物理实验绪论课的教学体会

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1、物理实验绪论课的教学体会　　摘要：本文以实例讲解数据处理方法为主，其它内容为辅，对物理实验绪论课的教学内容作了重新安排与简化，教学效果有了明显的改善。　　关键词：物理实验绪论课；教学内容；安排　　中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1671-0568（2013）23-0061-03　　大学物理实验是辽东学院机电学院（以下简称“我院”）理工科本科生的必修课。教学中，学生的学习热情很高。在教师的指导下，学生能够正确操作设备，观察到相关物理现象，获得大量的测量数据。但是，他们却疏于对测量数据的计算处理，常

2、常得出错误的实验结果与结论。关于数据处理的理论方法，通常是第一节绪论课上学习的内容。在过去的绪论课上，内容安排得很多，面面俱到，而实际效果却呈现为学生撰写实验报告时仍然不会做数据处理。为此，笔者举例讲解不确定度的意义，以计算方法为主、其它内容为辅，对绪论课的内容作了重新安排与简化，教学效果有了明显的改善。　　一、说明物理实验与物理理论教学的关系　　我院大学物理教学包括理论教学和实验教学，时间安排上不分先后，同时进行，有的理论知识还没有讲到，但相关实验却要先做了。因为，学生已经习惯于理论方面的学习，形成了一个认识，认

3、为物理实验是理论的验证和附属，应先学理论再做实验，否则实验难以进行，对实验学习缺乏信心。对此，教师有必要在绪论课上讲清楚两方面的关系。物理世界的发展一直是靠理论和实验两条腿前进的，缺一不可。大学物理理论课程和实验课程是相互独立的，二者既有联系，又有不同之处。实验课程不是理论课程的从属部分，它同样是传播物理知识的渠道，这是二者的共同之处。在培养学生能力方面，二者又有不同的侧重点：大学物理课程主要侧重逻辑思维、推理演绎能力的培养，物理实验课程则主要侧重设计思想、实验方法探索、动手测量操作能力的培养。两者是培养具有探索、

4、创新能力大学生的不可缺少的两个重点。　　二、明确实验课程的学习要求　　包括安排的实验题目，应遵守的实验纪律，及有关课前预习、实验课堂活动，课后实验报告的撰写的具体要求和注意事项，等等。　　三、以具体实例讲解测量结果的不确定度　　1.举例说明不确定度的意义，提高学生对不确定度的认识　　借助仪器将待测量与同类标准量进行比较的过程就是测量，测量过程中，由于测量误差的存在（系统误差和随机误差，尽管可以通过一定的方法减少，但根除不了），使得测量结果不可避免地具有不确定成分，这不确定成分应该在实验结果中表示出来，称为不确定度，

5、它具有一定的概率。缺少不确定度的实验结果是没有意义的。　　例如：在地面上，若一发炮弹以初速度v0=7m/s，与水平夹角？琢=45？紫射出，预计炮弹落在何处？抛体运动规律是大家最熟悉的，学生很快得出x=　　提问：实际发射的炮弹一定会落在4.9米处，也有可能落在5.2米处，难道物理理论错了？学生的第一反应是空气阻力造成的偏离。接着提问：若发射环境阻力很小可以忽略，就会落在5米处吗？课堂马上静下来，学生在积极思考，很快就有学生回答：可能是初速度和发射角度有偏差。教师马上肯定了学生的答案，然后作了解释：因为测量的初速度不一

6、定就是7m/s，它有一定的误差，如2%。由上述公式可知，射程有4%的误差，即与处有的偏差，正确的理论预计应是炮弹落在x=（5.0±0.2）m。显而易见，物理理论是正确的。在从理论公式出发对实测结果做预测时，一定要考虑到不确定成分，实验结果中不能没有不确定度，缺少不确定度的实验结果是没有意义的。　　2.举例介绍不确定度的计算评估方法　　（1）直接测量量不确定度的计算。A类不确定度：直接测量量能按统计方法分析评定的不确定度为A类，其计算方法可由一个具体例子来说明。例如：在杨氏模量实验中，需要测量金属丝的直径，用螺旋测微

7、仪多次测量（等精度测量）值如下（单位：毫米）：0.396，0.397，0.398，　　0.396，0.395，0.398。算术平均值：　　A类不确定度：（平均值标准偏差可用来表征平均值本身的可靠性）；　　B类不确定度：用其它非统计方法评定的分量，是基于经验或其它信息的假定概率分布估算的，也用标准偏差表征，一般只考虑仪器的最大允差Δ仪。，千分尺的最大允差Δ仪=0.004mm。B类不确定度：；合成不确定度：总的不确定度由A类分量和B类分量按“方、和、根”方法合成。对置信概率为0.68，不确定度为：　　。金属丝直径的测量

8、结果：d=（0.397±0.003）mm，表示待测金属丝直径落在（0.397±0.003）mm的概率为68.3%。相对不确定度：　　〓　　（2）间接测量量的最佳值与不确定度。直接测量量，其平均值为。间接测量量是的函数，则的最佳值等于，其不确定程度是由直接测量量合成不确定度决定的，由求函数全微分的方法，再按照“方、和、根”合成方法，求出间接量的不确定度。　　例