前言
物理学是自然科学的基础,更是现代高新技术的源泉.学生通过学习物理和物理实验,显著提高了思维能力和创新能力.这些能力也是学习其他应用科学和专业技术的基础.
自1984年以来,中国物理学会已经举办了40届全国中学生物理竞赛,大大促进了物理学的发展和应用,培养了数百万优秀人才.物理竞赛及平时的实验训练都是为了培养学生良好的科学素养,提高学生独立思考能力、创造性思维能力和发现并解决实际问题的能力.
《全国中学生物理竞赛实验指导书》要求学生在做物理实验时,首先学习严谨的、实事求是的科学态度,认真细致地进行测量记录;其次是在实验中学会发现问题,并用学到的理论去解决或解释这些问题;再次是学习物理实验的基本知识、方法和技能.
几年前,几位编者在复旦附中开设了“物理定量实验”选修课,编印了《中学生物理竞赛实验课程校本教材》,它是现在本书前4章的初稿,目的是为《全国中学生物理竞赛实验指导书》中的实验选编实验报告,供学生们进行实验操作和数据处理时参考.使用两年来,听取了复旦附中等学校师生们的不少建议,陆续增加了内容,并改正了一些错误.
编写过程中,特别感谢本书的主审复旦附中王铁桦副校长,他对教材严格要求,督促我们经常讨论和修改补充,力求使教材内容丰富精彩,能更好地为学生们实验训练和自学服务.
书中增加了实验指导书中所没有的许多方法介绍和试题分析讨论等.例如直流电桥实验,增加了电桥灵敏度的研究讨论和竞赛试题的分析求解.附录中还增加了双电桥和Y△变换以及交流电桥.再例如黑盒子实险,书中列举了多道典型试题,附录中编写了如何用电表以及如何用信号发生器和示波器求解电学黑盒子.关于测量固体、液体折射率,增加了最小偏向角法、全反射法、牛顿环法、反射十字像法、垂直底边法等.总之,增加的内容有的是实验的深入讨论,有的是一些试题简介.增加这些内容是为了有益于学生结合实验进行自学,多做练习,拓宽视野,提高解题能力和速度.
这些年来,上海市实验试题的难度逐年增加,要比实验指导书中要求高得多,全国试题就更难了.掌握指导书中的实验是基本要求,而试题要求学生具有融会贯通、灵活运用的能力,并且解题要正确还要迅速.试题常常不是单独的实验,而是某些实验的变化组合,或者是某些实际应用,所以,平时实验训练,一定要从严从难.
编写这本教程,目的是为有志于物理竞赛和对物理实验有兴趣的学生提供一本有益的参考书.本书共8章.第1章是测量的不确定度表达和数据处理,第2章是力学实验和热学实验,第3章是电磁学实验,第4章是光学实验.前4章都有示例,可在做实验时作为参考.第5章是综合实验练习,其中综合实验简答54题,实验习题37题,综合练习题25题. 第6章是物理实验试题解答(部分选自历届上海赛区实验试题及全国物理竞赛实验试题),可供学生分析思考. 第7章是实验笔试题,共15题,内容与指导书中的大部分实验有关.第8章是实验笔试题参考解答.
编者贯彻以学生为主体、以教师为主导的教育理念,激发学习兴趣,引导自主学习,注重培养学生科学素养和解决实际问题的能力.
书中的示例和解答仅供参考,实验者平时做实验时一定要勤于练习、动手动脑.独立思考,坚持不懈,才能融会贯通,灵活运用所学知识和技能.
编者中张秀梅老师担任教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会大中物理教育衔接工作委员会常务委员
,由于工作需要,她和许多大学物理老师常有讨论交流.老师们普遍感到高中物理和大学物理衔接中有脱节,其中物理实验脱节尤为严重.本教程实验介于高中实验与大学实验之间,内容丰富,且拓展了不少实验方法和分析讨论,书中许多示例为学生自主实验提供了帮助,因此本教程亦可以作为大学和中学物理实验教学衔接的参考书,可供高中学生开展物理实验选修课之用.
在此,编者对复旦附中辛勤耕耘、培养竞赛学生的万谦老师、许晓景老师,还有参加物理竞赛的学生们表示衷心感谢!对另一位主审、物理竞赛国家级教练、复旦大学物理系陆申龙教授表示衷心的感谢!本书中列出的参考文献都是很好的实验教材,在此对参考文献中各位作者致以衷心感谢!
本书成书经历时间长,修改补充工作量大,复旦大学出版社编辑李小敏,非常认真负责,不辞辛苦,一次次重新排版,并对书中多处提出宝贵修改意见,经过她的整理编辑,使本教程行文规范流畅、条理层次清晰,在此编者向李小敏编辑表示衷心感谢.
书中还会有错误和不妥之处,敬请师生们指正!
编者
2023年9月
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