大學物理探究性實驗設計

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摘要：針對大學物理實驗教學存在的問題，提出了基于探究性實驗教學目的以及新型應用型人才培養需求，將計算機PAS⁃CO實驗軟件與大學物理探究性實驗相融合。注重培養工科類院校本科生的探索創新能力。嘗試設計出一種新穎的探究性實驗教學方法，大大改善了大學物理實驗教學效果。

關鍵詞：實驗軟件；創新能力；探究性實驗，物理實驗教學

1計算機PASCO實驗軟件與大學物理探究性實驗相融合

傳統的實驗教學方式其實仍然是各高校主要的實驗教學手段。雖然某些高校已經在實驗教學大綱中加入探究性實驗項目，即學生在實驗教師的指導下根據實驗室提供的儀器設備自主設計實驗項目并在實驗室開放時間內獨立完成實驗數據測量、數據處理和結果分析等過程。但是這種開放式的探究性實驗教學尚存在著很多問題，如探究性實驗項目擬定的選題較多，指導教師經常要延長實驗室開放時間；學生自主組合和操作實驗儀器，導致儀器設備損壞嚴重等問題。物理實驗軟件作為一種先進的實驗教學手段，如何能更好地服務于開放式的探究性實驗教學進而提高實驗教學質量和效果將具有重要的實際意義。根據我校的探究性實驗教學模式以及新型應用型人才培養需求，我們通過PASCO實驗軟件設計出學生進行大學物理探究性實驗的步驟和流程。PASCO實驗軟件是一種先進的實驗數據實時采集、處理和分析的計算機軟件，主要是通過各類傳感器與數據通用接互將實驗數據實時傳送給計算機。學生運用PASCO實驗軟件自主設計的一維系統牛頓第二定律驗證實驗裝置。實驗所需的實驗設備有PAS⁃car動力學系統、運動傳感器、高分辨率力傳感器、靈敏滑輪、質量塊和架子套件、物理實驗用細繩、數據通用接口、PASCO電腦軟件等。本實驗的目的是為了驗證一維系統的牛頓第二定律。在低摩擦的小車上施加一個已知大小的力，以此來測量小車的加速度。整個實驗分為兩部分：1)驗證質量不變時，加速度與合外力成正比。小車和傳感器的總質量不變，通過增加砝碼的質量來改變合外力，研究加速度與合外力的關系；2)驗證合外力不變時，加速度與質量成反比?！傲Α铀俣取眻D，左圖是小車和傳感器上施加的力f1與加速度a1的關系圖，右圖是增加砝碼質量后小車上施加的力f2與加速度a2之間的關系圖。

2結束語

根據我校大學物理實驗教學存在的實際問題將計算機PASCO實驗軟件與大學物理探究性實驗結合，打破了傳統的開放式探究性實驗教學模式的局限性。這將有利于培養學生自主動手能力和科學實驗的探索創新精神以及新型應用型人才的塑造，同時也豐富了大學物理實驗課程內容，提高了學生對大學物理實驗課的興趣，更加有利于實驗教學的質量和效果。

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作者：孫權海 駱海峰 史浩 方宇 朱守金 蘇磊 單位：安徽三聯學院基礎實驗教學中心 安徽三聯學院電子電氣工程學院