科学实验是自然科学研究的主要手段.pdfVIP

绪 论 科学实验是自然科学研究的主要手段，以探索、预测或验证自然科学新现象、 新规律为目的。 而以教学为目的的大学物理实验具有丰富的实验思想、方法、手 段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，体现了大多数科学实验的共性， 是科学实验的基础。为此，几乎所有的高等学校均将大学物理实验课设置为理工 科大学生的必修基础课程，用于开始训练大学生系统的实验方法和实验技能。大 学物理实验课程内容的基本要求可概括为以下几个方面： （1） 掌握测量误差与不确定度的基本知识，学会用不确定度对测量结果进 行评估。掌握处理实验数据的一些常用方法，如列表法、作图法和最小二乘法， 以及用科学作图软件处理实验数据的基本方法。 （2） 掌握基本物理量的测量方法。例如：长度、质量、时间、热量、压强、 压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常 量等常用物理量及物性参数的测量。 （3） 了解常用的物理实验方法，例如：比较法、转换法、放大法、模拟法、 补偿法、平衡法和干涉、衍射法，以及在近代科学研究和工程技术中广泛应用的 其他方法。 （4） 能够正确使用常用的物理实验仪器。例如：长度测量仪器、计时仪器、 测温仪器、变阻器、电表、交／直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光 计、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。 （5） 掌握常用的实验操作技术。例如：零位调整、水平／铅直调整、光路 的共轴调整、消视差调整、逐次逼近调整、根据给定的电路图正确接线、简单的 电路故障检查与排除，以及在近代科学研究与工程技术中广泛应用的仪器的正确 调节。 大学物理实验是一门实践性很强的课程，是培养和提高学生科学素质和能力 的重要课程之一。通过为期一年的对以上内容的训练，学生应逐步实现以下能力 的培养： 独立实验的能力：能够通过阅读实验教材、查询有关资料和思考问题、掌握 实验原理及方法、做好实验前的准备，正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验 内容、撰写合格的实验报告。 分析与研究的能力：能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论 1 知识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。 理论联系实际的能力：能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的 科学方法。 创新能力：能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验，进行初步 的具有研究性或创意性内容的实验。 要实现以上能力的培养，就需要主动认真地完成好每一个实验。一般来讲， 每个实验均可分为实验预习、实验过程和撰写实验报告三个环节。也就是说，在 以上三个环节中均需要主动、严谨和认真的态度．具体来讲就是： 1. 实验预习　 实验预习的内容可概括为三个问题：做什么？怎么做？为什么？实验预习过 程包括以下三方面的内容： （1） 为此首先要清楚本次实验的目的和内容是什么？实验原理是什么？ 用什么途径去测量?为什么这样做？还有无其他的测量途径？ （2） 要明确自己在本次实验中存在哪些不清楚待解决的问题，了解本次实 验的注意事项。 （3） 要事先拟定实验步骤和数据表格（如果需要的话）。 2. 实验过程 实验过程是整个实验教学中最核心的环节。在这个过程中要独立完成实验仪 器的安装或调整，按正确步骤完成测量全过程，并对实验数据完整纪录．在这个 过程中应注意以下几点： （1） 不要急于记录数据。在实验过程中建议先观察或练习后再进行测量， 也可以先粗测再细测，否则可能在测量进行到一半或快结束时才发现，由于某个 调节参数因为初始值选择不合理而出现超出量程、或无法调节而导致无法完成整 个实验，只好再重新进行测量。 （2） 要注意掌握实验中所采取的实验方法，特别是一些基本的测量方法。 因为它是复杂测量的基础，在今后的学习与工作中可能会经常用到．我们在学习 时不仅要掌握它的原理，而且要知道它的适用条件及优、缺点，这些知识只有通 过亲身实践才能真正体会到。 （3） 要有意识地培养良好的实验习惯。例如，正确记录原始数据和处理数 据，注意记录实验的客观条件，如温度、气压、日期等。认真学习与培养操作程 2 序、习惯、甚