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篇1
熱敏電阻是根據半導體材料的電導率與溫度有很強的依賴關系而制成的一種器件，其電阻溫度系數一般為（-0.003~+0.6）℃-1。因此，熱敏電阻一般可以分為:
Ⅰ、負電阻溫度系數（簡稱NTC）的熱敏電阻元件
常由一些過渡金屬氧化物（主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物）在一定的燒結條件下形成的半導體金屬氧化物作為基本材料制成的，近年還有單晶半導體等材料制成。國產的主要是指MF91~MF96型半導體熱敏電阻。由于組成這類熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內基本已全部電離，即載流子濃度基本上與溫度無關，因此這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷移率與溫度的關系，隨著溫度的升高，遷移率增加，電阻率下降。大多應用于測溫控溫技術，還可以制成流量計、功率計等。
Ⅱ、正電阻溫度系數（簡稱PTC）的熱敏電阻元件
常用鈦酸鋇材料添加微量的鈦、鋇等或稀土元素采用陶瓷工藝，高溫燒制而成。這類熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依賴于載流子濃度，而遷移率隨溫度的變化相對可以忽略。載流子數目隨溫度的升高呈指數增加，載流子數目越多，電阻率越小。應用廣泛，除測溫、控溫，在電子線路中作溫度補償外，還制成各類加熱器，如電吹風等。
2、實驗裝置及原理
【實驗裝置】
FQJ—Ⅱ型教學用非平衡直流電橋，FQJ非平衡電橋加熱實驗裝置（加熱爐內置MF51型半導體熱敏電阻（2.7kΩ）以及控溫用的溫度傳感器），連接線若干。
【實驗原理】
根據半導體理論，一般半導體材料的電阻率 和絕對溫度 之間的關系為
（1—1）
式中a與b對于同一種半導體材料為常量，其數值與材料的物理性質有關。因而熱敏電阻的電阻值 可以根據電阻定律寫為
（1—2）
式中 為兩電極間距離， 為熱敏電阻的橫截面， 。
對某一特定電阻而言， 與b均為常數，用實驗方法可以測定。為了便于數據處理，將上式兩邊取對數，則有
（1—3）
上式表明 與 呈線性關系，在實驗中只要測得各個溫度 以及對應的電阻 的值，
以 為橫坐標， 為縱坐標作圖，則得到的圖線應為直線，可用圖解法、計算法或最小二乘法求出參數 a、b的值。
熱敏電阻的電阻溫度系數 下式給出
（1—4）
從上述方法求得的b值和室溫代入式（1—4），就可以算出室溫時的電阻溫度系數。
熱敏電阻 在不同溫度時的電阻值，可由非平衡直流電橋測得。非平衡直流電橋原理圖如右圖所示，B、D之間為一負載電阻 ，只要測出 ，就可以得到 值。
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當負載電阻 ，即電橋輸出處于開
路狀態時， =0，僅有電壓輸出，用 表示，當 時，電橋輸出 =0，即電橋處于平衡狀態。為了測量的準確性，在測量之前，電橋必須預調平衡，這樣可使輸出電壓只與某一臂的電阻變化有關。
若R1、R2、R3固定，R4為待測電阻，R4 = RX，則當R4R4+R時，因電橋不平衡而產生的電壓輸出為：
（1—5）
在測量MF51型熱敏電阻時，非平衡直流電橋所采用的是立式電橋 ， ，且 ，則
（1—6）
式中R和 均為預調平衡后的電阻值，測得電壓輸出后，通過式（1—6）運算可得R，從而求的 =R4+R。
3、熱敏電阻的電阻溫度特性研究
根據表一中MF51型半導體熱敏電阻（2.7kΩ）之電阻~溫度特性研究橋式電路，并設計各臂電阻R和 的值，以確保電壓輸出不會溢出（本實驗 =1000.0Ω， =4323.0Ω）。
根據橋式，預調平衡，將“功能轉換”開關旋至“電壓“位置，按下G、B開關，打開實驗加熱裝置升溫，每隔2℃測1個值，并將測量數據列表（表二）。
表一 MF51型半導體熱敏電阻（2.7kΩ）之電阻～溫度特性
溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
電阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
表二 非平衡電橋電壓輸出形式（立式）測量MF51型熱敏電阻的數據
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
溫度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4
熱力學T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4
0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4
0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9
4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1
根據表二所得的數據作出 ～ 圖，如右圖所示。運用最小二乘法計算所得的線性方程為 ，即MF51型半導體熱敏電阻（2.7kΩ）的電阻～溫度特性的數學表達式為 。
4、實驗結果誤差
通過實驗所得的MF51型半導體熱敏電阻的電阻—溫度特性的數學表達式為 。根據所得表達式計算出熱敏電阻的電阻～溫度特性的測量值，與表一所給出的參考值有較好的一致性，如下表所示：
表三 實驗結果比較
溫度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65
參考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748
測量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823
相對誤差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00
從上述結果來看，基本在實驗誤差范圍之內。但我們可以清楚的發現，隨著溫度的升高，電阻值變小，但是相對誤差卻在變大，這主要是由內熱效應而引起的。
5、內熱效應的影響
在實驗過程中，由于利用非平衡電橋測量熱敏電阻時總有一定的工作電流通過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，因此焦耳熱將迅速使熱敏電阻產生穩定的高于外界溫度的附加內熱溫升，這就是所謂的內熱效應。在準確測量熱敏電阻的溫度特性時，必須考慮內熱效應的影響。本實驗不作進一步的研究和探討。
6、實驗小結
通過實驗，我們很明顯的可以發現熱敏電阻的阻值對溫度的變化是非常敏感的，而且隨著溫度上升，其電阻值呈指數關系下降。因而可以利用電阻—溫度特性制成各類傳感器，可使微小的溫度變化轉變為電阻的變化形成大的信號輸出，特別適于高精度測量。又由于元件的體積小，形狀和封裝材料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動及熱沖擊等環境下作溫濕度傳感器，可應用與各種生產作業，開發潛力非常大。
參考文獻：
[1] 竺江峰，蘆立娟，魯曉東。 大學物理實驗[M]
篇2
姓 名：張國生
學 號：XX0233
學 院：信息與計算科學學院
班 級：05信計2班
重力加速度的測定
一、實驗任務
精確測定銀川地區的重力加速度
二、實驗要求
測量結果的相對不確定度不超過5%
三、物理模型的建立及比較
初步確定有以下六種模型方案：
方法一、用打點計時器測量
所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學生電源等.
利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點間隔數.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.
方法二、用滴水法測重力加速度
調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半徑為r的玻璃杯，內裝適當的液體，固定在旋轉臺上.旋轉臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉拋物面
重力加速度的計算公式推導如下：
取液面上任一液元a，它距轉軸為x，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知：
ncosα-mg=0 （1）
nsinα＝mω2x （2）
兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，dy=ω2xdx/g，
y/x=ω2x/2g. g=ω2x2/2y.
.將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標x、y測出，將轉臺轉速ω代入即可求得g.
方法四、光電控制計時法
調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50—100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圓錐擺測量
所用儀器為：米尺、秒表、單擺.
使單擺的擺錘在水平面內作勻速圓周運動，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉所用的時間t，則擺錐角速度ω=2πn/t
擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：
g=4π2n2h/t2.
將所測的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、單擺法測量重力加速度
在擺角很小時，擺動周期為：
則
通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行；對其他幾種方法反復比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。
四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度
摘要：
重力加速度是物理學中一個重要參量。地球上各個地區重力加速度的數值，隨該地區的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。
伽利略在比薩大教堂內觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發現連續擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關，并進一步用實驗證實了觀察的結果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎。這就是單擺的等時性原理。
應用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統本身的性質，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。
實驗器材：
單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數器、光電門、單擺線
實驗原理：
單擺是由一根不能伸長的輕質細線和懸在此線下端體積很小的重球所構成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質量遠大于線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5°），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。
f =p sinθ
f
θ
t=p cosθ
p = mg
篇3
1、用熱分析法（步冷曲線法）測繪Zn-Sn二組分金屬相圖；
2、掌握熱電偶測量溫度的基本原理。
二、 實驗原理：概述、及關鍵點
1、簡單的二組分金屬相圖主要有幾種？
2、什么是熱分析法？步冷曲線的線、點、平臺各代表什么含義？
3、采用熱分析法繪制相圖的關鍵是什么？
4、熱電偶測量溫度的基本原理？
三、 實驗裝置圖（注明圖名和圖標）
四、 實驗關鍵步驟：
不用整段抄寫，列出關鍵操作要點，推薦用流程圖表示。
五、 實驗原始數據記錄表格（根據具體實驗內容，合理設計）
組成為w(Zn)=0.7的樣品的溫度-時間記錄表
時間 τ/min 溫度 t/oC
開始測量 0 380
第一轉折點
第二平臺點
結束測量
六、 數據處理（要求寫出最少一組數據的詳細處理過程）
七、思考題
篇4
三,了解熱量計中主要部分的作用,掌握氧彈熱量計的實驗技術
四,學會雷諾圖解法校正溫度改變值
儀器與試劑
氧彈卡計貝克曼溫度計普通溫度計壓片器分析天平臺秤萬用電表點火絲剪刀直尺鑷子扳手苯甲酸柴油氧氣鋼瓶氧氣減壓閥
實驗數據及其處理
貝克曼溫度計讀數
苯甲酸
柴油
苯甲酸
柴油
樣品質量g
序號
初段
末段
初段
末段
W2
W2
1
2.157
3.458
1.528
3.440
2.2500
39.1769
2
2.162
3.461
1.533
3.480
W1
W1
3
2.169
3.464
1.538
3.520
1.5718
38.5392
4
2.175
3.467
1.541
3.550
樣重
樣重
5
t>2.180
3.469
1.542
3.558
0.6782
0.6377
6
2.185
3.470
1.544
3.561
點火絲
7
2.190
3.471
1.546
3.568
L2
L2
8
2.194
3.472
1.547
3.570
20
20
9
2.198
3.473
1.549
3.575
L1
L1
10
2.203
3.475
1.550
3.572
16
5.8
消耗
消耗
4
14.2
初段斜率
初段截距
初段斜率
初段截距
0.0051
2.153
0.0023
1.529
末段斜率
末段截距
末段斜率
末段截距
0.0018
3.458
0.0131
3.467
升溫中點
12
升溫中點
align=right>12.5
中點低溫
中點高溫
中點低溫
中點高溫
2.215
3.480
1.558
3.625
溫升
1.265
溫升
2.066
水值J/℃
14191
熱值J/g
45920
4實驗討論
固體樣品為什么要壓成片狀？
答：壓成片狀易于燃燒，和氧氣充分接觸，且易于稱中。
2．在量熱學測定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？
篇5
2.學習用雙蹤示波器觀察弦振動的波形
3.驗證弦振動的共振頻率與弦長、張力、線密度及波腹數的關系
二.實驗儀器
XY弦音計、雙蹤示波器、水平尺
三 實驗原理
當弦上某一小段受到外力撥動時便向橫向移動，這時弦上的張力將使這小段恢復到平衡位置，但是弦上每一小段由于都具有慣性，所以到達平衡位置時并不立即停止運動，而是繼續向相反方向運動，然后由于弦的張力和慣性使這一小段又向原來的方向移動，這樣循環下去，此小段便作橫向振動，這振動又以一定的速度沿整條弦傳播而形成橫波。 理論和實驗證明，波在弦上傳播的速度可由下式表示：
=
ρ
1
------------------------------------------------------- ①
另外一方面，波的傳播速度v和波長λ及頻率γ之間的關系是：
v=λγ-------------------------------------------------------- ②
將②代入①中得 γ
=λ1
-------------------------------------------------------③ ρ1
又有L=n*λ/2 或λ=2*L/n代入③得 γ
n=2L
------------------------------------------------------ ④ ρ1
四 實驗內容和步驟
1.研究γ和n的關系
①選擇5根弦中的一根并將其有黃銅定位柱的一端置于張力杠桿的槽內，另一端固定在張力杠桿水平調節旋鈕的螺釘上。
②設置兩個弦碼間的距離為60.00cm，置驅動線圈距離一個弦碼大約5.00cm的位置上，將接受線圈放在兩弦碼中間。將弦音計信號發生器和驅動線圈及示波器相連接，將接受線圈和示波器相連接。
③將1kg砝碼懸掛于張力杠桿第一個槽內，調節張力杠桿水平調節旋鈕是張力杠桿水平（張力杠桿水平是根據懸掛物的質量精確確定，弦的張力的必要條件，如果在張力杠桿的第一個槽內掛質量為m的砝碼，則弦的張力T=mg，這里g是重力加速度；若砝碼掛在第二個槽，則T=2mg；若砝碼掛在第三個槽，則T=3mg…….） ④置示波器各個開關及旋鈕于適當位置，由信號發生器的信號出發示波器，在示波器上同時顯示接收器接受的信號及驅動信號兩個波形，緩慢的增加驅動頻率，邊聽弦音計的聲音邊觀察示波器上探測信號幅度的增大，當接近共振時信號波形振幅突然增大，達到共振時示波器現實的波形是清晰穩定的振幅最大的正弦波，這時應看到弦的震動并聽到弦振動引發的聲音最大，若看不到弦的振動或者聽不到聲音，可以稍增大驅動的振幅（調節“輸出調節”按鈕）或改變接受線圈的位置再試，若波形失真，可稍減少驅動信號的振幅，測定記錄n=1時的共振頻率，繼續增大驅動信號頻率，測定并記錄n=2,3,4,5時的共振頻率，做γn圖線，導出γ和n的關系。
2.研究γ和T的關系 保持L=60.00cm，ρ
1保持不變，將1kg的砝碼依次掛在第1、2、3、4、5槽內，測出n=1
時的各共振頻率。計算lg r 和lgT，以lg2為縱軸，lgT為橫軸作圖，由此導出r和T的關系。
3.驗證駐波公式
根據上述實驗結果寫出弦振動的共振頻率γ與張力T、線密度ρ關系，驗證駐波公式。
1、弦長l1、波腹數n的
五 數據記錄及處理
1.實驗內容1-2 數據 T=1mg ρ1=5.972 kg/m
數據處理：
由matlab求得平均數以及標準差 1.平均數 x1=117.5600 2.標準差 σx=63.8474
最小二乘法擬合結果： Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2
Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = 40.38 (39.97, 40.79) p2 = -3.58 (-4.953, -2.207)
Goodness of fit:SSE: 0.508R-square: 1
Adjusted R-square: 1RMSE: 0.4115
此結果中R-square: 1 Adjusted R-square: 1說明，此次數據沒有異常點，并且這次實驗數據n與γ關系非常接近線性關系，并可以得出結論：n與γ呈正比。
2.實驗內容 3.4數據
1.平均數 x1= 62.20xx 2.標準差 σx=308.2850
最小二乘法擬合結果： Linear model Poly1:f(x) = p1*x + p2
Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 =0.4902 (0.4467, 0.5336) p2 = 1.574 (1.553, 1.595) Goodness of fit:SSE: 0.0001705R-square: 0.9977
Adjusted R-square: 0.9969RMSE: 0.007539
由分析可知，此次數據中并沒有異常點，并且進行線性擬合后R-square: 0.9977 Adjusted R-square: 0.9969，因為都極其接近1，所以說此次擬合進行的非常成功，由此我們可以得出相應的結論：lgT與lgγ是線性關系。
六.結論
驗證了弦振動的共振頻率與張力是線性關系
也驗證了弦振動的共振頻率與波腹數是線性關系。
七.誤差分析
在γ和n關系的實驗中，判斷是否接近共振時，會有一些誤差，而且因為有外界風力等不可避免因素，所以可能會有較小誤差。
在γ與T實驗中，由于摩擦力，弦不是處于完全水平等可能產生較小的誤差。
附錄（Matlab代碼）
%%實驗1 %一
A=[1 37.2 2 76.9 3 117.1 4 158.1 5 198.5];
p1=mean(A(:,2)); %平均數 q1=sqrt(var(A(:,2))); %標準差
figure
plot(A(:,1),A(:,2),'o') hold on lsline
xlabel('n 波腹數');
ylabel('γ（Hz） 頻率');title('γ和n的關系');
[k b]=polyfit(A(:,1),A(:,2),1);%擬合直線
%二
% T（kg） LgT（kg） γ(Hz) Lgγ(Hz) B=[1 0.00 37.2 1.57 2 0.3 53.6 1.73 3 0.48 65.0 1.81 4 0.60 72.5 1.86 5 0.70 82.7 1.92];
x=B(:,1); y=B(:,3);
figure
篇6
測量結果的相對不確定度不超過5%
三、物理模型的建立及比較
初步確定有以下六種模型方案：
方法一、用打點計時器測量
所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學生電源等.
利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒×兩點間隔數.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g.
方法二、用滴水法測重力加速度
調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個(n取50—100)水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半徑為r的玻璃杯，內裝適當的液體，固定在旋轉臺上.旋轉臺繞其對稱軸以角速度ω勻速旋轉，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉拋物面
重力加速度的計算公式推導如下：
取液面上任一液元a，它距轉軸為x，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知：
ncosα-mg=0 (1)
nsinα=mω2x (2)
兩式相比得tgα=ω2x/g，又 tgα=dy/dx，dy=ω2xdx/g，
y/x=ω2x/2g. g=ω2x2/2y.
.將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標x、y測出，將轉臺轉速ω代入即可求得g.
方法四、光電控制計時法
調節水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個(n取50—100)水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t′=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圓錐擺測量
所用儀器為：米尺、秒表、單擺.
使單擺的擺錘在水平面內作勻速圓周運動，用直尺測量出h(見圖1)，用秒表測出擺錐n轉所用的時間t，則擺錐角速度ω=2πn/t
擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上幾式得：
g=4π2n2h/t2.
將所測的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、單擺法測量重力加速度
在擺角很小時，擺動周期為：
則
通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行;對其他幾種方法反復比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。
四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度
摘要：
重力加速度是物理學中一個重要參量。地球上各個地區重力加速度的數值，隨該地區的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。
伽利略在比薩大教堂內觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發現連續擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關，并進一步用實驗證實了觀察的結果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎。這就是單擺的等時性原理。
應用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統本身的性質，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。
實驗器材：
單擺裝置(自由落體測定儀)，鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數器、光電門、單擺線
實驗原理：
單擺是由一根不能伸長的輕質細線和懸在此線下端體積很小的重球所構成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質量遠大于線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊(很小距離，擺角小于5°)，然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。
f =p sinθ
t=p cosθ
p = mg
l
圖2-1 單擺原理圖
擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當擺角很小時(θ<5°)，圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設擺長為l，小球位移為x，質量為m，則
sinθ=
f=psinθ=-mg =-m x (2-1)
由f=ma，可知a=- x
式中負號表示f與位移x方向相反。
單擺在擺角很小時的運動，可近似為簡諧振動，比較諧振動公式：a= =-ω2x
可得ω=
于是得單擺運動周期為：
t=2π/ω=2π (2-2)
t2= l (2-3)
或 g=4π2 (2-4)
利用單擺實驗測重力加速度時，一般采用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入(2-4)式，即可求得當地的重力加速度g。
由式(2-3)可知，t2和l之間具有線性關系， 為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應的周期，則可利用t2—l圖線的斜率求出重力加速度g。
試驗條件及誤差分析：
上述單擺測量g的方法依據的公式是(2-2)式,這個公式的成立是有條件的，否則將使測量產生如下系統誤差:
1. 單擺的擺動周期與擺角的關系，可通過測量θ<5°時兩次不同擺角θ1、θ2的周期值進行比較。在本實驗的測量精度范圍內，驗證出單擺的t與θ無關。
實際上，單擺的周期t隨擺角θ增加而增加。根據振動理論，周期不僅與擺長l有關，而且與擺動的角振幅有關，其公式為：
t=t0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0為θ接近于0o時的周期，即t0=2π
2.懸線質量m0應遠小于擺錐的質量m，擺錐的半徑r應遠小于擺長l，實際上任何一個單擺都不是理想的，由理論可以證明，此時考慮上述因素的影響，其擺動周期為：
3.如果考慮空氣的浮力，則周期應為：
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1.對大學物理實驗緒論課的教學不夠重視
大學物理實驗緒論課是在實驗課開始前指導教師就實驗基本理論知識方面的內容向學生進行講授，主要是向學生講授大學物理實驗的地位和作用、大學物理實驗的目的和任務、大學物理實驗的基本過程以及有關實驗數據處理及實驗報告的書寫等方面的知識。通過實驗緒論課的教學，使學生明確大學物理實驗課的重要性，對大學物理實驗有一個整體上的認識，掌握實驗報告的書寫及實驗數據處理等方面的內容。但是，在我校大學物理實驗緒論課的教學中，由于所給緒論課的學時較少，再加之大學物理實驗緒論課的教學內容較多，為了節約時間，實驗指導教師往往沒有顧及學生的接受能力和理解能力，急于在有限的教學時間內把實驗報告的書寫、實驗誤差理論、不確定度的有關知識、有效數字的計算和實驗數據的處理等方面內容教授給學生，這樣學生對這部分的內容沒有完全理解，更不用說運用了。導致的結果是在實驗之后，學生對測量所得的實驗數據不知如何處理，更不用說寫出合格的實驗報告了。
2.學生實驗主動意識差，實驗預習不到位
大學物理實驗主要是為了訓練學生的思維能力和動手能力，要求學生具有較強的自主學習能力。我校的大學物理實驗要求學生在實驗課之前對所做的實驗進行預習，實驗預習要求學生對實驗原理、實驗儀器、實驗操作原理等方面的知識進行自主學習，在預習的過程中對其中存在的一些問題記錄在記錄本上，然后寫出實驗預習報告，作出記錄實驗原始數據的表格。然而，由于我校很多學生把中學的灌輸式的學習方式帶到了大學，沒有?B成良好的學習習慣，學習的主動意識差，再加之在中學對實驗教學不夠重視，有的學生在中學根本就沒有做過實驗，學生的動手能力差。因此，在實際的預習過程中，大多數學生在預習時就是原封不動地抄襲課本上的文字，而對于其中的一些重要的實驗原理圖及公式也不理解。由于學生的預習不到位，在做實驗面對實驗儀器時就無從下手，甚至有的學生就等著實驗指導教師對實驗進行演示，然后按照指導教師的步驟進行實驗。
3.教學理念、教學方法陳舊落后
由于學生在先前的實驗預習中沒有預習到位，再加之在實驗之前沒有見到過實驗儀器的實物。因此，當學生走進實驗室面對實驗儀器時，顯示出了滿臉的茫然，不知如何下手去做實驗。因此，實驗指導教師一般都采用了傳統的實驗教學模式，即實驗指導教師先講解實驗原理、實驗方法和實驗步驟，甚至有的實驗教師連做實驗的過程也給學生進行演示，學生只要按照實驗指導教師演示的步驟進行實驗就能測出實驗數據。由于實驗指導教師采用了這種沿用了多年的老套的實驗教學方法，在實驗的教學理念和教學方法上沒有加以創新和發展。因此，在整個實驗過程中實驗指導教師都是處于主導地位，學生在實驗過程中沒有發揮出應有的作用，有的學生甚至不要動腦，只要按照指導教師的步驟進行實驗就能很好的做完實驗。這種教學方法不但使實驗課失去了實踐性的作用，而且把實驗課變成了一種簡單的模仿過程。這樣的實驗課毫無創新而言，使得實驗課也就變得枯燥無味了，久而久之學生也就把大學物理實驗當做要完成的一名課程罷了，使學生失去了做實驗的積極性和主動性，這嚴重影響了學生的創新意識和創新能力的培養。
4.實驗考核內容不合理
實驗考核是實驗教學中的一個重要環節。合理的考核辦法能夠激發學生的學習興趣，也能反映出學生的綜合索質，體現用知識分析問題和解決問題的能力[1]。大學物理實驗的考核是一個綜合的過程，在此考核過程中，實驗指導教師應該要考慮到實驗課程的特殊性，要考慮到實驗課的方方面面，不能單看哪一個方面。但是，在我校物理實驗的考核過程中，實驗指導教師往往只以實驗報告書寫的好壞來對實驗進行考核，也就是說把實驗報告作為唯一一個考核點。這種考核方法有失公允，因為大學物理實驗的過程包括實驗預習、實驗操作和書寫實驗報告三個部分，如果我們只考核實驗報告的話，那么勢必會忽視其他兩個方面在大學物理實驗教學中的作用，這種考核模式只重視實驗結果而忽視了做實驗的過程。實驗報告寫的好不好固然可以在一定程度上反映出學生的實驗能力，但是如果只片面地強調實驗報告，會誘導學生把所有的精力都集中在怎么樣才能寫出一份完美的實驗報告來，而且，有的學生即使在實驗前沒有很好地預習實驗，在實驗操作時沒能測出很好的實驗數據，如果通過編造實驗數據和抄襲別人的實驗數據照樣可以寫出一份完美的實驗報告來。因此，這種考核方式忽略了學生自學能力和動手能力的培養。
二、提高大學物理實驗教學效果的措施
1.加強大學物理實驗緒論課的教學
大學物理實驗緒論課是教師在做實驗之前給學生所講授的實驗理論課，緒論課是將學生引入到實驗教學環節的先導。大學物理實驗緒論課的科學性、完整性及嚴謹性將直接影響學生在后續實驗課中的學習興趣[2]。
在實驗教學的過程中，由于大學物理實驗緒論課要講解的內容比較多，而我校可用于安排緒論課教學的時間相對較少，因此，在上大學物理實驗緒論課時要抓住重點，不能泛泛而談，對于不同知識點的講解要采用不同的教學方法。如為了提高學生實驗的積極性，我校在緒論課上先采用PPT教學的方式簡短地向學生講解開設大學物理實驗課的重要性和必要性，大學物理實驗課在后續課程及在科研中的地位和作用，物理學實驗的發展歷史及對現代科學技術的推動作用，還特別介紹了一些對現代科技發展和社會進步起到巨大推動作用的經典物理學實驗。在講解到基本概念和基本公式時，采用了歸納法，在講解的過程中還附以實例進行講解，這樣便于學生對這些內容的理解和記憶。對于誤差傳遞公式 、有效數字計算 、有效數字的修約等知識，采用了理論結合實例來進行講解，然后再附以課堂練習，這樣加強了學生對所學知識的運用。在講解到具體的實驗數據處理方法時，我們都以具體的實驗實例來進行講解，讓學生掌握各種實驗數據處理方法，另外，我們還向學生介紹了一些處理實驗數據的軟件，以培養學生利用現代科技手段對實驗數據進行處理的能力。
2.改革教學理念和教學方法，采用“2+1”的教學模式
在相當長的一段時間內，我校在大學物理實驗的教學上采用的都是傳統的教學模式，即在開始做實驗之前，先由實驗指導教師對本次的實驗進行講解，講解內容包括實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗數據的處理及做實驗的過程，有的實驗指導教師甚至把所做的實驗向學生演示一遍。這種教學模式顛倒了主次，大學物理實驗主要是為了培養學生的思維能力和動手能力，實驗的主角是學生，而不是實驗指導老師。這種教學模式，指導教師把學生要做的事情在實驗之前都給學生講清楚了，學生根本不需要思考，只要按照指導教師的思路操作即可得出想要的實驗數據。針對傳統教學模式的弊端，我校在大學物理實驗的教學上提出了“2+1”的教學模式。“2+1”的教學模式就是我們把每個實驗分成兩個階段，即實驗預習階段和實驗操作階段，其中實驗預習?A段1學時，實驗操作階段2學時，所以叫做“2+1”的教學模式，這兩個階段是我們根據多年的實驗教學經驗提出來的。實驗預習階段，就是學生走進實驗室面對實驗儀器進行預習，預習時間為1個學時，在實驗預習階段要求學生熟悉實驗儀器的使用方法并做相應操作，在此階段如果學生遇到什么問題，可以問實驗指導教師，在實驗室預習以后，學生再根據要求寫出實驗預習報告。實驗操作階段的時間為2個學時，在實驗操作階段實驗指導教師只對本次實驗的實驗要求、實驗注意事項及實驗數據的處理方法進行講解，實驗操作由學生獨立完成，學生在做實驗的過程中是不允許講話的。通過一年的教學實踐，我校大學物理實驗課在采用“2+1”的教學模式后，教學效果明顯提升。
3.改革實驗的考核內容，采用“3+1”的實驗考核辦法
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一、實驗教學考核中存在的問題
由于大學物理實驗的選課，學生分不同的批次完成每個實驗，每次選擇實驗項目的具體學生都不同，教師與學生彼此不熟悉，因而不了解學生的實驗學習情況。大學物理實驗沒有相對統一的評價指標和考核要點，實驗成績考核區分度低，認真和獨立完成實驗的學生成績與其它學生的成績差別不大，不能很好地將學生的實驗能力和實驗水平區分開，挫傷了優秀學生的積極性。不認真完成實驗的學生養成了不良的習慣，不注意實驗過程中的實驗儀器調節，對實驗現象的觀察不細致，數據測量不真實。實驗過程中，教師不能很好地跟蹤學生的實驗測量情況，缺少必要的過程記錄，給出的成績區分度不夠，不利于形成良好的實驗研究氛圍，弱化了實驗課程在動手能力、應用能力、創新能力培養中的作用。
二、基于實驗過程考核的成績評價原則
學校對應用型人才培養目標的定位，強調突出學生的動手能力、應用能力、創新能力的培養，提高畢業生的就業競爭能力，提高學校的辦學水平，擴大學校的社會影響，提升學校的知名度。在學校應用型人才培養目標定位后，為了更好地考核學生的實驗過程，教師轉變了多年來形成的實驗教學理念，在重視結果評價的同時，更重視實驗過程的形成性評價[1-3]。實驗教師樹立了以“學生為中心”的教學理念，圍繞學生的實驗過程，教師在適當的時間為學生提供必要的指導。大學物理實驗要求學生不但具有扎實的理論知識，而且具有靈活運用理論知識的能力，它不僅培養學生嫻熟的實驗儀器調節能力，也能培養獨立思考、歸納總結實驗現象的能力，以及針對實驗現象提出問題的能力，分析、探討交流后提出解決方案的能力，以及創新能力，提高學生的大學物理實驗素質和技能，有助于教師與學生間形成濃郁的實驗學習的氛圍。基于學生實驗能力、動手能力、創新能力和團隊精神的培養，制定了貫穿于實驗過程考核的主要指標，對實驗過程進行評價[4,5]。為了突出對實驗過程的評價，確定實驗預習15分，實驗過程50分，實驗報告35分的分數構成。每個指標分為三個層次，總體評價根據主要指標的等級進行。
（一）實驗預習
預習報告格式規范性（7分），主要通過預習報告的格式規范性的書寫，培養學生形成實驗報告的規范格式和寫法，以及科技寫作的能力。主要考核實驗題目、實驗儀器名稱、實驗原理書寫規范性，等級分為規范（7分）、較規范（5分），一般（3分）。預習效果，實驗直接測量量（8分），通過考核學生對該實驗項目的間接測量的測量以及間接測量量與直接測量量的關系，了解學生對實驗項目的具體測量的掌握程度。主要考核實驗項目中使用實驗儀器或儀表；間接測量量與直接測量量的關系。主要了解學生對實驗原理的理解程度，實驗過程中的待測量以及實驗儀器的使用注意事項等是否清楚。等級分為理解（8分）、較理解（6分）、一般（3分）。
（二）實驗過程考核
實驗測量的表格設計（5分），主要考核學生對實驗項目中直接測量的測量量的個數和測量次數等，通過形象的表格形式體現出來，考核表格設計中表題、行距等規范性性等是否與實驗測量的間接量一一對應；了解實驗測量任務是否明確。等級分為明確（5分）、較明確（4分）、一般（3分）。實驗儀器的調節與操作（6分），主要考察學生對實驗儀器調節和規范使用的程度，特別是對一些電學儀器和光學儀器的使用，避免電學儀器的過載和光學儀器的微調節功能。實驗儀器使用規范（6分），較規范（4分），一般（2分）等。實驗儀器調節與實驗現象（12分），主要考核學生能夠正確利用儀器精心、細致地調節，通過觀察現象和分析進行適當地調節，出現明顯的實驗現象，便于觀察和總結實驗現象，理解現象背后深層次的實驗規律。實驗現象明顯（12分），實驗現象較明顯（7分），實驗現象不明顯（3分）。實驗數據的讀取與記錄（12分），主要考察學生能夠根據實驗儀器、儀表的量程和最小分度，正確地讀出直接測量量并根據有效數字的規則，進行數據的讀取和記錄，獲得第一手的數據信息。基于實驗儀表的測量數據正確、有效數字規范（12分）、數據正確但有效數字不規范（8分）、測量數據不正確（4分）。實驗過程中遇到的問題（5分），主要考核學生在實驗過程中儀器調節時出現的問題，觀察的現象不穩定，實現現象不明確等問題，經過思考將出現的問題，用邏輯語言清晰表述的能力。問題描述清晰（5分）、基本清晰（4分）、不清晰（3分）。思考后的解決對策（7分），主要考核學生對出現的問題的現象描述后，能夠分析并診斷問題存在的原因，并進行相應的處理，解決了出現的問題。獨立思考且可行的對策（6分）、教師部分提示提出的解決對策（5分）、教師指導下的解決對策（3分）。實驗儀器的整理（3分），在考察學生在實驗測量后，對數據測量的有效性的鑒定后，整理儀器設備，為下一次實驗做好準備。
（三）實驗報告
考核實驗報告中數據處理和結果分析部分的書寫格式規范的程度。測量結果的表示（15分），主要考核學生利用已經測量的實驗數據信息，利用間接測量量與直接測量量的關系計算結果的平均值和有效數字的位數。計算結果與不確定度合理（15分）、有一定的偏差（11分）、結果和不確定度有較大的偏差（8分）。測量結果的評價與誤差分析（10分），主要考察學生通過實驗，根據實驗過程儀器的調節和數據讀取與記錄等環節，能夠根據測量結果的平均值和不確定度的大小，對測量結果進行評價，分析原因和找出不足。測量結果的評價與誤差分析客觀（10分）、不全面（7分）、一般（4分）。對實驗項目和內容的建議和意見（10分），主要考察學生親自參與整個實驗過程，并進行測量，對實驗內容的設置的難易程度，實驗內容的拓展等提出自己的建議和意見，便于實驗內容更好地設置和改進。建議有應用價值（10分）、建議有參考價值（8分）、建議價值一般（6分）。對實驗過程和實驗報告分析到位的實驗報告，實驗指導教師有權利獎勵學生5分，但教師必須在實驗報告評價中，有文字說明并簽字，嚴格控制獎勵的實驗報告。期末結束時實驗報告將在實驗室留檔備存。
三、結論
將基于實驗過程的大學物理實驗的評價指標應用于大學物理實驗教學中，并在大學物理實驗過程中按著評價指標認真完成大學物理實驗過程的評價。實踐結果表明，基于實驗過程的成績評價能引導學生形成良好的實驗氛圍，培養學生嚴謹的科學實驗態度，調動了學生實驗課程的積極性，提高了實驗過程中學生與教師主動交流的積極性，鍛煉了學生歸納、總結的能力，提升了學生解決實驗問題的能力，訓練了學生規范完成實驗報告的書寫能力、科學思維和方法，培養了學生的綜合技能，提升了團隊精神和應用能力。
參考文獻：
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篇9
大學物理實驗在物理學的發展中起了重要的作用，今后在探索和開拓新的科技領域中，大學物理實驗仍是強有力的工具。而我校在學分制下該課程設置有48學時和30學時，實驗內容覆蓋廣，而且大學生在大學生涯遇到的第一門實驗啟蒙課程，就是大學物理實驗。要打下堅實的實驗基礎和具有較強的科學實驗能力，我們大學生必須主動地、積極地、創造性地去學習；通過實驗去學習探索研究問題的方法，培養與鍛煉科學實驗的能力。而有些同學在學習過程中不擅長動手操作，把它當作理論課一樣對待。實驗不同于理論，有其自身的規律和特點，學習方法也應用有所不同。基于在學分制下那么怎樣才能學好這門課程呢？我通過一年的大學物理實驗的努力學習，總結以下幾點來說明大學物理實驗課程學習要則。
1.要重視大學物理實驗的三個基本環節[1]
在大學物理實驗中，要完成每一個實驗必須要經過三個基本環節：實驗前預習、 實驗操作、撰寫實驗報告。
1.1實驗前認真預習
由于課堂實驗時間是很有限的，要想在規定的時間內高質量地完成要求的實驗任務，做好實驗預習是十分重要的。 實驗預習就是在實驗進行之前，通過認真閱讀和理解實驗教材，并輔之以閱讀一定的參考資料，明確實驗目的、原理、步驟、數據處理方法、注意事項等，并寫好預習報告的過程。特別值得提出的是，對實驗中涉及的儀器設備，尤其是以前未使用過的，要盡量了解其結構原理、性能特點、使用方法等，必要時可到實驗室參觀實物，做好實驗預習，做到胸有全局。這樣才能在實驗中避免手忙腳亂，實驗后對實驗結果茫茫然。
1.2認真完成課堂上的實驗操作規范
實驗的過程是學生自己動手動腦實際操作儀器進行實驗測量的過程，它是對學生的實驗技能、預習情況的綜合檢查。為了順利進行實驗，首先要認識儀器，熟悉操作步驟，調試安裝實驗儀器，實驗試做和觀察。其次要規范操作實驗儀器，仔細觀察，認真思考，認真測量，準確讀取和記錄數據。讀取數據要符合讀數規則，記錄數字應為有效數字，并要注明單位。記錄實驗數據時要真實，這是一個大學生的基本道德素養。最后要數據檢查。要求的數據測量完成后，不要忙于撤除儀器，首先自己檢查數據的合理性，然后交教師檢查。如果問題較大，應重測。
1.3撰寫實驗報告要規范
撰寫實驗報告的目的是為了培養和訓練大學生以書面的形式總結實驗工作或報告科學成果的能力。實驗報告中除了有準確的測量記錄和正確的數據處理、結論外，還應該對結果作出合理的分析討論，從中找到被研究事物的運動規律，并且判斷自己的實驗或研究工作是否可信或有所發現。
撰寫實驗報告中最重要的內容是認真地處理實驗數據。實驗數據是對實驗定量分析的依據，是探索、驗證物理規律的第一手資料。實驗數據的記錄以及對數據進行計算并求得最終的結果，驗證跟理論值是否相符，誤差的大小，最終得出的結論，對實驗思考題進的討論以及討論的結果和對實驗進行的總結。一份認真的，高水平的實驗報告才算是為本次實驗畫上一個圓滿的句號。
2.要注意養成善于分析問題的習慣
實驗時最好是帶著問題去做。實驗中要善于捕捉和分析實驗現象，理論結合實際，指導實驗操作；做完實驗后一般要有所回味，這樣才能得到提高。實驗最后總要獲得實驗結果，結果是否正確靠什么來判斷？實驗數據的好壞說明什么問題？這些問題要靠分析實驗來解決。在大學物理實驗中，千萬不可認為實驗的目的只是為了做出標準的數據結果。往往有些同學，當實驗數據和理論值一致時，就會覺得心滿意足，簡單地認為已經學好了這次實驗，而一旦實驗數據和理論值差別較大時，又會感到失望，抱怨儀器裝置，甚至拼湊或抄襲別人的數據。這兩種表現都是不對的。如果出現實驗結果和公認值不一致的情況，實際只要找到不一致的原因所在就可以了，過程比結果更重要。如在實驗的過程中遇到問題，不要出現畏難情緒馬上求助于教師或抄幾個數據草草了事，而應該把它看成是學習的良好機會，要積極思考，嘗試獨立排除實驗故障，做實驗并不是為了測量幾個數據，關鍵是鍛煉自己分析、研究和解決問題的能力。學會科學的思維和研究問題的方法，決不能在實驗室里夢游、游樂。
3.要注意鍛煉自己的實驗動手操作能力
要學會正確使用各種儀器，并力求自己排除實驗中出現的故障。應該說，能否發現實驗故障并排除是實驗能力強弱的一個重要表現，要想提高實驗能力，必須自己多動手。對于如何記錄實驗數據，如何安排儀器布局，如何正確操作儀器等，只有在每次實驗中有意識的加強鍛煉，才能養成良好的習慣。
4.要注意培養自己勇于創新的精神
大學物理實驗的最后一項內容是設計性實驗，設計性物理實驗是大學物理實驗中一種新的創新型教學模式，對于增強學生的創新意識，提高學生的創新能力，具有重要的意義。所以在設計性實驗中，不輕意放過每一個實驗現象，不怕挫折和失敗，艱苦努力，力求以最小代價取得最好的實驗結果。 總之，實驗課有它本身的特點和規律，要學好實驗課不是一件容易的事，但也絕非太難的事；只要在學習過程中不斷總結經驗，逐步掌握規律，培養對實驗課的興趣，書山有路勤為徑，學海無涯悟作舟。培養自己勇于創新的精神，就能煉好基本功，提高自己的科學實驗能力。
總之，大學物理實驗課具有其它課程無法替代的重要性，我們當今大學生必須重視大學物理實驗，學好大學物理實驗。
參考文獻：
篇10
大學物理實驗的基本教學流程如下：(1)上課前檢查學生實驗報告冊預習部分，給出預習評分；(2）教師根據教學需要適當講解;(3)學生開始實驗操作，在實驗報告冊上輸入原始數據（數據修改處需要老師簽字認可）;(4)教師查看原始數據，并結合實際操作情況給出學生操作分，學生的原始數據不能再修改;(5)學生處理實驗數據，完成實驗報告;(6)教師收齊實驗報告進行評閱，給出報告評分；（7）學生整理實驗器材，有序離開。為全程記錄學生實驗情況，物理實驗室設計了獨具特色的“物理實驗學生管理卡制度”。物理實驗學生管理卡上的主要內容有：學生每次實驗考勤登記、預習情況登記、操作成績登記、實驗報告成績登記等，還有學生中學期間物理實驗簡況和學生照片。物理實驗學生管理卡不僅加強了對學生實驗的管理，有效杜絕了學生替代做實驗的現象，同時也是教學情況的原始資料，便于老師掌握學生學習情況及方便檢查教學情況，規范了學生實驗質量評價。可以說“學生實驗管理卡制度”是整個大學物理實驗管理的核心。實踐證明，執行“學生實驗管理卡制度”效果顯著。
三、提升實驗教師隊伍層次，保障大學物理實驗教學的高質量
實驗隊伍是高等學校實驗教學、科學研究、科技開發、社會服務及實驗室管理等方面的一支重要力量，實驗隊伍的思想素質、業務水平、工作效率等都直接影響著實驗教學的質量、科學研究的進程、實驗設備的使用效益以及實驗室建設和管理的水平[6]。中南林業科技大學物理實驗室采取多種渠道充實實驗教師隊伍，形成了一支由專職實驗員、“雙師型”專職實驗教師以及大學物理理論課和應用物理專業課兼職教師組成的實驗隊伍，始終堅持讓高學歷、高職稱教師站到實驗教學第一線，鼓勵教師將最新科學研究成果改造成為教學型的實驗項目，促進實驗與理論、科研與教研的高度融合。同時，物理實驗室與實驗設備供應方建立了良好的合作互動關系，根據教學需要常態化邀請廠房技術員開展引進新技術培訓、大型儀器設備及常規設備的維護和維修培訓、現代教育技術培訓等，并將教師在實驗教學過程中遇到的問題和改進的思路不斷與廠家反饋、溝通，在實踐中持續提高教師業務水平。另外，從實驗室日常管理的角度來看，一個或多個負責、敬業且能全崗的實驗管理員至關重要。
四、制定科學、嚴謹的考核機制，完善實驗教學質量監控體系
物理實驗教學質量評估的一個重要環節就是制定正確的考核機制。考試是引導學生自主學習、檢查教師教學效果的重要手段。根據大學物理實驗的教學目標，物理實驗作為一門實踐性學科,要求學生能借助實驗教材對實驗進行獨立操作，能對實驗數據做出科學規范的處理。物理實驗教學必須采用平時成績與操作考核的方式相結合，這樣才能全面考察學生的實驗素質和實踐能力，才能正確引導學生主動學習和教師改善教學，起到良好的正反饋效果。因此,根據國家教委有關物理實驗教學的精神以及我校實驗教學特點,依托《中南林業科技大學內部教學質量保障體系》,實驗室制定了一套切實可行的物理實驗考核與成績評定辦法，綜合實驗預習、操作過程、實驗報告以及最終考核成績進行全面評價，調動了學生認真做好實驗的積極性,取得了較好的教學效果。平時成績包括實驗預習成績、操作過程成績及實驗報告成績。“凡事預則立，不預則廢”，實驗預習的好壞決定了學生實驗過程能否取得主動以及實驗課收獲的大小。預習包括閱讀資料、熟悉儀器和寫出預習報告，重點解決三個問題，一是做什么、二是根據什么做、三是怎么做。然后老師根據學生所做的預習報告給出預習成績，沒預習者不能參加實驗。操作過程是指學生進入實驗室按照編組使用相應的儀器，在老師的指導下按預習時確定的實驗步驟進行實驗，采集原始實驗數據。老師根據學生在實驗過程中的具體情況給出操作成績。實驗報告則是實驗后對實驗原始數據進行科學規范的處理，要求列表報告數據、完成計算、曲線圖、不確定度的計算或誤差分析，最后寫明實驗結果。老師對學生完成實驗結果處理的正確性和規范程度給出實驗報告的成績。另外還有操作考核成績。學生以實驗組為單位通過抽簽確定所考項目，在規定的時間內，學生自行設計實驗方案、完成實驗并完成實驗報告。對于（光）電子類、通訊工程類、材料物理類等與物理學聯系緊密的學科專業的學生，可將考核方式變為完成報告或小論文形式。學生可結合自己所學專業特點，根據平時實驗情況選取設計性實驗或探索性實驗的實驗課題，以實驗報告或階段性小論文的形式完成考核。這樣既能充分、全面、科學地反映學生大學物理實驗的掌握程度，同時也為其專業畢業論文的完成奠定基礎。
篇11
0引言
1995年全國科技大會上，同志指出：“創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。如果自主創新能力上不去，一味靠技術引進就永遠難以擺脫技術落后的局面。”可見，科技創新對于國家的發展舉足輕重。對于在實驗中發展起來的物理學，毋庸置疑，物理實驗為探索宇宙的新規律起到了關鍵性作用。從提出猜想，作出假設，再到實驗驗證，建立理論模型，科學研究在物理實驗中得到了很好的詮釋。作為理論與實踐相結合的紐帶，大學物理實驗擔負著培養學生科學素養（科學思維、科學態度、科學方法）、創新能力和實踐能力的重大使命。
1大學物理實驗教學發展現狀
上世紀80年代以來，為突出創新能力培養，世界各國一直致力于于實驗教學的探索和改革，逐漸形成了較為完備、先進的特色物理實驗教學。國外的教學改革比較成熟，特色鮮明。教學主體開放性大，包括文科生和本地中學生等，最大化實驗室利用率，真正實現服務社會的目的。教學途徑靈活多樣化，出現了“回家實驗”等新的教學手段。自編教材以貼近生活的題材，有意留給學生更多的思考題。考核多樣性，口試或操作考試取代了傳統的筆試。注重設計性、研究性和操作性，學生自主選擇實驗并進行探究，不具體規定實驗的時間和結果。無疑，國外大學物理多元化的實驗教學才是真正意義上的開放式教學。
回顧我國近幾十年的教育體制改革，既有成功的推進，也不乏無疾而終的嘗試。高校已將大學物理實驗教學的改革提上日程，投入了大量的資金和人力物力，有效了改善了實驗條件。與此同時，面對日新月異的科技提出了的挑戰，我國的大學物理實驗教學改革存在一些問題。實驗內容一成不變，以經典實驗為主的。大部分都是簡單的驗證性實驗，設計性實驗微乎其微，不利于學生的形成探索精神。對大學物理的重視不夠，為壓縮課時，有些院校吧大學物理實驗納入選修行列。學生主體性意識不強，實驗區域程序化，教學方法陳舊。考核方式采取筆試或實驗報告綜合評定，沒有擺脫應試教育的禁錮。
2大學物理實驗教學培養自主創新的深化
通過與國外大學物理實驗教學的對比，我國高校對學生自主創新能力的培養缺失還很欠缺。自古以來，中華民族就是一個勇于奮進的民族，高校教育的改革也并非紙上談兵，要落到實處。本著理論聯系實際、實事求是的原則，制定切實可行的大學物理實驗教學培養學生自主創新的方案，并貫徹落實到各個實驗教學的環節。初期嚴格訓練學生的動手能力，初步形成嚴謹的科學思維。中期重在實驗設計，培養學生數據處理力能、辯證分析問題的能力以及自主創新。后期引導學生進行科研活動，激發學生的創造力。
第一，根據科學前沿，動態調整試驗內容和教學目標。通過系統有計劃地學習，把握科學動態。在審視現有實驗條件的基礎上，結合本校專業的特色，高校實驗教學團隊擬制定出實驗教學內容。保留經典的基礎實驗，摒棄陳舊落后的實驗，增加與現代科技發展吻合的近代物理實驗。列出擬開展的實驗，并簡介各個實驗的重要性。通過選修的形式，把選擇權交到學生手中，充分調動學生的興趣和積極性。其中，經典實驗為必修，綜合學生的選擇情況，制定最后的教學計劃。
第二，加大重視程度。高校和政府應該加大對于實驗儀器的投入，積極引進高級技術人才，建立專業的課改團隊。對于新鮮事物，學生都保持著一種好奇心。在這種好奇心的驅動下，學生會主動去研究儀器的使用。充足的實驗儀器能夠讓每個學生都有動手能力，切身體驗科學研究的過程。對于儀器，高技術人才不僅能夠快速熟悉其使用，也能更好的指導學生的實驗操作。其次，他們的科研水平普遍較高，對于科學前沿的把握也較為準確。因此，可以為實驗內容的動態調整提出指導性的建議，也更能吸引校外研究機構，促進高校與校外的合作。借此機會，學生能夠更好的把握現代社會的需求。
第三，優化實驗室資源。對于廢棄的實驗儀器，學校可以組織學生進行再創造。例如，舉行實驗儀器改良的競賽，豐富學生的科技課外活動，學生的自主創新能力得以實踐。高校實驗室可對外進行開放，滿足校外各階層的需求。現在，研究性學習已經成為國外各大高中的主流。對于高中生，科研不再是海市蜃樓。通過聯系高校，高中生能夠更好地將自己的構思付諸于實踐，探索設計方案的可行性。另外，實驗室應該加大開放力度。為了鍛煉自己的實踐能力和社會適應能力，許多大學生都做了各種各樣的兼職，工作和學習便成了難以化解的矛盾。無疑，開放型的實驗室就能有效地緩解這一矛盾。根據自己的實際情況，合理安排時間，兼顧學習和社會實踐。社會經驗有了，專業知識也具備了，不久的將來，這類大學生會最有競爭力，受用人單位的青睞。
第四，科學的考核體系是檢驗教學成果的最終環節。作為教學的主體，學生能力的提高才是王道。實驗成績的考核不只是從前的平時成績和實驗報告，加入學生對實驗結果匯報的新內容。通過書寫預習實驗報告，了解基本實驗操作。預習實驗報告只需書寫主要操作步驟和思考題解析，加入學生自主學習中發現的問題。與此同時，教師應提前批改學生的預習實驗報告，并解答學生的問題，為后期實驗的有效進行提供保障。實驗驗收階段，以科技論文的形式規范學生的結果匯報。在教學課時內，每個實驗有一個小組作口頭報告。這種教學方式無處不體現科研的特色，不僅有利于學生學術寫作，也增加了學生的口頭表達能力。
3結束語
培養自主創新能力有利于提高學生的社會競爭力，也積極響應了深入貫徹科學發展觀、實現科技強國戰略的政策。學生要把創新意識融入自己思想，高校要不斷更新自主創新教學的模式，政府給予大力扶持，共同實現中華民族的偉大復興的宏偉藍圖。冰凍三尺非一日之寒，大學物理實驗教學自主創新的深化長期又艱巨。因此，在今后的實踐中，我國仍需要與時俱進的探索。
參考文獻
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二、設計性實驗的實施過程
設計性大學物理實驗的開設目的不僅是讓學生們進一步理解和掌握相關理論知識，更重要的是使得學生們通過這種實踐活動進一步了解、體會前人的思想和方法，從而在已有的思想方法的基礎上學會自主研究問題和自行設計實驗的能力，這些能力會培養他們從事科學實驗的基本素質和開創性的科研能力，并使他們成為具有創新精神、挑戰能力、豐富知識結構及現代活力的人才，而不是只會模仿前人，照搬經驗的機械性人才。設計性實驗的選題是至關重要的，因而必須對實驗教學模式進行創新改革，采用“因材施教”的教育模式來培養人才是主要選擇。要以相互探討，學習啟發的教學方式去改變以教師為主要角色的教學方式，同時還要減少針對學生的強制要求，而增強實驗的選擇性和開放性。最終形成以學生為主體、教師為輔助指導，以學生自主創新學習過程為基礎的開放式大學物理實驗教學模式。在實際的課程實施過程中，可以打破學生在班級和專業上的限制，學生可以根據自己的需要在選課系統中自主選擇實驗題目和時間。對于實驗題目內容的難易上，教師要適當把握，過于簡單的實驗將無法調動學生的積極性，也就無法培養學生的創新能力；而如果實驗課程過于復雜，面對實驗束手無策的境遇又會打消他們的積極性，更無法激起他們的創新思維。所以，創新性實驗內容的難易程度是至關重要的，過于難和過于簡單都是不可取的，這可以通過綜合多個實驗來得以實現，單一的實驗可能不好判斷簡單與否，但將幾個常見實驗綜合在一起，再聯系到實際應用，這不但保證了能夠激起學生的興趣，又不失對學生綜合能力的一個挑戰，從而達到創新能力培養的需要。
設計性大學物理實驗在教學方式上可以分為兩種：一是實驗題目的提供，實驗內容和要求的提出，所需儀器的選擇，實驗注意事項和參考書，以及討論問題的給出都由指導教師完成。而根據實驗題目、實驗任務和要求，學生在課下時間里查找和閱讀相關參考資料，研究和分析其物理過程和實驗原理，最終設計出實驗方案，并擬定實驗步驟，然后在規定的時間內獨立進行實驗展示，包括測量實驗數據或得到實驗現象，完成實驗報告；二是教師只提供較多的實驗題目，而學生則自己選一個題目，在規定的期限內利用課下時間完成設計性實驗報告，并交由任課教師評判，而無需展示實驗操作過程。設計性大學物理實驗的評價也是關系培養學生創新能力的重要問題。設計性大學物理實驗目的在于使學生創新能力得到培養，所以簡單通過實驗結果來評價是不可取的，要通過他們對實驗的理解能力、對實驗內容的應對能力以及最后對實驗的綜合解決能力來評判。同時還要使學生的好奇心、求知欲得到愛護和培養，學生的探索精神、創新思維得到保護，從而使學生自身的潛能和特色得到充分開發,創造出一種寬松的環境。
為此，可以從這幾個方面對學生的創新性實驗的結果進行評價：首先，要看學生對實驗內容的理解能力，例如，對實驗的理解上是否清晰，是否更具科學性和創新性等；其次，要看學生對實驗內容的應對能力，例如，實驗過程中他們能否正確操作，遇到問題能否快速解決，解決的方式是否更具創新性等方面，這是對學生創新性能力培養的重要階段；另外，要看他們的綜合解決能力，其中包括能否規范書寫實驗報告，能否準確的對結果進行處理和分析，能否將整個實驗報告內容以題目研究成果的方式進行整合。這方面能力的培養對學生科技寫作是非常有幫助的，甚至對將來他們從事科研工作也是大有益處的。
三、設計性實驗的成績評價
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1.平時成績的評定
平時實驗成績，即根據學生在一個學年的大學物理實驗課中所表現出來的學習態度、實驗能力所給出的評定。可以從幾個方面綜合考查。
1.1預習情況
預習是實驗課上課之前學生必做的功課。要求學生通過研讀教材、查閱資料等環節，知曉實驗的目的、原理、實驗過程、具體步驟、繪制數據記錄表格等，并要求學生寫出預習報告。預習是順利完成實驗的前提。教師應在上課前檢查預習報告，但根據教學經驗，有些學生只是為了應付檢查，將教材中的內容依次抄好作為預習報告，之前并沒有用心去領會其內容，沒有達到預習要求。為促使學生端正學習態度，切實達到預習目的，可以在實驗之前以提問的形式抽查預習情況，并給出相應的預習成績。這既能讓所有學生在操作前加深對實驗內容的理解，又能使得預習成績趨于合理，促使學生做好預習。對于預習比較深入，對相關內容有獨到見解的學生，可適當加分予以鼓勵。
1.2課堂操作情況
課堂操作是實驗過程的核心，可以反映出學生的實際動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力，這部分成績占的比例可以大一些。這要求教師在課堂上加強巡視，密切觀察學生的操作情況。重點注意學生實驗操作的熟練程度、規范性，實驗方法是否符合要求，實驗數據是否合理正確。觀察學生對實驗中發生的一些問題是否能積極主動地解決，對實驗中出現的現象能否深入思考。也可以在指導的過程中向學生提出一些實驗所涉及的問題來考查學生。如果教師不能在一次課中準確地考查所有學生，可分批次分別進行考查。
1.3實驗報告情況
實驗報告的完成情況可以反映出學生分析問題的能力。這部分可以重點考查學生對實驗數據的處理是否規范準確，實驗結果是否正確，實驗誤差是否在合理范圍內，同時重點考查學生對于實驗結果的分析是否確切合理，實驗結論是否正確完整，是否能較準確地分析出通過數據或實驗結果所反映出的問題，考查學生實驗總結是否全面，是否有獨到見解。凡此種種，都需要教師認真地批閱實驗報告，正確判斷通過實驗報告所反映出的學生的學習情況，由此給出合理的實驗報告成績。
2.考試成績的評定
在兩個學期的期末，可以分別進行筆試和操作能力的考試。筆試可以閉卷方式進行，重點考查學生對于物理實驗思想、實驗方法的理解，對于常規儀器的認識，對于誤差理論的掌握，等等，可考查學生處理數據、分析數據結果、理解相關資料等方面的能力。后一個學期期末，可以實際操作形式全面考查學生的實驗能力，所選內容最好是設計性實驗內容，可以給出實驗題目、要求，給出可供選用的儀器，給出部分資料或不給資料，主要由學生自己查閱相關資料，自行設計實驗方法，自行選用合適的儀器設備，整個實驗過程獨立操作，要求在限定時間內完成實驗并做出實驗報告。這種形式的考試能比較全面地考查學生各方面能力，所占總成績比例可以稍大一些。
3.綜合評定成績
通過平時情況和考試情況的多方面考查，就可以綜合給出學生的總評成績。鑒于平時實驗比較多，教師考查比較細致、全面，這部分成績可以相應占稍大比例。同時，在平時實驗考核中也可以加入其他一些考核指標。例如，在學生合作完成實驗的情況下，可考查學生協調能力和合作精神。再如，環境衛生也可以算一項考核指標，可以考查學生學習態度和責任心等。綜合成績中各項考核內容所占比例可參閱表1。
4.結語
大學物理實驗課的考核評定，相對理論課來說要繁瑣復雜得多，它既不能以一份試卷來代替，又不能單純以一次實驗操作考試作為最終成績，這種片面的做法會影響教學效果。大學物理實驗課最終的成績評定，應綜合考查學生各方面的表現，全面準確地反映學生的實際能力，給學生一個公正合理的分數。這種考核方式，教師會投入更多的精力，付出更多的心血，需要教師具有高度的責任心和奉獻精神，在教學的各個環節嚴格要求、嚴格把關，使大學物理實驗課的考核起到“以考促教，以考促學”的作用。
參考文獻：
［1］劉義，孫文斌等.大學物理實驗量化平時考核研究與實踐［J］.安徽工業大學學報，2011，（1）：122-123.
