仿真實驗研究

1 黑盒題

題目 某同學(xué)對黑箱（見圖1）中一個電學(xué)元件的伏安特性進(jìn)行研究。通過正確測量，他發(fā)現(xiàn)該元件兩端的電壓U_ab(U_ab=U_a-U_b)與流過它的電流I之間的變化關(guān)系有如下規(guī)律：

1）當(dāng)-15 V＜U_ab＜0 V時，I近為零；

2）當(dāng)U_ab≥0時，U_ab和I的實驗數(shù)據(jù)如表1所示.

1）在圖2中畫出U_ab≥0時該元件的伏安特性曲線.（可用鉛筆作圖）

2）根據(jù)上述實驗事實，該元件具有的特性是__________

3）若將此黑箱接入圖3電路中，并在該電路的cd兩端輸入如圖4（甲）所示的方波電壓信號U_cd，請在圖4(乙)中定性畫出負(fù)載電阻R_L上的電壓信號U_ef的波形．

2 仿真實驗室研究

1）按電路圖安裝實驗，如圖7所示。在本實驗中，為了實現(xiàn)加在二極管的既可以是正向電壓，又可以是反向電壓，用了一個雙刀雙擲開關(guān)。當(dāng)開關(guān)擲向上時，加在二極管的是正向電壓；擲向下時，加在二極管的是反向電壓，因為仿真實驗室的二極管是理想的，即正向電阻為0，為仿真本題，為二極管加了一個10 的定值電阻。

2）當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)擲向下時，加在二極管的是反向電壓，無論怎樣改變電壓值，電流一直為0（圖7）。

3）當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)擲向上時，加在二極管的是正向電壓，電流表顯示有電流（圖8）。改變電壓值，電流隨電壓變化的圖象（圖9）。

4）也可以把電流隨電壓變化的數(shù)據(jù)記錄下來（表2）。

從圖12可以看出，當(dāng)輸入電壓（12 V）為正向電壓時，二極管導(dǎo)通，輸出電壓為8.5 V；當(dāng)輸入電壓（-12 V）為反向電壓時，二極管截止，輸出電壓為0。

仿真實驗室軟件功能設(shè)計：

1）軟件適合于高中、初中以及職業(yè)教育等中等層次院校使用；

2）軟件可完成比真實實驗更加安全、靈活、方便、有趣的仿真實驗，能夠快速逼真地制作各種主題情景；

3）軟體具有十分友好的界面，操作簡單方便，自帶的學(xué)習(xí)范例和課程實驗，能夠讓使用者迅速熟悉軟件的使用方法和功能；

4）作為實驗仿真軟件，它具有強大的組件庫，提供豐富的實驗元件，使用戶能根據(jù)教、學(xué)需要任意搭建實驗?zāi)Ｐ停?/p>

5）配有大量學(xué)習(xí)范例，通過實例詳細(xì)講解軟件功能的各個方面的使用方法，讓使用者快速熟悉并掌握軟件；

6）可實時顯示實驗過程中的各項數(shù)據(jù)，并利用圖表等工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

軟件自帶的實驗和課程范例，涵蓋初高中物理學(xué)課程的絕大多數(shù)內(nèi)容，課程范例均有操作向?qū)В褂谜吣軌蛞灾杆偈煜ぼ浖氖褂梅椒ê凸δ埽M(jìn)而熟悉初高中的物理實驗。

仿真實驗室既不同于數(shù)字實驗室用實物做實驗，也不同于Flash動畫等課件只能看動作，不能出數(shù)字。所謂仿真，就是像真的實驗?zāi)菢涌梢缘玫綄嶒灁?shù)據(jù)和圖像，但又不像真的實驗?zāi)菢右I器材、做實物。仿真實驗室應(yīng)用于實驗課的復(fù)習(xí)和高考的復(fù)習(xí)及高考題的模擬，有獨特的優(yōu)越性。