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设计性实验的三种类型 1.测量型实验：对某一物理量（如电容、折射率、 静态磁特性的测量等）进行测定，达到设计要求； 2.研究型实验：用实验确定两物理量或多物理量之 间的关系（电源特性研究），并对其物理原理、外 界条件的影响或应用价值等进行研究； 3.制作型实验：设计并组装装置，如万用表、全息 光栅等。 科学实验设计的原则 实验方案的选择—最优化原则 测量方法的选择—误差最小原则 测量仪器的选择—误差均分原则 测量条件的选择—最有利原则 设计性实验的程序 6学时实验项目，分两次完成； 第一次实验，学生学习实验室提供的电子料和文字资料，熟悉实验仪器，选定实验内容，拟订实验方案； 在第一次与第二次实验间，学生可利用业余时间充分酝酿实验方案； 第二次实验，各显神通，全面开展实验。 设计性实验教学一般方法 提前一周布置选题： 实验中心给出一组题目（含实验要求、原理、提示），实验室指定或学生从中选择一个适合自己的题目。（在提前一周时间内完成） 实验课前查阅文献资料、确定实验原理、设计实验方案： 包括选择实验方法、实验仪器、画出实验电路图或光路图，拟定实验操作步骤等。（在提前一周时间内完成） 提交设计实验报告： 所提交的原始设计实验报告，经教师审查并帮助修正设计实验方案，然后发还学生。 （在布置选题后，第二周时间内完成） 在提前预定的时间内，独立（或合作）实施设计实验方案并完成实验报告（小论文）： 在课堂上通过与教师的交流进一步修改与完善实验方案并最后实施，采集数据，进行数据处理，完成实验报告。 （在完成设计实验操作后，下一周时间内提交正式报告） 选择研究课题的原则 1.需要性： 可解决实际问题，或对某一理论有突破作用 2.创新性：在理论上有所突破，或在应用上有 所改进、创造。 3.科学性：有科学依据，符合道理 4.可能性：从技术、程序、可用时间及可用人员 的能力等方面考虑，看主、客观条件是否具备。 查阅文献资料 1.广泛性： 利用各种手段，如教科书、专著、杂志、互 联网、各种情报检索中心 2.独立思考 要注意自己的知识空白、不同作者的观点差异。 通过分析、实验，力求逐步形成自己的观点，并力 求发展。 发现问题通常有两种途径：“发现从不满意开始” 通过亲身的观察或实践发现周围事物存在的问题； 通过调查研究和其他各种信息渠道，间接的获得某 一事物存在的问题。 设计实验方案 1. 要灵活运用物理规律。 注意借鉴其它学科成果，明确实验原理，实验 目的，计划测量的物理量。 2. 选择适当的测量仪器。 注意仪器的匹配，根据不确定度均分原则估算 各个测量对主要结果精度的影响，选择一套符合精确度的而且有经济、实用的仪器装置。 3. 选择适当实验方法、方案。 4. 选择适当实验测量方法。 实施实验方案 1.观察： 注意实验过程是否按预定方式进行，是否 有异常现象发生。 2.测量： 注意测量误差对系统误差影响 实验数据处理与分析讨论 1.数据表格及数据处理方法。 包括：列表法、作图法、线性回归法、逐差法等。 2.误差分析、讨论探索等。 完成设计实验报告 实验报告是科研工作的总结，把自己的工作用文字形式 表达出来，出版交流，促进科学的发展。 报告应包含有：目的与要求，原理（包括电路图公式等） 说明，仪器设备的选择和使用，实验内容及步骤，所测的原 始数据及其数据处理、最后的结果及对结果的分析和评价等 所写报告应使别人看后，能了解该设计实验的工作成果和 达到的水平。 选择实验仪器与配套装置的原则 选择仪器装置应考虑经济性与现实可行性 根据误差（不确定度）传递公式，采用“误差等分配原则”选择仪器精度及配套装置 按理论模型要求装配 按照对测量结果的精度要求选择 一般来说，仪器越精密，对测量条件，周围环境及操作条件的要求也越高，且价格更贵，更容易损坏。所以选择仪器应尽量选用通用仪器、不脱离实验室实际，做到使用方便，经济可靠，只要能符合测量精度要求即可。 确定测量方法和实验程序 （1）根据物理思想或模型规定的条件，调整装置和仪器， 使其尽可能接近理论要求的水平。 （2）严格规定某些条件或范围，以防止引起额外的误差甚 至导致错误。 （3）明确安排实验中的每一步骤，务必使其合理简捷。对 不可逆过程的实验，要特别注意先后次序合理安排。 （4）对操作难点，注意事项，不正确使用仪器会造成事故 等重要事宜，都要明文写出。 （5）应提出对数据处理的要求，恰当的数据处理方法，往 往可以弥补实验之不足。 4.检验实验结果