上海理工大学物理实验

第1篇：上海理工大学物理实验

大学物理虚拟仿真实验与物理实验教学改革

摘要：结合当前工科院校物理实验教学特点，以桂林理工大学物理虚拟仿真实验教学中心为例，对物理实验教学中存在的问题，虚拟仿真物理实验的优点进行了概述，在此基础上，对虚拟仿真实验提出建设方案以及虚拟仿真实验的解决方案。

关键词：虚拟仿真实验;大学物理实验;仿真技术

物理学基本规律的发现及其理论的建立，以及促进生产技术的发展都是以严格的物理实验为基础的，物理实验在物理学和生产技术发展中起过重要作用[1]。物理学科具有让学生形成科学思维和掌握科学方法的条件，但是物理实验课时较少，以桂林理工大学为例，一般工科专业仅32学时，仅靠课堂真实实验教学远远不够，大量的实验不能开设，利用虚拟仿真实验可以提高培养学生的学习能力和实验能力，学生可以根据自己的兴趣爱好拓展实验。虚拟仿真技术是一门崭新的综合性的信息技术[2]，物理虚拟仿真实验教学中心建设对物理教育信息化、教育质量的提升和实验教学改革产生积极并且重要的影响。在现有实验的基础上，积极开展虚拟仿真实验项目，将会对现有实验教学模式注入新的活力，对教育质量的提升和教学改革产生积极的影响[3]。

一、物理实验教学中存在的问题

我校的物理实验课程是面向全校理工科学生的基础实验课程，中心每年接受31个本科专业3000名以上的学生做物理实验，总人时数约为100000。而一个完整的学生学习链包含：预习→课堂教学→实验报告→复习→考试。在面向大规模学生教学时，受师资及硬件条件的限制，在预习、复习、考试环节通过真实实验已无法完成并达到教学要求。同时，学校的实验室用房紧张，目前未能根据不同的专业需要开设不同的实验，更不能根据不同学生的爱好开设不同的实验，这一情况在全国各高校的物理教学实践中普遍存在。

1.预习环节。作为实验课，预习环节不仅要掌握实验原理和仪器的使用方法，更重要的是动手操作。只有看到“仪器”(而不仅仅教材上的文字)，触摸仪器才能对仪器的原理和操作有更深入的了解。在没有仿真实验时，由于实验室的仪器设备无法开放满足大多数学生的预习需求，学生进行物理实验预习时只能通过书本进行，只能对理论知识进行预习。对学生来说，预习环节的不完善导致学生无法对实验环境建立直观认识，学生上课前对即将开展的实验过程不熟悉，学生实验中无法有目的地进行操作、观察和独立思考，并利用掌握的知识对现象进行合理分析讨论，解决实验问题。对教师来说，教師对学生预习情况的检查只能通过学生提交的预习报告进行，而通过这些大同小异的预习报告教师无法在课前发现学生对实验项目中普遍存在的难点、重点问题的把握，从而在实验课中进行有针对性的讲解。

2.撰写实验报告和复习环节。由于受到时间的限制，学生在课堂实验上无法消化实验教学的内容，在撰写实验报告和复习时如遇疑难，只能靠“回忆”。但实际上很多问题学生看到仪器就容易解决，但靠“回忆”的方式，往往得不到解决，这样就导致学生对所学实验根本无法掌握。这样的教学过程导致很多学生上实验课变成了完成任务，不利于学生对物理实验学习的积极性，极大地影响教学质量的提高。

3.考试环节。物理实验考试不仅要考察学生对理论知识的掌握，更要考察学生的实验动手能力和思维能力。在同时面临成百上千学生时，在有限的时间内，真实实验仪器无法满足考试需求。受到硬件、实验室以及师资的限制，物理实验考试尤其是动手操作考试很难进行，老师凭印象打分，成绩因教师而异，考试不具备客观性，这就使学生学习的积极性和参与热情受到了极大的影响。

中心一直致力于把部分既能体现学科优势特色，又能反映科研前沿的专业实验，介绍给本科生。但由于这些仪器价格昂贵，耗材配备较多，管理严格，本科生难以接触这些仪器，而且操作的难度很大。同时，中心并无这些较贵的仪器，无法开设这些实验。若要专门开设这些实验成本过高的实验，资源消耗也比较大。这样就使本科生失去了接触和了解科研前沿的机会。

二、虚拟仿真实验教学中心建设的意义

由于教学资源有限并且课时较少，仅靠课堂真实实验教学不能很好满足不同学生的不同兴趣爱好，利用虚拟仿真实验可以提高培养学生的学习能力和实验能力。同时，部分实验设备精密、结构很复杂、价格昂贵的仪器台套数太少等很多问题亟待解决。虚拟仿真实验可以实现开放式教学的先进的实验手段，不仅可避免在实验过程中贵重仪器设备的损坏现象，而且可以减少大量贵重仪器设备的投资建设。另外学生在宿舍也可以利用电脑或者手机就可以研究自己想要实现的实验。而且通过虚拟仿真实验和真实实验的结合，能够提高学生的创新能力。因此，很有必要建设虚拟仿真实验。

三、虚拟仿真实验的优点

传统实验设备随着使用年限的增长，设备逐渐老化，维护设备的难度大、投入的成本高。一般仪器设备超过7年之后维护成本较高，严重影响教师上课，而更新设备花费较大，学校一般很难批准。虚拟仿真实验和传统的实验相比，虚拟仿真实验后续投入少，维护比传统实验容易，学生做实验比较容易，在做实验之前可以提前预习，减少对设备的不规范操作导致的设备损坏。

四、建设思路

以现有虚拟仿真实验为基础，进行虚拟仿真实验与现有实验进行资源深度整合，依托于桂林理工大学校级物理实验教学中心成立了桂林理工大学物理虚拟仿真实验教学中心。根据地方工科院校特点及人才培养的需要，按照“夯实基础、激发兴趣、创新教育、培养能力”的物理实验教学指导思想提出了“虚实结合、相互补充、能实不虚”的建设原则，和“精选实验，加强提高，学科交叉、相互衔接、探索创新”的建设思路。以此为指导构建大学物理虚拟仿真实验教学体系，并持续推进实验教学信息化建设和实验教学改革与创新。进一步通过校企合作共建、共管，将中心建设成为专业特色鲜明、服务全校各专业并有一定区域辐射作用，全过程、多层次、系统化的虚拟仿真实验教学基地。

五、虚拟仿真实验提供的解决方案

通过虚拟仿真实验，采用虚实结合的模式，解剖各个教学环节，能够实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，使学生在宿舍、图书馆、机房等可24小时随时通过仿真实验系统进行物理实验的预习和复习;可以在机房安排大规模的同时考试，考试系统内置有统一专家评判系统，对所有学生的评分都用同样的标准，保证了评分的公平性。通过虚拟仿真实验教学，还能促进教师实验教学理念的提升，提高实验教师应用现代化教学手段的能力。

目前，虚拟仿真实验online版有实验65个，在没有实验课的情况下，学生可选择自己喜欢的实验项目进行仿真实验，增加物理实验知识、开阔视野、体会物理实验的魅力，为今后的研究型、创新型实验的开展打下良好的基础。虚拟仿真实验教学中心的建设，能够将贵重实验设备虚拟数字化，使非专业人员也能模拟操作专业人员才能接触的仪器。把本科实验教学与学科专业特色结合起来，将科研成果及时向教学实践转化，利用仿真实验实现对本科生的培训。同时，学校也在积极争取经费增加创新型、设计型新实验，全方位提高学生的综合能力。

六、结束语

物理虚拟仿真实验室对现有实验的补充和扩展，学生不受设备和平台的限制，更不会受到时间和地点的限制，随时可以根据需要对所学知识进行复习，对未学知识进行学习。使学生的动手能力、科学思维能力及对科学方法的掌握能力得到极大的提高。因此，建立虚拟仿真实验教学平台对桂林理工大学学生是很有必要的。

参考文献：

[1]刘维慧，孟丽华，于阳，等.工科物理虚拟仿真实验教学平台的建设实践[J].大学物理实验，2016，(29)：38-41.

[2]陈守满，姜建国.虚拟现实技术在教学中的应用[J].计算机应用，2002，(4)：111-112.

[3]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，32(11)：5-8.

作者：程勇

第2篇：浅谈大学物理实验与中学物理实验的有效衔接

摘　要:提出在大学物理实验教学中要重视大学物理实验和中学物理实验的衔接,阐述了大学物理实验和中学物理实验的衔接方法。

关键词:大学物理实验;中学物理实验;教学衔接

作者简介:娜日图(1959-),女,蒙古族,内蒙古锡林浩特人,内蒙古工业大学理学院,实验师,主要研究方向:物理实验。(内蒙古呼和浩特010051)

物理学是自然科学中最重要、最活跃的一门实验科学之一,其理论与实验相辅相成,既紧密联系,又相互独立。物理实验在物理学发展过程中起着重要的直接作用。对高等工科大学生来说,不仅要有比较深广的理论知识,而且要具备从事科学实验的较强能力。大学物理实验教学是学生系统地进行科学实验能力训练的开端,是打好基础的重要环节。

物理实验不仅可以给学生传授知识,培养学生的能力,启迪学生的兴趣,而且直接影响学生的世界观和辩证唯物主义的思维方式、实事求是的工作作风、严谨的科学习惯。物理实验在培养学生理论联系实际、科学实验能力、创新能力以及培养、提高学生的科学实验素质方面都有着十分重要的作用。

,对于新人学的大学生来说,物理实验并不是一门全新的、陌生的基础课程。他们从初二开始接触物理实验知识,高中又学习了三年物理并做过一些简单的实验,已具有一定的物理实验基础知识。然而大学物理实验和中学物理实验在教学目的、教学方法及学习方法等各方面都有很多不同之处,若学生已习惯于中学物理实验的教学方法和学习方法,形成一定的学习习惯,这将有可能对大学物理实验的教学带来负面影响。因此如何使学生尽快从中学物理实验过渡到大学物理实验的学习,是大学物理实验教学需要解决的一个重要问题。

一、大学物理实验和中学物理实验的主要区别

1.教材的区别

中学物理实验没有独立的教材,实验内容编写在教材之中,中学物理教材虽然包括力学、电学、光学、热学和原子物理五大部分基础知识,但由于环境和条件的限制能同步开设的学生实验非常有限,演示实验较多。而大学物理实验是物理学类的一门主课,有独立的教材、独立的课程体系,主要分为基础性物理实验、设计性探索式物理实验、设计性探究式物理实验、设计性研究式物理实验。

2.实验教学目标和方法不同

首先中学物理实验教学不是一门独立的课程,是与物理课同步进行的辅助课程。它的重要作用是借助于实验帮助学生及时巩固、理解和掌握所学的物理知识,增强学生学习物理的自信心。演示实验是教师边讲边演示实验,学生观察实验并记录数据,目的是借助于实验帮助学生揭示有关物理现象和规律,巩固所学的知识。学生实验是以学生动手为主的实验,要求学生认识、安装、调试一些最基本的仪器,理解实验原理、方-法、步骤,达到提高学生动手能力及开拓视野的目的。由于在中学每一物理实验课都是在学生学过理论知识,做过大量有关习题,对所学的理论知识有较好的认识和理解的基础上进行实验操作,在已设计好的表格内记录实验数据。最后由教师作实验总结,所以学生学习的主体意识不强,对老师的依赖性较大。大学物理实验是各专业的一门与理论课并行的独立公共基础实验课程,具有独立的教学内容、教学方法、教学目的,配备了较精密的仪器。由于教学内容多、课堂教学信息量大,实验前学生要主动学习实验操作规程和能力训练目标,为实验做好充分的准备。课堂是以老师的主导作用与学生的主动性相结合,学生要在规定的时间内独立完成实验,独立观察、分析、研究实验现象,对物理量进行等精度测量。课后要对测量结果进行分析、讨论,包括不确定度的分析,讨论产生不确定度的原因,对实验中物理现象进行解释,对实验装置和方法提出改进意见,并能写出较为完整的实验报告。

学生要有较强的学习主体意识。通过实验学生要了解科学实验的一般思路和研究方法,提高科学实验能力、创新能力。能运用物理学原理和物理实验方法来研究物理现象和规律,巩固、拓展、加深对物理学原理的理解并提高应用水平,锻炼刻苦耐劳的毅力和严谨治学的态度,为以后从事科研工作打下坚实基础。

3.学生的学习目的和态度不同

在中学阶段虽然物理教学大纲已经明确规定了学习中学物理的目的,但现实中大多数中学生学习物理的目的是为了在高考中取得好成绩,考入理想的大学。因为他们目标明确,又有学校的老师、家长对他们不断督促,所以大多数中学学生为了实现理想能够废寝忘食、刻苦、自觉、超负荷地学习。考入大学后,生活、学习、人际关系等各种事情主要靠自己来安排,再加上大学老师和学生除上课外,平时接触时间比较少,平时也很少进行各种测验,那些自制力较差的学生往往会感到茫然不知所措,容易产生歇歇的心理,认为上大学就是为了拿毕业证,学习的目标是在期末考试中能够及格,拿到学分。出现了课前不预习,上课不认真听讲,不遵守实验规则,实验课应付了事的不良现象。

二、做好大学物理实验与中学物理实验的衔接

1.从参观舞睑室开始,引起学生对实验的兴趣

兴趣是产生动机的主要条件。学生对课程产生了兴趣,就会积极主动地学习,教学就会达到事半功倍的效果。部分新生---由于没有学好中学物理、没有认真做过物理实验,对学好大学物理实验没有信心。针对新生心理特点教师应配合学校入学教育,组织新生参观实验室、观看各种各样的仪器、设备,以及观看高年级做实验的情景,使学生在一开始就了解大学物理实验和中学物理实验的不同之处。同时请高年级学生介绍一些好的学习方法和经验,打消新生对大学物理实验的畏惧心理,增强自信心,从而激起学生学习的欲望,激发学习兴趣。

2.要有一个平稳的过渡过程

要使学生由中学已习惯的学习、生活模式顺利过渡到大学新的学习、生活模式,需要一定的时间和方法。学生已习惯于中学物理实验课堂教学容量少,节奏慢,理论与实验并进,讲做相结合,完全依赖老师的教学方法。如果一开始就进行大容量、快节奏教学,学生一下子不能适应,搞不清实验中物理现象的因果关系,迟迟抓不住要领,从而盲目操作,导致实验失败。这样不仅影响了大学物理实验的教学效果,也会挫伤他们学习物理实验的兴趣和自信心。所以对不同专业各个层次的学生实验题目和内容都要精心设计和安排,因材施教,因势利导,循序渐进。根据学生的实际情况应该采取不同的教学方法和手段,一开始可适当放慢教学进度,使学生有一个逐渐适应的过程,这个过程既是学生学习知识的过程,也是学生领会学习方法、提高能力、接受科学素质熏陶的过程。要注意与学生的沟通,了解并及时帮助学生排除各种影响学习的不良情绪、情感,建立和谐的师生关系,增进师生感情,帮助学生端正学习态度,明确学习目的,充分调动学生的积极性,使他们感到兴趣盎然,学习态度由原来的“要我学”变为“我要学”,引导学生平稳度过这个时期,这对学生今后的学习会有很大帮助。

3.从中学物理知识的学习顺利过渡到大学物理知识的学习

物理知识具有系统性和连贯性,大学物理实验的部分内容是中学物理内容的延伸,在进行大学物理实验这部分内容教学之前,首先要针对教材的具体情况及学生的学习兴趣,找准切入点,简要复习以前学过的物理知识,引导学生由“已知”探“新知”。通过类比引导,减少梯度,随后指出中学物理知识的局限性或特殊性,从而比较自然顺利地引入课题。要做到这一点,教师首先要熟悉中学物理教材内容,了解中学老师的教法、教材的特点,弄清中学物理知识与大学物理知识的衔接。例如通过简单复习胡克定律、利用投影法演示钢丝形变的实验引人大学物理实验拉伸法测定弹性模量新课题,说明大学物理实验研究问题的方法,使学生了解弹性模量,更深入地揭示力和形变的关系。

为了让学生从高中物理实验思维方式逐渐进入大学物理实验思维方式,在薄透镜成像及焦距的测定实验教学中,笔者先利用列表的方式,带领学生对原有的知识做简明扼要的回顾,如表1所示。

凸透镜的成像,以焦点和2f所在的两个特殊位置把物与透镜之间分成三个区域:u>2f;f

然后引导学生学会阅读理解教材、消化教材,进而应用知识解决问题。能让学生自己动手安装、调试的应该尽量鼓励学生自己去做。这样,学生在实验中解决实际问题时,往往感到十分便捷。课后许多学生都反映体验到了成功的快乐。尽管这不过是一个小小的成功,可对于学生,却唤起了他们的求知欲望,教学效果明显提高。在教学中一定要注意合理安排时间,复习中学物理知识时要重点突出。简明扼要,目的是要由此引入大学物理实验的新内容,讲解大学物理实验知识。

4.给学生创设和谐的学习环境

大学物理实验是大学生进校后第一门科学实验课程,是学生在科学实验思想、方法、技能等方面接受较为系统、严格训练的开始,是学生进行自主学习,培养创新意识,为后续课程及科学研究打好基础的第一步。新生的好奇心强,大学物理实验的第一堂课是引起他们的学习兴趣,从而使其学好物理实验课的契机,教师一定要抓住这个机会认真备课,写好教案,提前预做实验。只有预做实验才能及时了解情况,掌握每个实验的关键,做到心中有数,万无一失。为了每一位学生能做好实验,课前要检查每一组仪器,先从数量上、规格上检查,其次看每一件仪器是否能用。考虑到实验过程中有出问题的可能,可以准备一些备用仪器,以便及时补充更换。总之要给学生创设一个轻松、快乐、和谐的学习平台。

5.重视实验前的预习,使学生掌握获取知识的能力

每一个实验都是一项具体工作,理解原理,掌握方法,熟悉仪器设备及测量数据,任务一般都比较繁重。为了在有限的时间内达到预期目标,实验前要布置预习提纲,要求学生自主学习实验操作规程和能力训练目标,明确实验目的,弄清原理,了解内容、步骤、测量方法和注意事项。对需要设计的部分应事先设计好实验方案,画好原始数据表格,计划要测量的次数,写出合格的实验预习报告,以便实验时能及时、全面地获得需要的数据,顺利地完成实验。课前要采取多种方式检查预习情况,如可采用全查、抽查、提问、讨论等方式检查预习报告情况,记录预习成绩。对于无故不预习的学生,可采取停做实验先预习、课外补做实验的办法。

6.培养学生贯彻始终、坚定自觉的学习习惯

在学生实验过程中,要认真观察学生实际操作的过程,根据学生的实际情况可确定几个实验小组作为考核对象。在指导全班学生实验的同时,重点观察这些小组的实验情况,分析实验中存在的问题并及时给予指导。指导最好采用反问式的启发,启发学生依靠自己排除故障,锻炼独立工作的能力和分析、解决问题的能力,获得独立研究的能力,形成独立研究的习惯。对那些基础薄弱、动手能力差的学生要耐心指导,与他们进行交流,引导他们分析出现问题的原因,并帮助他们改正,使学生操作认真仔细,有条不紊,准确记录实验数据,科学地进行分析,准确掌握实验要领。在实验教学中,实验报告也是一个重要内容,实验完成后应写出论文式的实验报告,这是一种培养学生科学研究能力的过程,没有实验报告的实验,不能算是一个完整的实验过程。每次做实验,教师都要对学生的实验报告进行批阅,内容包括现象描述、数据处理、实验结论、不确定度的分析、实验测量结果的表达、实验失败原因的分析、解答实验习题、改进实验方法的设想。通过批改实验报告及时了解学生的情况,能更好地引导学生深入细致地做好实验,培养学生的意志品质,增强他们的坚韧性和自制力,使他们养成贯彻始终、坚定自觉的学习习惯。引导学生去钻研、去联想。将书本知识和已学过的各种实验物理思想、研究方法和实验技巧联系起来,构成一个牢固的知识网络,并灵活应用,获得更多知识和技能。

三、结语

大学物理实验课程开设的好坏直接影响到后续实验的成效,也影响同时开设的物理学理论课的学习。针对学生的实际,我们将教学内容分为不同阶段,使学生的学习方法、思维方式有一个逐渐平稳过渡的过程,从而提高大学物理实验教学的质量,增加学生学习大学物理实验的兴趣,有利于后续课程的学习以及进行课题设计、科学研究,有利于培养和提高学生从事科学实验的素质。在培养人才的目的上,实验教学与课堂教学的关系应该是能力与知识的关系,两者是相辅相成的,所以我们需要把工作做得更细,才能圆满完成教学任务。

参考文献:

[1]中学物理教师手册编写组.中学物理教师手册[M].上海:上海教育出版社,1982

[2]胡平亚.大学物理实验教程[M].长沙:湖南师范大学出版社,2007

[3]张志东.等.大学物理实验[M].北京:科学出版社,2007.

作者：娜日图

第3篇：物理仿真实验在大学物理实验教学中的地位

摘要:大学物理实验教学面临困难,物理仿真软件的出现,给教学带来了阳光。物理仿真实验这一新型的教学方式可否与实物实验教学齐头并进,结合宁波大红鹰学院的探索实践,讨论了物理仿真实验的利弊,提出了物理仿真实验的发展空间。

关键词:物理仿真实验 物理实验课程 实物实验 虚拟环境

1 大学物理实验教学存在的问题

1.1 理论教学和实验教学的内容在时间上不同步。大多数学生反映在做实验预习报告时有力不从心之感,主要表现在对实验设计思想的理解不足,对实验数据的物理意义不清,导致对实验数据建立分析模型存在困难,缺乏对实验过程的反思,长久以往,必然导致学生学习兴趣的降低。

1.2 实验预习是整个学习过程的起点,但它也是实验教学的瓶颈。学生做预习报告时,往往面对的是条条框框的书本,枯燥的文字描述导致学生产生畏难情绪。多数学生在做预习报告时,长篇累续地抄袭实验教学指导书上的文字,对实验原理、设备、过程没有用心去阅读和体会,这种缺乏主动感性认识的应付性劳动,严重束缚了学生的思维空间。

1.3 现有的实验种类和规模与学生规模的扩大和课程要求的升级难以同步,现场指导教师资源缺乏,不利于大学物理实验课程个别化教学特性的要求,往往使实验教学流于形式。

2 未来大学物理实验教学的发展趋势

大学物理实验教学的主要目的是通过实验使学生对于物理学有更深刻的认识以及培养他们从事实验物理学研究的能力和所需的科学素质。单一传统的实物实验教学已无法满足人才培养的需求,我们需要打破模式型的实验教学,让学生有更多的思考空间,同时我们也要提供给学生一定的知识基础,和实践条件。那么仿真实验与实物实验相结合的实验教学模式,是实验教学的改革趋势。

物理仿真实验即通过计算机及相关软件来模拟(仿真)物理实验环境。仿真实验系统能营造一个虚拟的实验环境,可以真地模拟出学生进行实验操作的整个过程,可以实时显示测量结果,提供多种实验方法,可以实现更灵活的操作。物理仿真实验在对实验现象模拟的直观性、全面性,操作的直接性、简易性、形象性,实验中各种难点及问题的预设置,实验步骤的容错性及综合纠错提示等各方面的开发都做到了系统完善。并在实验原理及实验步骤的动态演示,实验参数的可设计性,教与学的交互性,练习及实验总结的等方面都有着一般课堂讲解难以达到的效果。

3 物理仿真实验教学应用现状

物理实验仿真软件应用最多的是中国科技大学研制的大学物理仿真软件系列,该软件相对比较完善,模拟环境较贴近实物实验,仪器实现了模块化,具有实验教学解剖过程以及误差模拟功能等。大部分高校主要把其用于辅助教学,即作为实物实验前预习的工具,或是教师讲解实验时的课件。南京邮电大学葛智勇,毛巍威两位教师在《仿真技术在大学物理实验教学中的应用》一文中提到,他们开发的FLASH软件制作的仿真实验软件可以提供学生预习和教师教学之用。渤海大学董海宽,费英两位教师在《大学物理仿真实验教学探讨》一文中提到实物实验要结合仿真实验教学,学生通过仿真软件来预习实验,对实物实验教学有着事半功倍的效果。当然还有个别学校把仿真实验教学作为了一门课程,并取得了较好的教学效果。泰山医学院张东升在《应用“大学物理仿真实验”系统创新物理实验教学模式》文中提到仿真实验已作为一门课程在一、二年级1000学生中进行了教学,并取得了一定的教学效果。

4 物理仿真实验是否可以与实物实验并行

我们知道大学物理实验课时在不断的压缩,那就意味着老师讲学生做的传统实验教学只能使学生接触到有限的几个实验;另外加上仪器设备投入限制,学生无法一人一机操作,使一些自控能力较差的学生鱼目混珠。要解决这些问题,物理仿真实验给我们带来了教学改革的阳光,然而物理仿真实验能否与实物实验并进,成为一门课程呢?

物理仿真实验也有一些弊端,虽然物理仿真实验操作简单,但终是虚拟的环境,印象不深刻,另外实验的结果也是人为设定的,无法给学生留下思考的空间。但是对于一些基础性、验证性的实验,主要是要学生熟悉实验仪器,了解实验过程,而不需要学生设计,其实验结果也是一定的,同时,这些实验一般是在前期开设,也就是学生在大学刚接触实验时,是从这些实验开始的。由于地区教学差异,一些学生在中学很少接触实验,进入大学刚接触实验时,头脑中没有一定的概念,不明白实验课程到底要做些什么,实验仪器应如何操作,往往忙的焦头烂额,结果收获不多,可能还会损坏仪器,而实验教师面对的是几十个学生,无法做到一一指点。面对这样的教学现状,我们要解决的是让学生明确实验学习要做到哪几步,一些基本的实验设备应如何操作。而层次差异以及时间有限,我们无法一步一步带领学生进行,我们要留给学生足够独立的学习空间,同时为了杜绝鱼目混珠的现象,最理想的是学生一人一机。那么前期的实验教学可以采用物理仿真实验,物理仿真实验软件设置了一个虚拟的实验环境,有一套规范的系统,学生可按其步骤一步一步的做下去,这样即让学生明白了如何进行实验,包括预习、实验操作、数据记录、数据处理以及实验报告形成,同时也让学生在不破坏仪器的情况下熟悉了实验仪器,另外软件安装成本较低,可以满足学生一人一机。因此,物理仿真实验可以作为一门课程开展教学,但前提是作为实物实验的先修课程,让学生漫漫熟悉实验课程教学,为后期实物实验教学做准备。在后期的实物实验教学,教师不必再详细的讲解整个实验的规范,只要从旁指导就可以了,从而节省了师资力量,为培养学生独立思考能力和动手能力做准备。

5 物理仿真实验在我校的应用

宁波大红鹰学院是一所应用性本科院校,现有2届本科生,在09级本科生中开设了仿真实验课程,采用的是科技大学物理仿真软件,开设的实验项目是基础性实验。就课程教学情况对学生进行了访谈,主要总结如下。

物理仿真软件依托计算机,只要有计算机,学生可以随时随地进行实验操作,为学生对实验的预习和复习带来了方便,同时也不再怕课前虽努力复习原理,然在操作时还是困难重重,理论与时间衔接有差距。物理仿真软件对实验的步骤有提示,对刚接触大学物理实验的学生来说,可以自己研究学习,不再做无头苍蝇,同时可以写出系统、完整的实验报告,这这点上,我校学生体现比较明显。

当然,它的不足之处也有体现。例如仪器的调节,我们只能通过鼠标点击来进行,缺乏真实感。另外同一个实验的实验结果是相同的,容易使学生抄袭数据。

这些问题,笔者认为可通过对仿真软件的再研究来进行改善,毕竟计算机模拟仿真技术的发展从二战期间冯·诺依曼和乌拉姆模拟裂变物质中子随机扩散,从事与原子弹研制有关的探索;到战后美国麻省理工学院利用其研制的电子数字计算机Whirlwind模拟飞行器,解决导弹轨迹的优化。这些实例不难看出计算机模拟仿真技术的发展将成为人类研究、学习的重要手段,而物理仿真也既是计算机模拟仿真技术的一个分支,它将是物理实验教学中必不可少的一部分。

参考文献:

[1]霍剑青.大学物理实验仿真实验的研制和教学实践[J].教育与现代化,1999,13(2).

[2]周燕.虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用.合肥工业大学学报(社会科学版),2008(5).

[3]王晓蒲,霍剑青,杨旭等.大学物理仿真实验和教学实践.物理实验,2001(1).

[4]赵英,陈小林,何仁生.大学物理仿真实验教学刍议.大学教育科学,2004(4).

[5]蔡青.仿真实验的应用与大学物理实验的教学改革.成都信息工程学院学报,2006(1).

作者：吴晶晶

第4篇：山西大学大学物理实验演示实验实验报告

实验目的：

1.在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力;

2.通过此类实验建立理论联系实践的能力与思维;

记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。

该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能(即能记忆温度高低两种情况下的形状)可以有上百万次的变形和恢复。镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。低温差热机：可以利用比环境温度高4℃的任何热源，使一组活塞运动并推动转轮运转，是一种很好的利用低温热源的热机，可以利用不高的温度差实行热工转化。主要应用在于能利用传

统热机无法利用的能量来源。

经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。活塞和工作物质在往复过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热机原理极好的阐释。其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系数小，透光性好。耐腐蚀性强。

投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物理规律。统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，比如相对论基本假设的提出等等。

辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光。

昆特管(声驻波演示)：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。该装置的缺点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。

气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量

声速。

热声效应演示仪：所谓热声效应是指在可压缩流体的声震荡与固体介质之间由于热相互作用而产生的均能量。相当巧妙地利用谐振管中声驻波的能量，将热声堆下面的能量“泵”到上面来，使热声堆上下产生将近10℃的温差，是一种声制冷的方法。

其工作过程为：谐振管上部为一个热声堆，下部为一个扬声器。扬声器发出的声波在谐振管内形成纵向驻波。热声器下部声压增大时，推动气团向上运动，并因压缩而升温，将热量传给声堆。声压下降时，气团向下运动，但热声堆温度下降较少，于是向热声堆上部输热。热声堆中无数气团每次振动都吸收一定热量向上传输，热量不断地被从低温区泵到高温区，从而实现了声制冷。

伯努利悬浮盘：该装置形象地显示了伯努利方程中流速与压强的关系。因流速大压强小，悬浮盘克服了自身的重力悬在空中。

傅科摆：它使我们不依赖于相对天体的运动就能感受到地球的自转。单摆由于不受垂直于摆平面的力，摆平面应该保持不变。但傅科摆让我

们看到了在北半球按顺时针方向转动(在太原的转动周期为39.1小时)，赤道上是不转的，南北两极转动周期为24小时。这是因为地球自转是带动这固定在地球上的一切(包括傅科摆的角度盘)，而摆锤、空气、水流由于惯性还是保持原来的运动状态不改变，这就构成了相对运动。

看得见的声波：利用生理上的视觉暂留效应，将声波可视化，助于理解。该装置的不足之处是将纵波显示为横波。

椎体上滚：实验中的椎体由高处滚向低处，与我们传统观念不符。但实际上椎体在上滚的过程中，重心是下降的，与物理规律统一。本实验告诉我们表象与本质有时候是完全相反的。

角速度矢量合成演示仪：让一个转轮绕俯仰角可改变的水平轴转动，再让它同时参与绕竖直轴的转动。水平轴转的俯仰角会随着绕竖直轴转动的方向和转速而变化。该装置能形象地反应角速度合成的矢量性。

转动惯量演示仪：

离心加速器：原理是角动量守恒，施加的力在转轴上(没有力矩)

进动仪：可直观地演示刚体的进动和陀螺仪

的工作原理。

回转仪：在改装置中转轮不会因重力作用而落地，而是产生了进动(即轮轴绕立柱的转动)，显示了转动系统的进动规律。

利用刚体定轴转动轴的指向性，制成惯性指导陀螺仪，精准指向。

范式起电机：上下两个圆辊用环形橡胶带连接，电机带着高速转动。摩察产生的静电在上辊，下辊的静电导入大地。这样使得电极球上的电荷越来越多，产生很高的电位。用于演示静电作用、尖端放电、电荷间的相互作用等。

安培力演示仪：原理是通电导线在磁场中产生力的作用，可以直观地观察安培力的方向、大小随线圈、磁场的变化规律。

高压静电电压表：利用静电力推动光点移动，可在标尺上独处数据。

帕尔贴效应仪：不同的导电材料的电子能量不同。将两种导电材料接触后连入电路，向具有低能态电子材料流入的电子有将多余的能量传给晶格是材料升温，直接将电能转化为热能;向高能态电子材料流入的电子将从晶格获取能量使之降温，将热能直接转化为电能。本装置直接

通过手型处直接感受这种制冷制热的过程。选用帕尔贴效应明显的材料如三碲化二铋(帕尔贴效应温差可达67℃)可制冷制热。最广泛的应用为车载冰箱。

法拉第楞次定律：金属壳相当于密绕线圈，镂空金属壳相当于疏绕线圈。通过铁块下落的速度自身的对比和与铝块降落速度的对比，将楞次定律直观表示出来。

楞次定律的本质是能量守恒。

磁阻摆：很好地阐释了楞次定律的内涵：感应电流产生的磁场作用总是阻碍感应电流。大量应用于仪表指针，使之便于快速度数。

第5篇：大学物理实验

《大学物理实验》选课要求

一.注册：

网址:219.216.105.181

生本人的期末成绩录入。

二.选课：学生注册后自己上网选课,选课前请

1.仔细阅读网上选课要求。

2.必须确认在没其它课的时间段选课。

2010～2011学年第一学期：

1.选课内容：

每个学生在规定的10个实验中选作9个，其中电桥、示波器、分光计三个实验为必选实验，不可不选。

2.每人每周只可以选作一个实验，如多选无效，只记录一个成绩。

3.网上选课系统开通时间：

第二周周五8:00点～第二周周日24:00点。

4.网上补选时间：

第三周周一8:00点～第三周周二17:00点。

选课人数不足4人不开课。学生可于第三周周一查看选课结果，如所选的上课时间段不足4人，要重新补选。

2010～2011学年第二学期：

具体要求详见网上的选课要求。

三.上课时间：

物理实验课上课时间每天分段：

第一段： 7：30;

第二段：10：10;

第三段：13：30;

第6篇：大学物理仿真实验实验报告

实验名称：空气比热容测定

学院：机械工程学院

专业班号：车辆11

姓名：刘娟娟

学号：2110105001

第7篇：大学物理实验小结

从大一的下学期开始，我们的物理实验课上到现在已经两个学期了，记得在高中的物理课堂上，我们也经常做实验，但是记得我们都是看着老师做，然后我们在下面看着，结果正常都是老师说，而现在我们一个人或者两个人一台仪器，我们可以根据实验的要求来自己做实验，得到实验的结果，在做实验的过程中，发现并解决问题。这样也增强了我们的动手能力与发现问题的能力，大学里注重的是自主学习，所以在每次实验之前我们都会自己先对实验进行预习，大致了解实验目的、实验原理、实验仪器以及实验步骤等，然后再去实验室做。

两个学期下来，我们做了很多的实验，但是让我记忆最深的要属全息照相这个实验了，下面，就让我说说这个实验吧,既是一个小结，也是对我学习实验的一个回顾与思考。

其实全息照相最让我感兴趣的是它能再现十分逼真的立体像，与我们观察的实物是一样的，立体感很强，如果你把全息片分成若干的小块它的每一块都可以再现元物体的完整的像，神奇的吧。而且它还易于复制，并且还保持和原来的像一样。全息照相的时候是要把教室里的灯全部关闭的，整个教室这个时候很安静的，对了。我们的试验台好像是高阻尼全息实验台，也就很好的防止了不必要的震荡对实验的影响了，一个人一个实验台，我当时旁边的试验台没有人，所以，我就一个人调了两个试验台，嘿嘿，还好，时间都来得及的，我们在老师的安排下统一而有序的做着实验，实验时，我们要保证光路的光程差要尽量为零。因为只有在这种情况下，物光与参考光才能最相干。在摆放好仪器后，我们需要固定好仪器。这个实验是所有同学同时进行，在老师发出曝光指令后我们就会一起按下按钮。曝光结束后，接下来的就是显影和定影了。在显影液里泡上几十秒，然后放入清水中。实验的时间由老师决定的，我们大家都很配合老师的，因为我们都想看看自己做出来的到底会是什么样子的，等到底片上的水汽干了之后，就可以通过原先的光路查看自己的全息照相了，老师第一个看的我的，然后就给了个92分，哎妈呀~老高兴了~嘿嘿。

两个学期的实验也就这样的做结束了，对我来说，我感觉自己确确实实学到了一些东西，但是，我想，我要说的这些话可能确实很普通，但确确实实是我想说的。

第一，养成课前预习的好习惯。实验时,我们只有两个小时的实验时间，为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要认真地预习,才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。说道这里，我想，不能不提我们的预习了，很大一部分的同学都是仅仅把课本上的句子抄了下来，具体说的什么其实一点也没有在意，只有弄懂了实验的目的,基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;我们才能把把实验中所有的地方都弄透彻,才能达到实验应有的效果。

第二，上课时认真听老师做预习指导和讲解，不知道老师有没有观察过，上课你在讲的时候，你注意到有同学在记你说的注意点吗?可能老师你也会说，实验很简单，没什么必要吧，但是我想说，有时候还就真的要记下来的，做实验的时候老师正常不在，你看不到，这个时候很多同学就会去问其他同学，刚老师讲的什么啊?怎么做的啊?我忘记了什么的。

第三，实验培养我们的动手能力。“实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。”现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。可是还是有一部分同学喜欢抄别人的实验数据，我个人觉得这样就很没有意思~干脆，就别做实验了，直接填好数据你回去得了。

大学物理实验课让我收获颇丰，同时也让我发现了自身的不足。在今后的学习和工作中不断提高、完善自己通过实验所学到的东西，做到真正的学以致用。

学校： 紫金学院 学号： 0901042**

第8篇：大学物理演示实验

实验报告

71110419 顾兆伦

2011.11 1.大型闪电盘(辉光盘)演示实验

【实验目的】：

观察平板晶体中的高压辉光放电现象。

【实验仪器】：大型闪电盘演示仪

图11 大型闪电盘演示仪

【实验原理】：

闪电盘是在两层玻璃盘中密封了涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃珠 充有稀薄的惰性气体(如氩气等)。控制器中有一块振荡电路板，通过电源变换器，将12V低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。

通电后，振荡电路产生高频电压电场，由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫外辐射激发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷的荧光材料决定。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。

【实验步骤】：

1. 将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小; 2. 插上220V电源，打开开关;

3. 调高电位器，观察闪电盘上图像变化，当电压超过一定域值后，盘上出现闪光; 4. 用手触摸玻璃表面，观察闪光随手指移动变化;

5. 缓慢调低电位器到闪光恰好消失，对闪电盘拍手或说话，观察辉光岁声音的变化。 【注意事项】：

1. 闪电盘为玻璃质地，注意轻拿轻放;

2. 移动闪电盘时请勿在控制器上用力，避免控制器与盘面连接断裂; 3. 闪电盘不可悬空吊挂。

【实验感想】：通过本实验我们看到了小时候只能在科幻电影中看到的场面，在了解了它的原理之后，我对物理产生了更加浓厚的兴趣，知道物理不仅能够做一些很高深的研究，还能将成果很好的应用到现实生活当中，物理真的很强大，也很奇妙。我们每个人都有责任学好物理来更好的服务大众。

2.偏振光干涉演示实验

【实验目的】：

学习偏振光干涉原理。 【实验仪器】：偏振光干涉演示仪

图13 偏振光干涉演示仪

【实验原理】：

偏振光干涉演示仪内的图案分两种：

(1)层数的薄膜叠制而成的蝴蝶、飞机、花朵等图案(中心厚，四边薄)，薄膜内部的残余应力分布均匀。

(2)光弹性材料制成的三角板和曲线板，厚度相等，但内部存在着非均匀分布的残余应力。

白光光源发出的光透过第一个偏振片后变成线偏振光。

线偏振光通过这些模型后产生应力双折射，分成有一定相差且振动方向相互垂直的两束光。这两束光通过最外层的偏振片后成为相干光，发生偏振光干涉。

对于蝴蝶、飞机、花朵等模型，由于应力均匀，双折射产生的光程差由厚度决定，各种波长的光干涉后的强度均随厚度而变化，故干涉后呈现于层数分布对应的色彩图案。

对于三角板和曲线板，由于厚度均匀，双折射产生的光程差主要与残余应力分布有光，各波长的光干涉后的强度随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。条纹密集的地方是残余应力比较集中的地方。

U形尺的干涉条纹类似于三角板和曲线板，区别在于这里的应力不是残余应力，而是实时动态应力，所以条纹的色彩和疏密是随外力的大小而变化的。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否收到应力已经应力的分布情况。

转动外层偏振片，即改变两偏振片的偏振方向夹角，也会影响各种波长的光干涉后的强度，使图案颜色发生变化。

【实验步骤】：

1. 轻地从仪器上方抽出仪器内的两种图案，看到它们都是由无色透明的材料制成，原样放回;

2. 打开光源，这时立即观察到视场中各种图案偏振光干涉的彩色条纹; 3. 旋转面板上的旋钮，观察干涉条纹的色彩也随之变化;

4. 把透明U形尺从窗口放进，观察不到异常，用力握U形尺的开口处，立即看到在尺上出现彩色条纹，且疏密不等;改变握力，条纹的色彩和疏密分布也发生变化。

【注意事项】：

取玻璃片也小心轻放，注意安全。 【实验感想】：通过物理下册的学习，我们光的干涉以及偏振光有了理论上的认识，这次演示实验我们对其产生的现象有了感官上的认识。理论结合实际，用理论解释实际现象，用实际现象探索新的理论观念，这是物理之路更加长久、更加平坦的必要条件。

3.声波可见

【实验目的】：

借助视觉暂留演示声波; 【实验仪器】：声波可见演示仪

图6 声波可见演示仪

【实验原理】：

不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同，即合成波形各不相同。本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。

【实验步骤】：

1.将整个装置竖直放稳，用手转动滚轮;

2.依次拨动四根琴弦，可观察到不同长度，不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波; 3.重复转动滚轮，拨动琴弦，观察弦上的波形。 【注意事项】：

1.滚轮转速不必太高。

2.拨动琴弦切勿用力过猛。

【实验感想】：以前对声波的理解只是停留在想像层面，当看到立体存在的声波后感觉非常奇特，本实验很好的利用了视觉暂留原理，使学生能更好的理解物理研究对象。实验对物理原理的应用实在是妙不可言。

通过这次演示实验的参观，我们对物理这门奇妙的学科产生了更加浓厚的兴趣，对物理理论上模糊的地方通过对实际现象的观察有了更清楚的认识，希望以后能多一点实验内容，更大的激发学生们的兴趣，更好的推动物理学科的发展。

第9篇：大学物理实验总结

转眼又一个学期的大学物理实验结束了，经过一年大学物理实验学习，我学到了许多原理和知识，在大学物理实验课即将结束之时，我对在这一年来的学习进行下总结，总结这一年来的收获。

通过物理实验的学习，我认识到了实验是物理学的基础，许多理论直接来自于实验。我们学理科的同学，尤其要重视实验课，注重理论与实践相结合。经过物理实验这门课的学习，我们接触了力学、热学、电磁学、光学等诸多物理学的实验。从中学会了许多数据处理方法，如列表，作图，逐差法等。用比较法对天平，电桥，旋光仪等方面进行了应用;用补偿法主要在对电桥的学习中进行了应用;用转换法在霍尔传感器等方面进行了应用;用干涉法在牛顿环仪，迈克耳逊干涉仪等方面进行了应用;以及认识及操作了很多的实验仪器，如导热系数测定仪、全息实验仪、光电效应实验仪等。这些都是以前没有接触过的。

物理实验远没有我想象的那样简单，要想做好一个物理实验，容不得半点马虎。大学物理实验正是这样一门培养我们耐心、恒心和信心的课，每次实验，相应实验教室黑板上都贴了实验的一些原理和公式，虽然这对我们实验有很大帮助，但对于实验的一些细节问题及此次实验在实际生活中的拓展讨论还是必须要老师来授业解惑。在这里我想谢谢各位老师的指点和照顾，谢谢老师们的教诲，尤其使我印象深刻的是最后一次全息照相实验，我们实验结束自己并没有看到拍到的像，所以找了其他同学的底片作为的代替，被老师看出来了，后来拿自己的底片给老师看时，老师说我们底片上是有像的，只是不清楚而已，老师严厉的批评我们，叫我们以后不要弄虚作假，我真的从心底感谢这位老师，我会谨遵教诲的，这堂实验课我不仅学会了实验，更重要的是学会要怎样做人。

大学物理实验是我进入大学以来接触的第一门实验课，通过一年的学习与了解，我学到了很多关于大学实验的方法与要求，更重要的是，在自己亲自尝试与接触各种实验操作过程中，我了解到要作为一个合格的实验者，必须具备很多综合素质：

1、科学的严谨性;

2、解决问题的主动性;

3、对知识的探索性。实验教会了我许多东西，而这些东西，恰是我今后学习和工作中所必须具备的。当然对于这门课程，我也有一些想法，我们所做的实验都是按照已经设计好的路子走下来的，变化也不怎么大，如果这门课程可以变成一门开放的课程就更好了，让学生自己去摸索，自己去查阅资料，自己去想办法做好一个实验，或者让学生自己去设计一个实验验证一些理论，这样的话这门课将会变得更加有吸引力，而且学习效果也会更加的明显。

课程虽然结束了，但我们从中获益匪浅，同时发现了自身的不足。在实验课上学到的， 将发挥到其它中去，也将在今后的学习和工作中不断提高、完善;在此间发现的不足，将努力改善，通过学习、实践等方式不断提高。

最后衷心的感谢老师们对我的帮助，谢谢你们的付出和教诲。