《綜合提高物理實驗》以現代認知心理學理論和建構主義學習理論為依據,以“營造氛圍激發興趣、問題探索創新思維、實踐感悟建構知識、獨立評判發展能力,,為編寫理念和指導思想。教材把創新理論和物理實驗內容有機融合,體系上加強了相關實驗的縱、橫向融合。書中第1、2章首先介紹了創新基礎理論和物理實驗研究方法,以利于幫助和指導學生在物理實驗過程中創新實踐。第3至8章為實驗部分。實驗內容由6部分組成,分別為:長度的測量與研究(17個實驗);溫度的測量與探索(16個實驗);電阻的測量與應用(10個實驗);電壓、電流的測量與電路設計(14個實驗);折射率的測量與方法交融(12個實驗);其他物理量的測量與拓展(20個實驗)。
《綜合提高物理實驗》可作為高等師范院校和綜合大學物理實驗教學用書,也可供其他高校選用,并適合不同層次的教學需要。
當今世界,科學技術作為第一生產力空前活躍,創新能力已經成為國家經濟增長和社會進步的核心力量,決定著民族的興衰。日趨激烈的國際競爭突出表現為科技、教育和人才的競爭。科技是關鍵,教育是基礎,人才是根本。創新型人才培養的關鍵在于教育,創新教育的核心是培養創新型人才。現代教育理論的研究表明:人的創新能力是在實踐活動中通過構建知識,獲取體驗,形成技能,最終發展形成的。因而,對高等教育而言,實踐類教學在學生創新能力和創新人才培養方面起著不可取代的重要作用。
物理實驗是高等學校面向本科生開設的一門實踐性很強的必修基礎課,是為培養學生的創新精神、實踐能力、探索質疑和獨立評判能力以及提高學生綜合科學品質和創新能力打下堅實基礎的極其重要的實踐性教學環節,是以教學形式培養科學技術后備創新力量的重要途徑,它是現代科學技術賴以發展的重要實踐基礎源泉。物理實驗教學要以培養學生的創新能力為核心,在物理實驗教學中如何培養學生的創新意識和科學品質,如何把創新教育貫穿并滲透在物理實驗教學中,作者對此進行了多年積極的探索和改革實踐。物理實驗教學必須適應時代的發展,真正改革實踐類教學仍然是傳統的只注重知識傳授型、按部就班的學院式訓練模式,重建“營造氛圍激發興趣、問題探索創新思維、實踐感悟建構知識、獨立評判發展能力”的物理實驗教學理念和指導思想,以高度的責任感和使命感積極實踐物理實驗教學改革與研究,構建以創新能力培養為靈魂主線的“一條主線、三個階段、動態式、綜合化、研究型”的物理實驗教學新模式,實驗教學實行“三級開放式”管理模式。通過10余年堅持不懈的研究、改革和實踐,陜西師范大學物理實驗教學已建成了具有鮮明師范特色的課程體系、教學模式和創新型教師教育人才培養平臺。教材是體現教學理念、教學內容和教學要求的知識載體,《綜合提高物理實驗》教材是作者10余年來物理實驗教學改革的實踐成果和科學研究成果的結晶,并吸納了兄弟院校物理實驗教學改革優秀成果,結合區域經濟發展和創新人才培養的特色編寫而成。教材有如下特色:
(1)教材以現代認知心理學理論和建構主義學習理論為依據,以“營造氛圍激發興趣、問題探索創新思維、實踐感悟建構知識、獨立評判發展能力”為編寫理念和指導思想。教材在實驗內容、測量方法、儀器使用等諸多方面積極營造彈性選擇空間,以興趣原動力驅動學生創新思維,突出體現實踐動手操作、質疑感悟評判和能力構建的創新人才培養的核心靈魂價值主線。教材為學生營造了主動學習和創新思維的最大自由彈性空間。
(2)教材把創新理論和物理實驗內容有機融合。教材第1、2章首先介紹了創新基礎理論和物理實驗研究方法,以利于幫助和指導學生在物理實驗過程中創新實踐。多數實驗中都安排有探索創新、拓展遷移的實驗內容,將激發學生創新熱情、個性化發展和提高創新意識、創新能力培養滲透在實驗教學全過程,營造了勤于思考、勇于探索的學術創新氛圍。
前言
第1章 創新基礎理論概述
1.1 創新基本知識簡介
1.2 科學創新思維方法簡介
1.3 創新技法
1.4 創新人才培養
第2章 物理實驗研究與設計
2.1 科學研究的思想和方法
2.2 物理實驗研究與設計
第3章 長度的測量與研究
實驗3.1 簡諧振動研究與彈簧勁度系數測量
實驗3.2 單擺周期實驗公式的總結
實驗3.3 容器排水時間的研究
實驗3.4 測量彈簧的等效質量
實驗3.5 單擺實驗系統誤差的修正研究
實驗3.6 動力學法測材料彈性模量
實驗3.7 焦利氏秤上三個實驗的設計與研究
實驗3.8 平行光管的調整和使用
實驗3.9 用雙棱鏡干涉測光波波長
實驗3.10 光柵特性研究及光波波長測定。
實驗3.11 用小型棱鏡攝譜儀測定光波波長
實驗3.12 利用周期性光信號測定光速的研究
實驗3.13 光具組基點的測定
實驗3.14 檢測超聲及其應用
實驗3.15 設計用干涉法和衍射法測細絲直徑
實驗3.16 利用單縫衍射測量微小位移
實驗3.17 鈉黃雙線波長差測量的研究
第4章 溫度的測量與探索
實驗4.1 測定冰的融解熱
實驗4.2 電熱當量的測定
實驗4.3 動態法測定物體的導熱系數
實驗4.4 良導體導熱系數的測定
實驗4.5 穩態法測量非良導體的導熱系數
實驗4.6 冷卻法測金屬比熱容
實驗4.7 測定水的汽化熱
實驗4.8 空氣熱性能的研究
實驗4.9 量熱學實驗散熱誤差的研究分析
實驗4.10 液體黏滯系數與溫度關系的研究
實驗4.11 水的沸點與壓強關系的研究
實驗4.12 鐵磁材料居里點的研究
實驗4.13 用超聲波測定液體的比熱容比
實驗4.14 熱電偶的定標與測溫
實驗4.15 溫度傳感器特性的研究
實驗4.16 PN結正向壓降溫度特性
第5章 電阻的測量與應用
實驗5.1 交流電橋測量電容電感
實驗5.2 低值電阻的測量
實驗5.3 鐵磁材料磁滯特性的研究
實驗5.4 光敏電阻特性實驗研究
實驗5.5 磁阻效應
實驗5.6 非線性電路混沌的研究
實驗5.7 熱敏電阻溫度計的設計和制作
實驗5.8 電介質介電常量的測量
實驗5.9 用直流雙臂電橋測定金屬絲的楊氏模量
實驗5.10 用電學方法測量康銅絲的長度
第6章 電壓、電流的測量與電路設計
實驗6.1 電子束的偏轉和聚焦
實驗6.2 RLC串聯電路暫態過程的研究
實驗6.3 磁場分布測量
實驗6.4 靈敏電流計特性的研究
實驗6.5 硅光電池特性實驗研究
實驗6.6 地磁場的測量
實驗6.7 設計電路測量燈絲的伏安特性
實驗6.8 電容器電容量的測量設計
實驗6.9 小功率直流穩壓電源的設計與制作
實驗6.10 用CCD電視顯微油滴儀測電子電荷
實驗6.11 黑匣子
實驗6.12 用邁克耳孫干涉儀研究壓電陶瓷電致伸縮性能
實驗6.13 電光效應和電光調制
實驗6.14 磁光效應和磁光調制
第7章 折射率的測量與方法交融
實驗7.1 用等厚干涉法測量液體折射率的實驗設計
實驗7.2 用劈尖法測量液體折射率
實驗7.3 邁克耳孫干涉儀測薄膜介質的折射率
實驗7.4 光學材料色散關系的研究
實驗7.5 邁克耳孫干涉儀測空氣折射率的研究
實驗7.6 用分光計測定液體折射率的研究
實驗7.7 薄膜介質折射率的測定
實驗7.8 雙棱鏡干涉實驗的深入研究
實驗7.9 用聲光效應測量液體中的聲速
實驗7.10 用分光計測反射光的偏振特性
實驗7.11 用邁克耳孫干涉儀測玻璃片厚度的研究
實驗7.12 設計用自準直法測量雙棱鏡的兩銳角
第8章 其他物理量的測量與拓展
實驗8.1 物質旋光性研究及其應用
實驗8.2 偏振光現象的觀察與研究
實驗8.3 望遠鏡、顯微鏡與投影儀的組裝
實驗8.4 物體在液體中的運動規律的研究
實驗8.5 彈簧振子運動規律的研究
實驗8.6 物體慣性質量測量實驗研究與設計
實驗8.7 氣軌上研究簡諧振動
實驗8.8 阻尼振動的研究
實驗8.9 周期信號的傅里葉分解與合成
實驗8.10 物體密度測定實驗方案的設計與研究
實驗8.11 物質吸收光譜特性分析研究
實驗8.12 數字信號的光纖傳輸技術
實驗8.13 CCD圖像傳感器與光信號采集研究
實驗8.14 多普勒效應
實驗8.15 全息平面光柵的制作及其參數測定
實驗8.16 照度計的研究及設計
實驗8.17 綠色環保光源LED特性研究
實驗8.18 在氣墊導軌上研究磁力勢能曲線
實驗8.19 耦合振子運動規律
實驗8.20 超導磁懸浮原理及應用設計
參考文獻
當今世界,科學技術作為第一生產力空前活躍,創新能力已經成為圍家經濟增長和社會進步的主要力量,它決定著民族的興衰。人類剛剛走過20世紀進入了嶄新的新世紀,在20世紀,科學技術發展的一個顯著特點是突飛猛進、日新月異,短短幾十J年內改變了人類,改變了世界,特別是改變了人們的思維方式、學習方式、生活方式和工作方式。2 0世紀科學技術發展的另一個特點是交叉融合、群體突破。科學和技術的融合成為當今科技發展的重要特征,許多學科之間的邊界將變得更加模糊,未來重大創新更多地出現在學科交叉領域,科學技術進入了一個前所未有的創新群體積聚時代。根據科學技術突飛猛進、交叉融合的發展特特征,我們要推進理論創新,發展創新文化,為科技創新提供科學的理論指導、有力的制度保障和良好的文化氛圍。
創新是科技的生命。每當科學技術大發展的時候,總是強烈呼喚理論創新,而每一次大的理論創新,總是帶來科學技術的大發展。理論創新,關鍵在于新,新是終點上的超越,平衡的打破,動態的延伸,高度的提升。特別是存科技進步一日千里、社會變化日新月異的今天,要面向未來,與時俱進,時刻關注科技發展變化趨勢,不失時機地總結出新的理論。沒有創新,科技就沒有進步、沒有未來、沒有發展、沒有生命力。理論決定思路,思路決定發展;理論創新的空間,決定科技發展的空間;思考問題的高度,決定科技事業發展的程度。理論要創新,光說道理不行,必須堅持創新行動,并能逐步形成創新理論,促進創新意識的積淀,現代教育理論的研究表明:人的創新能力是在實踐活動中通過構建知識,獲取體驗,形成技能而最終發展形成的。科學研究追求的目標是學術。只有學術方向與時俱進:學術平臺交叉融合,學術隊伍才能出大師名師,學術成果才能有重大影響。這既是科學技術發展的需要,也是創新文化建設的價值。
科技發展需要創新文化。文化是人的生存狀態以及情感愿望的反映,反過來又對人的生存、發展給予能動的影響。文化是一種精神,是一種氛圍,是一種價值導向。創新文化就是要大力提倡敢為人先、敢冒風險的精神,大力倡導敢于創新、勇于競爭和寬容失敗的精神,鼓勵不同學術見解、不同學術流派的研究,尊重一些“孤獨的思考者”,寬容一些學術上的“狂妄者”。對真理的追求和認識是科技發展的永恒活力和動力,是一個曲折但又生動鮮活的歷史過程·要容忍失敗,即使再偉大的成功者,其失敗的次數還是要超過成功的次數。不少諾貝爾獎獲得者都是經歷了許多次失敗之后才換來了成功。沒有失敗就沒有創新,越是有突破性的東西,越是有創新性的產品,就會經歷越多的失敗。創新之所以難,就在于創新并不是都會成功,它肯定會有風險。美國硅谷的成功,是它允許失敗,而且它對失敗的評價跟別的地方不一樣。硅谷的風險家,他去投資一個項目,就會問你失敗過沒有?如果說失敗過,對你的看法就更好,說明你曾經創新過,說明你更成熟,他就愿意投資。尤其是原始創新,還應當營造學術自由的寬松環境,自主創新。白行選擇學術發展方向,自由確定科研項目。