⑴ 大學物理實驗都有哪些
大學物理實驗有:楊氏模量,邁克爾遜干涉儀,全息照相,衍射光柵,單縫衍射,光電效應,用分光計測量玻璃折射率,透鏡組基點的測量,測量波的傳播速度,密里根油滴實驗,模擬示波器的使用,磁電阻巨磁電阻測量,半導體電光光電器件特性測量、等厚干涉
1、楊氏模量
楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。當一條長度為L、截面積為S的金屬絲在力F作用下伸長ΔL時,F/S叫應力,其物理意義是金屬絲單位截面積所受到的力;ΔL/L叫應變,其物理意義是金屬絲單位長度所對應的伸長量。
2、邁克爾遜干涉儀
邁克爾遜干涉儀,是1881年美國物理學家邁克爾遜和莫雷合作,為研究「以太」漂移而設計製造出來的精密光學儀器。它是利用分振幅法產生雙光束以實現干涉。
3、等厚干涉
等厚干涉是由平行光入射到厚度變化均勻、折射率均勻的薄膜上、下表面而形成的干涉條紋.薄膜厚度相同的地方形成同條干涉條紋,故稱等厚干涉.(牛頓環和楔形平板干涉都屬等厚干涉.)
4、示波器的使用
波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有熒光物質的屏面上,就可產生細小的光點(這是傳統的模擬示波器的工作原理)。
5、電橋法測電阻
採用典型的四線制測量法。以期提高測量電阻(尤其是低阻)的准確度。程式控制恆流源、程式控制前置放大器、A/D轉換器構成了測量電路的主體。中央控制單元通過控制恆流源給外部待測負載施加一個恆定、高精度的電流,然後,將所獲得的數據(包括測試電壓、當前的測試電流等)進行處理,得到實際電阻值。
⑵ 《大學物理實驗在物理學中的作用》
實驗在物理學中的地位和作用
一、引言:
物理學從本質上看是一門實驗科學。物理實驗在物理學的發展和物理學教育中佔有重要地位。可以說,離開了物理實驗,就無法了解物理學。正因為如此,在物理學的研究和教學中,對於物理實驗歷來十分重視,無論從實驗的設計、儀器的製作和調試,還是到實驗過程的控制、實驗結果的分析等各個環節,都強調一絲不苟。想比之下,對於與此有關聯的思想實驗卻介紹不多。因此,對物理學中的思想試驗進行縱向的歷史考察,橫向的比較研究,是十分必要的。有助於物理學的研究和教學。
二、思想實驗的一般考察
伽利略是位近代物理學的先驅者。他對物理學作出了多方面的貢獻。其中,他發現的落體定律和慣性定律,為近代物理學提供了兩快堅固的基石。伽利略的成功,得益於他率先採用了科學的物理實驗,更得益於他獨創的物理實驗與思想實驗相結合的科學方法。伽利略的出色工作,表明了他既是一位物理學的大師,也是一位進行思想實驗的先驅。
眾所周知,在相當長的一段時間內,人們對於力和運動等物理現象、物理規律的認識,一直受到亞里士多德學說的束縛。亞里士多德認為:物體運動速度的大小和有無,是由它是否受力以及力的大小直接決定的;地面上輕重不同的物體下落速度不同;重物下落較快,輕物下落較慢,對此也曾有人反對過他的錯誤說法,但都因為沒有確切的實驗和理論的認證,所以沒有被人重視。第一個成功的打破亞里士多德的錯誤權威的正是伽理略。伽利略巧妙地運用思想實驗否定了這一統全歐洲近兩千年的錯誤理論。
物體下落的速度和物重成正比。伽利略在他的著作《關於兩種新科學的談話和數學證明》中寫道:「我十分懷疑亞里士多德曾用實驗驗證過。當兩個石頭,一個的重量是另一個的10倍,從同一高度,如100庫比特,下落時,其速度的差別會達到這樣的程度,以致前者著地時,後者還不超過10庫比特。」加利略緊緊抓住這一疑點,設計了思想實驗來進行分析和論證。他指出:如果亞里士多德的論斷成立的話,即重物比輕物體下落得快,那麼,當重物體和輕物體綁在一起下落時,由於快的受慢的阻礙而減慢。慢的受快的驅使而加快,其結果綁在一起的物體下落速度一定介於原來兩個物體的速度之間,即小於原來重物體下落的速度。但是,兩個物體綁在一起就成了一個復合體,它比原來的重的物體還要重,按亞里士多德的論斷復合體下落的速度要大於原來重物體下落的速度,這就和上面的結論相矛盾了。由此可知,重物體下落不會比輕物體下落的快,二者下落的速度應該是相等的。正是這一思想實驗,堅定了伽利略落體實驗的信心和決心。
在否定了亞里士多德的落體定律之後,伽利略進一步對自由落體運動進行了定量研究。他根據對自由落體運動的定性觀察結果:速度越來越快的基礎上,假設自由落體運動是一種勻加速運動,在1590—1592年期間進行了大量的落體實驗。但在當時的測試條件下,不可能立即用實驗來證實這一假設,伽利略便用思想實驗與真實實驗相結合的方法解決這個難題。他藉助於數學,求出了從靜止開始的勻加速運動的距離s與時間t的關系,即:s/t²=常量.這時不包括任何速率,只要直接測定s和t就行了。
但是,物體的自由下落還是太快了,在當時無法精確測定。伽利略想用不太快的運動來測量,即用斜面代替落體實驗,經過多次的反復實驗測定,得到如下結果:
(1)當斜面傾角固定時,球滾過的距離s與所用時間t的平方之比為一常數,即:s/t²=c.
(2)改變斜面的傾角,s/t²的值隨之改變,但小球通過的距離與時間平方成正比關系不變,變化的僅是比例常數。
伽利略用思想實驗把這個結果推向極端——當傾角為90º時。即物體作自由落體時,這個論斷也成立。他由此得出結論,自由下落運動是勻加速運動。
伽利略對自己所獨創的物理實驗和思想實驗相結合的科學方法感到由衷的高興。
伽利略之後,隨著科技的發展和認識活動的深入,思想實驗在物理學中得到了日益廣泛、自覺的運用,出現了馬赫、愛因斯坦等善於使用思想實驗的物理學家。物理學的各個分支中,產生了一些著名的思想實驗。例如,在力學中,馬赫對「牛頓旋轉水桶」的思想實驗。否定了牛頓的絕對時空和絕對運動。在量子力學中,有證明粒子波動性的單電子衍射實驗,能量勢阱等思想實驗,證明測不準關系的理想顯微鏡實驗,電子束單縫衍射實驗。在相對論中,有證明同時性相對性的「愛因斯坦列車」「光子火箭」的思想實驗等等。可以說沒有思想實驗,物理學的發展是困難的,它的理論體系建立不起來。
對此,愛因斯坦曾評價說「伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標志著物理學的真正開端」。
三、思想實驗的基本特點
從對物理學中的思想實驗的歷史考察,我們可以看到:思想實驗是按真實實驗的格式展開的一種復雜的思維推理活動。其思想操作包括以下幾個方面:(1)對從未進行過的或潛在的可以實現的實驗的預想;(2)對真實實驗的理想化抽象或外推,即理想實驗;(3)現實中不存在,與經驗相矛盾,但邏輯上講得通,物理學上有意義的抽象。這種思想實驗操作不必物化就可以得到確定的結論。由此可見,物理學中的思想實驗具有以下基本特點:
1、具有實驗的可操作性
思想實驗不是實際進行的實驗,但是之所以被稱為實驗,是因為這種思維活動是按照實驗的格式而展開,是可操作的。R.哈里指出:「所謂思想實驗是想像中操作模型時形成的。」
思想實驗的操作者根據自己的認識和思考,使用儲存於頭腦中的經驗表象,語言材料,通過分析、想像、類比、猜測和邏輯推理,進行想像的操作。
思想實驗使用的假想儀器是假想主體對客體作用的基本手段。愛因斯坦在確定同時性的程序定義時,認為光按直線以恆速傳播,核對兩個同樣鍾的同步的程序是:測好兩只鍾的距離,找到它們的中點,守在兩只鍾旁的兩個觀察者,當各自的鍾指向七點時發信號,如兩信號在中點相遇時,則這兩只鍾便是同步的了。
假想客體不斷變化的形象是思想實驗最主要的內容,也是思想實驗操作的必然過程,假想的主體和儀器都是為此而存在,並在對假想客體的觀察和作用的過程中,揭露被研究事物的本質和相互關系,從而達到思想實驗預定的目的。
2、具有嚴密的邏輯性。
在思想實驗進行過程中,邏輯推理是他的基本指向。物理學家在構思思想實驗時,想像是充分自由的:他可以根據自己掌握的經驗和知識,當時的科學水平,就被研究的客體進行充分的聯想,聯想從何而發,向何方向延伸也是隨機的,當眾多的形象材料,經驗表象在物理學家腦海中涌現時,其展開和聯系則常常求助於與此有關的概念和關系。這些概念和關系既同下一步的邏輯思維聯系著,又同構思前預定的目標聯系著。只要邏輯推理允許,它甚至也接納那些違背「經驗事實」的,或與已確定的「物理規律」相對立的表象進入思想實驗之中。
所以思想實驗的操作過程,既是想像自由展開的過程,又是邏輯運動的過程,在這中間,邏輯起著主導作用,它引導,控制著想像,保持想像既是豐富的,又不是胡思亂想。想像活動為邏輯運動提供了可靠的素材基礎,邏輯運動在想像提供的形象活動中操作展開。兩著相輔相成,渾為一體。
3、具有高度的創造性
物理學家思想實驗的目的,是為了揭示事物內部的規律性。因此,其探索是前無先例的,帶有高度的創造性。愛因斯坦和英費爾德在,《物理學的進化》中指出:「任何一個理論的目的是指導我們理解新情況,啟發我們做新的實驗,從而發現新的現象和定律。」思想實驗也是如此。法國物理學家和工程師卡諾在研究熱效率和熱機效率時,受瀑布落差的啟示,進行了「卡諾循環「的思想實驗,他構思用兩個理想的等溫過程和兩個理想的絕熱過程來完成一個熱力學循環。通過這樣一個理想的熱力學循環的思想實驗。卡諾得到了熱機的最高熱效率等於T2-T1/T1,創造性地解決了熱機效率問題。
四、思想實驗的積極作用
思想實驗對物理學的發展具有積極作用,主要表現如下:
1、強烈的質疑批判作用
運用思想實驗,往往從傳統的理論質疑入手,從而生動准確地揭露舊理論的缺陷,批駁舊理論的錯誤。
當時在整個歐洲享有至高無上威望的亞里士多德歸納他的力學理論:推一個物體的力不再去推它時,原來運動的物體便歸於靜止。這個理論統治人們的思想長達兩千多年的歷史。對此,伽利略提出質疑,在斜面實驗的基礎上進行思想實驗,認為:「一個運動的物體假如有了某種速度之後,只要沒有增加或減少速度的外部原因,便會始終保持這個速度——這個條件只有在水平面上才有可能,因為假如在沿斜面運動的情況里,朝下運動則有了加速的起因,而朝上運動,則已經有了減速的起因。由此可知,只有水平面上運動才是不變的,因為假如速度是不變的,運動既不會減小,更不會消滅。」在這里伽利略對亞里士多德的缺陷,正確區分了速度和速度的變化,提出了「慣性」的思想,得到了力與速度改變之間的聯系這一嶄新的力學理論,從而否定了力與速度本身之間聯系的舊理論。
2、深刻的認識創新作用
思想實驗的運用,能夠深化人們的認識,開拓新的研究方向,推進物理學的發展。
五、思想實驗與真實實驗的相互關系
思想實驗與真實實驗存在著原則的區別:真實實驗是一種科學的實驗活動。它是在盡可能地排除外界的許多影響,突出主要因素,並能細膩地觀察到各種之間相互關系的條件下,使某一事物(或過程)重演起初實驗源於實踐又高於實踐,是發現、檢驗物理學理論的唯一標准。思想實驗是一種理性的思維活動。它不是脫離實際的主觀臆想,而是以實際為基礎按照實驗的格式操作展開,對實踐過程做出更深入一層的抽象分析,其推理過程是以一定的邏輯法則為根據的。它是一種相對獨立的科學方法。
思想實驗和真實實驗又是緊密聯系和互補的。物理學中的理論、規律是從大量實驗事實中概括出來的,物理學中的假設、爭論也有賴於真實實驗的驗證。在真實實驗中,物理學有為了獲取關於自然界的規律性認識,通過儀器設備等手段對客體進行嚴密控制和有目的的變革。這樣,在真實實驗開始前對實驗過程的預想和設計,在觀測後對經驗材料的分析和概括,都得藉助一理性思維。有時兩者往往密不可分地穿插在一起,真實實驗為思想實驗提供經驗材料,思想實驗對經驗材料進行理性加工,並為真實實驗提供理論指導,從伽利略發現落體定律和慣性定律的活動中,可以明顯看到這一點。
在物理學研究中,思想實驗能夠成為一種不可代替的科學方法,還由於思想實驗以其科學思維的嚴密性、精確性補充了真實實驗的不足。
應該指出,現代物理學已發展到理論科學階段,認識活動日益遠離日常經驗和人們的直覺,深入感覺不能直接感知的微觀和宏觀領域,事物的現象和本質之間關系越來越復雜隱蔽。物理學研究活動所需的儀器設備也日趨精細龐雜,理性思維的地位更加突出。思想實驗作為一種科學方法將在更廣闊的領域中應用。
六、結論
對思想實驗的考察和分析告訴我們:思想實驗是深入進行物理學研究和教學的重要方法之一。愛因斯坦指出:「提出一個問題往往比解決一個問題更重要,因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已,而提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看舊的問題,卻需要有創造性的想像力,而且標志著科學的真正進步。」為此,我們應該在進行真實實驗的基礎上,加強對思想實驗的研究,啟迪思維,把物理學的研究引向深入,使教學引人入勝,更有成效。
參 考 文 獻
[1]A.愛因斯坦、L.英費爾德《物理學的進化》,上海科學技術出版社,1962年。
[2]T.S.庫思:「思想實驗的作用」,《必要的張力》,福建人民出版社,1981年。
[3]WI.B.貝費里奇:《科學研究的藝術》科學出版社,1979年。
[4]高文武:「簡論思想實驗」,《自然辯證法通訊》,1982年第二期。
[5]《物理學史專題講座匯編》,北京物理學會,1983年。
⑶ 大學物理實驗有哪些
⑷ 大學物理實驗選什麼好過兩天要選實驗了,真不知道該選
我要求:簡要寫公式畫相關光路圖、電路圖能各校要求問問授課師
⑸ 大學物理實驗 哪個好做
霍爾效應好做。
霍爾效應是電磁效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾(E.H.Hall,1855—1938)於1879年在研究金屬的導電機制時發現的。
當電流垂直於外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應使用左手定則判斷。
應用
霍爾器件通過檢測磁場變化,轉變為電信號輸出,可用於監視和測量汽車各部件運行參數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,並可將這些變數進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元介面,可實現自動檢測。
如今的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內工作,全部密封不受水油污染,完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。
⑹ 二戰後物理學最重要的實驗有哪些
核磁共振(1946)
Edward Purcell和Felix Bloch分別用共振吸收和核磁感應法測量核磁矩,實現了核磁共振。二人因此獲得1952年Nobel物理學獎。
Lamb位移(1947)
由Willis Lamb和Robert Retherford發現。Lamb位移是量子電動力學的第一個實驗證據。其說明即便最簡單的氫原子,量子力學也不能完整描述,而需要用量子電動力學。Lamb因此獲得1955年Nobel物理學獎。
電子反常磁矩(1947)
反常磁矩包括電子和μ子的反常磁矩。前者由Polykarp Kusch精確測量,並因此獲1955年Nobel物理學獎。反常磁矩同Lamb位移一起,是量子電動力學的最重要的實驗支柱。
π介子(1947)
由Cecil Powell等人在宇宙線中發現。Powell因此獲得1950年Nobel物理學獎。而在1949年,湯川秀樹則因為理論預測π介子存在獲得Nobel獎。π介子是最輕也是最重要的介子,對研究低能強相互作用有重要作用。
晶體管(1947)
由Bell實驗室的John Bardeen、Walter Brattain和William Shockley發明。三人因此獲得1956年Nobel物理學獎。沒有晶體管就沒有現代文明。
全息攝影(1947)
Dennis Gabor於電子顯微鏡技術中發現全息技術的原理,並因此獲得1971年Nobel物理學獎。全息技術在激光發明後才有實質進展。Yuri Denisyuk在1962年拍攝了世界上第一張全息照片。
微波激射器(1953,1955)
即激光的前身,和激光的區別是前者為可見光,後者是微波。由美國的Charles Hard Townes和前蘇聯Nikolay Basov和Aleksandr Prokhorov兩組人各自獨立實現。三人因此分享1964年Nobel物理學獎。
反質子(1955)
是繼正電子之後,發現的第二個反粒子。由Owen Chamberlain和Emilio Gino Segrè發現,二人因此獲得1959年Nobel物理學獎。
反中子(1956)
由Bruce Cork發現。因為中子整體不帶電,反中子指的是內部的三個誇克與中子內部的三個誇克相反。
中微子(1956)
中微子由W. Pauli於1930年理論上提出。1956年,Clyde Cowan和Frederick Reines在β衰變中首次證實電子型中微子的存在。
弱相互作用中宇稱不守恆(1957)
由楊振寧、李政道1956年理論上提出,吳健雄等人於1957年1月做出實驗驗證。前二位得了同年的Nobel獎。「宇稱」是指波函數/場在空間坐標反號下的變換性質。電磁和強相互作用不改變這種變換性質,被稱作「宇稱守恆」;弱相互作用改變,被稱作「宇稱不守恆」。
半導體/超導體量子隧道效應(1957,1960)
量子力學中物體有一定概率穿過經典上無法穿過的勢壘,即量子隧道效應。1957年Sony公司的江崎玲於奈在高頻晶體管中發現負電阻現象,1960年Ivan Giaever證實超導體中存在隧道效應。二人因此與Josephson效應的提出者B. Josephson分享了1973年Nobel物理學獎。
Mössbauer效應(1958)
由Rudolf Mößbauer發現,並因此獲得1961年Nobel物理學獎。Mössbauer效應是Gamma射線的無反沖共振吸收,本質上也是一種核磁共振。其可用於研究原子核與周圍環境的超精細相互作用,是一種非常精確的測量手段。
Pound-Rebka實驗(1959)
廣義相對論最早的精確實驗、同時也是三大經典驗證(另兩個是水星進動和光線偏折)之一。Robert Pound及其研究生Glen Rebka通過測量哈佛大學Jefferson塔頂端和底端兩個輻射源頻率,得到了與廣義相對論預言一致的相對論紅移。
光泵(1950s)
光泵即是用光將原子或分子中的電子從低能級激發到高能級。由Alfred Kastler在1950年代發展,並因此獲得1966年的Nobel物理學獎。
紅寶石激光器(1960)
1960年5月16日,Theodore Maiman利用紅寶石(摻鉻的氧化鋁結晶)獲得了波長為0.6943微米的激光。這是人類有史以來獲得的第一束激光。
電子雙縫衍射(1961)
這是Thomas Yang光的雙縫衍射的電子版。1961年由Claus Jönsson第一個做出,是電子波動性的最直觀體現。1974年Pier Merli進一步將電子一個一個單獨發射,同樣觀測到了衍射。
μ中微子(1962)
1962年,Leon Lederman,Melvin Schwartz和Jack Steinberger證實了μ中微子和電子型中微子是不同的中微子。三人因此獲得1988年Nobel物理學獎。
合成孔徑射電望遠鏡(1962)
由Cavendish實驗室的Martin Ryle發明。用相隔兩地的射電望遠鏡接收同一天體的射電,等效解析度最高等於一架口徑為兩地距離的射電望遠鏡。目前廣泛應用的長基線干涉技術,將全球的射電望遠鏡綜合起來,從而獲得等效口徑為地球直徑的射電望遠鏡。M. Ryle與脈沖星的發現者A. Hewish分享了1974年Nobel物理學獎。
Josephson效應(1963)
電子通過兩塊超導體中間一層薄絕緣材料的量子隧道效應,由Brian Josephson於1962年預言。Bell實驗室的Philip Anderson和John Rowell在實驗上驗證了的這一效應。Josephson因此與另兩位隧道效應發現人江崎玲於奈和I. Giaever分享了1973年Nobel物理學獎。
星際有機分子(1963)
星際有機分子是20世紀60年代天文學四大發現之一。1963年,於仙後座探測到了羥基(OH)。隨後1968年在銀河系中心區探測到了氨(NH3)和水,1969年發現了甲醛(HCHO)。到1991年,科學家已經陸續發現了超過100種星際分子。星際有機分子可供研究星系及恆星的演化,以及探索地外生命。
宇宙微波背景輻射(1964)
宇宙早期曾經被光充滿,這些光就變成今天的背景輻射,峰值在微波波段。1964年由Bell實驗室的Arno Penzias和Robert Wilson第一個探測到。二人因此獲得1978年Nobel物理學獎。微波背景輻射是大爆炸理論的直接推論,對其的觀測是目前早期宇宙學的主要實驗手段之一。
CP破壞(1964)
電荷共軛和宇稱的聯合對稱性被稱為CP對稱性。James Cronin和Val Fitch在中性K介子的衰變(弱相互作用)中首次發現CP對稱被破壞。二人因此共享了1980年Nobel物理學獎。CP破壞對解釋今天宇宙中物質的數量超過反物質的數量有極其重要的意義。
脈沖星(1967)
脈沖星是一種快速旋轉的中子星,其快速旋轉的強磁場使得帶電粒子發出同步輻射。Cavendish實驗室的Antony Hewish及其研究生Jocelyn Burnell發現了第一顆脈沖星PSR1919+21。Hewish因此與合成孔徑射電望遠鏡的發明者M. Ryle共享了1974年Nobel物理學獎。
Gamma射線暴(1967)
天空中某一方向Gamma射線強度突然增強又迅速減弱的現象,由美國的帆船座衛星於1967年首次觀測到。普遍認為Gamma暴是來自超新星、恆星塌縮或者黑洞。Gamma暴是目前天文學、宇宙學中最活躍的領域之一。
深度非彈性散射(1968)
指用輕子(電子、中微子等)轟擊強子(質子、中子等)的過程。深度非彈性散射提供了誇克(強子內部結構)存在的第一個證據。這一實驗由Jerome Friedman,Henry Kendall和Richard Edward Taylor領導完成,三人因此獲得1990年Nobel物理學獎。
中微子振盪(1968,1998)
1968年,在以Raymond Davis和John N. Bahcall領導的「Homestake實驗機」中,發現觀測到的中微子流量與標准太陽模型預測的不符。這是實驗中人們第一次觀測到和中微子振盪有關的現象。1998年6月5日,日本超級神岡探測器首次發現了中微子振盪的確切證據。R. Davis和神岡探測器負責人小柴昌俊因此獲得2002年Nobel物理學獎。
電荷耦合器件(1969)
這是現在所有光學成像設備的基礎。相機、手機、攝像頭中都有一塊電荷耦合器件(CCD)。由Bell實驗室的Willard Boyle和George Smith發明。二人與光纖通訊發明人高錕一起,分享了2009年Nobel物理學獎。
光纖(1970)
1966年,英籍華人高錕首次利用無線電波導通信的原理,提出了低損耗的光導纖維(光纖)的概念。1970年,美國Corning公司首次研製成功石英光纖。同年,Bell實驗室研製成功室溫下連續振盪的半導體激光器。光纖通信時代從此開啟。高錕因此與電荷耦合器件的發明人W. Boyle和G. Smith一起分享了2009年Nobel物理學獎。
Hafele-Keating實驗(1971)
Joseph Hafele和Richard Keating通過安裝在商業飛機上的銫原子鍾,比較了繞地球向東、向西各飛行一圈和呆在原地三種情況下的時鍾快慢,結果與相對論預言一致。
Bell不等式實驗(1972-)
Bell不等式簡言之,即是說任何定域隱變數理論不可能重復量子力學的全部統計預言。其所要驗證的,是量子力學和愛因斯坦的「隱變數」(局域實在論)哪個才是真實世界的理論。這是非常基礎的物理乃至哲學問題。1972年,Stuart Freedman和John Clauser做了第一個Bell不等式實驗。1981-82年,Alain Aspect等人第一次在精確意義上對EPR作出檢驗,證實了「量子糾纏」的存在。至今40年間,大量實驗表明Bell不等式不成立,即量子力學才是正確的理論,世界在本質上是非局域的。
弱中性流(1973)
弱中性流是由Z玻色子傳遞的弱相互作用形式。由F.J.Hasert領導下在CERN發現。弱中性流的發現支持了支持了Abs Salam、Sheldon Glashow和Steven Weinberg的電弱統一理論,並最終導致了W±和Z0玻色子的發現。以上三位理論家因此分享了1979年Nobel物理學獎。
射電脈沖雙星(1974)
Russell Hulse和Joseph Taylor發現了第一顆射電脈沖雙星PSR 1913+16,它們是兩顆互相環繞的脈沖星。通過精確地測量射電脈沖雙星軌道周期的變化可以間接檢測引力波的存在,從而驗證廣義相對論。二人也因此獲得1993年的Nobel物理學獎。
J/Psi粒子(1974)
由丁肇中與Burton Richter各自領導的小組分別獨立發現。二人因此分享1976年Nobel物理學獎。
引力探測器A(1976)
NASA和哈佛Smithsonian天文台於1976年發射「引力探測器A」火箭,上面攜帶一個了氫原子鍾(hydrogen maser,氫原子微波激射器)。其證實了天上的鍾走得比地球上的慢,即廣義相對論的引力時間膨脹效應。
紅移巡天(1977-)
通過測量大量天體紅移值,可以確定其距離,從而研究宇宙的大尺度結構。始於1977年的CfA紅移巡天是第一個紅移巡天實驗。目前最大的兩個紅移巡天項目是:始於2000年的「Sloan數字巡天」(Sloan Digital Sky Survey)和「2度視場星系紅移巡天」Two-degree-Field Galaxy Redshift Survey(1997-2002)。
激光冷卻(1978)
通過吸收和自發輻射光子,可減少原子的動量,獲得超低溫原子。這一技術由Dave Wineland,Robert Drullinger和Fred Walls首次實現。D. Wineland後來因單量子態測量與操控與S. Haroche共享了2012年Nobel物理學獎。
引力透鏡(1979)
引力能將光線扭曲,於是就有引力透鏡。Dennis Walsh,Robert Carswell和Ray Weymann通過對類星體Q0957+561的研究,發現了第一個引力透鏡。
整數量子Hall效應(1980)
處於磁場中的導體,因內部電子受Lorentz力偏轉而產生垂直電壓的現象即Hall效應。量子Hall效應則是其量子版本。其是過去20多年凝聚態物理最重要的進展之一。由Klaus von Klitzing於高強磁場的二維電子氣體中觀測到,並因此獲得1985年Nobel物理學獎。
掃描隧道顯微鏡(1981)
一種利用量子力學隧道效應探測物質表面結構的儀器。由Gerd Binnig和Heinrich Rohrer在IBM的實驗室中發明。兩人因此與電子顯微鏡的發明者E. Ruska共享了1986年Nobel物理學獎。
分數量子Hall效應(1982)
量子Hall效應的分數版本。這一發現揭示了凝聚態物理中准粒子的重要性,以及Landau對稱性破缺理論的局限。由崔琦、Horst Störmer和A. C. Gossard發現。前兩人與這一現象的理論解釋者Robert Laughlin共享了1998年Nobel物理學獎。
W±和Z0中間玻色子(1983)
類似於光子是電磁相互作用的媒介粒子,W±和Z0玻色子是弱相互作用的媒介粒子。這一發現極大支持了電弱統一理論(類似Hertz發現電磁波是Maxwell電磁理論的絕佳證據一樣)。由Carlo Rubbia和Simon Van der Meer領導下在歐洲核子研究中心發現,二人因此獲得1984年Nobel物理學獎。
激光冷卻與捕獲原子(1985)
由朱棣文和William Daniel Phillips於1985年首次實現,獲得了極低溫度(240μK)的鈉原子氣體。Claude Cohen-Tannoudji等人於1995年也將銫原子冷卻至2.8nK。由於熱運動被消除,從而可以實現原子的囚禁和捕獲原子。這一技術極大提高了光譜分析和原子鍾的精度,並導致了真正的Bose-Einstein凝聚。朱棣文等三人因此共享了1997年Nobel物理學獎。
高溫超導(1986)
IBM的Karl Müller and Johannes Bednorz使用銅氧化物首次獲得高溫超導。兩人因此獲得1987年Nobel物理學獎。
超新星SN 1987A(1987)
1987年2月,在大麥哲倫星雲發生了超新星1987A的爆發。日本的神岡探測器和美國Homestake探測器幾乎同時接收到了來自超新星1987A的19個中微子,這是人類首次探測到太陽系外的中微子。
COBE衛星(1989)
1989年升空的COBE(Cosmic Background Explorer)衛星,是專門探測宇宙微波背景輻射的第一顆衛星。COBE證實了宇宙背景輻射的高度各向同性,且精確符合溫度約為2.726K的黑體輻射譜;同時銀河系相對於背景輻射存在相對運動。COBE最重要的發現是證實了微波背景輻射溫度漲落的存在。COBE的領導者John Mather和George Smoot因此獲得2006年Nobel物理學獎。
量子Zeno效應(1989-)
「芝諾效應」的量子版本,由George Sudarshan和Baidyanath Misra於1977年在理論上提出。量子Zeno效應的實質是認為觀測會延緩乃至「凍結」量子系統的演化。1989年David Wineland在一個雙能級量子系統中觀測到了量子Zeno效應的存在。至今有大量實驗表明觀測(環境)會抑制量子系統的演化。
單量子態測量與操控(1980s-)
對單量子態的測量與操控,是量子力學的最直接的檢驗。Serge Haroche以中性原子為研究對象,實現了原子輻射的腔增強效應、量子退相干、量子糾纏、Fock態光場的產生、單個光子的量子非破壞測量以及單個光子從產生到湮滅的整個過程的觀測等等。David Wineland以帶電離子為對象,將單個離子冷卻到其質心運動的基態,實現了薛定諤貓態、位置-動量空間負值Wigner函數量子態的產生、物質粒子間的量子隱形傳送等。二人共享了2012年Nobel物理學獎。
頂誇克(1995)
由美國Fermi實驗室發現,是粒子物理標准模型中最後一個被發現的誇克。三代誇克的預言者,小林誠和益川敏英因此(與南部陽一郎一起)分享2008年Nobel物理學獎。
Bose-Einstein凝聚(1995)
一種新物態,為玻色子原子在冷卻到絕對零度附近時所呈現出的一種氣態的、超流性的狀態。1995年6月5日,Eric Cornell和Carl Wieman利用銣-87原子首次製成,四個月後Wolfgang Ketterle利用鈉-23也獨立製成。三人因此分享2001年Nobel物理學獎。
Casimir效應(1996)
真空中兩塊靠近的平行不帶電金屬板會互相吸引。Casimir效應是真空量子漲落的直接結果,由Hendrik Casimir於1948年預言。Casimir效應雖然很早就被證實存在,但直到1996年才首次被精確測定。
量子隱形傳輸(1997)
量子隱形傳輸傳遞的是量子態而非經典的狀態。因為量子糾纏的存在,量子態可以瞬間傳遞。奧地利的Anton Zeilinger等人於1997年首次實現了單量子比特的量子隱形傳輸。目前中國在這一領域的研究處於世界一流。2005年,潘建偉院士領導的小組在合肥創造了13公里的雙向量子糾纏分發世界紀錄;2012年首次成功實現百公里量級的自由空間量子隱形傳輸和糾纏分發。目前量子隱形傳輸的世界記錄是143公里,由奧地利科學家於2012年9月實現。
宇宙加速膨脹(1998)
Saul Perlmutter,Brian Schmidt和Adam Riess分別領導的三個小組,通過對Ia型超新星的觀測,發現宇宙正在加速膨脹。三人因此獲得2011年Nobel物理學獎。
τ中微子(2000)
τ中微子是粒子物理標准模型最後一個被發現的輕子,也是倒數第二個被發現的粒子(最後一個是Higgs玻色子)。2000年7月21日,美國Fermi實驗室宣布發現τ中微子存在的證據。
誇克-膠子等離子體(2000)
由漸進自由的誇克和膠子組成,是一種高溫高密的物質形態。由歐洲核子研究中心(CERN)於2000年宣布製成。
WMAP衛星(2001)
宇宙微波背景的探測始於COBE。但是2001年升空的WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe),才真正開始精確測定微波背景的溫度漲落,從而開啟了精確宇宙學時代。近十年來,WMAP衛星是宇宙學研究數據的主要來源之一。
費米子凝聚(2003)
所謂物質的第六態。費米子通過Cooper對結合呈現玻色子性質,從而實現量子態的凝聚。由Deborah Jin於2003年12月16日首次實現,將50萬個鉀-40原子冷卻至5×10−8 K。
引力探測器B(2004-)
由NASA和Stanford大學於2004年發射,目的是測定地球周圍時空曲率,從而直接驗證廣義相對論。其證實了「測地線效應」,即陀螺在引力場中的進動;以及「坐標系拖拽」,即地球自轉的同時,會帶著周圍時空一起旋轉。
石墨烯(2004)
一種由碳原子組成的、只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是目前最薄、最堅硬、電阻率最低的納米材料。通過石墨烯可在常溫下實現量子Hall效應。由Andre Geim和Konstantin Novoselov於2004年發現,二人因此獲得2010年Nobel物理學獎。
隱形材料(2006)
如果光線可以繞過物體,然後繼續沿原來的方向傳播,則物體看上去如隱形。2006年,John Pendry等人用超穎材料首次製造出一個可以讓微波彎曲繞道的圓柱,即隱形斗篷的原型。目前隱形材料仍然是熱門研究領域。
大型強子對撞機(2008-)
位於歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。其用以將質子加速對撞,從而進行高能物理研究。LHC於2008年9月10日開機運行。2012年7月4日,CERN根據LHC的數據宣布了Higgs玻色子粒子存在的證據。
Planck衛星(2009-)
Planck衛星是WMAP衛星的後繼者,於2009年升空,2013年剛剛開始發布數據。Planck的觀測精度已經逼近所謂「宇宙方差」(cosmic variance)的極限。
Alpha磁譜儀(2011-)
Alpha磁譜儀是丁肇中領導、安裝於國際空間站上的粒子物理實驗設備。其目的在於探測宇宙中的奇異物質,包括暗物質及反物質。2013年4月4日,丁肇中在CERN公布了初步的暗物質探測結果。
Higgs玻色子(2012)
歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(LHC)。Higgs粒子是粒子物理標准模型最後一個待發現的粒子,因此被稱為「天殺的粒子」(Goddammed particle)。後為和諧起見,被媒體稱為「上帝粒子」(God particle)。2012年7月4日,CERN宣布了Higgs玻色子粒子存在的證據。2013年3月14日,CERN正式宣布此前發現的粒子是Higgs玻色子。2013年10月8日,Nobel獎委員會宣布,2013年Nobel物理學獎授予Higgs機制的(部分)提出者Peter Higgs和François Englert。
大亞灣中微子振盪(2012)
2012年3月8日,大亞灣實驗組宣布發現一種新的中微子振盪。這大概是到目前為止,中國本土做過的最有影響的高能物理實驗。
量子反常Hall效應(2013)
量子反常Hall效應同量子Hall效應本質不同。其並不需要外界磁場,而是通過拓撲非平庸的能帶結構產生具有手征性的邊緣態實現。由中國科學院物理研究所和清華大學物理系於2013年成功實現,並發表在2013年3月15日的《科學》雜志上。一些人認為這是目前中國本土作出的最接近Nobel獎級的物理實驗。
四誇克物質(2013)
目前所知的所有由誇克組成的物質,都只包含三個或兩個誇克,前者如質子,後者如π介子。但理論上,「四誇克態」或者說「四誇克物質」確實是可以存在的。位於北京中科院高能物理研究所的正負電子對撞機「北京譜儀」合作組(BES III)和位於日本高能加速器研究機構(KEK)的Belle合作組分別宣布發現一個(相同的)新的共振結構,其極有可能是介子分子態或四誇克態。2013年底,在美國物理學會公布的2013年國際物理領域重要成果中,這一發現位居榜首。
原初引力波(2014)
描述經典電磁場的Maxwell方程的波動解對應電磁波,描述經典引力場的Einstein方程同樣預言了引力波的存在。2014年3月17日,美國BICEP2實驗組宣布在5個σ的置信度上,探測到了宇宙微波背景的「B-模式」極化(或偏振),而B-模式極化通常即認為來自原初引力波。此一方面是對廣義相對論理論預言的證實,也是對原初引力波的產生機制——宇宙學暴漲——的支持。
作者:著微
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⑺ 大學物理實驗存在到底有什麼意義
大一小學弟不請自來,現在大學物理實驗這門課最大的詬病就是,它與大學物理課並不同步。如果什麼都沒學,也不知道原理,僅憑課前預習突擊看懂的一點並不詳細的實驗介紹,靠猜想和推測去理解原理,然後操作自己並不知道是什麼的儀器,記錄不知所雲的數據,經過近乎無意義的計算來得出奇怪的結果,我不知道學它有什麼意義。順便,在信息時代,人工抄寫實驗報告已經失去了意義,效率低下,出錯的可能性也很大,文字量更是讓理工科生難以接受,就算換成列印的實驗報告,也可能稍微會好一點。說到意義,它的意義貌似很沒有存在感,完全只是為了走個形式誒。如果真的這么想,我感覺我們也就這個水平了,我在這樣的一個學校上學,本以為學術氛圍不會差,萬萬沒想到「我比他們不知道要高到哪裡去」,甚至感覺「沒人能跟我談笑風生」。嗯,閑言少敘,咱把話題扯回來。大環境下,「那幫蟲子」一邊覺得實驗沒用,一邊在文庫里找前輩們留下的「寶貴財富」,除了想拿專業第一的,基本都是這樣。但是,對於真正想學習的人來說,它們還是比較有用的。它們可以激發我們的好奇心,讓我們專門查閱資料,摸清摸透實驗原理所需的知識(貌似也就我有這個閑心了吧)等等。
⑻ 大學物理實驗論文
學院:汽車學院 班級:熱動0504 姓名:張志強 學號:0120507210410
大學物理實驗論文
-------實驗心得與體會
通過這個學期的大學物理實驗,我體會頗深。首先,我通過做實驗了解了許多實驗的基本原理和實驗方法,學會了基本物理量的測量和不確定度的分析方法、基本實驗儀器的使用等;其次,我已經學會了獨立作實驗的能力,大大提高了我的動手能力和思維能力以及基本操作與基本技能的訓練,並且我也深深感受到做實驗要具備科學的態度、認真態度和創造性的思維。下面就我所做的實驗我作了一些總結和體會。
自從我第一次上物理實驗課的時候我就深深地感覺到物理實驗的重要性,因此我每次上課都能全身心地聽課,比如說第一次的不確定度等我就比班上其他同學學的要好一點,基本上學會了不確定度的每一步計算、回歸直線的繪制以及有效數字的保留等,這也為我以後的實驗數據處理帶來了極大的方便。
我現在還記得我第一次做邁克爾遜干涉儀實驗時我雖然用心聽講,但是再我做時候卻極為不順利,因為我調節儀器時怎麼也調不出干涉條紋,轉動微調手輪也不怎麼會用,最後調出干涉條紋了卻掌握不了干涉條紋「湧出」或「陷入個數、速度與調節微調手輪的關系。測量鈉光雙線波長差時也出現了類似的問題,實驗儀器用的非常不熟悉,這一切都給我做實驗帶來了極大的不方便,當我回去做實驗報告的時候又發現實驗的誤差偏大,可慶幸的是計算還順利。總而言之,第一個實驗我做的是不成功,但是我從中總結了實驗的不足之處,吸取了很大的教訓。因此我從做第二個實驗起,就在實驗前做了大量的實驗准備,比如說,上網做提前預習、認真寫好預習報告弄懂實驗原理等。因此我從做第二個實驗起就在各個方面有了很大的進步,實驗儀器的使用也熟悉多了,實驗儀器的讀數也更加精確了,儀器的調節也更加的符合實驗的要求。就拿夫-赫實驗/雙光柵微振實驗來說,我能夠熟練調節ZKY-FH-2智能夫蘭克—赫茲實驗儀達到實驗的目的和測得所需的實驗數據,並且在實驗後順利地處理了數據和精確地畫出了實驗所要求的實驗曲線。在實驗後也做了很好的總結和個人體會,與此同時我也學會了列表法、圖解法、函數表示法等實驗數據處理方法,大大提高了我的實驗能力和獨立設計實驗以及創造性地改進實驗的能力等等。
下面我就談一下我在做實驗時的一些技巧與方法。首先,做實驗要用科學認真的態度去對待實驗,認真提前預習,做好實驗預習報告;第二,上課時認真聽老師做預習指導和講解,把老師特別提醒會出錯的地方寫下來,做實驗時切勿出錯;第三,做實驗時按步驟進行,切不可一步到位,太心急。並且一些小節之處要特別小心,若不會,可以跟其他同學一起探討一下,把問題解決。第四,實驗後數據處理一定要獨立完成,莫抄其他同學的,否則,做實驗就沒有什麼意義了,也就不會有什麼收獲。
總而言之,大學物理實驗具有非常重要的意義。首先,物理概念的建立、物理規律的發現依賴於物理實驗,是以實驗為基礎的,物理學作為一門科學的地位是由物理實驗予以確立的;其次,已有的物理定律、物理假說、物理理論必須接受實驗的檢驗,如果正確就予以確定,如果不正確就予以否定,如果不完全正確就予以修正。例如,愛因斯坦通過分析光電效應現象提出了光量子;伽利略用新發明的望遠鏡觀察到木星有四個衛星後,否定了地心說;楊氏雙縫干涉實驗證實了光的波動假說的正確性。可以說,物理學的每一次進步都離不開實驗。這對我們大學生來說也是非常重要的,尤其是對將來所從事的實際工作所需要具備的獨立工作能力和創新能力等素質來講,也是十分必要的,這是大學物理理論課不能做到,也不能取代的。
因此,我希望我能更加努力,在下個學期順利完成所有的實驗,圓滿結束大學物理實驗。
大學物理實驗論文
趙新梅 學號:0120509330327 信息學院電子0503班
在即將結束的這個學期里,我完成了大學物理實驗(上)這門課程的學習。物理實驗是物理學習的基礎,雖然在很多物理實驗中我們只是復現課堂上所學理論知識的原理與結果,但這一過程與物理家進行研究分子和物質變化的科學研究中的物理實驗是一致的。在物理實驗中,影響物理實驗現象的因素很多,產生的物理實驗現象也錯綜復雜。老師們通過精心設計實驗方案、嚴格控制實驗條件等多種途徑,以最佳的實驗方式呈現物理問題,使我們通過努力能夠順利地解決物理實驗呈現的問題,考驗了我們的實際動手能力和分析解決問題的綜合能力,加深了我們對有關物理知識的理解。通過一學期的課程,我學到了很多東西。
做大學物理實驗時,為了在規定的時間內快速高效率地完成實驗,達到良好的實驗效果,需要課前認真地預習,首先是根據實驗題目復習所學習的相關理論知識,並根據實驗教材的相關內容,弄清楚所要進行的實驗的總體過程,弄懂實驗的目的、基本原理,了解實驗所採用的方法的關鍵與成功之處;思考實驗可能用到的相關實驗儀器,對照教材所列的實驗儀器,了解儀器的工作原理,性能、正確操作步驟,特別是要注意那些可能對儀器造成損壞的事項。然後還要寫預習報告,預習報告能夠幫助我們順利完成實驗中的各項操作。在寫預習報告的時候,我們一般包括實驗目的,基本原理,實驗儀器,操作步驟,測量內容,數據表,預習思考題等。數據表與操作步驟密切相關,數據表中的欄目排列順序應與操作步驟的順序合理配合。這樣就可以隨時將數據按順序填入表中,也可以隨時觀察和分析數據的規律性。剛開始時我們不注意預習報告里的數據表格,將數據隨便的記錄在一張紙上,結果發現整理數據時會出現很多混亂和錯誤,尤其是數據比較多的時候,比如在做《用動力學共振法測固體材料的樣式彈性模量》實驗時,由於實驗前未提前設計好表格,數據記錄得很隨便,很亂,處理時很困難。後來汲取了教訓,在實驗前根據所要測的物理量和實驗步驟設計好數據表格,在實驗記錄時和處理數據時輕鬆了不少。實驗教會了我們要養成良好的科學的實驗習慣。預習思考題,是加深實驗內容或對關鍵問題的理解、開發視野的一些問題,在實驗前認真地思考並回答這些問題,有助於提高實驗質量。對於不明白的問題或實驗原理中一些不明白的地方,可以跟自己的同學討論一下或查一下相關的資料,實在不明白的地方可以帶到課堂上問老師,只有把實驗中所有的地方都弄通弄透徹,才能達到實驗應有的效果。
預習是做實驗前必須的工作,但是做實驗的主要工作還是課堂操作。
課堂操作需要我們嚴格的遵守實驗的各項原則,要將儀器放置在合理的位置,以方便使用和確保安全,比如象高壓電源的輸出端鈕應該遠離操作者。經常需要操縱或調節的器件,應該放在便於操縱的位置上。一些電學實驗儀器部件較多,首先要把這些儀器部件一一放在合適的位置上,然後再連線。實驗過程中要嚴格按照實驗儀器的操作要求來操作,所有儀器要調整到正確的位置和穩定的狀態,在安裝和調整儀器時還不能使用書本這些本身就不穩定的物品做墊塊,否則容易造成測量數據的分散性,影響實驗質量,並且容易在成實驗儀器的損壞。在的過程中,經常會出現一些故障或觀察到的實驗現象與理論上的現象不符,首先應認真思考並檢查實驗儀器使用以及線路連接是否正確,不正確的及時進行改正,若自己不能解決,應及時請老師來指導,切不可敷衍過關,草草了事。還有讀數,需要有足夠的耐心和細心,尤其是對一些精度比較高的儀器,讀數一定要按照正確的讀數方法並且一定要細心。對於數據的紀錄,則要求我們要有原始的數據紀錄,它是記載物理實驗全部操作過程的基礎性資料。而且在實驗過程中必須認真地觀察實驗現象,並做如實的記錄。如果發現實驗現象與實驗理論不符合,或者測試結果出現異常,就應該認真檢查原因,並細心重做實驗。實驗完成後,應把所有的實驗儀器恢復到原位,並認真清理實驗台。
在實驗操作完成後,應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。在系統誤差一定的情況下,實驗數據處理得恰當與否,會直接影響偶然誤差的大小。所以對實驗數據的處理是實驗復習的重要內容之一。在這一學期中我們學到的處理數據的方法有:
1. 平均值法 取算術平均值是為減小偶然誤差而常用的一種數據處理方法。通常在同樣的測量條件下,對於某一物理量進行多次測量的結果不會完全一樣,用多次測量的算術平均值作為測量結果,是真實值的最好近似。
2. 列表法 實驗中將數據列成表格,可以簡明地表示出有關物理量之間的關系,便於檢查測量結果和運算是否合理,有助於發現和分析問題,而且列表法還是圖象法的基礎。
列表時應注意:①表格要直接地反映有關物理量之間的關系,一般把自變數寫在前邊,因變數緊接著寫在後面,便於分析。②表格要清楚地反映測量的次數,測得的物理量的名稱及單位,計算的物理量的名稱及單位。物理量的單位可寫在標題欄內,一般不在數值欄內重復出現。③表中所列數據要正確反映測量值的有效數字。
3. 作圖法 選取適當的自變數,通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關系,並便於找出其中的規律,確定對應量的函數關系。作圖法是最常用的實驗數據處理方法之一。
描繪圖象的要求是:①根據測量的要求選定坐標軸,一般以橫軸為自變數,縱軸為因變數。坐標軸要標明所代表的物理量的名稱及單位。②坐標軸標度的選擇應合適,使測量數據能在坐標軸上得到准確的反映。為避免圖紙上出現大片空白,坐標原點可以是零,也可以不是零。坐標軸的分度的估讀數,應與測量值的估讀數(即有效數字的末位)相對應。
這學期我們還學習了用電腦處理數據。用電腦處理數據方便快捷,可以節省不少時間,而且也比較清晰明了。但是用電腦處理的前提依然是我們對理論知識比較熟悉,而且實驗操作過程必須認真地完成,記錄的數據准確,有效。
撰寫實驗報告和進行問題討論等也是大學物理實驗不可缺少的重要環節。實驗報告是對我們的動手能力、寫作能力和總結能力的一種鍛煉,實驗報告也促進我們對實驗過程以及所得結論進行更深刻的思考。我們的實驗報告應包括實驗過程中所出現的實驗現象以及對這些現象的解釋,實驗中所遇到的問題以及解決方法,實驗數據的記錄以及對數據進行計算並求得最終的結果,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。
「加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質 」是大學物理試驗的指導思想;「加深學生對有關物理知識的理解,培養學生正確的科學實驗習慣,提高學生的動手能力、觀察分析能力和創新能力」是大學物理實驗的目的。學大學物理實驗這門課程,是對個人能力的一種鍛煉,它不但鍛煉了我們的細心、耐心,而且使我養成了良好的學習習慣和嚴謹的學習態度。這一學期物理實驗課程的學習,使我受益匪淺。但我也還有很多不足的地方需要改正,比如做實驗速度很慢,下學期我們還將學習這門課程,我在以後的課程學習中一定要 注意慢慢改進。
⑼ 大學物理實驗選什麼好
大學物理科目很多,不知你的學科是基礎物理還是普通物理。我知道普通物理一般有力學實驗課;電子實驗課;電工實驗課等等必修課。我以為選電子課,或計算機實驗課比較實用。如果有精力,多多益善!
⑽ 大學物理實驗哪些比較難,該怎麼安排
新科教學設備為您解答:
一、選准實驗探究課題
物理課的內容較多,知識面覆蓋了力、熱、聲、電、光等知識,在新課程的各個章節中,有的課屬理論知識介紹,有的屬理論知識與物理現象演示,不宜作為探究課,因而,實驗探究課並不是每節都能適用的,要針對教材編排的內容合理地選擇,既要考慮學校實驗器材的數量、質量,又要考慮學生的接受能力、認知程度,同時還要考慮實驗探究的難易程度及可行性.如,物理中平均速度、測量、聲音的發生與傳播、光的反射、平面鏡、用天平測物體的質量及密度、力的測量、功率等內容有可以作為探究課來上.內能的改變、內能的利用、導體和絕緣體、串並聯電路、伏安法測電阻、變阻器、電功率、安全用電、電流的磁場等也都能安排作為實驗探究課.
二、做好實驗課前的准備
首先,摸清學生底細,看他們對所選的課題涉及到的知識認知程度如何,有無生活經歷或經驗,是否能夠獨立地完成整個探究過程.如果學生知識儲備不足,就不能適應實驗需要,無法動手完成.其次,要熟悉所選用的實驗器材,作好實驗准備,了解器材性能、質量,適用范圍,注意事項,熟練掌握整個實驗的操作過程,有的實驗教師最好親自先操作一遍,達到心中有數,如伏安法測電阻實驗就很有研討的價值.再次,做好學生的分組搭配工作,由於學生水平有差異,成績有優劣,動手操作能力參差不齊,興趣愛好不一樣,因而,就要摸清學生能力情況,做好綜合搭配,確保每組實驗過程有一名帶頭人,以便能順利進行.
三、探究課的目的與方法介紹
為了上好實驗探究課,實驗教師有必要在課前作簡單的交待,或在實驗開始時進行介紹,使學生對實驗的目的、意義有清楚的認識,明確本節課的過程與方法,以便少走彎路,提高課堂效益,順利完成實驗探究的任務,能夠較好地完成實驗探究課.
四、教師在課堂的宏觀調控與指導
在實驗探究過程中,由於學生能力、素質存在差異,他們對實驗的目的、方法認識不到位,有的學生不知探究什麼,選擇何種器材,觀察什麼現象,記錄那些物理量,如果不加以指導和調控,學生就會陷入一種無序的實驗過程,導致實驗過程顛倒順序,數據出錯或數據張冠李戴,有的學生不知從何做起,有的胡亂擺弄一下儀器,東瞧瞧西摸摸,甚至出現串位的現象,這樣就不能在規定的時間內完成探究內容,影響整節課的進行,也不完成教學任務.因此,教師就必須下到各個實驗小組,認真觀察和督促學生按照正確的方法,以科學的態度,嚴肅認真地做好實驗,調控實驗秩序和環節,對實驗方法及器材使用給予指導,達到事半功倍的效果.
五、實驗數據的收集、整理與分析
現在的學生,活潑好動,喜歡動手實驗,但多數的學生不會收集實驗數據,更不會整理與分析實驗數據,這是長期以來中小學不重視培養學生綜合思維能力的結果,從大的方面來講就是片面追求升學率而忽視素質教育長期積累形成的不良後果.據資料介紹,中國的學生參加國際各項奧林匹克競賽,理論知識考試均強於歐、美發達國家的參賽學生,但動手實踐科學實驗能力、綜合分析能力卻遠遠比不上這些國家的學生,這些背景資料給我們中學教師敲響了警鍾.所以,培養學生科學實驗能力迫在眉睫,而實驗數據的收集、整理與歸納分析是學生的弱項,值得實驗教師的重視,探究就是要讓學生開動腦筋,積極參與自然科學的探索與初步的研究中去,從中領悟科學真諦和大自然的奧秘,尋找出物理規律,培養科學研究的能力.因此教師要鼓勵學生大膽質疑,敢於突破常規,善於猜想和思維,引導學生縱向和橫向進行比較,並在教師指導下,由實驗結果總結歸納出物理規律.當然,實驗數據的整理與分析能力培養不是一兩次實驗探究過程就能做好的,需要長期地反復地實踐和訓練,教師要做好長期的思想准備,獻身教育科研的熱情,求真務實的態度,做出不懈的努力,不厭其煩地做好這一項艱苦工作.
另外,在開展物理探究性實驗的實際教學中,學生是活動的主體,教師要充分發揮其主導作用,要認真觀察學生實際操作的全過程,仔細分析實驗中存在的問題,及時給予指導.特別對於基礎薄弱、動手能力弱的學生,要耐心指導,引導他們分析出現問題的原因,指出努力改進的方向.