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教材的基本结构与内容组织第一章 测量与数据处理第二章 基础性实验第三章 综合与设计性实验第四章 创新设计性实验特殊说明：教材二维码中的内容均为大连东软信息学院实验实训中心网络平台上的相关视频，各位读者可结合课程相关内容进行扫码观看。绪论绪论

一、大学物理实验的地位、作用

从本质上讲物理学是一门实验科学，物理规律的研究都以严格的实验事实为基础，并且不断受到实验的检验，在物理学的发展中，物理实验一直起着重要的作用。同时，物理实验课程在培养学生的科学世界观、科学实验素质、创新意识和创新能力等方面也具有特殊的重要作用。

1.物理实验是物理学发展的基础

真正把科学实验方法引入物理学研究的是16世纪的意大利物理学家伽利略，他在斜面实验中，把当时难以测量的速度和时间的关系，转化为路程和时间的关系，推导出了反映匀加速直线运动重要特性的时间平方规律，利用改变斜面倾斜度得到的规律，推断出自由落体运动也是匀加速直线运动。

纵观物理学发展的历史，不难发现大量的物理概念及规律都建立在实验事实的基础之上。例如，经典力学、热学、电磁学的众多规律都是从实验中归纳和总结得到的；原子结构核式模型的提出是基于α粒子散射的实验事实，居里夫妇对放射性的研究及电子的发现导致了原子物理和核物理的诞生；为了解释黑体辐射的实验规律，普朗克提出了能量子假说，从此物理学进入了量子时代。

2.物理理论的正确性需通过实验进行验证

物理实验对于物理学发展的重要作用还在于任何理论上的假设或推理要成为公认的物理规律，都必须要得到实验的验证。

光的“波动说”和“粒子说”之间的持久战，是杨氏双缝干涉实验在当时判定了“波动说”的胜利；麦克斯韦将经典的电磁规律归纳为麦克斯韦方程组，并预言了电磁波的存在，但直到10年后赫兹通过实验证实了电磁波的存在，麦克斯韦的电磁场理论才得到公认；1905年为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光量子假说并给出了光电效应方程，直到1916年密立根通过实验严格验证了光电效应方程，他的这一理论才得到了公认；1915年爱因斯坦提出广义相对论，并据此对光线在太阳引力场中的弯曲作了计算，直到1919年才由爱丁顿等人率领的观测队所证实，广义相对论的正确性才逐渐得到公认；1956年，杨振宁、李政道提出了弱相互作用中宇称不守恒的设想，由实验物理学家吴健雄用实验进行了验证，杨振宁和李政道于1957年获得诺贝尔物理学奖。1972年，英国传奇物理学家提出了关于黑洞的“霍金辐射”理论，但由于迟迟未得到实验证明而未获得诺贝尔奖。2016年，来自美国和以色列两个独立的研究团队发现了足以支持“霍金辐射”理论的明确证据，他们的发现或将帮助这位伟大的物理学家斯蒂芬·霍金最终获得诺贝尔奖。

物理实验在物理学中的重要性在诺贝尔物理学奖获得人数中得到更好的体现。从1901年第一次授奖至2016年末，诺贝尔物理学奖已有百余年的历史，共有204人次获奖，其中因为实验方面的伟大发现或发明而获奖的占三分之二以上，如1901年的首届诺贝尔物理学奖获得者德国人伦琴，他因为发现X射线而获奖。2012年，法国的塞尔日·阿罗什、美国的大卫·维因兰德因为“发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法”获得诺贝尔物理学奖。

物理实验在推动其他科学、工程技术的发展中也起着重要的作用，特别是近代各学科相互渗透，发展了许多交叉学科，物理实验的构思、方法和技术与化学、材料学、生物学、信息学、天文学等学科的相互结合，已经取得了丰硕的成功，而且必将发挥更大的作用。

二、大学物理实验的主要目的和任务

教学实验不同于科学实验，它是以传授知识、培养人才为目的的，因此教学实验与科学实验无论从宗旨、内容和形式上都有所区别。大学物理实验是高等院校对大学生进行科学实验基本训练的必备课程，是大学生接受系统实验和实验技能训练的开端。本门课程的目的与任务如下。

1．通过对物理实验现象的观测和分析，学习运用理论指导实验、分析和解决实验中的问题，掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，加深对物理学原理的理解，提高对科学实验重要性的认识。

2．培养与提高学生从事科学实验的初步能力，包括：

(1)通过阅读实验教材或资料，概括出实验原理和方法的要点，做好实验前的准备工作；

(2)借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；

(3)运用物理学理论对实验现象进行初步的分析和判断；

(4)正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告；

(5)完成简单的具有设计性或研究性内容的实验。

3．培养与提高学生从事科学实验的综合素质。包括：

(1)理论联系实际、实事求是的科学作风；

(2)严肃认真、一丝不苟的工作态度；

(3)勤奋努力、刻苦钻研、主动进取、积极创新的探索精神；

(4)遵守纪律、严格执行科学实验操作规程，爱护公共财产的优良品德；

(5)相互协作、共同探索的团队合作精神。

三、大学物理实验课程的三个主要学习环节

1．实验预习

实验前要仔细阅读实验教材与有关资料，了解实验目的、要求、原理和方法，初步了解实验所需的测量仪器的主要性能、使用方法和注意事项，认真做好预习报告。预习报告是实验工作的前期准备，即实验前应清楚本次实验应达到什么目的，利用什么原理、通过什么实验方法和测量哪些数据才能达到实验的目的。具体来说，预习报告内容包括：①实验名称；②实验目的；③实验仪器；④实验原理（原理公式、原理图）；⑤列出记录数据表格（分清已知量、指定量、待测量和单位）。

2．实验操作

认真听取老师对本次实验的要求、重点、难点、操作规程、注意事项的讲解。并且要做到：①遵守实验室规则；②了解实验仪器的使用及注意事项；③正式测量之前可作试验性探索操作；④仔细观察和认真实验操作；⑤如实记录实验数据和现象(用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动）；⑥检查实验数据；⑦整理仪器，清扫实验室。

3．实验报告

实验报告是对整个实验工作的全面总结。实验结束后，要将实验结果真实地在实验报告中表达出来，内容既要完整，又要避免烦琐，力求简明扼要。实验报告要有条理性，并注意运用科学术语，一定要有实验的结论和对实验结果的讨论、分析或评估。实验原理要简明扼要，要有必要的电路图或光路图，要有主要的数据处理过程，一定要列出实验结果，尤其是利用作图求得的一些物理量。

实验报告内容一般包括：①实验名称；②实验目的；③实验仪器；④实验原理（原理图、电路图或光路图，以及主要计算公式等）；⑤实验内容；⑥实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图及实验结论；⑦实验现象分析、小结和讨论。

实验报告（含预习报告）必须在下一次实验时交教师批阅。

预习报告、数据记录和实验报告都要写在实验报告手册上。