大学物理实验论文

2022-05-06

想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼,小编特意整理了一些《大学物理实验论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!摘要通过对大学物理实验课程开放实验教学目标的分析,指出目前开放实验仪器采购方面存在的误区,提出以平台化实验仪器为主进行开放实验项目设置和仪器采购。

大学物理实验论文 篇1:

大学物理实验操作示范对学生实验技能的作用

摘要:实验是物理教学和物理学习的主要内容,物理学科的探究离不开实验,因此提升学生的实验技能也成为了大学物理教学的重要责任。学生实验技能的提升,单纯依靠学生自主探究难以取得理想成效,因此在教学中教师应做好物理实验操作示范,向学生展示正确的实验操作方式方法,帮助学生更好的掌握实验要领,促进学生实验技能的提升。基于此,本文分析了物理实验操作示范的重要作用,并就具体的物理实验操作示范策略进行探究,仅供大家参考。

关键词:实验技能;物理实验;学生;操作示范

实验不仅对学生学习物理知识至关重要,而且也是学生探究物理奥秘和探索物理规律的重要手段。因此在大学物理教学过程中要注重提升学生的实验技能,教学中一方面要强调学生的自主学习,但与此同时也要做好物理实验操作示范。物理实验操作难度大,精确性要求高,单纯依靠学生自主探究往往难以把握实验操作要领,因此需要借助物理实验操作示范才能促进学生实验技能的提升。因此教师应充分认识到物理实验操作示范的重要作用,并积极探索更加有效的示范措施,帮助学生更好的提升实验技能。

1.大学物理实验操作示范对学生实验技能的作用分析

在大学物理教学过程中,有的教师会认为学生经过初中、高中的学习,已经对物理实验有所了解,并且具备了相应的物理实验技能,因此在教学中不注重为学生做示范。再加之现代教育更加强调以学生为主体,因此教师在涉及到物理实验相关内容时,往往更多的直接要求学生动手实践,期望学生能够独立完成实验,并在此过程中获取知识和技能。但是教师这样做的效果却不够理想,这主要是因为这种做法与教学大纲中的相关要求相悖,同时也不符合学生的学习规律。物理实验比较复杂,并且对操作步骤以及操作精确度的要求十分苛刻,通过教师讲解操作流程和实验注意事项,学生难以完全掌握实验操作要领,在自己动手操作过程中很容易出现偏差和疏漏。除此之外,学生在初中和高中学习过程中,涉及到的动手操作训练相对较少,導致学生的实验技能不能达到教学大纲中所要求的水平,因此在大学阶段的学习中学生的造作能力也难以满足物理实验要求。这便需要教师认识到物理实验操作示范的作用,在教学过程中为学生做好示范,帮助学生规范操作,同时促进学生实验技能的提升。但这并不意味着所有物理实验教学都需要教师进行示范,大学物理教学内容是有层次的,这便决定了物理实验也是有层次的,在实际的教学过程中,针对那些基础层次教学内容,教师应多做示范,借助物理实验操作示范来规范学生的操作。而针对那些研究性实验内容,教师则应少做示范,给学生留出更大的探索空间,对于此类实验内容,学生往往通过一些不寻常的操作可以取得意想不到的效果,可以促进学生发散思维,积极探索,同样有助于学生实验技能的提升。由此可见,在大学物理实验教学过程中,教师应有选择地进行物理实验操作示范,这样才能取得更好的教学效果。

2.大学物理实验操作示范策略

2.1加强基础实验操作示范

鉴于上文分析我们可以认识到在大学物理实验教学工程中,在涉及到基础性实验教学时,教师需要进行物理实验操作示范,以便规范学生的操作。例如,针对《示波器的使用》这一内容的教学过程中,由于示波器的功能比较广泛,同时其测定范围较大。针对这一内容的实验教学,如果教师不进行示范,则学生的探究难度较大,同时学生也难以掌握相关要领,因此需要教师作出示范,帮助学生更好的掌握复杂实验操作技能。具体而言,在大学物理实验教学过程中,针对仪器的操作、获取实验数据、实验故障的检查等内容均属于基础层次教学内容,因此都需要教师进行物理实验操作示范。

2.2提高物理实验操作示范的可见性

物理实验操作示范的对象为学生,物理实验操作示范的目的在于促进学生实验技能的提升。而可见性则是保障物理实验操作示范效果的重要基础,如果物理实验操作示范的可见性不足,则会严重影响示范效果,同时也不利于学生实验技能的提升。物理实验过程中,物理反应转瞬即逝,再加之物理仪器尺寸小,而且物理实验操作示范通常都是教师在讲台上演示,学生在下面观看,因此稍不留意便容易错过实验细节。为保障教学质量和效果,物理实验操作示范需要注重提升其可见性。例如,在教师示范过程中,可以让学生分批离开课桌,围绕讲台观看实验过程。并且在教师示范完成后,让学生自己动手操作,其他学生观摩,并支持操作错误。再比如,教师可以借助多媒体设备来进行示范,将示范内容投射到大屏幕上,这样学生可以更加真切地观察到实验流程和实验细节。

2.3提升教师的专业能力

物理实验操作示范的主体是教师,教师的专业能力将直接决定示范的正确性和示范的效果。如果教师的示范存在偏差,则必然会对学生产生误导,严重影响教学效果,同时也不利于学生实验技能的提升。因此作为大学物理教师,不仅要具备扎实的理论知识,而且还要具备较强的实验操作能力,这样才能为学生做出正确示范。教师要熟悉每道试验工序,并且明确每道工序的目的,同时还要全面掌握和了解各个示范动作。在示范过程中,要确保操作流程的规范性,这样才能为学生做出良好的榜样。

3.结束语

大学物理实验教学要做到理论与实践结合,因此教师既要讲解也要做好示范。既要讲得透彻,也要示范的准确,这样才能保证教学效果,才能促进学生实验技能的提升。因此教师要认识到物理实验操作示范的重要作用,并在教学中做好示范。

参考文献:

[1]任艳琴,王闵,刘莉丽,冯存芳.基于混合式教学理念建构大学物理实验高效课堂[J].大学物理实验,2020,33(02):122-125.

[2]徐倩,彭金璋,叶伏秋.新的人才培养模式下大学物理实验教学改革与实践[J].高等理科教育,2012,(02):107-110.

[3]刘映琦,刘肃,李健,彭应全,谢二庆.提高实验教学质量的创新实践与探索[J].实验科学与技术,2010,8(03):58-61.

作者:朱晓凌

大学物理实验论文 篇2:

大学物理实验课程开放实验项目设置与仪器选择

摘 要 通过对大学物理实验课程开放实验教学目标的分析,指出目前开放实验仪器采购方面存在的误区,提出以平台化实验仪器为主进行开放实验项目设置和仪器采购。

关键词 大学物理;开放实验;仪器选择

1 引言

近年来,高校在社会经济发展中的作用越来越受到重视,中央和地方各级政府对高等教育的投入大幅增加,高校对实验实践类课程的投入也随之增加。同时,随着技术的进步和对外交流的增多,大学物理实验课程可供选择的实验项目和实验仪器越来越多,物理实验教学仪器也得到快速更新。

随着对学生素质教育的重视程度不断加大,开放实验已成为大学物理实验课程发展的重点方向。高校的大学物理实验课程一般都开设了开放实验,以提高学生实验能力与素质,拓宽学生视野。但目前大学物理实验课程的开放实验项目在设置和仪器购置方面,很多高校出现偏向高端仪器、高集成度仪器的现象,这对大学物理实验课程的发展是不利的。部分院校在增加开放实验项目时偏向于选择与近现代物理知识相关的项目,这类实验项目涉及较深的物理知识,实验过程和实验结果不直观,对于普通本科生而言较难。而且这类项目的实验仪器集成化程度高,仪器易损坏而难维修,实验仪器的维护也存在一定困难。这样就出现了学校在开放实验中投入大量的资金和精力,而最终开设的开放实验项目却并不受学生欢迎的现象。

地方普通理工科院校多数没有物理类专业,物理实验室经费投入有限,在这种情况下要想开展好开放物理实验教学,根据自身特点来选择合适的实验项目和开放实验仪器是很重要的[1]。

2 大学物理实验课程项目设置与仪器选择的出发点

大学物理实验课程面向的对象主要是普通理工科学生。现在我国高等教育已经由精英化阶段进入大众化阶段,普通理工科学生的物理理论知识水平普遍不高。大多数学生对涉及较新、较深物理理论知识的实验理解起来有一定困难,操作时容易出现知其然而不知其所以然的情况。若实验仪器集成化程度高或者理论知识要求较高,学生在实验时便只会根据课本和教师要求一步步进行机械的操作,最后得出一个结果就算完成了实验。学生在实验时不能理解实验现象,实验结束后不会分析实验结果,导致实验教学效果并不好,也使得学生对实验课的兴趣降低。

出现这种情况的原因是在设置开放实验项目、购置开放实验仪器时,部分教师认为开放实验应该重在学生能力的培养而非实验基本技能的训练,因此购置的仪器偏高端化、偏集成化,力图向学生展示最新的物理研究成果。然而,开放实验是大学物理实验课程的一部分,根据《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》,大学物理实验课程的具体任务是“培养学生的基本科学实验技能,提高学生的科学实验基本素质,使学生初步掌握实验科学的思想和方法,提高学生的科学素养”。对课程教学目标过于拔高,不利于普通本科专业学生的基本实验技能和素质的培养。因此,开放实验应该是基本技能训练与能力培养并重,不应该轻视学生基本实验技能的锻炼[2]。开放实验项目的设置和仪器的购置也要结合物理实验课程实际进行选择,而不是盲目攀比,购置各种高端实验设备。

3 物理实验课程项目设置与仪器选择

随着各高校对实验室建设投入的不断增加,普通理工科院校大学物理实验室开放实验的仪器设备也在不断增加。但新增加的部分仪器与较深、较新的物理知识相关,如核磁共振实验、高温超导实验等,对物理理论知识要求较高,而且需要学生投入较多的时间和精力,则在普通理工科院校中不宜开展。这类实验适合于有物理类专业的院校面对专业学生开设,对普通学生而言,仪器集成化程度较高,反映的物理现象不直观,理解起来比较困难。同时购买这类实验仪器,花费大、实际收效小、仪器易损坏而难维修。对于普通地方高校来说,针对物理实验教学,学生不是需要更多地理解高深复杂难解的理论加简单的操作,而是应该着眼于基本实验技能和能力的培养提高及对实验课程兴趣的激发。

相比较而言,以通用实验平台类仪器加上各种配件组成的平台化仪器更加适合开放实验。除了直接采购平台化实验仪器如光学实验平台,还可以通过对已有某些实验仪器进行改造,自行配置一些配件,组成一套平台化实验仪器。这类平台化实验仪器在大学物理开放实验中有着诸多优点。

首先,平台化的实验仪器利于实验项目的设置。同一个实验平台可以开设多个实验项目,如采购一套WSZ光学平台后,可根据不同的配件组合,开设出各种干涉、衍射、偏振、几何光学等数十种光学类实验,大大增加实验室可开设的实验项目数量。教师可以针对不同专业的学生,利用同一实验平台开设不同的实验项目,更容易激发学生的学习热情。

其次,平台化的实验仪器利于提高学生实验素质,培养学生自己动脑设计实验、动手组装实验仪器的能力,激发学生对物理实验课程的兴趣。如MSU-1磁悬浮实验仪配备了各种金属和非金属圆环、小灯泡等,可以让学生自己根据兴趣进行研究,而且可以让学生自制各种导体回路进行研究。学生很容易根据现象,结合自己学习过的电磁感应现象进行定性和定量的分析,在较短的时间内(如2~3节课)完成实验。在实际实验教学中可以鼓励学生利用实验平台设计开发其他实验项目,根据自己的想法自行设计完成实验,这也有利于提高学生创新能力和解决实际问题的能力。

再次,平台化的实验仪器方便管理,易于维护。由于部分学生准备不到位、开放实验本身较难等多种因素,开放实验仪器很容易发生损坏。在广西工学院大学物理实验教学中心的实验教学实践中,开放实验仪器损坏率相对较高,仪器维护成为教师教学工作的一个很大负担。而平台化的实验仪器则方便维修与保养,只要有各种备用配件,就不会因为一些小的毛病而使仪器不能使用。

最后,平台化实验仪器的使用,可以带动教师利用已有实验仪器开发新实验。如液晶电光效应实验,实验装置本身已有半导体激光器、轨道、光功率计等,除了这套仪器原设置的实验项目外,教师还可以根据自己院校的特点,配备其他光学配件,开设新的实验项目,让学生研究其他的光学现象。再如利用等厚干涉实验装置,可以设计实验项目让学生测量纸的厚度、头发丝直径、水的折射率等。这样改造现有实验仪器来开发新实验项目,可以拓展教师思维,增加开放实验数目,减少仪器购置费用。

4 需要配套的设施与条件

在大学物理开放实验中,平台化的实验仪器虽然有诸多优点,但也需要多方面的软件条件和硬件设施的配合,才能发挥出最大作用。

首先,要充分利用网络资源。平台化的实验仪器需要学生更多地发挥自己的主观能动性,但这要建立在学生掌握足够的资料、对实验原理和实验目标有充分了解的前提下。普通的纸质实验教材信息容量有限,很难满足学生查找资料、设计实验等多方面的需求。现在各高校校园网建设均已比较完善,可以依托校园网建设物理实验教学网站,搜集、开发各种网络教学资源,利用各种网络教学手段辅助进行开放实验教学。以广西工学院物理实验教学中心自主建设的物理实验教学网站为例,网站上有丰富的文字、图片和视频实验教学资料,是学生在准备相关实验时查找资料及实验完成后分析实验结果的好帮手,成为纸质教材的重要补充。

其次,开设虚拟仿真实验。这类实验可以让学生通过网络远程模拟实验进程,验证自己的实验设计。学生在使用平台化实验仪器时有更高的自由度,但同时也会带来一些问题。学生很难在实验前对自己的设计方案进行评价,为实验给出预期结果。而开设的虚拟仿真实验,可以让学生在未接触实验仪器前,先在网上进行模拟实验,得出模拟结果,从而完善自己的实验设计。虚拟仿真实验在现阶段可作为实际实验仪器的有益补充,而且随着虚拟实验项目的增多和远程实验平台的完善,以后可以作为物理实验课程发展的一个新方向。

5 结束语

大学物理实验课程的开放实验项目设置和仪器采购要切合课程教学目标,不要过于偏向高端化、集成化的实验仪器。而依靠平台化的开放实验仪器进行实验项目设置,不仅可以锻炼学生的基本实验技能,同时也可以提高学生实验素质和动手能力。通过建设实验教学网站,整合网络教学资源,开设虚拟仿真实验,有利于平台化的实验仪器发挥更大的作用。

参考文献

[1]李未,陈小玲,何玉平.工科院校大学物理开放实验教学模式探讨与实践[J].大学物理实验,2011,24(4):97-98.

[2]高凤梅,蔚国栋.构建工科院校物理开放实验的措施和意义[J].宁波工程学院学报,2010,22(2):84-86.

作者:周江 方志杰 禤汉元 朱基珍

大学物理实验论文 篇3:

大学物理实验教学中惠斯登电桥实验拓展探究

摘要:文章通过使用multisim7电路仿真软件对惠斯登电桥电路进行模拟操作,利用multisim7软件强大的仿真功能通过改变电路的参数实现对电桥灵敏度的研究,最后通过计算和做函数曲线对影响电桥灵敏度的因素进行讨论,以期对灵敏度有一个直观和全面的认识。

关键词:multisim7;仿真;惠斯登電桥;灵敏度

0 引言

用惠斯登电桥测电阻是大学物理实验中的一个重要实验,该实验主要训练操作和原理的掌握,同学们做完实验对灵敏度的认识还很模糊,对影响灵敏度的因素也认识不清,为了弥补这一不足,我们设计了用multisim7软件研究灵敏度作为惠斯登电桥测电阻实验的拓展内容。

本拓展内容是在multisim7软件环境下模拟电桥电路的运行,利用multisim7软件强大的仿真功能通过改变电路的参数实现对电桥灵敏度的研究,最后通过计算和做函数曲线对影响电桥灵敏度的因素进行讨论,从而对灵敏度有一个直观和全面的认识。

1 灵敏度的相关理论

1.1惠斯登电桥

图1所示电路即为惠斯登电桥测电阻电路,R1、R2、Rs、Rx构成电桥的桥臂,其中Rx为被测电阻, B、D两点间接一个灵敏电流计,电桥平衡(即R1/R2=Rx/Rs)时B、D两点电位相等。

1.2灵敏度介绍

电桥灵敏度定义为:在处于平衡的电桥里,若测量臂电阻改变一个微小量引起检流计指针所偏转的格数为Δn,则Δn与ΔRx的比值定义为电桥灵敏度[1]:

S电桥 =                              (1.1)

电桥相对灵敏度定义为:在处于平衡的电桥里,若测量臂电阻Rx改变一个相对微小量ΔRx引起检流计指针所偏转的格数为Δn,则Δn与ΔRx/Rx的比值定义为电桥的相对灵敏度[2]:

S相对 =  =               (1.2)

依据电路的相关理论可推出[2]

S相对 =     (1.3)

2 基于multisim的电桥灵敏度仿真研究

2.1电桥电压对电桥灵敏度的影响

用Multisim7软件模拟实验,设定条件为:R1=R2=Rs=Rx=1KΩ,Rz=4KΩ,K=1,Rg=1.05KΩ,改变电桥两端电压E,测量计算电桥的灵敏度数据列于表1:

S与E的关系图为一条直线,即在其他因素不变的情况下S与E成简单的一次函数关系,这与理论公式(1.3)完全符合。

2.2 电流计内阻对电桥灵敏度的影响

分析公式(1.3)可知:电流计内阻值Rg位于分母,所以电桥灵敏度S应随Rg的增大而减小,但又不是简单的反比例关系。我们可以通过Multisim7软件模拟实验确定其变化关系曲线。当E=5V,R1=R2=Rs=Rx=1KΩ时,通过改变灵敏电流计的内阻Rg,在不同的Rg条件下测量并计算电桥灵敏度S,数据列于表2,为了作图方便,以下将Rg取常用对数。

根据以上数据可做出关系曲线如图2:

由图2可以看出:S随着Rg的增大而减小,当电流计内阻较小时,灵敏度S的值随着Rg的增加而减小;当Rg远远大于Rz后,灵敏度S的值随Rg的变化缓慢,几乎不变,并维持在一个较小的水平。此结论验证了理论分析的结论,同时完善了理论分析,使我们对它们的关系更加明确而直观。

2.3 电桥总电阻对电桥灵敏度的影响

分析公式(1.3)可看出:电桥总电阻Rz位于公式的分母中,所以我们可以简单得知灵敏度S随着Rz的增大而减小,但同时Rz又与电流计内阻Rg和各桥臂阻值相互关联,所以也不是简单的反比例关系,通过Multisim7软件的模拟实验可以确定其变化关系曲线。当E=5V, R1=R2=Rs=Rx,K=1时,Rg分别取1KΩ、500Ω、100Ω、10Ω,在不同的Rz条件下测量并计算电桥灵敏度S。

做出如图3关系曲线:

分析图3有如下结论:电桥灵敏度S随电桥桥臂总电阻Rz的增大而减小;灵敏电流计的内阻越小,灵敏度S随电桥桥臂总电阻Rz的增大而减小的趋势越明显,反之则越缓慢。上图同样验证了理论分析并完善和明确了两者的具体关系。

3 结语

电桥灵敏度的研究是一个很重要的内容,通过研究灵敏度可以更深层次地理解惠斯登电桥的原理及应用,从而更好地完成惠斯登电桥实验。但影响电桥灵敏度的因素很多,关系复杂,如果用实物操作进行研究不仅工作量大而且精度不高同时还受到实验室条件的限制,而用计算机仿真则既便捷又准确,还可以做大量数据的研究,本文就是利用Multisim7软件详细定量的分析了电源电压E、桥臂总阻值Rz、以及灵敏电流计的内阻Rg各个因素与电桥灵敏度S之间的关系,通过分析可得到如下结论:电桥灵敏度S跟电源电压E成简单的一次函数关系;灵敏度随着桥臂总阻值Rz的增大而减小;灵敏度随着灵敏电流计的内阻Rg的增加而减小;同时通过绘制灵敏度与电源电压E、桥臂总阻值Rz、以及灵敏电流计的内阻Rg的关系曲线可以直观地了解此三个因素对灵敏度的影响。总之,通过此拓展研究,同学们对灵敏度有了全面深刻而又直观的认识,这一内容是对惠斯登电桥实验的有益补充和拓展。

参考文献

[1]张文杰.大学物理实验教程[M].中国农业出版社,2015.

[2]王艳文,蔡晓燕.惠斯通电桥灵敏度公式的推导[J].科技创新导报,2011(36):88.

(编辑:杨梅)

作者:程艳霞 郭标河 范秀华

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