第八章 实验性研究
第八章 第3讲 电容器 实验：观察电容器的充、放电现象 带电粒子在电场中的直线运动
第3讲电容器实验：观察电容器的充、放电现象带电粒子在电场中的直线运动目标要求 1.了解电容器的充电、放电过程，会计算电容器充、放电电荷量.2.了解影响平行板电容器电容大小的因素，能利用公式判断平行板电容器电容的变化.3.利用动力学、功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动．考点一对接新高考实验：观察电容器的充、放电现象1．实验原理(1)电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷停止定向移动，电流I ＝0.(2)电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流．放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零．2．实验步骤(1)按图连接好电路．(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1与触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3与触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．(4)记录好实验结果，关闭电源．3．注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计．(2)要选择大容量的电容器．(3)实验要在干燥的环境中进行．考向1电容器充、放电现象的定性分析例1(2022·北京卷·9)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R 为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表．下列说法正确的是()A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零答案 B解析充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确；电容器放电过程的I－t图像如图所示，可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，C、D错误．考向2 电容器充、放电现象的定量计算例2 (2023·山东省实验中学模拟)电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程．电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系．图甲中直流电源电动势E ＝8 V ，实验前电容器不带电．先使S 与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S 与“2”端相连，直至放电完毕．计算机记录的电流随时间变化的i －t 曲线如图乙所示．(1)乙图中阴影部分的面积S 1________S 2；(选填“>”“<”或“＝”)(2)计算机测得S 1＝1 203 mA·s ，则该电容器的电容为________F ；(保留两位有效数字) (3)由甲、乙两图可判断阻值R 1________R 2.(选填“>”“<”或“＝”) 答案 (1)＝ (2)0.15 (3)<解析 (1)题图乙中阴影面积S 1和S 2分别表示充电和放电中电容器上的总电荷量，所以两者相等．(2)由阴影面积代表电容器上的电荷量得q ＝S 1＝1.203 C ，U ＝E ＝8 V ，则C ＝q U ＝1.2038 F ≈0.15 F .(3)由题图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流，且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由E R 0＋R 1＞ER 0＋R 2，解得R 1＜R 2.考点二 电容器及平行板电容器的动态分析1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成． (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值． (3)电容器的充、放电：①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能． 2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板之间的电势差之比． (2)定义式：C ＝QU.(3)单位：法拉(F)、微法(μF )、皮法(pF).1 F ＝106 μF ＝1012 pF. (4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关． 3．平行板电容器的电容(1)决定因素：两极板的正对面积、电介质的相对介电常数、两板间的距离． (2)决定式：C ＝εr S4πkd.1．电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和．( × ) 2．电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比．( × ) 3．放电后电容器的电荷量为零，电容也为零．( × )1．两类典型问题(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U 保持不变． (2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q 保持不变． 2．两类典型动态分析思路比较考向1 两极板间电势差不变例3 (2022·重庆卷·2)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变．若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )A ．材料竖直方向尺度减小B ．极板间电场强度不变C ．极板间电场强度变大D ．电容器电容变大 答案 A解析 根据题意可知极板之间电压U 不变，极板上所带电荷量Q 变少，根据电容定义式C ＝Q U 可知，电容器的电容C 减小，D 错误；根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd 可知，极板间距d 增大，极板之间形成匀强电场，根据E ＝Ud 可知，极板间电场强度E 减小，B 、C 错误；极板间距d 增大，材料竖直方向尺度减小，A 正确．考向2 两极板电荷量不变例4 (2023·河北省高三检测)如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板(M 板)接地，在两板间的P 点固定一个带负电的试探电荷．若正极板N 保持不动，将负极板M 缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是( )A ．P 点电势升高B ．两板间电压增大C ．试探电荷的电势能增大D ．试探电荷受到的电场力增大答案 C解析 由C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d ，可得U ＝4πkdQ εr S ，E ＝4πkQεr S ，因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d 减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，试探电荷受到的电场力不变，故B 、D 错误；因φ＝Ed ′，d ′为P 到负极板之间的距离，d ′减小，所以P 点电势降低，因沿电场线方向电势降低，M 板电势为零，所以P 点电势为正，P 点固定的试探电荷为负电荷，电势降低，电势能增加，故C 正确，A 错误．考向3 电容器的综合分析例5 (多选)平行板电容器的两极板A 、B 接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S ，电容器充电，稳定后悬线偏离竖直方向夹角为θ，如图所示．那么( )A ．保持开关S 闭合，带正电的A 板向B 板靠近，则θ增大 B ．保持开关S 闭合，带正电的A 板向B 板靠近，则θ不变C ．开关S 断开，带正电的A 板向B 板靠近，则θ增大D ．开关S 断开，带正电的A 板向B 板靠近，则θ不变 答案 AD解析 保持开关S 闭合，电容器两端的电势差不变，带正电的A 板向B 板靠近，极板间距离减小，电场强度E 增大，小球所受的电场力变大，θ增大，故A 正确，B 错误；断开开关S ，电容器所带的电荷量不变，由C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d 得E ＝4πkQεr S ，知d 变化，E 不变，小球所受电场力不变，θ不变，故C 错误，D 正确．考点三 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动考向1 带电粒子在电场中的直线运动1．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关． (2)是否考虑重力依据情况而定．基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有特殊说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力．2．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F 合＝0，粒子静止或做匀速直线运动．(2)粒子所受合外力F 合≠0且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动． 3．用动力学观点分析 a ＝qE m ，E ＝Ud ，v 2－v 02＝2ad .4．用功能观点分析匀强电场中：W ＝Eqd ＝qU ＝12m v 2－12m v 02非匀强电场中：W ＝qU ＝E k2－E k1例6 如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l .在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q >0)的粒子；在负极板有另一质量为m 、电荷量为－q 的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距25l 的平面．若两粒子间的相互作用可忽略，不计重力，则M ∶m 为( )A ．3∶2B ．2∶1C ．5∶2D ．3∶1 答案 A解析 设电场强度为E ，两粒子的运动时间相同，对电荷量为q 的粒子有a M ＝Eq M ，25l ＝12·EqM t 2；对电荷量为－q 的粒子有a m ＝Eq m ，35l ＝12·Eq m t 2，联立解得M m ＝32，故选A.考向2 带电体在电场力和重力作用下的直线运动例7 (2023·云南昆明市一中高三检测)如图，长度为L 的轻质绝缘细杆两端连接两个质量均为m 的绝缘带电小球A 和B ，两小球均可看作质点，带电荷量为q A ＝＋6q 、q B ＝－2q .将小球从图示位置由静止释放，下落一段时间后B 进入位于下方的匀强电场区域．匀强电场方向竖直向上，场强E ＝mgq，重力加速度为g .求：(1)小球A 刚进入电场时的速度大小；(2)要使小球B 第一次下落时不穿出电场下边界，电场区域的最小高度H . 答案 (1)5gL (2)3.5L解析 (1)设小球A 刚进入电场时的速度大小为v 0，由动能定理可得 2mg (L ＋L 2)＋|q B |EL ＝12×2m v 02－0解得v 0＝5gL (2)由动能定理可得2mg (H ＋L2)＋|q B |EH －q A E (H －L )＝0－0解得H ＝3.5L .考向3 带电粒子在交变电场中的直线运动1．常见的交变电场常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等． 2．常见的题目类型 (1)粒子做单向直线运动． (2)粒子做往返运动． 3．解题技巧(1)按周期性分段研究．(2)将⎭⎪⎬⎪⎫φ－t 图像U －t 图像E －t 图像――→转换a －t 图像――→转化v －t 图像． 例8 如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图中甲、乙、丙、丁所示时，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是( )A ．电压如甲图所示时，在0～T 时间内，电子的电势能一直减少B ．电压如乙图所示时，在0～T2时间内，电子的电势能先增加后减少C ．电压如丙图所示时，电子在板间做往复运动D ．电压如丁图所示时，电子在板间做往复运动 答案 D解析 若电压如题图甲时，在0～T 时间内，电场力先向左后向右，则电子先向左做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故A 错误；电压如题图乙时，在0～12T 时间内，电子向右先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故B 错误；电压如题图丙时，电子向左先做加速运动，过了12T后做减速运动，到T 时速度减为0，之后重复前面的运动，故电子一直朝同一方向运动，故C 错误；电压如题图丁时，电子先向左加速，到14T 后向左减速，12T 后向右加速，34T 后向右减速，T 时速度减为零，之后重复前面的运动，则电子做往复运动，故D 正确．例9 (多选)(2023·四川成都市武侯高级中学模拟)某电场的电场强度E 随时间t 变化规律的图像如图所示．当t ＝0时，在该电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是( )A ．带电粒子将始终向同一个方向运动B ．0～3 s 内电场力对带电粒子的冲量为0C ．2 s 末带电粒子回到原出发点D ．0～2 s 内，电场力做的总功不为零 答案 BD解析 由牛顿第二定律可得带电粒子在第1 s 内的加速度大小为a 1＝qE 1m，第2 s 内加速度大小为a 2＝qE 2m， 因E 2＝2E 1，则a 2＝2a 1，则带电粒子先匀加速运动1 s 再匀减速0.5 s 时速度为零，接下来的0.5 s 将反向匀加速，再反向匀减速，t ＝3 s 时速度为零，v －t 图像如图所示．由图可知，带电粒子在电场中做往复运动，故A 错误；由v －t 图像可知，t ＝3 s 时，v ＝0，根据动量定理可知，0～3 s 内电场力对带电粒子的冲量为0，故B 正确；由v －t 图像面积表示位移可知，t ＝2 s 时，带电粒子位移不为零，没有回到出发原点，故C 错误；由v －t 图像可知，t ＝2 s 时，v ≠0，根据动能定理可知，0～2 s 内电场力做的总功不为零，故D 正确．课时精练1．(多选)关于电容器的电容，下列说法中正确的是( )A ．根据C ＝QU 可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两极板间的电压成反比B ．对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C ．无论电容器电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D ．电容器所带电荷量增加2倍，则电容增大2倍 答案 BC解析 电容是电容器本身的性质，一个确定的电容器的电容是不变的，与所带的电荷量和两板间的电压无关，故A 、D 错误；根据Q ＝CU ，对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B正确；根据电容的定义式C＝QU可知，电容器所带的电荷量与电压的比值是电容，故C正确．2.(多选)(2023·福建省模拟)如图为手机指纹识别功能的演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器．其部分原理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘．当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则下列说法正确的是()A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大C．若手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，小极板带电荷量增多D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响答案BC解析根据电容的决定式C＝εr S4πkd可知，指纹的凹点与小极板距离远，即d大，则C小；指纹的凸点与小极板距离近，即d小，则C大，故A错误，B正确．若手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，则C增大，由于电容器的电压保持不变，根据Q＝CU可知小极板带电荷量Q增多，故C正确．若用湿的手指去识别，由于自来水是导电的，则使得同一指纹的凹点和凸点与小极板之间的距离将会发生变化，从而改变了电容器的电容，使得识别功能受到影响，故D错误．3.(2023·四川省成都七中高三检测)如图所示，将一平行板电容器和二极管串联接在直流电源上，二极管具有单向导电性，现将开关闭合等到电路稳定．下列说法正确的是()A．若增大两极板间的距离，则电容器电容增大B．若增大两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小C．若减小两极板间的距离，则两极板间的电压不变D．若减小两极板间的距离，则电容器的带电荷量Q减小答案 C解析 根据C ＝εr S 4πkd 可知，若增大两极板间的距离d ，电容器电容减小，A 错误；由于C ＝QU ，E ＝U d ，联立可得E ＝4πkQεr S ，若增大两极板间的距离d ，电容器电容减小，由于二极管具有单向导电性，电容器带电荷量保持不变，从而电容器内部电场强度保持不变，B 错误；由C ＝εr S 4πkd 可知，若减小两极板间的距离，电容器的电容增大，又由C ＝QU 可知，两极板电压降低，二极管正向导通，继续给电容器充电，最终电容器两极板间的电压仍等于电源电压，因此两极板间的电压保持不变，电容器的带电荷量Q 增大，C 正确，D 错误．4．静电火箭的工作过程简化图如图所示，离子源发射的离子经过加速区加速，进入中和区与该区域里面的电子中和，最后形成中性高速射流喷射而产生推力．根据题目信息可知( )A ．M 板电势低于N 板电势B ．进入中和区的离子速度与离子带电荷量无关C ．增大加速区MN 极板间的距离，可以增大射流速度而获得更大的推力D ．增大MN 极板间的电压，可以增大射流速度而获得更大的推力 答案 D解析 由于加速后的离子在中和区与电子中和，所以被加速的离子带正电，则加速区的极板M 电势高，A 错误；由动能定理知qU ＝12m v 2，解得v ＝2qUm，所以进入中和区的离子速度与离子的比荷、加速电压的大小有关，加速电压越大离子速度越大，与极板间的距离无关，故D 正确，B 、C 错误．5.(2023·浙江省模拟)据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是通过AED 自动除颤机给予及时治疗．某型号AED 模拟治疗仪器的电容器电容是15 μF ，充电至9 kV 电压，如果电容器在2 ms 时间内完成放电，则下列说法正确的是( )A ．电容器放电过程的平均电流为67.5 AB ．电容器的击穿电压为9 kVC ．电容器充电后的电荷量为135 CD ．电容器充满电的电容是15 μF ，当放电完成后，电容为0 答案 A解析 根据电容的定义式C ＝QU ，解得Q ＝15×10－6×9×103 C ＝0.135 C ，故放电过程的平均电流为I ＝Q t ＝0.1352×10－3 A ＝67.5 A ，故A 正确，C 错误；当电容器的电压达到击穿电压时，电容器将会损坏，所以9 kV 电压不是击穿电压，故B 错误；电容器的电容与电容器的带电荷量无关，所以当电容器放完电后，其电容保持不变，故D 错误．6.(多选) 一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)以速度v 0逆着电场线方向射入有左边界的匀强电场，电场强度为E (如图所示)，则( )A ．粒子射入的最大深度为m v 02qEB ．粒子射入的最大深度为m v 022qEC ．粒子在电场中运动的最长时间为m v 0qED ．粒子在电场中运动的最长时间为2m v 0qE答案 BD解析 粒子从射入到运动至速度为零，由动能定理得－Eqx max ＝0－12m v 02，最大深度x max ＝m v 022qE ，由v 0＝at ，a ＝Eqm 可得t ＝m v 0Eq ，由对称性可得粒子在电场中运动的最长时间为t max ＝2t ＝2m v 0Eq，故选B 、D.7.如图所示，一质量为m 、电荷量为q 的小球在电场强度大小为E 、区域足够大的匀强电场中，以初速度v 0沿ON 在竖直面内做匀变速直线运动．ON 与水平面的夹角为30°，重力加速度为g ，且mg ＝qE ，则( )A ．电场方向竖直向上B ．小球运动的加速度大小为g2C ．小球上升的最大高度为v 024gD ．若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为12m v 02答案 C解析 小球做匀变速直线运动，合力应与速度在同一直线上，即在ON 直线上，因mg ＝qE ，所以电场力qE 与重力关于ON 对称，根据数学知识可知，电场力qE 与水平方向的夹角应为30°，即电场方向不是竖直向上的，受力情况如图所示．合力沿ON 方向向下，大小为mg ，所以加速度大小为g ，方向沿ON 向下，A 、B 错误；小球做匀减速直线运动，由运动学公式可得最大位移为x ＝v 022g ，则小球上升的最大高度为h ＝x sin 30°＝v 024g ，C 正确；若小球在初始位置的电势能为零，在减速运动至速度为零的过程中，小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的，由能量守恒可知，小球的初动能一半转化为电势能，一半转化为重力势能，初动能为12m v 02，则小球的最大电势能为14m v 02，D 错误．8．(多选)如图甲所示，A 、B 两极板间加上如图乙所示的交变电压，A 板的电势为0，一质量为m 、电荷量大小为q 的电子仅在电场力作用下，在t ＝T4时刻从A 板的小孔处由静止释放进入两极板间运动，恰好到达B 板，则( )A ．A 、B 两板间的距离为qU 0T 216mB ．电子在两板间的最大速度为qU 0mC ．电子在两板间做匀加速直线运动D ．若电子在t ＝T8时刻进入两极板间，它将时而向B 板运动，时而向A 板运动，最终到达B板 答案 AB解析 电子在t ＝T4时刻由静止释放进入两极板运动，由分析可知，电子先加速后减速，在t＝34T 时刻到达B 板，设两板的间距为d ，加速度大小为a ＝qU 0md ，则有d ＝2×12a (T 4)2，解得d ＝qU 0T 216m ，故A 正确；由题意可知，经过T 4时间电子速度最大，则最大速度为v m ＝a ·T4＝qU 0m，故B 正确；电子在两板间先向右做匀加速直线运动，然后向右做匀减速直线运动，故C 错误；若电子在t ＝T 8时刻进入两极板间，在T 8～T2时间内电子做匀加速直线运动，位移x＝12·a ·(38T )2＝98d >d ，说明电子会一直向B 板运动并在T2之前就打在B 板上，不会向A 板运动，故D 错误．9．如图甲所示，实验器材主要有电源、理想电压表V 、两个理想电流表A 1和A 2、被测电解电容器C 、滑动变阻器R 、两个开关S 1和S 2以及导线若干． 实验主要步骤如下： ①按图甲连接好电路．②断开开关S 2，闭合开关S 1，让电池组给电容器充电，当电容器充满电后，读出并记录电压表的示数U ，然后断开开关S 1.③断开开关S 1后，闭合开关S 2，每间隔5 s 读取并记录一次电流表A 2的电流值I 2，直到电流消失．④以放电电流I 2为纵坐标，放电时间t 为横坐标，在坐标纸上作出I 2－t 图像．(1)在电容器的充电过程中，电容器两极板上的电荷量逐渐____________(选填“增大”或“减小”)，电流表A 1的示数逐渐____________(选填“增大”或“减小”)．(2)由I 2－t 图像可知，充电结束时电容器储存的电荷量Q ＝________ C ．(结果保留2位有效数字)(3)若步骤②中电压表的示数U ＝2.95 V ，则滑动变阻器接入电路部分的阻值R ＝________ Ω.(结果保留2位有效数字)(4)类比直线运动中由v －t 图像求位移的方法，当电容为C 的电容器两板间电压为U 时，电容器所储存的电能E p ＝________(请用带有U 、C 的表达式表示)． 答案 (1)增大 减小 (2)3.3×10－3 (3)9.8×103 (4)12CU 2解析 (1)在电容器的充电过程中，电容器两极板上的电荷量逐渐增大；随着时间的推移充电电流越来越小，即电流表A 1的示数逐渐减小．(2)根据q ＝It 可得图像与横轴所围的面积表示电荷量，每一个小格表示电荷量为q ＝25×10－6×5 C ＝1.25×10－4 C ，可知电容器储存的电荷量为Q ＝26×1.25×10－4 C ≈3.3×10－3 C.(3)电压表的示数U ＝2.95 V ，根据图像可知放电最大电流为300 μA ，可知滑动变阻器接入电路部分的阻值为R ＝UI ≈9.8×103 Ω.(4)电容器所储存的电能E p ＝12QU ＝12CU 2.10.在光滑绝缘的水平面上，长为2L 的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m 的带电小球A 和B (均可视为质点)组成一个带电系统，球A 所带的电荷量为＋2q ，球B 所带的电荷量为－3q .现让A 处于如图所示的有界匀强电场区域MNQP 内，已知虚线MN 位于细杆的中垂线，MN 和PQ 的距离为4L ，匀强电场的电场强度大小为E 、方向水平向右．释放带电系统，让A 、B 从静止开始运动，不考虑其他因素的影响．求：(1)释放带电系统的瞬间，两小球加速度的大小； (2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间； (3)带电系统运动过程中，B 球电势能增加的最大值． 答案 (1)Eqm(2)32mLEq(3)6EqL 解析 (1)对整体应用牛顿第二定律有E ·2q ＝2ma ，得出两小球加速度大小为a ＝Eqm(2)系统向右加速运动阶段L ＝12at 12解得t 1＝2mLEq此时B 球刚刚进入MN ，带电系统的速度v ＝at 1假设小球A 不会出电场区域，带电系统向右减速运动阶段有－3Eq ＋2Eq ＝2ma ′，加速度a ′＝－Eq 2m减速运动时间t 2＝0－va ′＝22mLEq减速运动的距离L ′＝0－v 22a ′＝2L ，可知小球A 恰好运动到PQ 边界时速度减为零，假设成立．所以带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间t ＝t 1＋t 2＝32mLEq(3)B 球在电场中向右运动的最大距离x ＝2L进而求出B 球电势能增加的最大值ΔE p ＝－W 电＝6EqL .11．如图甲所示，一平行板电容器两板间距为d ，在一板内侧附近有一带电荷量为q 、质量为m 的正离子，为使该离子能在两极间来回运动而不撞在两极板上，在两极板间加上如图乙所示交变电压，此交变电压的周期应有( )A ．T ＜4d m qUB ．T >4d m qUC ．T ＜2d m qUD ．T >2dm qU答案 A解析 设周期为T 时，正离子从左极板向右运动，先做T 4的匀加速直线运动，再做T4的匀减速直线运动，到达右极板时，速度恰好减为零．根据图像可知，加速和减速运动的加速度大小相同，位移大小相同，是完全对称的运动．其加速度为a ＝Uqdm，则根据匀加速运动的速度公。
第八章 教育实验法
3．无关变量
二、教育实验研究中的变量控制
教育实验的变量控制主要是指对无关变量的控制。 教育实验变量控制的主要方法： 1. 消除法。即把无关变量排除在实验之外，尽可能不让这些 因素影响实验结果。 2. 平衡法。通过设置对照组和实验组，是所有无关变量都以 同一种水平同时作用于这两个组，使之对两个组的教育效 果的影响相同，以此平衡无关变量的影响，再来比较对照 组与实验组的教育效果的差异，从而确定自变量与因变量 之间是否存在因果关系。 3. 抵消法。这种方法是让同样的被试先后接受几种不同的实 验处理，被试自身以及实验顺序造成的练习、适应和疲劳 等无关变量效应在先后轮换过程中可以相互抵消，从而提 高实验精确度。 4. 恒定法。恒定法是使无关变量效应在实验前后保持不变。 5. 随机法。随机是指选择被试、安排实验处理顺序等许多实 验环节上不受实验人员主观意图的影响，随机安排决定， 它是教育实验中唯一有可能控制所有无关变量的方法。
1.历史（或同时事件） 2.成熟 3.测验 4.工具 5.统计回归 6.差异的选择 7.受试者的流失
8.多种因素的交互作用
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第二节 教育实验研究的效度
（二）外在效度 外在效度：指实验结果是否可以推论到实 验对象以外的其他受试者，或实验情境 以外的其他情境。
外在效度指实验结果的可推广度。具体说来， 就是指一项实验的发现能应用于被研究对象以 外的个人和环境的程度。 结果能被推广到的人、情境和条件。 外在效度反映研究所具有的社会价值。
33
上述实验设计在实践中有时被简化为： （RG） Y1 X Y2 X为实验处理，Y1为施行处理前对被试的观测结 果，Y2为施行处理后的观测结果。实验结束后， 通过前测与后测结果的比较，来判别实验处理是 否对实验结果产生明显的效应。这样，实验简便 易行多了。但由于缺乏必要的比较，归因分析是 很不充分的，它没有排除被试本身自然成熟的影 响。为了弥补实验设计的不足，研究者应尽可能 使用有常模参照的各种标准化测验，将实验班学 生的发展同相应的常模比较；寻找可用对照的比 较组。
第八章 教育实验法1
第八章教育实验法本章要点：教育实验法的含义、特点、类型；有结构观察与无结构观察的类型及其方法；教育观察法的实施步骤与方法，教育观察法的实施要求。
第一节教育实验法概述一、教育实验法的含义与特点（一）教育实验法的含义教育实验研究法是根据一定的理论和假设，通过人为地控制教育现象中某些因素，从而探索变量之间某种因果关系的研究方法。
教育实验研究主要涉及以下几个基本问题：①一定的理论和假设；②人为控制某些因素；③论证某种因果关系。
教育实验研究的过程：①通常是在科学的教育理论指导下，提出一个具有因果关系的假设；②以这个假设为出发点，选取被试；③按照某种方式对被试实施实验处理和测量；④最后通过统计分析确定所提出的假设是否成立，⑤进而论证某一因果关系。
（二）实验研究的特点教育实验具有科学实验的一些基本特点，主要表现在以下几个方面：1、控制性教育实验是在人为地创设或控制某些条件的情况下进行的，对变量的控制是实验研究的重要特点。
研究者通过对无关变量的控制，以确定所研究变量之间的因果关系。
2、揭示变量之间的因果关系在实验研究中，由于研究者可以有效地控制影响实验结果的无关变量。
因此，研究者可以确定实验中所操纵的自变量的变化对因变量产生的影响，揭示出自变量与因变量之间的因果关系。
3、主动性实验研究不是被动地等待所研究现象的自然出现，而是通过研究者主动操纵某些条件，以引起某种特定现象的发现或变化而对其进行研究。
4、可重复性只要具备同样的实验先决条件，采用同样的实验措施，实验就可以重复进行，结果可以验证。
教育实验以操纵和控制变量为手段，以揭示变量之间因果关系为根本目的，这是教育实验研究方法的根本特点和优点。
但是，教育实验也存在一定的局限性。
由于教育研究对象的特殊性、教育现象的复杂性，教育实验所涉及的变量很多，有的甚至无法预料，因此，教育实验实际上很难做到对所有无关变量的严格控制，难以完全排除无关变量对实验结果的影响。
此外，教育实验还涉及受教育者的实验道德问题，不是所有的教育问题都可以用实验法来研究，如涉及社会伦理道德、受教育者身心健康等方面的教育问题就不宜用实验来研究。
生物初中教材第八章生物实验与观察
生物初中教材第八章生物实验与观察生物初中教材第八章生物实验与观察生物实验与观察在初中生物教育中扮演着重要的角色，通过实际操作和观察，学生们能够深入了解生物的特性、生态系统以及生态链的运作。
本章将介绍几个经典的生物实验和观察案例，以帮助学生们更好地理解和掌握生物学的知识。
第一部分：鸟类观察实验鸟类观察实验是生物教育中常见的一种实践活动。
通过观察不同种类的鸟类，学生们可以了解鸟类的特点、行为习性以及它们在生态系统中的作用。
在实验中，学生们可以分为小组，每个小组选择一个观察点，然后记录经过该地区的鸟类种类和数量。
通过对比不同地区的观察结果，学生们可以研究不同生态环境对鸟类种类和数量的影响。
第二部分：水质检测实验水质检测实验是帮助学生们了解水环境质量的常用实验方法之一。
在实验中，学生们需要收集来自不同水源的样本，然后使用具有测量水质不同指标的水质测试工具，如pH试纸、溶氧仪等进行检测。
通过对比不同水样的指标数值，学生们可以评估水质的优劣，并进一步研究水污染的原因和后果。
第三部分：种子发芽实验种子发芽实验是帮助学生们了解植物生长和发育的实验方法之一。
在实验中，学生们可以选择不同的种子，如大麦种子、豌豆种子等，并利用透明的塑料袋和湿纸巾创建一种人工的生长环境。
学生们需要记录种子发芽的时间、发芽率以及幼苗的生长情况。
通过观察与比较不同种子的发芽和生长情况，学生们可以研究影响种子发芽和植物生长的因素，如温度、光照和土壤质量等。
第四部分：观察昆虫行为实验观察昆虫行为实验有助于学生们了解昆虫的生活习性和社会行为。
在实验中，学生们可以选择蚂蚁、蜜蜂等社会性昆虫进行观察。
学生们可以在一个透明的箱子内放置昆虫，并提供适当的食物和生活环境。
通过观察昆虫的行为，学生们可以了解昆虫的沟通方式、食性以及社会等级等方面的知识。
结论通过生物实验和观察，学生们能够亲身参与到科学研究中，通过实际操作和观察，深入了解生物的特性和生态系统的运作。
医学统计：调查设计
调查的结果显示，Lambeth公司供水的居民，霍乱的死亡率远低于
SV公司供水的居民，提示水污染与霍乱流行有关。
3
两个明显的特点：
（1）研究者只能“被动”地观察两公司供水的居民的霍乱死亡率， 不能主动地对人群进行随机分组或采取其它保证均衡可比的措施；
（2）居民接受哪个公司供水是客观存在的，不能象做动物实验那样 强迫对象接受某公司的供水而不接受另一公司的供水。研究者不能 主动地施加处理因素只能“被动”地观察客观存在的现象。具有这 些特点的研究统称为观察性研究。
15
五、设计调查问卷
采用问卷调查的方法称为问卷调查（questionnaire survey）
16
六、确定调查方式
1、直接观察法：在现场进行调查、收集资料。资料真实可靠， 但成本较高。
2、直接采访法：调查员通过对调查对象的面对面采 访来获 取资料：访问调查（资料准确但人力物力成本高）和自填 调查（成本较低且保密，但调查质量稍差）
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（四）数据的计算机录入
通常采用数据库系统如FoxPro、Excel等，建立数据库结构 后输入原始数据。
录入时，录入员应作简要的培训，并提供每个录入员一份 统一的录入说明书。
数据输完后应作数据核查，如有可能应作全面核查，否则 可采用抽查的方法。
20
（五）拟定整理表
根据研究目的和预期分析指标拟定整理表，使调查目的和 预期分析指标更加具体和明确。
观察性研究的定义：有目的地观察或测量自然接触不同因素 人群的结果事件的发生状况，通过对比分析发现事件的分布 特点与差异而获得有关因果假设的启示，为进一步研究提供 线索。
4
第一节 调查研究的特点
横断面研究cross-sectional study
第八章 社区护理研究和科研方法
量性研究亦称定量研究，量化研究，主要收集用数量表示的资料或信息，并对数据进行量化处理、检验和分析，从而获得有意义的结论的研究过程。定量研究是社区护理科研中常用的一种研究设计。本节主要介绍社区护理量性研究的常见类型，包括调查性研究、实验研究、类实验研究等。
一、 调查性研究
调查性研究是指运用一定的调查工具，采取一定抽样策略抽取调查样本，以验证有关变量之间的关系。调查性研究可有横断面设计和纵向设计等，在社区护理研究中应用最为广泛，调查性研究具体实施步骤如图8-1，具体实施见第二章。
项目二 社区护理研究方法
(2)
(3)
(1)
资料沉浸：包括反复听取录音、反复阅读转录的文字资料，直到真正深入资料之中。
编码与归类：编码建立在对原始文字资料的反复阅读基础上，可用词语或句子代表一个编码，一般资料中可进行编码的内容包括：反复出现的事物；现象或事物形式；现象或事物的变异性。一般先对前1~3份研究对象的文字资料进行编码，然后将该编码用于其余的资料中，适时比较、修改。编码包括两种方法：①把相似的资料放在一起组成一组，然后再来给这些组别命名； ②在熟悉资料的基础上，作者开始有意地按照一定的标准分出不同的组别，然后把资料放入这些类别中。
理论性抽样：是指在某种理论指导下，有意识地选择符合理论框架特征的研究对象。
方便抽样：以研究者方便获得样本的方法获取研究对象。此法省时、省力，但所得信息可信性降低，易至结果偏倚。
滚雪球抽样：研究者借由一些人找到另一些信息丰富的个案。可使研究样本像滚雪球一样，逐渐扩大。
(1)
（2）
（3）
（4）
项目二 社区护理研究方法
提炼主题：随着分析的深入，各类别、研究对象、行为、事件之间的相互关系逐渐出现，可提炼主题。
第四讲实验性研究概述
15
3、实验单位与观察单位
❖观察单位：根据研究需要确定的采集数据的基
本单位。
一个实验单位可以有多个观察单位
❖观察兔眼中某物质含量，兔眼是观察单位
全身用药：家兔是实验单位，有两个观察单位 局部损伤：兔眼是实验单位，有一个观察单位
16
4、指标、项目与实验效应
❖ 在实验研究中，观测结果通常是指测定某些具体
水平数的多少是确定实验组数的依据
❖一个处理因素时，实验组数是处理因素的水平数 ❖两个或多个处理因素时，实验组数还与是否分析
交互作用有关
7
例1：同种系的大鼠注射不同剂量（0.2、0.4、
0.8μg/100g）雌激素后子宫重量比较的实验。
1个处理因素，3个水平，3个组
例2：不同频率毫米波（36.06GHz、50.05GHz、
等使实验组与对照组的非处理因素均衡
数据分析阶段采用协方差分析、多元回 归分析的方法将非处理因素对实验结果的影
响分离出来
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3、实验单位与观察单位
❖实验单位：接受处理的基本单位。
例如观察兔眼房水中某物质含量
家兔注射用药，家兔为一级实验单位 分别给家兔两眼造成不同程度的局部损伤，兔眼为二
级实验单位 既给家兔注射用药和又给兔眼局部损伤，同时有一、
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❖处理因素标准化
指实验过程中处理因素的性质、强度、作用途 径等保持一致
如药物的名称、性质、成分、作用、用法、生 产厂家、药品批号、出厂日期、保存方法、剂 量、用药时间、用药期限等相同
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在确定处理因素方面常犯的错误
❖ 用“组别”作为全部实验分组的总称，并把 “组别”理解为“一个处理因素”
❖ 毫无根据地选择很多处理因素 ❖ 不会科学地利用多因素实验设计技术，每次
第八章-教育实验研究法
五、样本
一般根据实验所要求的精确度来确定。精确度越高，样 本容量越大。但如果样本过大，则增加实验上的困难， 也会造成不必要的浪费。样本容量的确定可按着以下 规则来进行：控制严密的实验样本可小一些，反之应 大一些；抽样误差大的，样本含量应大一些，反之则 小一些；第一轮实验样本含量可小一些，第二轮、第 三轮实验样本含量应逐渐增大；实验室实验样本含量 可 小 一 些 （ 10 以 上 就 可 以 了 ） ， 自 然 实 验 应 大 一 些 （至少要在30以上）。
第八章 教育实验法
本章内容
• 教育实验法概述 • 教育实验的类型 • 教育实验的构成因素 • 教育实验设计 • 教育实验的操作 • 教育实验研究计划 • 实验的评价标准
第一节 教育实验法概述
一、教育实验法含义 （一）广义教育实验法 泛指一切实证性的教育研究方法。
——来自于实验教育学派 （二）狭义教育实验法 通过探索性的工作安排来检验某种教育思想与预期结果关系的方法。
——科学方法论 2. 单项实验
整体实验（综合实验） 无中生有—— 3. 思想实验 4. 建构性实验 5. 国内外其他提法
第三节 教育实验的构成因素
一、被试（subject)与分组（match group) 被试——指参加实验研究的对象。 分组方式：
固定组(G_group)—— 随机组 (RG_random group)——
四、选择实验设计的原则
• 实际性 • 精确性 • 灵活性 • 简单性
第五节 教育实验法的操作
一、准备阶段
选择课题——分析变量——选择样本——制定实 验方案
实验方案的结构：
小学教育研究方法
第一部分研究概论
第一章教育研究的性质
本章概览
导言
一、探究活动与知识形态
二、科学研究的基本性质
三、教育科学研究的主要特征
第二章教育研究的范式
本章概
导言
一、通则与个案
二、演绎与归纳
三、价值中立与价值介入
四、因果分析与深度描述
五、量的研究与质的研究
第二部分研究设计
第三章研究的建构
本章概览
导言
一、研究的程序
二、研究的问题
三、研究的分析单位
四、研究的目的
五、研究的假设
六、研究的变量
第四章测量与数据
本章概览
导言
一、测量的概念
二、测量的层次
三、数据的类型
四、描述数据的分布特征
五、测量的质量
第五章抽样设计
本章概览
导言
一、抽样的逻辑
二、抽样的程序
三、概率抽样方法
四、非概率抽样方法
第三部分观察的方法
第六章实地研究
本章概览
导言
一、实地研究方法论
二、参与观察
三、深度访谈
四、实地研究的资料处理
五、实地研究的信度与效度
六、实地研究的伦理
第七章调查研究
本章概览
导言一、Biblioteka 查设计二、问卷设计三、调查结果的统计分析
第八章实验研究
本章概览
导言
一、实验研究的逻辑
二、实验控制
三、实验效度
四、实验设计
五、实验结果的统计分析
小学教育研究方法
《小学教育研究方法》是2010年华东师范大学出版社出版的图书，作者是严开宏。
高等院校小学教育专业教材?小学教育研究方法》为高等院校小学教育专业教材，也可供在职小学教师参考。主要内容为：教育研究的性质、教育研究的范式、研究的建构、测量与数据、抽样设计、实地研究、调查研究、实验研究。主要特色为：规则性的操作知识与原理性的理论知识相结合；研究方法与研究内容相结合，研究方法与统计方法相结合；按照完成一项教育研究的程序组织内容。[1]
自然科学第八章实践活动
自然科学第八章实践活动六年级科学实践活动方案《做酸奶》一、指导思想：酸奶是生活中常见的一种饮品,通过实践活动让学生亲自动手制造出酸奶,用实验的方法探索酸奶的形成条件,学生会有积极的参与兴趣。
这样既让学生体验了做酸奶的过程，用让他们在活动中养成严谨的科学态度，提高运用对比实验解决问题的能力，通过探索感受到细菌（乳酸菌）的存在，意识到细菌对人类有益的一面，从而自发地去搜集更多的有意细菌的资料，拓展自己的视野。
二、活动内容及展示方式本次科学实践活动选取贴近学生生活且他们感兴趣的内容，在寒假前布置好，这样在假期有充足的时间开展活动，教师给予全程指导。
1、实验：做酸奶所需材料：新鲜酸奶1杯，鲜牛奶2袋（每袋约250毫升）带盖的杯子或瓶子（约150毫升），金属小勺1把，竹筷1根，温度计）操作步骤：a.将所用容器和工具用沸水消毒；b.将两袋鲜牛奶煮开后，凉至30度左右，平均分装在已消毒的4个杯（或瓶）中；c.分别向4个盛有等量鲜牛奶的杯中加入1勺等量的新鲜酸奶，搅拌均匀后，盖上盖子；d.将其中两杯放在温暖的环境中，另外两杯放在阴凉的环境中，24小时后进行观察。
2、记录实验结果，并分析研究制作酸奶需要什么样的环境条件按照正确步骤做完实验，24小时后分别记录4杯牛奶的情况，判断是否已作成酸奶。
如果失败，想想哪个步骤需要改进继续实验，反复对比，找到答案。
最终找到做成酸奶的条件。
这个阶段需要有耐心，对科学研究的执着。
3．上网搜集酸奶方面的资料，还可以搜集其他的细菌有益于人类的资料，记录下来。
把记录的资料整理做成小报，知识卡片等活动成果展示方式：1、实验过程：文字记录配以电子照片2．实验结果，下结论：小论文3．搜集资料：手工小报，主题是：细菌和人类的关系三、活动的实施第一阶段：（本学期放假前）组织组织参加科学实践活动的学生集中，布置本次活动的内容，时间安排，并对学生进行必要的活动方法的指导。
特别强调活动的成败在于准备是否充分，是否有耐心。
2016 第八章 四种研究方式
问题与答案：开放式问题(open-ended question，只提出问题，不为回答 者提供具体答案，由其根据自己情况自由填答)和封闭式问题(closedended question，提出问题的同时，给出若干个答案，要求回答者根据 实际进行选择回答)。探索性调查常用开放式问题，而在大规模的正式调 查中，则主要是以封闭式问题构成的试卷。
问卷设计的步骤：探索性工作（围绕所要调查的问题，自然 地、随便地与各种对象交谈，并留心观察他们的特征、行为 和态度）；设计问卷初稿（卡片法、框图法）；试用（客观 检验法：用小样本检验，看回收率、有效回收率、填写错误、 填答不完全；主观评价法（由该领域的专家、研究人员以及 典型的被调查者）；修改定稿并印制（无论是版面安排上的 不妥，还是文字上、符号上的印刷错误，都将直接影响到最 终的调查结果。
缺点：回收率难以保证；对被调查者的文化水平有要求；调 查资料的质量得不到保证（信度）。其中最常用个别发送法， 具有邮寄填答法和结构访问法的优点。
邮寄填答法在西方国家比较普遍。方便、便宜、代价最小的 资料收集方法。 缺点：难以获得框架；回收率低（提高措施：关于调查主办 者的身份要经过慎重考虑，尽可能采用比较正式、非营利、 给人以信任感的身份；寄问卷的封面信最好单独打印，并用 一个小信封单独封装；应该考虑寄问卷的时间；采用跟踪信 或电话。 集中填答法的优点：更节省时间、人力和费用；比邮寄法更 能保证问卷填答的质量和回收率。 缺点：许多调查研究的样本根本就不可能集中；存在“团体 压力”或“相互作用”。
封面信(cover letter)：向被调查者介绍和说明调查的目的、调查单位或 调查者的身份、调查的大概内容、调查对象的选取方法、对结果保密的 措施等。封面信的语言要简明、中肯，篇幅宜短不宜长，短短两三百字 最好。对于邮寄填答式的社会调查，封面信的好坏影响很大。 指导语：指导被调查者填答问卷的各种解释和说明，相当与仪器的使用 说明。
第八章 可靠性试验
解： ①求F(t) 累积失效概率
查表8-1得： F ( t ) = 28%
②求投入试验的样品数
可靠性设计
>20
应投入试验的样品数为71个。
3、产品寿命试验的截止时间 • 截止时间与样品数及希望达到的失效数有关：
试验时间： ln n
n 1
• 截止时间与产品累积失效概率有关
ti
ln 1
1F(ti)
可靠性设计
可靠性设计
4、寿命试验和加速寿命试验 寿命实验是评价分析产品寿命特征的试验。通过寿
命试验可以获得失效率、平均寿命等可靠性特征量。
模仿正常工作应力进行的寿命试验，需要较长的时间，代价很高。
加速寿命试验就是在不改变产品失效机理、不引 入新的失效因子的前提下，提高试验应力，加速产品 失效进程，再根据加速试验结果，预计正常应力下的 产品寿命。
可靠性设计
（2）产品研制定型中，进行可靠性鉴定 判断产品的设计和生产工艺是否符合可靠性要求，
确定能否进行批量生产。 （3）产品的生产过程中控制产品的质量
可靠性设计
8.1 可靠性试验分类及方法
一、可靠性试验的分类
按试验项目
筛选试验
环境试验
可靠性提高试验
可靠性增长试验
寿命试验（可靠性的评价试验）
1、可靠性筛选试验
通过实验结果对故障特征机理进行分析，找出改 进措施，进一步提高产品可靠性。使产品可靠性接近 设计规定固有可靠性水平。
（1）环境条件 气候环境条件 温 湿 气 风 雨 雪 水 露 霜 沙 盐 油游离等
度度压
雪 尘 雾 雾气体
机械环境条件
可靠性设计
振 冲 离 碰 跌 摇 静 失 声 爆 冲等
动击心撞落摆力重振炸击 辐射条件
干预性研究方法-第八章实验法
2.因变量
• 因变量也称结果变量，反应变量，是指由自变量的作用而导致的被试变化 的结果，是对自变量的刺激作出的反应。
• 因变量的选择依据 – 一是它可以通过直接或间接的方式被观察，如学生的考试成绩及身心 素质的变化。 – 二是观测指标可以被测量，并且可以转化为数据形式，用数字表示出 来。例如，考分、智商。 – 三是在选择实验的因变量时，最好选择那些有量表或自己能够制造测 量手段的工具来评价因变量，而且，要在实验计划中说清究竟怎样测 出这些品质的变化。
• 例子：班级规模对教育质量的影响实验
• 在一个实验研究中，自变量不止一个，每一个自变量有多种水平。一般在 2——5个之间，很少超过7——8个。
• 要区分自变量和自变量的水平。
• 上例中：班级规模是自变量，水平有多个，如30、40、50等。
• 例子：班级规模和教学方式对教育质量影响实验。自变量两个：班级规模、 教学方式。自变量水平，如教学方式有三个水平：讲授式、小组合作式、 算机辅助教学式。
（6）测量手段（Instrumentation）不统一带来的影响 – 在实验的测量中，因为测量工具(如试卷、仪器)的不同，测试人的变化， 测量评价标准不一致，影响对实验结论的解释，影响实验的内在效度。 就不能完全解释为实验处理达到的效果。
（7）流失——被试的偶然减员或者中途退出，如被试转学、或因家长原因等 退出实验
第二节 教育实验的一般程序
一个完整的实验一般经过三个阶段：
一、以理论设想为主的准备阶段 二、以实证验证为主的实施阶段 三、以理论概括为主的总结阶段
准备设 计阶段
实施 阶段
选明界确确选制 定确定定定择定 问自取因控实验 题变样变制验设
量范量变设方 提或围及量计案 出实或测的类 假验方量方型 设处法工法
第八章 记忆
他批评艾宾浩斯为避免过去知识的影响而使用 无意义音节作学习与记忆材料，使记忆研究陷 入一种人为的状态，因而对日常生活的记忆缺 乏现实意义。艾宾浩斯过于注意被记忆的材料， 而忽视了影响记忆的其他因素，如被试的态度 和他们过去的经验。1932年，他另辟了一条研 究记忆的道路。
巴特利特用故事和图画来研究记忆。 1.关于故事法的实验 现场实验 回忆的过程包含建构的成分，在回忆中我们使 用已保存的内容以及头脑中的图式重新产生所 学习的内容。 默读课文
不少研究者都提出，近因效应来自短时存储， 首因效应来自长时存储。 为了证明这一假设，我们需要在系列位置曲线 中显示机能的双重分离： 某些自变量影响首因效应与渐近线，但不影响 近因效应；另一些自变量影响近因效应但不影 响首因效应与渐近线。
系列位置曲线意味着单字在系列中的位置会大 大地影响自由回忆的成绩，要确切地证实这一 点，就必须避免单字的系列位置与单字本身的 频率、意义性等属性相混淆。（举例） 如何通过实验设计解决这一问题呢？
（二）记忆的加工层次
1972年前10多年间，人的记忆研究一直由信息 的储存以及它在储存中的传递这样的概念所统 治。Craik等系统批判了形态模型的记忆理论 ，进而提出了加工层次的理论。
1.记忆的多重存储模型的合理性及其弱 点
Craik等认为，3种存储之间的差别突出的说明 了这样一个事实：在记忆系统中刺激以不同的 方式受到加工，一个单词的视觉的、听觉的或 意义的方面在各种情形下受到的加工不同。有 限容量的现象在多重存储系统中的某些地方是 存在的，而这些基本的发现时任何模型都必须 考虑的。
20世纪60年代，计算机使用普遍，心理学家很 快看出了计算机的装置与詹姆斯记忆构想之间 的类似性——初级记忆类似于运算器。而次级记 忆相当于存储器。这样就导致了著名的记忆的 计算机模拟模型：记忆的多重存储模型。 那么记忆的多重存储模型是什么呢？
管理研究方法8实验研究方法
第八章 实验研究方法
8.1 实验研究的特征与原理
一、实验研究及其特征 二、实验研究的一般原理 三、实验研究在管理研究中的应用
一、实验研究及其特征
• 1、实验研究的含义 • 实验研究方法是对物理学研究方法的借用，原来Fra bibliotek在自然科学领域中
广泛采用的一种研究方法，后来逐渐推广到社会科学领域内，它是从 现实世界中，提炼前提，用实验方法研究变量间关系、特别因果关系 的研究方式，也是管理科学研究的主流研究方式之一。实验就是根据 研究目的，运用一定的手段，主动干预或控制研究对象，在典型的环 境中或特定的条件下进行的一种探索活动。
单组实验通常采用前测与后测比较的方法来研究实验 因素的效果。在未进行实验处理之前，先进行一次测量 （称为前测），其结果为（Y0），在进行实验处理（XO） 之后，再进行一次测量（称为后测），其结果为（Y），则 整个实验结果C＝Y－Y0，其操作过程可用表4-1表示。
8.2.2 等组实验
等组实验是以两个或两个以上条件相同的实验组（等组） 为实验对象（O1和O2，O1＝O2），使之分别接受不同的实验 因素的作用(X1和X2)，然后将各个实验因素所产生的效果加 以测量和比较。实验操作过程可用表4-2表示。
第八章 现代物理实验方法
在基态下，电子在成键轨道中，能级最低，而ζ *态是 最高能级。ζ-ζ*电能能级差大，不易激发，跃迁需要相 当高的辐射能量，波长小，约～150nm才能观察到，只 能用真空紫外光谱仪才可观察出来 。
如：CH4λmax=125nm，C2H6λmax=135nm，环丙烷 ζ-ζ*跃迁λmax=190nm，末端吸收。测紫外光谱时，常 常用烷烃作溶剂。
芳香族化合物具有环状的共轭体系，有三个吸收带
带Ⅰ(E1带) λ=184nm(ε= 47000) 带Ⅱ( E2带) λ=204nm (ε= 6900) 带Ⅲ( B 带) λ=255nm (ε= 230)
2、常用光谱术语
生色基（发色团）：共价键不饱和原子基团，能引起 电子光谱特征吸收的孤立官能团，一般为带π 电子的基 团。如：C=C、C=O、C=N、NO、NO2等。
150
ζ-ζ* > n-ζ* > π→π* > n-π*
200 200
200-400
所以，有实际意义的是π-π*和n-π*的跃迁。
二、Lambert-Beer定律
把一束单色光照射溶液时，一部分光通过溶液，而另 一部分先被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓 度和液层的厚度成正比的。
I：透射光强度 I0：入射光强度 I/I0：透射比 LogI/I0：透光率 A=- LogI/I0：吸光度 c：溶液的摩尔浓度 L:液层的厚度、样品管长 ε ：摩尔消光系数(L/mol.cm)
共轭双键的π →π *能级减小，吸收带向长波移动，由 共轭双键产生的吸收带称为K带，其特征是摩尔消光系数 大于104，在近紫外区吸收。 CH2=CH-CH=CH2 λ max217nm，logε= 4。
(4) n-π* 未共用电子激发跃入π* 轨道，能差最低，在200 nm以上产生吸收带，称为R带，特征明显。 如：醛酮分子中羰基在275-295nm处有吸收带 总之，不同电子能级的跃迁所需要的能量
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第八章实验性研究
B．生态学研究
C．病例对照研究
D．队列研究
E．临床试验
（7）临床试验研究对象的研究人群应是
A.来自于同一总体的一组暴露人群和一组非暴露人群
B.来自于同一总体的一组病例人群和一组对照人群
C.来自于同一总体的一组干预人群和一组非干预人群
D.来自于不同总体的一组干预人群和一组非干预人群
E.来自于不同总体的同一组研究人群
（8）临床试验中对研究对象进行随机分组是为了
A．使实验组和对照组人数相同
B．使实验组和对照组都受益
C．平衡实验组和对照组已知和未知的混杂因素
D．避免研究者主观偏倚
E．增加参与研究对象的依从性
（9）流行病学实验中的盲法是指
A．研究对象见不到实验者
B．实验研究者见不到研究对象
C．研究者和或研究对象不知道实验分组情况
D．负责安排和控制实验的人不知道研究目的
E．参与研究的人员全部为盲人
（10）临床试验中常采用双盲法进行观察，以便尽量减少A．选择偏倚
B．信息偏倚
C．混杂偏倚
D．奈曼偏倚
E．入院率偏倚
（11）关于临床试验的对照组，应选择的人群是
A．身体健康的人群
B．与病人同时入院的非研究疾病的患者人群
C．患有研究疾病的有代表性人群
D．患有研究疾病的症状较轻的病人
E．临床医务人员
（12）在临床试验研究中，选择研究对象时应注意
A．选择预期发病率较低的人群作为研究对象
B．选择研究疾病的典型症状的人群作为研究对象
C．在药物临床试验中，为全面观察药物副作用，选择副作用发生率高的人群
D．选择实验研究中可能受益的人群
E．选择志愿者
（13）随机选择5所幼儿园小班儿童进行某疫苗的预防效果观察，随访3年结果表明85%的免疫接种者未发生该病，由此研究者认为
A．该疫苗预防效果欠佳，仍有15％儿童生病
B．该疫苗预防有效，因可保护85％儿童不生病
C．不能下结论，因为3年观察时间不够
D．不能下结论，因为未进行统计学检验
E．不能下结论，因为未设对照组
（14）有关排除标准的描述，不正确的是
A、只要制定纳入标准即可，不需要专门制定排除标准
B、排除标准不是纳入标准的对立面，两者是互补的
C、制定排除标准，可进一步提高试验研究结果的可靠性
D、有试验药物过敏或不良反应者应列入排除范围
E、一般将孕妇列为新药评价试验的排除对象
（15）在临床疗效评价中，同时对治疗组和对照组患者进行随访观察，最终作出疗效结论，该项研究属于
A.前后对照研究
B.随机对照试验
C.交叉对照试验
D.平行对照试验
E.序贯试验
（16）在临床疗效的研究中，下列哪种试验方案最可靠并且最常用
A.随机对照试验
B.非随机对照试验
C.交叉对照试验
D.历史性对照试验
E.序贯试验
（17）非随机同期对照试验的最大缺点是
A.需要样本量大
B.试验组、对照组研究对象可比性差
C.有伦理学问题
D.纳入标准严格
E.研究持续时间长
（18）治疗性研究的评价原则不包括
A.是否随机化分组
B.是否设立对照组
C.是否采用盲法
D.是否采用金标准进行比较
E.是否实现随机化隐藏
（二）名词解释
1.临床试验
2.双盲
3.随机对照试验
（三）简答题
1.临床试验设计的基本原则有哪些？
2.临床试验研究的基本要素是什么？
3.进行临床疗效评价所应用的主要设计方案有哪些？
（四）实践分析题
1.某医生欲研究一种新的降压药是否比某种传统降压药的疗效好，将高血压患者按就诊时间分成两组，上午来就诊的患者采用新药，下午来就诊的患者用传统药，最后根据统一的疗效判定标准分析两组患者的疗效有无差别。
(1)请说出该设计方案的名字
(2)请指出该设计方案存在的主要问题？应如何改进？
【习题参考答案】
（一）单项选择题
（1）B（2）C（3）D（4）C（5）B（6）E（7）C（8）C（9）C（10）B （11）C（12）D（13）E（14）A（15）D（16）A（17）B（18）D （二）名词解释
1.临床试验：在病人中进行的，通过比较治疗组与对照组的结果而确定某项治疗或预防措施的效果与价值的一种前瞻性研究。
2.双盲：研究者和受试对象均不知道研究对象的分组情况，而是由研究设计者来安排和控制
全部试验。
3.随机对照试验（randomized controlled trial,RCT）是采用随机分配的方法，将合格的研究对象分别分配到试验组和对照组，然后接受相应的试验措施，在一致的条件下或环境中，同步地进行研究和观测试验的效应，并用客观的效应指标对试验结果进行科学的测量和评价。
（三）简答题
1.临床试验设计的基本原则有哪些？
（1）随机化原则：可以使样本具有较好的代表性，能客观反映总体的情况。
同时随机化可以提高组间的均衡性，使研究结果具有良好的可比性。
（2）对照原则：除了研究因素即处理因素不同外，试验组与对照组各项条件应尽量相同，两组具有可比性，以排除其他影响因素对实验的影响。
（3）盲法原则：减少研究对象和研究者主观因素的影响(信息偏倚)。
（4）重复的原则：实验研究中样本必须包含多个同质实验单位或多次重复实验。
（5）伦理道德原则：研究对象自愿参加，并签订知情同意书。
2.临床试验研究的基本要素是什么？
（1）处理因素：处理因素是根据不同的研究目的施加给研究对象的各种干预措施。
可以是物理、化学或生物学干预措施，是研究目的核心。
研究过程中要明确处理因素，控制非处理因素，且处理因素必须标准化。
（2）受试对象：观察某种药物或某种疗法对某种疾病或症状的疗效，需选择确诊患有该病或有明确症状的患者。
研究对象的来源、组成、标准（诊断标准，纳入标准、排除标准）、条件及选择方法确定后，在整个研究过程中不能轻易改变，尽可能标准化。
（3）实验效应：处理因素作用于受试对象的结果，通过观察指标表达。
观察指标应客观、精确、灵敏、特异。
3.进行临床疗效评价研究所应用的主要设计方案有哪些？
临床疗效评价的基本设计方案是临床试验。
按照对照设立方法，可分为：随机对照试验，交叉对照试验，非随机同期对照试验，历史对照试验，自身前后对照试验及序贯试验等，其中以随机对照研究最常用，效率最高。
（四）实践分析题
1.(1)该试验为非随机对照试验。
(2)用上、下午就诊时间进行分组，并非真正的随机化，医生和病人可以根据就诊时间知道入组情况。
同时病例在两组的病情轻重及其它特征可能有所不同，使得两组的可比性较差，结果不真实可靠。
(3)可以采用真正的随机化方法，如随机数字表或用计算机产生等方法。