1、基础物理实验,绪 论,课件下载：,http:/,1,绪 论,1 物理实验的重要性2 如何做物理实验3 基础物理实验课的要求,2,梦 想,你理想的未来职业是什么？你会怎样努力去实现你的 目标？,提高科学素养像科学家一样思考！尝试很专业地做事！,4,好奇心是每个健康 孩子天生就 有的，然而它常常过早地消失。 -Albert Einstein,丁肇中：“科学很大一个作用是满足人的好奇心，这是人和动物的最大区别。”“为了名和利去做科学是危险的。”,1 物理实验的重要性,(1) 什么是基础物理实验(2) 物理实验在物理学研究与 发展中的作用(3) 物理实验对物理学在其他 学科中应用的意义(4) 改变轻视
2、实践的传统观念,7,基础物理实验课的目标,掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能。学习用实验方法研究物理规律，加深对物理规律的理解和掌握，并在实验中提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。养成无私无畏的敬业精神和实事求是、严谨踏实的科学态度。,8,(1) 基础物理实验的内容,9,1 力学： 碰撞问题 转动惯量2 热学： 液氮比汽化热3 光学： 透镜成像、干涉、衍射、激光4 电磁学： 圆线圈和亥姆霍兹线圈、 谐振电路、 电桥、磁阻效应、示波器的使用5 近代前沿：量子论实验、X光实验6 现代测量技术： 计算机实测7 数据处理方法：如何画图、不确定度评定、 最小二乘法拟合等,(2) 物理实验在物
3、理学 研究与发展中的作用,从物理学史看物理实验的重要性经典物理学的建立： 力学（伽里略） 电磁学（库仑、法拉第、麦克斯韦） 光学（杨氏、菲涅耳）近代物理学的建立： 三大发现（X光、放射性、电子） 从宏观到微观 两朵乌云（黑体辐射、迈克耳逊莫雷实验） 从经典到近代,10,最美的十大物理实验,1. 用单电子作的杨氏双缝干涉实验（1961）2. 伽利略的落体实验（1600左右）3. 密立根油滴实验（1909）4. 牛顿用棱镜将日光分解为七色的实验（16651666）5. 杨氏用光作的干涉实验（1801）6. 卡文迪许用扭秤测定万有引力常数的实验（1798）7. 埃拉托色尼测定地球周长的实验（约公元前
4、300）8. 伽利略的斜面实验（1600左右）9. 卢瑟福用 粒子散射发现原子核的实验（1911）10. 佛科摆的实验（1851）,http:/physics- 马世红ppt,埃拉托色尼测定地球周长的实验（约公元前300）,L = 360 800 / 7.2 千米,13,取自 马世红ppt,物理学家看物理实验的重要性,牛顿：“探求事物属性的准确方法是从实验中把他们推导出来。考察我的理论的方法就在于考虑我所提出的实验是否确实证明了这个理论；或者提出新的实验去验证这个理论。”,叶企孙：“对于象李政道这样优秀的学生，理论课可以免上，只参加考试；但实验不能免，每个必做。”,14,丁肇中：“我是一个做实
5、验的工程师。希望通过我的得奖，能提高中国人对实验的认识。没有实验就没有现代科学技术。”,杨振宁：“象我这样有了一点名气的人也有不好的影响。在国内有许多青年人都希望搞我这一行（指搞理论），但是，象我这样的人，中国目前不是急需。要增加中国的社会生产力需要的是很多会动手的人。”,15,从诺贝尔奖看物理实验的重要性,1901年以来的100多年中，获诺贝尔奖的理论物理学家与实验物理学家的比为：1 : 2.2其中，1971年以来的30多年中，获诺贝尔奖的理论物理学家与实验物理学家的比为：1 : 6.5,16,结论：物理学是一门实验科学。在物理学的发展过程中，实验是决定性的因素。发现新的物理现象，寻找物理规
6、律，验证物理定律等等，都只能依靠实验。离开了实验，物理理论就会成为“无源之水，无本之木”，不可能得到发展。,17,(3) 物理实验对物理学在其他学科中应用的意义,材料：物性测试、新材料的发现、制备化学：光谱分析、放射性测量、激光分离同位素生物：各类显微镜（光学显微镜、电子显微镜、X光显微镜、原子力显微镜），DNA操纵、切割、重组以及双螺旋结构的分析医学：诊断X光、CT、核磁共振、超声波 治疗放射性、激光、微波、刀结论：物理实验是物理学在其他学科中应用的桥梁,18,物理实验与日常生活,电脑、手机网络家用电器,(4) 改变轻视实践的传统观念,李约瑟之迷 为什么资本主义和现代 科学起源于西欧而不是
7、中国或其他文明？,20,Samuel C.C. TingThe Nobel Prize in Physics 1976,Samuel C.C. Tings speech at the Nobel Banquet, December 10, 1976,From Les Prix Nobel en 1976, Editor Wilhelm Odelberg, Nobel Foundation, Stockholm, 1977,Banquet Speech,21,21,国王，王后陛下，皇族们，各位朋友： 得到诺贝尔奖，是科学家最大的荣誉。我是在旧中国长大的，因此，想借这个机会向发展中国家的青年们强调
8、实验工作的重要性。 中国有句话劳心者治人，劳力者治于人，这种落后的思想对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究，而避免实验工作。事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学更是从实验中产生的。 我希望由于我这次得奖，能够唤起发展中国家学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。,22,22,Interest is the best teacher.Imagination is more important than knowledge. - A. Einstein,2 如何做物理实验,2.1 实验前预习（分） 预习报告不抄书，用自己的话2.2 实
9、验中操作与记录（分） 如何做实验记录2.3 实验后数据处理与实验分析（分） 如何写实验报告？,24,25,做好实验记录 对待实验数据 必须严格、慎重、准确、真实 实验条件：记录数据或现象时的实验条件 实验现象：与预想一致或不一致的各种现象 实验数据：清晰、详尽 实验中的问题和想法数据处理 有效数字、不确定度评定、作图“讨论”禁止抄袭,26,2.1 预习 (2 分）,没有预习报告不准做实验,各项目均不要抄书，用自己的话；可提出问题。,含公式及成立条件；,实验前,预习时在数据记录框内先画出数据表格,实验仪器的规格型号,2.2 操作与记录（4分）,遵守各项制度和学生守则，注意安全。不许带着别人的实验
10、报告在实验室做实验，一经发现，该实验作0分处理。如实、清晰、详尽的记录原始数据，不要随意涂改数据也不要打草稿再誊写上去。实验数据的记录不准用铅笔,实验中改过的数据应由老师认可；其余实验数据不准任意修改。实验完毕，要指导教师确认签字并且整理好实验仪器方能离开实验室。,实验中,27,2.2 操作与记录（4分）,28,实验记录： 必要的实验数据记录表格、实验条件如温度湿度仪器量程等、清晰且详尽的记录数据、观察到的各种与预想一致或不一致的实验现象、实验中的问题和想法等。,预习时在数据记录框内先画出数据表格,对待实验数据必须严格、慎重、准确、真实,复旦大学物理教学实验中心关于必须严肃诚实对待实验数据的三
11、 项 规 定（1997年12月经复旦大学教务处批准实行）,实验的评分标准实验数据的记录不准用铅笔,实验中改过的数据应由老师认可；其余实验数据不准任意修改。若发现在实验中或实验考核中有篡改、抄袭、伪造数据等舞弊行为,实验数据的记录不准用铅笔,实验中改过的数据应由老师认可；其余实验数据不准任意修改。,复旦大学物理教学实验中心关于必须严肃诚实对待实验数据的三 项 规 定（1997年12月经复旦大学教务处批准实行）,实验的评分标准实验数据的记录不准用铅笔,实验中改过的数据应由老师认可；其余实验数据不准任意修改。若发现在实验中或实验考核中有篡改、抄袭、伪造数据等舞弊行为,操作与记录,如何做实验记录？,实
12、验中,实验条件：记录数据或现象时的实验条件实验现象：与预想一致或不一致的各种现象实验数据：清晰、详尽实验中的问题和想法,30,DONTs in 实验报告 (I),实验预习报告没有自己归纳，用自己的预研写出，没有对实验设备、原理、设备、目的等提出自己的问题；只有预习报告、数据记录 - 没有数据处理，没有分析，没有讨论；只有答案（密度），没有讨论；两人合作实验，讨论一字不差 扣分 可以一起讨论，必须独立撰写抄袭数据，自己并没有做出来 零分计,31,DONTs in 实验报告 (II),有效数字位数随意增减数据处理：没有列出公式，只有数字式子和结果 只有公式和结果 应当 公式 = 数字代入式子 =
13、结果没有实验结论，以为实验计算结果，就是结论；没有和实验目的相呼应，去说明获得结果后能得出什么物理结论，对实验方法的结论，灵敏度提高的办法,32,学会动手，学会动手中动脑学生守则 - 注意事项以往不及格的情况基础物理实验课总体安排,3 基础物理实验课的要求,33,3.1 为什么要设讨论课？,“数据越多越糊涂”北大吴思诚 动手少，动手时动脑少 不敢、不善于提问“提出一大堆假设而不去证明，非常糟的体验”复旦陈唯教授什么是学问？主动学习不够，思考不够 没有自己的问题,34,讨论什么？如何讨论？,35,慕尼黑工业大学实验课上助教与同学讨论问题,讨论什么？如何讨论？,36,剑桥大学实验课情景,“你们知道
14、为什么是这样吗？”,37,讨论课场景,“我来说说”“她讲得有道理吗？”,38,“原来是这么回事！”,39,评分：贴名字 提问有分,能回答难题，高分；,40,教师观察：别人不能回答，自己回答，高分；,越争越明白,41,“我感到应该这样理解”,42,为什么老师在实验报告上这样批改？,43,你们再想想,44,对学生的问题，教师用另一个问题启发同学思考,45,讨论不清楚的，再做一次实验看看,46,将思考、讨论贯穿到实验全过程,47,3.2 物理教学实验中心学生守则,学生在实验前应认真预习实验内容，明确实验目的、要求和步骤，并写好实验预习报告。进实验室后实验时应独立思考，独立操作实验中应注意安全注意爱护
15、仪器设备实验应在规定时间内完成实验课不得无故缺席，病假、事假以盖有该学生所在系图章的请假条为准。实验报告要在实验完成48小时以内交至指定信箱,48,注 意,本课程是必修课程；本课程没有补考；若不及格必须在修业时限（6年）内全部重修（不允许部分重修）；本课程重修不允许免听。,49,以往不及格的情况,数据处理作业、报告不交或超期交；有旷课；不参加期末考试；报告太差：如报告内容极少，或主要内容错误很多；相当比例的内容是抄袭或下载的。,50,3.3 基础物理实验课总体安排,第1、2周：讲课绪论、讲课数据处理第3-8周： 3个循环的实验（6个）第9周： 讨论课第10-16周:3组实验（6个）第17周：答
16、疑、考试（笔试,星期五）更多的信息请登陆本实验中心网站： http:/,51,从下周开始（包括数据处理课、实验课、讨论课）,上课时间： （3学时） 原选课在3、4节的： 09:55 12:10 原选课在6、7节的： 12:45 15:00 原选课在8、9节的： 15:20 17:35 (重申：迟到扣0.5分，迟到30分钟以上 则不允许做实验，该次实验成绩为0分。）上实验课地点：（光华楼西辅楼8楼） 具体上课教室及分组情况请登陆实验中心网站或者到时参阅贴在光华楼西辅楼8楼走廊橱窗内的实验分组名单。上数据处理课地点：（第2周，同第一周地点）,52,http:/,实验室开放时间,每周二下午13:00
17、-15:00实验室开放欢迎同学前来预习、答疑做小课题,53,第三周实验安排,请同学们在网上提前选择实验，并预习！,54,在网上提前选实验,http:/物理实验课程 基础物理实验选课及分组名单 （点击“点名表”）,55,如何做数据表格？例：测量一个圆柱体样品的密度,如何求密度？明确测量量，直接测量量，间接测量量。先测哪个？后测哪个？多次测量还是单次测量？哪些需要列在表格里？测量顺序？物理量名称、单位,56,实验前,如何做数据表格？例：测量一个圆柱体样品的密度,样品的质量M = g。样品的密度室温T = ；湿度 = %。,57,实验前,操作与记录,如何使用仪器仪表？,实验中,左端读数为：10.00cm右端读数为：15.25cm估读、有效数字、单位,数字电流表测量某一电路中的电流,对于数字仪表该如何读数？,58,努力培养思考、讨论能力,1、打分，讨论课按一次实验来计分。积极提出问题并能解答别人问题的高分，没有发言的低分。 2、在讨论课开始的前2周通知学生为讨论课做准备 学生在第9周前准备好每个实验室3分钟讨论素材: 实验中遇到的疑问及你的理解；分享实验现象的记录及分析的经验；介绍实验操作时遇到的问题和解决方法；绪论课、绪论作业中疑难问题以及处理方法；对改进实验内容和实验仪器的建议；与基础物理实验课相关的想法和建议。,59,
