、STP技术，基于三层交换的VLAN技术等在VLAN使用中存在网络效率的瓶颈问题，这主要是IEEE802.1Q、IEEE802.1D协议的不完善所致，IEEE正在制定和完善IEEE802.1S（Multiple Spanning Trees）和IEEE802.1W（Rapid Reconfiguration of Spanning Tree）来改善VLAN的性能。采用IEEE802.3z和IEEE802.3ab协议，并结合使用RISC（精简指令集计算）处理器或者网络处理器而研制的吉位VLAN交换机在网络流量等方面采取了相应的措施，大大提高了VLAN网络的性能。IEEE802.1P协议提出了COS（Class of Service）标准，这使网络通信优先级控制机制有了参考。
6、配置 VLAN实验
实验中S3、R1、R3、S4模拟为主机迚行测试。其中S3属亍VLAN3、R1、R3属于VLAN4、S4属亍VLAN5。
配置号码连续的多个VLAN的方式有两种。实验中分别演示。定义VLAN不接口的对应关系也有两种方式，实验中分别演示。[S1]interface GigabitEthernet0/0/13 [S1-GigabitEthernet0/0/13]port link-type access [S1-GigabitEthernet0/0/13]interface GigabitEthernet0/0/1 [S1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access [S1-GigabitEthernet0/0/1]vlan 3 [S1-vlan3]port GigabitEthernet0/0/13 [S1-vlan3]vlan 4 [S1-vlan4]port GigabitEthernet0/0/1 [S1-vlan4]vlan 5 [S2]vlan batch 3 to 5 [S2]interface GigabitEthernet 0/0/3 [S2-GigabitEthernet0/0/3]port link-type access [S2-GigabitEthernet0/0/3]port default vlan 4 2
[S2-GigabitEthernet0/0/3]interface GigabitEthernet 0/0/24 [S2-GigabitEthernet0/0/24]port link-type access [S2-GigabitEthernet0/0/24]port default vlan 5
VLAN配置拓扑图
二、IPv4静态路由配置实验
1、静态路由的概念
静态路由是指由用户或网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。在一个支持DDR（dial-on-demand routing）的网络中，拨号链路只在需要时才拨通，因此不能为动态路由信息表提供路由信息的变更情况。在这种情况下，网络也适合使用静态路由。
2、静态路由的优缺点
优点：
使用静态路由的一个好处是网络安全保密性高。动态路由因为需要路由器之间频繁地交换各自的路由表，而对路由表的分析可以揭示网络的拓扑结构和网络地址等信息。因此，网络出于安全方面的考虑也可以采用静态路由。不占用网络带宽，因为静态路由不会产生更新流量。
缺点：
大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，路由器中的静态路由信息需要大范围地调整，这一工作的难度和复杂程度非常高。
3、常见问题
1）为什么要有默认路由
路由得查看路由表而决定怎么转发数据包，用静态路由一个个的配置，繁琐易错。如果 3
路由器有个邻居知道怎么前往所有的目的地，可以把路由表匹配的任务交给它，省了很多事。
例，网关会知道所有的路由，如果一个路由器连接到网关，就可以配置默认路由，把所有的数据包都转发到网关。
2）为什么默认路由是0.0.0.0 匹配IP地址时，0表示wildcard, 任何值都可以。所以0.0.0.0和任何目的地址匹配都会成功，造成默认路由要求的效果。
4、静态路由配置实验
基础配置与 IP 编址
（1）配置R1、R2、R3的设备名称，配置IP地址：
（2）使用display current-configuration命令检查以上配置： [R1-LoopBack0]display current-configuration 4
……output omit……
interface GigabitEthernet 0/0/0 description this port connect to R3-G0/0/0 ip address 10.0.13.1 255.255.255.0 interface Ethernet3/0/1 interface Serial1/0/0 link-protocol ppp description this port connect to R2-S1/0/0 ip address 10.0.12.1 255.255.255.0 ……output omit…… interface LoopBack0 ip address 10.0.1.1 255.255.255.0 ……output omit……
三、配置OSPF基本功能，虚连接
1、OSPF的概念
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪杰斯特拉(Dijkstra)算法被用来计算最短路径树。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。不同厂商管理距离不同，思科OSPF的协议管理距离（AD）是110，华为OSPF的协议管理距离是10。
2、OSPF定义的5种网络类型：
点到点网络(point-to-point），由cisco提出的网络类型，自动发现邻居，不选举DR/BDR，hello时间10s。点到点网络,比如T1线路，是连接单独的一对路由器的网络，点到点网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的，在这种网络上，OSPF包的目标地址使用的是224.0.0.5，这个组播地址称为AllSPFRouters.2.广播型网络(broadcast），由cisco提出的网络类型，自动发现邻居，选举DR/BDR，hello时间10s。
3.非广播型（NBMA）网络(non-broadcast），由RFC提出的网络类型，手工配置邻居，选举DR/BDR，hello时间30s。
4.点到多点网络(point-to-multipoint），由RFC提出，自动发现邻居，不选举DR/BDR，hello时间30s。
5.点到多点非广播，由cisco提出的网络类型，手动配置邻居，不选举DR/BDR，hello时间30s。
虚链接： OSPF包是以unicast的方式发送 所有的网络也可以归纳成2种网络类型：传输网络（Transit Network)末梢网络（Stub Network)
3、虚链路（Virtual Link)以下2中情况需要使用到虚链路：通过一个非骨干区域连接到一个骨干区域；通过一个非骨干区域连接一个分段的骨干区域两边的部分区域.。
虚链接是一个逻辑的隧道（Tunnel），配置虚链接的一些规则： 虚链接必须配置在2个ABR之间；
虚链接所经过的区域叫Transit Area，它必须拥有完整的路由信息； Transit Area不能是Stub Area.；
4、OSPF协议优点
OSPF是真正的LOOP-FREE（无路由自环）路由协议。源自其算法本身的优点。（链路状态及最短路径树算法）
OSPF收敛速度快：能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。
提出区域（area）划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了需传递的路由信息数量。也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀。
将协议自身的开销控制到最小。见下： 1）用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。包含路由信息的报文时是触发更新的机制。（有路由变化时才会发送）。但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部重发一次。
2）在广播网络中，使用组播地址（而非广播）发送报文，减少对其它不运行ospf 的网络设备的干扰。
3）在各类可以多址访问的网络中（广播，NBMA），通过选举DR，使同网段的路由器之间的路由交换（同步）次数由 O（N*N）次减少为 O（N）次。
4）提出NSSA区域的概念，使得NSSA区域内不再传播引入的ASE路由。
5）在ABR（区域边界路由器）上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。6）在点到点接口类型中，通过配置按需拨号属性（OSPF over On Demand Circuits），使得ospf不再定时发送hello报文及定期更新路由信息。只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。
通过严格划分路由的级别（共分四极），提供更可信的路由选择。
良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5 验证。OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。
5、OSPF配置实验：
静态路由及默认路由实验拓扑图
定义R1的Loopback0接口地址10.0.1.1作为R1的Router ID，使用默认的OSPF迚程号1，将10.0.12.0/
24、10.0.13.0/24和10.0.1.0/24三个网段定义到OSPF区域0。
[R1]ospf 1 router-id 10.0.1.1 [R1-ospf-1]area 0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.1.0 0.0.0.255 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.13.0 0.0.0.255 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255 注意：同一个路由器可以开启多个OSPF迚程，默认迚程号为1，由于过程号只具有本地意义，所以同一路由域的丌同路由器可以使用相同戒丌同的OSPF过程号；network命令后面需使用反掩码。
定义R2的Loopback0接口地址10.0.2.2作为R2的Router ID，配置使用OSPF过程号10，将10.0.12.0/24和10.0.2.0/24两个网段定义到OSPF区域0。
[R2]ospf 10 router-id 10.0.2.2 [R2-ospf-10]area 0 74 HUAWEI TECHNOLOGIES HC Series [R2-ospf-10-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255 [R2-ospf-10-area-0.0.0.0]network 10.0.2.0 0.0.0.255 定义R3的Loopback0接口地址10.0.3.3作为R3的Router ID，配置使用OSPF过程号100，将10.0.13.0/24和10.0.3.0/24两个网段定义到OSPF区域0。
[R3]ospf 100 router-id 10.0.3.3 7
[R3-ospf-100]area 0 [R3-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.13.0 0.0.0.255 [R3-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.3.0 0.0.0.255 OSPF 验证：查看R1、R2和R3的路由表。
四、心得体会
通过本次的实验，学会了如何配置静态路由，对网络之间的相互通信有了更深一步的了解和认识。
Access数据库简单易懂, 图形化操作, 在高校实验数据管理和处理有着广泛的应用。为教师课后核对学生实验报告, 判定实验效果提供依据。学生通过实验室电脑将实验数据录入到Access数据库中, 系统会自动处理数据并保存。但是录入过程时常出现排队现象, 效率低下。
为了解决以上问题, 在Access数据库基础上结合ASP.NET技术, 开发基于移动终端的大学物理实验数据录入与处理系统。学生可通过手机终端随时提交实验数据, 30个学生几分钟内就可全部录入完毕。教师也可在第一时间了解学生实验情况, 极大提升了实验教学管理水平。
2 数据录入与处理系统的设计
2.1 系统方案
选用ASP.NET+Access方案、采用B/S (浏览器/服务器) 模式, ASP.NET技术进行前台web页面开发。使用C#语言进行编程, 通过ADO.NET技术访问后台Access数据库, 结合无线局域网接入技术访问服务器。
2.2 系统特点
系统能满足30多人无线网络接入能力、能自适应不同尺寸手机、能快速录入数据、能实时分析查看学生实验数据和处理结果、系统易用可靠且投入少。
2.3 系统功能结构
根据系统特点, 分前台网站和后台数据两部分设计。前台主要是实现学生登入、实验项目选择、数据录入、查看录入数据等功能。后台则直接使用Access2007对具体实验项目数库进行管理和查询。
2.4 构建开发环境
2.4.1 开发环境
网站开发环境:Microsoft Visual Studio2008集成开发环境。开发语言:ASP.NET、C#。
后台数据库:Microsoft Access2007。开发环境运行平台:Windows 7 (SP1) /xp/Server。
2.4.2 服务器端
操作系统:Windows 7 (SP1) /xp/Server。Web服务器:Internet信息服务 (IIS) 管理器6.1。
数据库:Microsoft Access2007。网站服务器运行环境:Microsoft.NET Framework SDK v2.0。
2.5 系统硬件平台
为了满足30多人连接, 采用多个无线路由器配合交换机建立连接点。同时将无线路由器的无线发射频率段错开。学生分组连接到对应Wi-Fi热点即可。
2.6 前台网站关键技术
2.6.1 页面设计
网站针对移动终端设计, 要能自适应不同大小的手机。同时由于手机屏幕比较小, 且实验录入数据量大。设计关键点如下:
(1) 允许网页宽度自动调整。
(2) 相对宽度替代绝对宽度、使用相对大小字体。
(3) 使用流动布局方案。
(4) 探测屏幕分辨率, 针对不同分辨率编写不同CSS规则, 并自动加载相对应CSS文件。
(5) 运用带提示的文本输入框。
2.6.2 用户认证登入
采用后台数据库直接导入学生信息, 学生登入时候要求输入姓名、密码。
2.6.3 数据规范验证
提交的数据要验证判断, 过滤掉非法字符, 只有符合才能提交到后台数据库中。
2.6.4 数据库的连接
使用System.Data.Ole Db的对象, 连接和操作创建好的Access数据库。指定数据库文件路径, 或采用安全性高的Server.Map Path相对位置方法。关键连接代码如下:
2.7 后台Access数据库设计
我院开设了16个大学物理实验, 12个实验需学生录入到系统中。系统中包含1个Db_Stu.mdb数据库文件它存储着实验学生信息, 12个Access数据库文Experment01.mdb~Experment12.mdb分别对应着12个实验项目。每个实验项目数据库文件中, 都包含有实验数据记录表、数据处理查询表和数据处理结果显示窗体。通过Access内部提供的丰富数学函数, 在查询表中根据各个实验具体物理计算公式, 编写相应运算规则, 完成数据处理过程。最后在Access中建立数据处理结果显示窗体。
2.8 光学实验“分光计测定三棱镜顶角实验”介绍系统运行
2.8.1 前台录入
设置lab1和lab2无线路由器同服务器处于同一网段内, 服务器/教师端为静态ip地址为:192.168.2.1。服务器上启动Internet信息服务 (IIS) 管理器6.1, 运行数据录入与处理系统网站。学生手机终端通过wifi分组连接到lab1或lab2无线路由器, 在手机终端web浏览器输入服务器ip地址:192.168.2.1。即可进入登入界面, 输入正确用户名和密码后, 选择进入分光计测定三棱镜的顶角实验项目。
根据实验要求需要测量三棱镜AB面左游标、AB面右游标、AC面左游标、AC面右游标的值各5组。考虑到录入时数据处理方便, 采用度值与分值分开录入方式。界面上使用带提示的录入文本框, 能有效引导数据正确录入, 同时保持界面简洁, 提高录入效率。点击提交, 提示录入成功后, 学生实验数据就保存到实验对应的Experment12.mdb数据库中。
2.8.2 后台Access数据库结构、处理、查看
教师在服务器上用Access2007打开Experment12.mdb数据库文件, 在浏览类别中单击窗体, 选择已设计好的分光计测定三棱镜顶角实验数据处理系统窗体。教师可通过选择班级、输入学号、姓名方式实时查看学生的实验数据和处理结果等。界面如图1所示。
3 结束语
(1) 随堂实验数据录入, 一定程度上保证实验数据的真实性。
(2) 本系统投入到实验教学后, 运行稳定, 师生反应良好。教师对学生实验结果评价更客观, 更准确, 同时大大提高工作效率。
(3) 日后在实验仪器管理和维护方面, 还可以通过分析和统计仪器上积累的实验数据, 发现潜在问题仪器并采取针对性保养和校准。
参考文献
[1]姚远.大学基础类实验数据自动处理分析系统[D].西安:西安电子科技大学 (硕士论文) , 2008.
[2]明日科技, 吕双, 房大伟, 刘云峰等.ASP.NET学习手册[M].北京:电子工业出版社, 2011.
[3]明日科技, 郑齐心, 房大伟, 刘云峰等.ASP.NET项目开发案例全程实录[M].北京:清华大学出版社, 2011.
1用水花生叶代替蚕豆叶。观察叶表皮细胞和气孔
当采不到蚕豆叶时，可以用随处可见的水花生替代蚕豆叶，观察植物下表皮。
1.1水花生植物特征
水花生属苋科，莲子草属，是多年生宿根草本植物，俗称革命草，空心莲子草等。常年以匍匐茎生长，中空，上部茎节争光上升。叶片长卵形，每节仅对生两叶于茎节上。头状花序，单生与叶腋，小白花，5瓣，聚成球形，6－10月为花果期。
1.2水花生叶的使用优点
(1)分布广泛，分布地域广，全国大部分地区均有分布。陆上、水中均可生长。
(2)取材季节性不强，长江中下游四季均可采到水花生，北方省份至少4～10月可以采到。比蚕豆叶，使用时间长。
(3)水花生表皮易撕下，表皮易撕，与蚕豆叶相差无几。
(4)气孔数目多在显微镜同样放大倍数下，单位面积气孔数目多于蚕豆叶。
2用蚕豆根尖观察细胞有丝分裂
在秋季冬季，培养洋葱根尖用于观察根尖细胞有丝分裂，洋葱根长不出时，可培养蚕豆根，观察根尖细胞有丝分裂。
2.1用蚕豆根的优点
2.1.1容易培养
在实验室里操作简单易行，不受季节限制，在农贸市场一年四季都可买到蚕豆种子，四季都可培养出蚕豆根。
2.1.2数量时间容易控制
蚕豆种子的出芽率比较高，有多少组实验需要多少根尖，经过计算可做到有计划培养，而洋葱培养究竟一枝葱头会生出多少枝根是未知数。而种子经过催芽之后，多少天会生出根尖，数量、时间易于控制。
2.1.3观察效果好
蚕豆根比洋葱根尖粗大，且染色体也明显大于洋葱根尖生长点的细胞，做成装片，观察有丝分裂图像，图像更清晰。
2.1.4操作方便
蚕豆根尖粗大，培养之后，取很短的根尖(2mm)进行固定即可。而洋葱根由于太细小，固定时取得太短，解离漂洗很困难；留得长了做成的装片不易找到生长点。蚕豆根尖解离漂洗染色都比用洋葱根尖易于操作。
2.1.5利于培养学生的创新思维
教科书上以洋葱为例介绍了植物的有丝分裂，并用洋葱做实验材料观察有丝分裂，学生易产生思维定势。用蚕豆或其他材料观察有丝分裂使学生认识到有丝分裂普遍存在，实验用的材料可尝试创新，探索用不同的材料代替洋葱实验，培养学生的创新发散思维。
2.2蚕豆根的培养方法
2.2.1浸水
实验前一周，挑选子粒饱满蚕豆，计算好大致用量，放在大烧杯里，加入清水。水要浸过蚕豆，每天换水一次，防止烂根。冬季温度过低可用温水代替清水，加速培养。冬季大约一周时间，待蚕豆种皮破裂。伸出约5－10mm胚根时停止培养。
2.2.2沙培
一、控制变量法物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题。可以说任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。如：导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系，中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下，研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系，分别得出实验结论。通过学生实验，让学生在动脑与动手，理论与实践的结合上找到这“两个关系”，最终得出欧姆定律I＝U/R。为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关，控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。中学物理课本中，蒸发的快慢与哪些因素的有关；滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；液体压强与哪些因素有关；研究浮力大小与哪些因素有关；压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪些因素有关；动能、重力势能大小与哪些因素有关；导体的电阻与哪些因素有关；研究电阻一定、电流与电压的关系；研究电压一定、电流和电阻的关系；研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；电流的热效应与哪些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等均应用了这种科学方法。
二、转换法一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。如：分子的运动，电流的存在等，如：空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；分子看不见、摸不到，不好研究，可以通过研究墨水的扩散现象去认识它；电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，我们可以根据电流产生的效应来认识它；磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识它。再如，有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值，如电功率（我们无法直接测出电功率只能通过P＝UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P）、电阻、密度等。中学物理课本中，测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小大气压强的测量（无法直接测出大气压的值，转换成求被大气压压起的水银柱的压强）测硬币的直径时转换成测刻度尺的长度测液体压强（我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化）通过电流的效应来判断电流的存在（我们无法直接看到电流），通过磁场的效应来证明磁场的存在（我们无法直接看到磁场），研究物体内能与温度的关系（我们无法直接感知内能的变化，只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化）；在研究电热与电流、电阻的因素时，我们将电热的多少转换成液柱上升的高度。在我们研究电功与什么因素有关的时候，我们将电功的多少转换成砝码上升的高度。密度、功率、电功率、电阻、压强（大气压强）等物理量都是利用转换法测得的。在我们回答动能与什么因素有关时，我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大，就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。例：
1、分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它，这种方法在科学上叫做“转换法’。下面是小明同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是()
A。利用磁感应线去研究磁场问题
B。电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C。研究电流与电压、电阻关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系：然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系
D。研究电流时，将它比做水流
解析：B。
三、放大法在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。比如音*的振动很不容易观察，所以我们利用小泡沫球将其现象放大。观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。
四、积累法在测量微小量的时候，我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候，我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100，这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的积累法。要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间，测量出导线的直径，均可用积累法来完成。
五、类比法在我们学习一些十分抽象的，看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成，水压使水管中形成了水流进行类比，从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时，在老师的引导下，联想到：水压迫使水沿着一定的方向流动，使水管中形成了水流；类似的，电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置；类似的，电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；类似的，电流通过电灯时，消耗的电能转化为内能。我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比；学习功率时，将功率和速度进行类比。例：
1、某同学在学习电学知识时，在老师的引导下，联想力学实验现象，进行比较并找出了一些相类似的规律，其中不准确的是()A。水压使水管中形成水流；类似地，电压使电路中形成电流
B。抽水机是提供水压的装置；类似地，电源是提供电压的装置C。抽水机工作时消耗水能；类似地，电灯发光时消耗电能D。水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能：类似地，电流通过电灯时，消耗电能转化为内能和光能
解析：C
通过类比，用大家熟悉的水流、水压的直观认识，使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面，栩栩如生。
六、理想化物理模型：实际现象和过程一般都十分复杂的，涉及到众多的因素，采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用。但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识。模型法有较大的灵活性。每种模型有限定的运用条件和运用的范围。中学课本中很多知识都应用了这个方法，比如有：液柱、（比如在求液体对竖直的容器底的压强的时候，我们就选了一个液柱作为研究的对象简化，简化后的模型依然保留原来的特点和知识）光线、（在我们学习光线的时候光线是一束的，而且是看不见的，我们使用一条看的见的实线来表示就是将问题简化，利用了理想化模型）液片、（在我们研究连通器的特点，求大气压时我们都在某一位置取了一个液面，研究该液面所受到的压强和压力，也是将问题简化，利用理想化模型法）光沿直线传播；（在我们学习中我们知道真正的空气是各处都不均匀的，比如越往上空气越稀薄，在比如因为空气各处不均匀形成了风，而在光是沿直线传播一节中我们将问题简化，只取一个简单的模型，一条光线在均匀的介质中传播）匀速直线运动；（生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动，在我们研究问题的时候匀速直线运动只是一个模型）磁感线（磁感线是不存在的一条线，但是我们为了便于研究磁场我们人为的引入了一条线，将我们研究的问题简化。）例：
1、在我们学习物理知识的过程中，运用物理模型进行研究的是()
A、建立速度概念
B、研究光的直线传播
C、用磁感应线描述磁场
D、分析物体的质量
解析：B、C。
七、科学推理法：当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理，或说是在做出推论，例如当你家的狗在叫的时，你可能会推想有人在你家的门外，要做出这一推论，你就需要把现象（狗的叫声）与以往的知识经验，即有陌生人来时狗会叫结合起来。这样才能得出符合逻辑的答案如：在进行牛顿第一定律的实验时，当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出，如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。如：在做真空不能传声的实验时，当我们发现空气越少，传出的声音就越小时，我们就推理出，真空是不能传声的。
八、等效替代法：比如在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么这一个力就替代了两个力所以叫等效替代法，在研究串、并联电路的总电阻时，也用到了这样的方法。在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出物与像的大小关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。
九、归纳法：是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳，就要从总体中选出的样本，这个样本必须足够大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法，我们往往先尝一尝，如果都很甜，就归纳出所有的葡萄都很甜的，就放心的买上一大串。比如铜能导电，银能导电，锌能导电则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理，反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。在阿基米德原理中，为了验证F浮＝G排，我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳、整理均得出F浮＝G排，于是我们验证了阿基米德原理的正确性，使用的正是这种方法。在验证杠杆的平衡条件中，我们反复做了三次实验来验证F1×L1＝F2×L2也是利用这种方法。一切发声体都在振动结论的得出（在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时），都要用到这一方法。在验证导体的电阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度，材料，横截面积，温度有关，也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。在所有的科学实验和原理的得出中，我们几乎都用到了这种方法。
十、比较法（对比法）当你想寻找两件事物的相同和不同之处，就需要用到比较法，可以进行比较的事物和物理量很多，对不同或有联系的两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示事物的本质属性。如，比较蒸发和沸腾的异同点。如，比较汽油机和柴油机的异同点 如，电动机和热机
如，电压表和电流表的使用利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。
十一、分类法把固体分为晶体和非晶体两类、导体和绝缘体。
十二、观察法物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。
十三、比值定义法：例：密度、压强、功率、电流等概念公式采取的都是这样的方法。
十四、多因式乘积法：例：电功、电热、热量等概念公式采取的都是这样的方法。
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