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1、普通物理实验作为基础课的任务,东北师范大学物理学院 赵立竹 杨述武,课程目标： 在扎实基本实验知识、基本实验技能和基本实验方法的基础上，更注重突出实验过程，深化物理思想，加强信息技术在普通物理实验中的应用。强化理论与实际的结合，培养学生实践能力和创新意识，达到利用物理实验的思想设计、构造物理过程的能力。,基本任务： 通过实验课的学习与实践调动起学生学习物理的兴趣与积极性，对后续课程的学习有一种渴望，在理解实验基本知识的基础上，体会实验中的物理思想，掌握基本的实验方法，具有用简化的方法进行数据处理的能力，了解信息技术在物理实验中的基本应用。,具体实施(为达到目标完成任务),1.提高学生对实验的兴
2、趣 绪论课：明确课程目标，指出普物实验对物理思维的形成、对将来从事的工作、研究可能的积极影响，课程中有许多用脑想、动手做的内容等，举有趣的实验例子，调动学生渴望做实验的欲望。 课程内容：增加有趣味性的实验，以及在原实验中增加趣味性内容。 综合设计性实验：让学生自己去查资料、选题、方案设计，实际操作，完成整个实验过程，个学足够发挥的空间。,2. 组成测量系统进行观测 组成实验的测量系统是实验的基本要求，是否达到实验要求，这与实验方法、仪器调整的要求明确程度、操作技巧和观察判断的能力密切相关，此部分的训练对实验能力的提高十分重要，应严格要求。 学生方面常出现问题： （1）对原理、要求未充分理解；
3、（2）仪器布置有错，特别是电路的连线； （3）仪器未调整到正常使用状态（有的是不明确什么是正常使用状态）； （4）实验操作中的失误； （5）实验条件控制失当，等等。,教师方面如何解决问题： （1）要求学生课前充分预习； （2）强化学生实验过程中随时自检，及时发现问题。 （3）鼓励学生找出问题所在，通过讨论解决问题。 （4）老师以提问、启发等方式指导学生解决问题，而尽可能不代替学生处理问题。 （5）有些不影响实验进程的需要一些时间解决的疑惑，可让学生思考，课后在讨论。,3.误差分析和数据处理 误差分析和数据处理是普通物理实验的基本训练内容之一，通过普物实验课，让学生形成基本的实验素养 误差分析应
4、贯彻在实验的全过程中。实验过程将取得若干数据，数据处理首先要考虑有否要修正的数据，其次是剔除其中的坏数据，用这些初步整理的数值，按实验的要求进行：求出被测量的最佳估计值；要求的实验曲线；算出测量不确定度，得出标准不确定度A分量(uA)，标准不确定度B分量(uB)，合成标准不确定度(uc)，扩展不确定度（U95，置信概率p95%）。 基础实验不能全面要求算出不确定度，但要有少数实验对此有一定的训练。,4.实验的物理思想 每个物理实验都是由一定的实验装置和计量器具组成的物理系统，每一系统都是在一定物理思想指导下组成的，并且进一步给出一个数学模型，我们根据此数学模型组织测量，得出一定的实验结果，了解
5、实验的物理思想，一是对实验有深入的了解，再是有助于来日的设计。 物理思想的核心，一是如何构成一物理系统，使被测量可以被测出，再就是如何提高测量的准确度。,5. 计算机与物理实验 在物理实验中应用计算机要解决的问题，可有以下几个方面： 数据处理：如复杂函数的求值，直线拟合，不确定度计算；有关数据处理有很多现成的软件，练习使用有关软件也是基本的训练。 实验的模拟操作训练和实验物理过程的模拟；实验数据的实时采集和实验进程的自动控制，在此重要的是计算机的接口，一般实验的物理量为连续可变的模拟量，而计算机可接受的是二进制数字量，这要有一变换电路，即A/D变换。计算机要控制外部设备又要将计算机发出的二进制
6、数码变换成模拟量，这一变换电路为D/A变换。 此外还有传感器及放大电路等问题。,6结束语 以上从作为基础课的普通物理实验，谈了几个问题，但是对于学生可能面临各种问题，共同的基础问题是思维能力的培养，解决新问题，发现新问题的能力是重要的。,谢谢,例：我们已知自由落下的加速度为g，但在如下的实验中，下落的加速度a大于g。实验装置如下 实验开始时，用手指支持棍的B端，突然撤去手指，棍向下摆动落在软垫上，将发现球在桶中。 问：（1）球进入桶中，是否说明了棍的B端的下落加速度a大于球的g？ （2）如认为ag。估算一下a比g大多少 （3）从理论上说明此问题（要在学习刚体运动之后）,例：双棱镜测光波长实验，
7、 实验装置,（1）摆上各部件后要检验通过狭缝的光是否射到棱的两侧； （2）通过棱镜后，光的叠加区是否进入目镜； （3）调节狭缝，使光能够暗些； （4）慢转动调狭缝与棱脊平行（向左、向右）出现干涉条纹为止。,例：在气轨上用二滑块的碰撞验证动量守恒定律的实验。 按动守恒定律，应成立，,实验未能验证守恒定律。分析在此实验误差来源有：导轨不平直，气垫有阻力，使滑块运动有加速度；碰撞点未在二滑块质心连线上（非对心碰撞），碰撞时引起滑块震动；计量仪器误差；由于导轨上气孔喷气不稳定， 。,某次实验结果,令,按理论应是c=1。,显然在误差范围内,按上述分析改进实验装置，实验时测量附加加速度，用以修正速度v11,v12,v22， 改进后再测的一例，得 上计实例，显示在误差范围内可以认为。,例：单摆测g是一简单的实验，只有一单摆，一米尺和一秒表，但它将落下的较大的加速度，变换为较小的摆动加速度，而振动可以累计，用一般的计时器就可测出较准确的周期，另外摆的转动慢些，空气阻力、浮力等一些影响又较小，这是一个设计简单、而测量效果较好的设计，又明确了振动法的优点。,
