浅析应用型工科大学物理实验课程

胡加义+彭跃红

摘 要：应用型工科大学物理实验课程的设置应该符合应用实践的要求，在内容的选择上力求做到科学性、简明性、创新性和应用性。在内容的设计上要进行长远的规划，对大学物理知识点的处理，应该做到科学量化。对于应用型工科大学物理而言，需要构建合理的内容体系，“用问题引导学生学习”这一方式，充分体现出工程物理的原理。

关键词：应用型工科；大学物理；实验课程；创新能力

中图分类号：O59 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0126-02

应用型工科大学物理教育的目的是为了培养学生在工程应用中合理使用物理工程的理念，将物理原理运用到实际的工程中。因此，应用型工科大学物理实验课程在内容的选择上要符合应用型工科的要求，要遵循一定的原则。应用型工科大学物理实验在教育内容的设计上要体现出工程价值，要为培养具有较强创新能力和创新思维的人才而服务。

1 应用型工科大学物理内容选择应遵循的原则

1.1 科学性原则

由于学生对物理概念和物理思维的掌握程度存在很大差异，很多学生在物理概念和物理实验规律的表述方面存在不同程度的缺陷。大学物理实验课程内容选择的科学性就是要充分运用学生现有的物理科学知识，严密地阐述物理现象和物理规律。同时，要在坚持实验课程内容选择科学性的基础上，对总体的内容规划进行提升，避免在选择上出现重复。

1.2 简明性原则

应用型工科大学物理实验内容的选择应该按照应用型工科本身的科学性和规律性进行内容的组织，需要通过实验来表现物理规律和物理原理。要做到简明表述物理实验、条理解释物理现象、归纳实验方法到位等。简明性原则要求在内容的选择上避免过于抽象和复杂，要通过较少的篇幅向学生传达大量的物理信息。

1.3 创新性原则

应用型工科大学物理实验课程教育的内容要能够体现物理学的基本规律，要能够利用物理学家的创新事迹激发学生对创新的积极性和创新意识，培养学生的创新精神。这就要求学生不仅要掌握相应的物理知识和相关的实验操作，还要通过大学物理实验学会物理知识的实际运用，在生产实践中利用学到的知识进行创新。

2 工科大学物理实验案例分析

在分析的过程中，本文选择大学物理中最为基本的钟摆实验作为分析对象，简要说明应用型工科大学物理实验的操作。利用单摆仪、摆幅测量标尺、钢球和游标卡尺等工具进行实验。

2.1 实验原理

将一个小球用一个不可延伸的细线悬挂，同时要求细线的质量要远远小于被悬挂小球的质量，细线的长度要远远长于小球的直径。将小球拉开一定距离之后，在重力的作用下，小球开始做往复运动，我们将一个完整的往复运动所需的时间称为周期。当摆动的角度 小于5°时，可以证明单摆的周期T满足下面公式：

. （1）

. （2）

上述两式中：L——细线的长度；

g——重力加速度。

使用实验仪器测量细线长度L，通过实验得到一个往复运动所需要的时间T，就可以利用相应的物理原理测量出当地的重力加速度g。

2.2 实验设计要求

如上文中所述，工科应用型物理实验的设计和实施需要遵循一定的原则。因此，在实验设计中，需要满足以下的要求：①学生根据物理学和统计学中误差均分的原理，结合实验原理自行设计实验方法；②选择合适的实验仪器，测量出可测量的变量，利用相关的原理，计算得出需要的结果；③根据实验原理，写出详细的推导过程和实验步骤；④根据应用型工科大学物理实验的科学性原则，明确各项数据的精准度。例如，米尺精度△米约等于0.05 cm；卡尺精度△卡约等于0.002 cm；千分尺精度△千约等于0.001 cm；秒表精度△秒约等于0.01 s。根据统计分析，实验人员开或停秒表的反应时间为0.1 s左右，所以，实验人员开或停秒表总的反应时间近似为0.2 s。

2.3 实验数据和实验误差分析

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。

因为 ，所以 =9.72 m/s2。

通过实验可算出加速度为9.72 m/s2，则相对误差为0.6%.具体详见表1.

表1 实验数据统计表

指标 统计结果

L 95.31 cm

T 1.967 s

1.693 cm

g 9.72 m/s2

δ 0.6%

只有在最大摆角不大于5°时，实验中的小球震动才能够被称为是简谐振动。那么，在这种情况下出现的误差也就相对较小，因此就有sinθ≌tanθ≌θ≌X/L，F=-X（mg/L）.

学生根据基本的物理学原理，推导设计出物理实验的步骤，进而得到相关的结果，并对结果进行了分析，有利于培养学生的物理思维和创新能力。这些能力和意识也是应用型工科学生应该具有的基本素质。因此，在应用型工科大学物理实验教学过程中，要以基本的物理学为基础，通过较为简单的物理实验培养学生的学习能力和创新意识，这也是工程价值的基本要求。

3 结束语

应用型工程专业的主要目标就是为了培养具有创新能力的高素质实践人才，它对创新和思维提出了较高的要求。工科大学物理实验不仅能够为学生提供基本的工程物理知识和物理原理，还能够提升学生的思维能力和创新能力。应用型工科物理实验可以说是整个应用型工科大学物理教学的重点，所以，在物理实验内容的设计方面，要能够体现出工程价值，为培养学生的实践能力作出贡献。

参考文献

[1]张三慧.大学基础物理学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2]孙厚谦.大学物理学[M].北京：清华大学出版社，2009.

〔编辑：白洁〕

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：应用型工科大学物理实验课程的设置应该符合应用实践的要求，在内容的选择上力求做到科学性、简明性、创新性和应用性。在内容的设计上要进行长远的规划，对大学物理知识点的处理，应该做到科学量化。对于应用型工科大学物理而言，需要构建合理的内容体系，“用问题引导学生学习”这一方式，充分体现出工程物理的原理。

关键词：应用型工科；大学物理；实验课程；创新能力

中图分类号：O59 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0126-02

应用型工科大学物理教育的目的是为了培养学生在工程应用中合理使用物理工程的理念，将物理原理运用到实际的工程中。因此，应用型工科大学物理实验课程在内容的选择上要符合应用型工科的要求，要遵循一定的原则。应用型工科大学物理实验在教育内容的设计上要体现出工程价值，要为培养具有较强创新能力和创新思维的人才而服务。

1 应用型工科大学物理内容选择应遵循的原则

1.1 科学性原则

由于学生对物理概念和物理思维的掌握程度存在很大差异，很多学生在物理概念和物理实验规律的表述方面存在不同程度的缺陷。大学物理实验课程内容选择的科学性就是要充分运用学生现有的物理科学知识，严密地阐述物理现象和物理规律。同时，要在坚持实验课程内容选择科学性的基础上，对总体的内容规划进行提升，避免在选择上出现重复。

1.2 简明性原则

应用型工科大学物理实验内容的选择应该按照应用型工科本身的科学性和规律性进行内容的组织，需要通过实验来表现物理规律和物理原理。要做到简明表述物理实验、条理解释物理现象、归纳实验方法到位等。简明性原则要求在内容的选择上避免过于抽象和复杂，要通过较少的篇幅向学生传达大量的物理信息。

1.3 创新性原则

应用型工科大学物理实验课程教育的内容要能够体现物理学的基本规律，要能够利用物理学家的创新事迹激发学生对创新的积极性和创新意识，培养学生的创新精神。这就要求学生不仅要掌握相应的物理知识和相关的实验操作，还要通过大学物理实验学会物理知识的实际运用，在生产实践中利用学到的知识进行创新。

2 工科大学物理实验案例分析

在分析的过程中，本文选择大学物理中最为基本的钟摆实验作为分析对象，简要说明应用型工科大学物理实验的操作。利用单摆仪、摆幅测量标尺、钢球和游标卡尺等工具进行实验。

2.1 实验原理

将一个小球用一个不可延伸的细线悬挂，同时要求细线的质量要远远小于被悬挂小球的质量，细线的长度要远远长于小球的直径。将小球拉开一定距离之后，在重力的作用下，小球开始做往复运动，我们将一个完整的往复运动所需的时间称为周期。当摆动的角度 小于5°时，可以证明单摆的周期T满足下面公式：

. （1）

. （2）

上述两式中：L——细线的长度；

g——重力加速度。

使用实验仪器测量细线长度L，通过实验得到一个往复运动所需要的时间T，就可以利用相应的物理原理测量出当地的重力加速度g。

2.2 实验设计要求

如上文中所述，工科应用型物理实验的设计和实施需要遵循一定的原则。因此，在实验设计中，需要满足以下的要求：①学生根据物理学和统计学中误差均分的原理，结合实验原理自行设计实验方法；②选择合适的实验仪器，测量出可测量的变量，利用相关的原理，计算得出需要的结果；③根据实验原理，写出详细的推导过程和实验步骤；④根据应用型工科大学物理实验的科学性原则，明确各项数据的精准度。例如，米尺精度△米约等于0.05 cm；卡尺精度△卡约等于0.002 cm；千分尺精度△千约等于0.001 cm；秒表精度△秒约等于0.01 s。根据统计分析，实验人员开或停秒表的反应时间为0.1 s左右，所以，实验人员开或停秒表总的反应时间近似为0.2 s。

2.3 实验数据和实验误差分析

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。

因为 ，所以 =9.72 m/s2。

通过实验可算出加速度为9.72 m/s2，则相对误差为0.6%.具体详见表1.

表1 实验数据统计表

指标 统计结果

L 95.31 cm

T 1.967 s

1.693 cm

g 9.72 m/s2

δ 0.6%

只有在最大摆角不大于5°时，实验中的小球震动才能够被称为是简谐振动。那么，在这种情况下出现的误差也就相对较小，因此就有sinθ≌tanθ≌θ≌X/L，F=-X（mg/L）.

学生根据基本的物理学原理，推导设计出物理实验的步骤，进而得到相关的结果，并对结果进行了分析，有利于培养学生的物理思维和创新能力。这些能力和意识也是应用型工科学生应该具有的基本素质。因此，在应用型工科大学物理实验教学过程中，要以基本的物理学为基础，通过较为简单的物理实验培养学生的学习能力和创新意识，这也是工程价值的基本要求。

3 结束语

应用型工程专业的主要目标就是为了培养具有创新能力的高素质实践人才，它对创新和思维提出了较高的要求。工科大学物理实验不仅能够为学生提供基本的工程物理知识和物理原理，还能够提升学生的思维能力和创新能力。应用型工科物理实验可以说是整个应用型工科大学物理教学的重点，所以，在物理实验内容的设计方面，要能够体现出工程价值，为培养学生的实践能力作出贡献。

参考文献

[1]张三慧.大学基础物理学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2]孙厚谦.大学物理学[M].北京：清华大学出版社，2009.

〔编辑：白洁〕

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：应用型工科大学物理实验课程的设置应该符合应用实践的要求，在内容的选择上力求做到科学性、简明性、创新性和应用性。在内容的设计上要进行长远的规划，对大学物理知识点的处理，应该做到科学量化。对于应用型工科大学物理而言，需要构建合理的内容体系，“用问题引导学生学习”这一方式，充分体现出工程物理的原理。

关键词：应用型工科；大学物理；实验课程；创新能力

中图分类号：O59 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0126-02

应用型工科大学物理教育的目的是为了培养学生在工程应用中合理使用物理工程的理念，将物理原理运用到实际的工程中。因此，应用型工科大学物理实验课程在内容的选择上要符合应用型工科的要求，要遵循一定的原则。应用型工科大学物理实验在教育内容的设计上要体现出工程价值，要为培养具有较强创新能力和创新思维的人才而服务。

1 应用型工科大学物理内容选择应遵循的原则

1.1 科学性原则

由于学生对物理概念和物理思维的掌握程度存在很大差异，很多学生在物理概念和物理实验规律的表述方面存在不同程度的缺陷。大学物理实验课程内容选择的科学性就是要充分运用学生现有的物理科学知识，严密地阐述物理现象和物理规律。同时，要在坚持实验课程内容选择科学性的基础上，对总体的内容规划进行提升，避免在选择上出现重复。

1.2 简明性原则

应用型工科大学物理实验内容的选择应该按照应用型工科本身的科学性和规律性进行内容的组织，需要通过实验来表现物理规律和物理原理。要做到简明表述物理实验、条理解释物理现象、归纳实验方法到位等。简明性原则要求在内容的选择上避免过于抽象和复杂，要通过较少的篇幅向学生传达大量的物理信息。

1.3 创新性原则

应用型工科大学物理实验课程教育的内容要能够体现物理学的基本规律，要能够利用物理学家的创新事迹激发学生对创新的积极性和创新意识，培养学生的创新精神。这就要求学生不仅要掌握相应的物理知识和相关的实验操作，还要通过大学物理实验学会物理知识的实际运用，在生产实践中利用学到的知识进行创新。

2 工科大学物理实验案例分析

在分析的过程中，本文选择大学物理中最为基本的钟摆实验作为分析对象，简要说明应用型工科大学物理实验的操作。利用单摆仪、摆幅测量标尺、钢球和游标卡尺等工具进行实验。

2.1 实验原理

将一个小球用一个不可延伸的细线悬挂，同时要求细线的质量要远远小于被悬挂小球的质量，细线的长度要远远长于小球的直径。将小球拉开一定距离之后，在重力的作用下，小球开始做往复运动，我们将一个完整的往复运动所需的时间称为周期。当摆动的角度 小于5°时，可以证明单摆的周期T满足下面公式：

. （1）

. （2）

上述两式中：L——细线的长度；

g——重力加速度。

使用实验仪器测量细线长度L，通过实验得到一个往复运动所需要的时间T，就可以利用相应的物理原理测量出当地的重力加速度g。

2.2 实验设计要求

如上文中所述，工科应用型物理实验的设计和实施需要遵循一定的原则。因此，在实验设计中，需要满足以下的要求：①学生根据物理学和统计学中误差均分的原理，结合实验原理自行设计实验方法；②选择合适的实验仪器，测量出可测量的变量，利用相关的原理，计算得出需要的结果；③根据实验原理，写出详细的推导过程和实验步骤；④根据应用型工科大学物理实验的科学性原则，明确各项数据的精准度。例如，米尺精度△米约等于0.05 cm；卡尺精度△卡约等于0.002 cm；千分尺精度△千约等于0.001 cm；秒表精度△秒约等于0.01 s。根据统计分析，实验人员开或停秒表的反应时间为0.1 s左右，所以，实验人员开或停秒表总的反应时间近似为0.2 s。

2.3 实验数据和实验误差分析

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。

因为 ，所以 =9.72 m/s2。

通过实验可算出加速度为9.72 m/s2，则相对误差为0.6%.具体详见表1.

表1 实验数据统计表

指标 统计结果

L 95.31 cm

T 1.967 s

1.693 cm

g 9.72 m/s2

δ 0.6%

只有在最大摆角不大于5°时，实验中的小球震动才能够被称为是简谐振动。那么，在这种情况下出现的误差也就相对较小，因此就有sinθ≌tanθ≌θ≌X/L，F=-X（mg/L）.

学生根据基本的物理学原理，推导设计出物理实验的步骤，进而得到相关的结果，并对结果进行了分析，有利于培养学生的物理思维和创新能力。这些能力和意识也是应用型工科学生应该具有的基本素质。因此，在应用型工科大学物理实验教学过程中，要以基本的物理学为基础，通过较为简单的物理实验培养学生的学习能力和创新意识，这也是工程价值的基本要求。

3 结束语

应用型工程专业的主要目标就是为了培养具有创新能力的高素质实践人才，它对创新和思维提出了较高的要求。工科大学物理实验不仅能够为学生提供基本的工程物理知识和物理原理，还能够提升学生的思维能力和创新能力。应用型工科物理实验可以说是整个应用型工科大学物理教学的重点，所以，在物理实验内容的设计方面，要能够体现出工程价值，为培养学生的实践能力作出贡献。

参考文献

[1]张三慧.大学基础物理学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2]孙厚谦.大学物理学[M].北京：清华大学出版社，2009.

〔编辑：白洁〕

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