淺析應用型工科大學物理實驗課程

胡加義+彭躍紅

摘 要：應用型工科大學物理實驗課程的設置應該符合應用實踐的要求，在內容的選擇上力求做到科學性、簡明性、創新性和應用性。在內容的設計上要進行長遠的規劃，對大學物理知識點的處理，應該做到科學量化。對于應用型工科大學物理而言，需要構建合理的內容體系，“用問題引導學生學習”這一方式，充分體現出工程物理的原理。

關鍵詞：應用型工科；大學物理；實驗課程；創新能力

中圖分類號：O59 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0126-02

應用型工科大學物理教育的目的是為了培養學生在工程應用中合理使用物理工程的理念，將物理原理運用到實際的工程中。因此，應用型工科大學物理實驗課程在內容的選擇上要符合應用型工科的要求，要遵循一定的原則。應用型工科大學物理實驗在教育內容的設計上要體現出工程價值，要為培養具有較強創新能力和創新思維的人才而服務。

1 應用型工科大學物理內容選擇應遵循的原則

1.1 科學性原則

由于學生對物理概念和物理思維的掌握程度存在很大差異，很多學生在物理概念和物理實驗規律的表述方面存在不同程度的缺陷。大學物理實驗課程內容選擇的科學性就是要充分運用學生現有的物理科學知識，嚴密地闡述物理現象和物理規律。同時，要在堅持實驗課程內容選擇科學性的基礎上，對總體的內容規劃進行提升，避免在選擇上出現重復。

1.2 簡明性原則

應用型工科大學物理實驗內容的選擇應該按照應用型工科本身的科學性和規律性進行內容的組織，需要通過實驗來表現物理規律和物理原理。要做到簡明表述物理實驗、條理解釋物理現象、歸納實驗方法到位等。簡明性原則要求在內容的選擇上避免過于抽象和復雜，要通過較少的篇幅向學生傳達大量的物理信息。

1.3 創新性原則

應用型工科大學物理實驗課程教育的內容要能夠體現物理學的基本規律，要能夠利用物理學家的創新事跡激發學生對創新的積極性和創新意識，培養學生的創新精神。這就要求學生不僅要掌握相應的物理知識和相關的實驗操作，還要通過大學物理實驗學會物理知識的實際運用，在生產實踐中利用學到的知識進行創新。

2 工科大學物理實驗案例分析

在分析的過程中，本文選擇大學物理中最為基本的鐘擺實驗作為分析對象，簡要說明應用型工科大學物理實驗的操作。利用單擺儀、擺幅測量標尺、鋼球和游標卡尺等工具進行實驗。

2.1 實驗原理

將一個小球用一個不可延伸的細線懸掛，同時要求細線的質量要遠遠小于被懸掛小球的質量，細線的長度要遠遠長于小球的直徑。將小球拉開一定距離之后，在重力的作用下，小球開始做往復運動，我們將一個完整的往復運動所需的時間稱為周期。當擺動的角度 小于5°時，可以證明單擺的周期T滿足下面公式：

. （1）

. （2）

上述兩式中：L——細線的長度；

g——重力加速度。

使用實驗儀器測量細線長度L，通過實驗得到一個往復運動所需要的時間T，就可以利用相應的物理原理測量出當地的重力加速度g。

2.2 實驗設計要求

如上文中所述，工科應用型物理實驗的設計和實施需要遵循一定的原則。因此，在實驗設計中，需要滿足以下的要求：①學生根據物理學和統計學中誤差均分的原理，結合實驗原理自行設計實驗方法；②選擇合適的實驗儀器，測量出可測量的變量，利用相關的原理，計算得出需要的結果；③根據實驗原理，寫出詳細的推導過程和實驗步驟；④根據應用型工科大學物理實驗的科學性原則，明確各項數據的精準度。例如，米尺精度△米約等于0.05 cm；卡尺精度△卡約等于0.002 cm；千分尺精度△千約等于0.001 cm；秒表精度△秒約等于0.01 s。根據統計分析，實驗人員開或停秒表的反應時間為0.1 s左右，所以，實驗人員開或停秒表總的反應時間近似為0.2 s。

2.3 實驗數據和實驗誤差分析

T=98.37 s/50=1.967 s；

=（1.704+1.698+1.686+1.694+1.682+1.692）/6=1.693 cm；

L=97.00 cm-1.693 cm≌95.31 cm。

因為 ，所以 =9.72 m/s2。

通過實驗可算出加速度為9.72 m/s2，則相對誤差為0.6%.具體詳見表1.

表1 實驗數據統計表

指標 統計結果

L 95.31 cm

T 1.967 s

1.693 cm

g 9.72 m/s2

δ 0.6%

只有在最大擺角不大于5°時，實驗中的小球震動才能夠被稱為是簡諧振動。那么，在這種情況下出現的誤差也就相對較小，因此就有sinθ≌tanθ≌θ≌X/L，F=-X（mg/L）.

學生根據基本的物理學原理，推導設計出物理實驗的步驟，進而得到相關的結果，并對結果進行了分析，有利于培養學生的物理思維和創新能力。這些能力和意識也是應用型工科學生應該具有的基本素質。因此，在應用型工科大學物理實驗教學過程中，要以基本的物理學為基礎，通過較為簡單的物理實驗培養學生的學習能力和創新意識，這也是工程價值的基本要求。

3 結束語

應用型工程專業的主要目標就是為了培養具有創新能力的高素質實踐人才，它對創新和思維提出了較高的要求。工科大學物理實驗不僅能夠為學生提供基本的工程物理知識和物理原理，還能夠提升學生的思維能力和創新能力。應用型工科物理實驗可以說是整個應用型工科大學物理教學的重點，所以，在物理實驗內容的設計方面，要能夠體現出工程價值，為培養學生的實踐能力作出貢獻。

參考文獻

[1]張三慧.大學基礎物理學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[2]孫厚謙.大學物理學[M].北京：清華大學出版社，2009.

〔編輯：白潔〕

Engineering Physics Experiments Course of Applied Type University

Hu Jiayi， Peng Yuehong

Abstract： Physics experiments in engineering university courses in applied settings should meet the application requirements， choose the content to make scientific， concise， innovation and application. The content of design to make long-term planning， processing on the knowledge of university physics， should do the scientific quantification. For application engineering university physics， need to construct the content system of reasonable，“with questions to guide students to learn”this way， fully embodies the principle of Engineering physics.

Key words： application engineering； university physics； experimental teaching； innovation abilityendprint

摘 要：應用型工科大學物理實驗課程的設置應該符合應用實踐的要求，在內容的選擇上力求做到科學性、簡明性、創新性和應用性。在內容的設計上要進行長遠的規劃，對大學物理知識點的處理，應該做到科學量化。對于應用型工科大學物理而言，需要構建合理的內容體系，“用問題引導學生學習”這一方式，充分體現出工程物理的原理。

關鍵詞：應用型工科；大學物理；實驗課程；創新能力

中圖分類號：O59 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0126-02

應用型工科大學物理教育的目的是為了培養學生在工程應用中合理使用物理工程的理念，將物理原理運用到實際的工程中。因此，應用型工科大學物理實驗課程在內容的選擇上要符合應用型工科的要求，要遵循一定的原則。應用型工科大學物理實驗在教育內容的設計上要體現出工程價值，要為培養具有較強創新能力和創新思維的人才而服務。

1 應用型工科大學物理內容選擇應遵循的原則

1.1 科學性原則

由于學生對物理概念和物理思維的掌握程度存在很大差異，很多學生在物理概念和物理實驗規律的表述方面存在不同程度的缺陷。大學物理實驗課程內容選擇的科學性就是要充分運用學生現有的物理科學知識，嚴密地闡述物理現象和物理規律。同時，要在堅持實驗課程內容選擇科學性的基礎上，對總體的內容規劃進行提升，避免在選擇上出現重復。

1.2 簡明性原則

應用型工科大學物理實驗內容的選擇應該按照應用型工科本身的科學性和規律性進行內容的組織，需要通過實驗來表現物理規律和物理原理。要做到簡明表述物理實驗、條理解釋物理現象、歸納實驗方法到位等。簡明性原則要求在內容的選擇上避免過于抽象和復雜，要通過較少的篇幅向學生傳達大量的物理信息。

1.3 創新性原則

應用型工科大學物理實驗課程教育的內容要能夠體現物理學的基本規律，要能夠利用物理學家的創新事跡激發學生對創新的積極性和創新意識，培養學生的創新精神。這就要求學生不僅要掌握相應的物理知識和相關的實驗操作，還要通過大學物理實驗學會物理知識的實際運用，在生產實踐中利用學到的知識進行創新。

2 工科大學物理實驗案例分析

在分析的過程中，本文選擇大學物理中最為基本的鐘擺實驗作為分析對象，簡要說明應用型工科大學物理實驗的操作。利用單擺儀、擺幅測量標尺、鋼球和游標卡尺等工具進行實驗。

2.1 實驗原理

將一個小球用一個不可延伸的細線懸掛，同時要求細線的質量要遠遠小于被懸掛小球的質量，細線的長度要遠遠長于小球的直徑。將小球拉開一定距離之后，在重力的作用下，小球開始做往復運動，我們將一個完整的往復運動所需的時間稱為周期。當擺動的角度 小于5°時，可以證明單擺的周期T滿足下面公式：

. （1）

. （2）

上述兩式中：L——細線的長度；

g——重力加速度。

使用實驗儀器測量細線長度L，通過實驗得到一個往復運動所需要的時間T，就可以利用相應的物理原理測量出當地的重力加速度g。

2.2 實驗設計要求

如上文中所述，工科應用型物理實驗的設計和實施需要遵循一定的原則。因此，在實驗設計中，需要滿足以下的要求：①學生根據物理學和統計學中誤差均分的原理，結合實驗原理自行設計實驗方法；②選擇合適的實驗儀器，測量出可測量的變量，利用相關的原理，計算得出需要的結果；③根據實驗原理，寫出詳細的推導過程和實驗步驟；④根據應用型工科大學物理實驗的科學性原則，明確各項數據的精準度。例如，米尺精度△米約等于0.05 cm；卡尺精度△卡約等于0.002 cm；千分尺精度△千約等于0.001 cm；秒表精度△秒約等于0.01 s。根據統計分析，實驗人員開或停秒表的反應時間為0.1 s左右，所以，實驗人員開或停秒表總的反應時間近似為0.2 s。

2.3 實驗數據和實驗誤差分析

T=98.37 s/50=1.967 s；

=（1.704+1.698+1.686+1.694+1.682+1.692）/6=1.693 cm；

L=97.00 cm-1.693 cm≌95.31 cm。

因為 ，所以 =9.72 m/s2。

通過實驗可算出加速度為9.72 m/s2，則相對誤差為0.6%.具體詳見表1.

表1 實驗數據統計表

指標 統計結果

L 95.31 cm

T 1.967 s

1.693 cm

g 9.72 m/s2

δ 0.6%

只有在最大擺角不大于5°時，實驗中的小球震動才能夠被稱為是簡諧振動。那么，在這種情況下出現的誤差也就相對較小，因此就有sinθ≌tanθ≌θ≌X/L，F=-X（mg/L）.

學生根據基本的物理學原理，推導設計出物理實驗的步驟，進而得到相關的結果，并對結果進行了分析，有利于培養學生的物理思維和創新能力。這些能力和意識也是應用型工科學生應該具有的基本素質。因此，在應用型工科大學物理實驗教學過程中，要以基本的物理學為基礎，通過較為簡單的物理實驗培養學生的學習能力和創新意識，這也是工程價值的基本要求。

3 結束語

應用型工程專業的主要目標就是為了培養具有創新能力的高素質實踐人才，它對創新和思維提出了較高的要求。工科大學物理實驗不僅能夠為學生提供基本的工程物理知識和物理原理，還能夠提升學生的思維能力和創新能力。應用型工科物理實驗可以說是整個應用型工科大學物理教學的重點，所以，在物理實驗內容的設計方面，要能夠體現出工程價值，為培養學生的實踐能力作出貢獻。

參考文獻

[1]張三慧.大學基礎物理學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[2]孫厚謙.大學物理學[M].北京：清華大學出版社，2009.

〔編輯：白潔〕

Engineering Physics Experiments Course of Applied Type University

Hu Jiayi， Peng Yuehong

Abstract： Physics experiments in engineering university courses in applied settings should meet the application requirements， choose the content to make scientific， concise， innovation and application. The content of design to make long-term planning， processing on the knowledge of university physics， should do the scientific quantification. For application engineering university physics， need to construct the content system of reasonable，“with questions to guide students to learn”this way， fully embodies the principle of Engineering physics.

Key words： application engineering； university physics； experimental teaching； innovation abilityendprint

摘 要：應用型工科大學物理實驗課程的設置應該符合應用實踐的要求，在內容的選擇上力求做到科學性、簡明性、創新性和應用性。在內容的設計上要進行長遠的規劃，對大學物理知識點的處理，應該做到科學量化。對于應用型工科大學物理而言，需要構建合理的內容體系，“用問題引導學生學習”這一方式，充分體現出工程物理的原理。

關鍵詞：應用型工科；大學物理；實驗課程；創新能力

中圖分類號：O59 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0126-02

應用型工科大學物理教育的目的是為了培養學生在工程應用中合理使用物理工程的理念，將物理原理運用到實際的工程中。因此，應用型工科大學物理實驗課程在內容的選擇上要符合應用型工科的要求，要遵循一定的原則。應用型工科大學物理實驗在教育內容的設計上要體現出工程價值，要為培養具有較強創新能力和創新思維的人才而服務。

1 應用型工科大學物理內容選擇應遵循的原則

1.1 科學性原則

由于學生對物理概念和物理思維的掌握程度存在很大差異，很多學生在物理概念和物理實驗規律的表述方面存在不同程度的缺陷。大學物理實驗課程內容選擇的科學性就是要充分運用學生現有的物理科學知識，嚴密地闡述物理現象和物理規律。同時，要在堅持實驗課程內容選擇科學性的基礎上，對總體的內容規劃進行提升，避免在選擇上出現重復。

1.2 簡明性原則

應用型工科大學物理實驗內容的選擇應該按照應用型工科本身的科學性和規律性進行內容的組織，需要通過實驗來表現物理規律和物理原理。要做到簡明表述物理實驗、條理解釋物理現象、歸納實驗方法到位等。簡明性原則要求在內容的選擇上避免過于抽象和復雜，要通過較少的篇幅向學生傳達大量的物理信息。

1.3 創新性原則

應用型工科大學物理實驗課程教育的內容要能夠體現物理學的基本規律，要能夠利用物理學家的創新事跡激發學生對創新的積極性和創新意識，培養學生的創新精神。這就要求學生不僅要掌握相應的物理知識和相關的實驗操作，還要通過大學物理實驗學會物理知識的實際運用，在生產實踐中利用學到的知識進行創新。

2 工科大學物理實驗案例分析

在分析的過程中，本文選擇大學物理中最為基本的鐘擺實驗作為分析對象，簡要說明應用型工科大學物理實驗的操作。利用單擺儀、擺幅測量標尺、鋼球和游標卡尺等工具進行實驗。

2.1 實驗原理

將一個小球用一個不可延伸的細線懸掛，同時要求細線的質量要遠遠小于被懸掛小球的質量，細線的長度要遠遠長于小球的直徑。將小球拉開一定距離之后，在重力的作用下，小球開始做往復運動，我們將一個完整的往復運動所需的時間稱為周期。當擺動的角度 小于5°時，可以證明單擺的周期T滿足下面公式：

. （1）

. （2）

上述兩式中：L——細線的長度；

g——重力加速度。

使用實驗儀器測量細線長度L，通過實驗得到一個往復運動所需要的時間T，就可以利用相應的物理原理測量出當地的重力加速度g。

2.2 實驗設計要求

如上文中所述，工科應用型物理實驗的設計和實施需要遵循一定的原則。因此，在實驗設計中，需要滿足以下的要求：①學生根據物理學和統計學中誤差均分的原理，結合實驗原理自行設計實驗方法；②選擇合適的實驗儀器，測量出可測量的變量，利用相關的原理，計算得出需要的結果；③根據實驗原理，寫出詳細的推導過程和實驗步驟；④根據應用型工科大學物理實驗的科學性原則，明確各項數據的精準度。例如，米尺精度△米約等于0.05 cm；卡尺精度△卡約等于0.002 cm；千分尺精度△千約等于0.001 cm；秒表精度△秒約等于0.01 s。根據統計分析，實驗人員開或停秒表的反應時間為0.1 s左右，所以，實驗人員開或停秒表總的反應時間近似為0.2 s。

2.3 實驗數據和實驗誤差分析

T=98.37 s/50=1.967 s；

=（1.704+1.698+1.686+1.694+1.682+1.692）/6=1.693 cm；

L=97.00 cm-1.693 cm≌95.31 cm。

因為 ，所以 =9.72 m/s2。

通過實驗可算出加速度為9.72 m/s2，則相對誤差為0.6%.具體詳見表1.

表1 實驗數據統計表

指標 統計結果

L 95.31 cm

T 1.967 s

1.693 cm

g 9.72 m/s2

δ 0.6%

只有在最大擺角不大于5°時，實驗中的小球震動才能夠被稱為是簡諧振動。那么，在這種情況下出現的誤差也就相對較小，因此就有sinθ≌tanθ≌θ≌X/L，F=-X（mg/L）.

學生根據基本的物理學原理，推導設計出物理實驗的步驟，進而得到相關的結果，并對結果進行了分析，有利于培養學生的物理思維和創新能力。這些能力和意識也是應用型工科學生應該具有的基本素質。因此，在應用型工科大學物理實驗教學過程中，要以基本的物理學為基礎，通過較為簡單的物理實驗培養學生的學習能力和創新意識，這也是工程價值的基本要求。

3 結束語

應用型工程專業的主要目標就是為了培養具有創新能力的高素質實踐人才，它對創新和思維提出了較高的要求。工科大學物理實驗不僅能夠為學生提供基本的工程物理知識和物理原理，還能夠提升學生的思維能力和創新能力。應用型工科物理實驗可以說是整個應用型工科大學物理教學的重點，所以，在物理實驗內容的設計方面，要能夠體現出工程價值，為培養學生的實踐能力作出貢獻。

參考文獻

[1]張三慧.大學基礎物理學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[2]孫厚謙.大學物理學[M].北京：清華大學出版社，2009.

〔編輯：白潔〕

Engineering Physics Experiments Course of Applied Type University

Hu Jiayi， Peng Yuehong

Abstract： Physics experiments in engineering university courses in applied settings should meet the application requirements， choose the content to make scientific， concise， innovation and application. The content of design to make long-term planning， processing on the knowledge of university physics， should do the scientific quantification. For application engineering university physics， need to construct the content system of reasonable，“with questions to guide students to learn”this way， fully embodies the principle of Engineering physics.

Key words： application engineering； university physics； experimental teaching； innovation abilityendprint