计算机模拟仿真密立根油滴实验
倪敏 ，
(上海师范大学数理信息学院上海200234)
提要：根据教学实际，用计算机模拟仿真密立根油滴实验．使实验中的原理，仪器、操作方法，数据处理等形
象地呈现在计算机上，以此来辅助教师讲解、加深学生的理解应用．
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关键词：Yi$ualic；密立根油滴实验；迭代法：布拉格斯准则；油滴半径：粘滞系数
’
l引言
随着多媒体技术的日益成熟和普及，多媒体技术在教育中的应用越来越普遍。计算机辅助教学(简称CAI)
是当前国内外教育技术发展的新趋势，它已成为教学辅助的一个重要组成部分。
近代物理实验使学生受到系统的实验方法和实验技能的训练。通过大学物理实验，学生掌握了各种基本仪
器的使用方法，并在实验过程中培养了分析问题和解决问题的能力，为将来的研究工作打下坚实的实践基础。
近代物理实验的内容很多，由于实验课时有限，要想获得好的实验效果必须对每个实验做到课前预习、课
上讲解与指导、课后分析三个实验环节，这三个环节中。课前预习存在是否让同学到实验室预操作的问题，到
实验室预习。仪器损坏率大，不到实验室预习、实际体验，心中无底；在课上讲解中，由于实验仪器的封闭性、
独立性和不可见性，使有些内容雉以讲透；在课后分析中，有些实验由于各种条件的影响，使得误差偏大，这
就要求快速给出实验数据好坏的判断依据，以决定本次实验数据是否合理。否则，误差太大就要重新做实验。
针对物理实验三个环节中存在的难点和重点，我尝试制作此多媒体课件。它充分利用计算机的快速运算、人机
对话、动画显示等功能，并集文字、图形、动画、音频和视频于一体，多方位刺激学生的感官．晟大限度地获
取信息。本课件从教学实际出发，对实验中具有代表性的疑难部分进行研究，对实验进行模拟仿真操作过程，
大家可以在计算机上进行预操作，把那些抽象的内容以动画的形式全方位地演示出来，使老师讲起来得心应手，
使学生有感性认识便于接受。对实验数据可进行方便的计算，并设有难易程度不同的思考题，供学生检验自己
对实验的理解和掌握。有了计算机的参与，突出体现了“直观性与抽象性统一”的教学原则。
选用Visual
型。VB可视化编程工具由于融合了描述性语言和图象编辑工具的特点，它既有程序语言的功能的特性，同时
又有多媒体创作工具简单、快捷的特点。并且用VB进行程序设计时，人机交互界面的设计非常方便，这样便
可将主要精力投入到最重要。最必要的工作中。所以选择VB来编制此实验的模拟过程。
2系统的总体结构
2．1密立根油滴实验原理
密立根油滴实验是著名的美国实验物理学家密立根为证实基本电荷的存在，对e值最有说服力的测定。此
实验的方法非常直观，所用仪器也很简单，然而物理思想却十分明确，得出的结果令人信服。
将带电小油滴置于两块水平放置的平行板之间，测量其在重力场中匀速下降的速度yg和加上垂直向上匀
强电场E后匀速上升的速度V￡，就可以测出小油滴所带的电量，比较多个油滴所带的电量或同一油滴所带电
量的多次变化，证实了电荷的量子性，即电量的变化是不连续的，都是电子电荷的整数倍，并精确测出了电子
电荷e的数值。现对处于极极间的油滴进行受力分析。
1)极扳间电压U=0时
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(如图--)由斯托克斯定理，即粘滞阻力一般与运动速度成正比，
F，JF浮l ·．．当k达到一定速度时，油滴将以收尾速度％匀速下降，则三力平衡则有：
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●—●■——●■■■■■■■■■ P——油滴密度
0——空气密度
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图一
幔 牌 同理当VE达到一定值时，如图二则四力平衡油滴作匀速运动，则有
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