引言作为论文的开端,主要回答“为什么研究”这个问题。它简明介绍论文的背景、相关领域的前人研究历史与现状,以及著者的意图与分析依据,包括论文的追求目标、研究范围和理论、技术方案的选取等。引言应言简意赅,不要等同于文摘,或成为文摘的注释。引言中不应详述同行熟知的,包括教科书上已有陈述的基本理论、实验方法和基本方程的推导。如果在正文中采用比较专业化的术语或缩写用词时,应先在引言中定义说明。引言一般不超过800字,且不计入章节编号。】
随着物理实验越来越被人们所重视以及高等学校开设综合性、研究性、设计性实验的数量增加,实验论文的写作也越来越被人们重视,本文介绍实验论文的性质结构和写作方法。
物理实验论文,就是物理学习者,为检验某一物理学定理、定律或假说,或为探究某一新的规律或解决某些实际的物理问题,有计划、有目的进行物理实验,对人为特定条件下所获得的事实或现象进行观察、分析、综合、判断、得出科学的结论,然后如实地将实验过程和创造性成果加以归纳、总结成文向社会发布。这种书面表达方式就是物理实验论文。
物理实验论文的写作基础是物理实验。物理实验,同其它自然科学实验一样,是实验者根据一定的研究目的,运用相应的物质手段(实验仪器、设备等),主动干预或控制现象,模拟物理现象或物理过程,以便在典型环境中或特定条件下获得一定物理事实的一种探索活动。物理实验的构成要素也同其它自然科学实验一样,是实验者、实验对象和实验手段三者组成。物理实验的过程,就是实验者通过自己有目的活动,借助实验手段,观察和研究实验对象,演绎客观变化的过程。物理实验论文就是表述这一过程及这一过程的结论。随着科学的发展,物理学所研究的内容越来越丰富,所研究的物理问题越来越深入,正在向着纵深的方向发展。物理实验论文的层次也在不断提高,与此相适应,为检验物理定律或假设所需的实验手段必须越来越先进,于是物理实验就以一种独立的形式与物理理论并行或交叉式发展,两者相互促进、共同发展。物理实验的目的是为了检验物理定理、定律乃至物理理论的正确性,或深化对某一规律的认识。与此目的相适应,物理实验是在人为的比较理想的环境中,采用一定的仪器和方法,并经过精心的设计、安排而成的。它具有模拟、简化、纯化、强化、综合、抑制或排除某些物理现象的作用,因而可以较为迅速、可靠、经济地认识自然界的物理规律,从而达到推广应用而改造自然的目的。这也是物理实验的价值之一,其论文是这一价值的实现媒介,物理实验是创造物理理论的基础和先导。物理学史以无可辩驳的事实证明,物理学理论的重大发现和突破,都是从实验中发展和提炼出来的。此外,根据已知的事实,经过推理而提出新的观点和假说,也只有通过物理实验的检验才能确定其正确性。二十世纪量子理论的出现就是建立在无数的近代物理实验的基础之上,在某种意义上讲,量子理论是无数近代物理实验论文的归纳结晶,而爱因斯坦的相对论也是经受实验的检验才被物理学家们所接受,所以相对论也是物理实验的间接型论文。
物理实验论文,既可以表达作者依据特定的研究目的,自行设计出一套全新的实验方案,利用外加的因素去干扰实验对象,看它将会发生什么样的变化;然后用文字记录或表述这个过程;也可以运用新的原理、设备和方法、验证前人已有的实验结果是否正确;并加以表述还可以表述运用和他人相同的实验原理、设备和实验方法,作出更高精度的测定,进一步加深对研究对象的某些性质和规律的认识,将研究工作引向纵深方法发展。
2 物理实验论文的特点
2.1 客观真实性
实践是检验真理标准,就是由于实践的客观真实性,所以客观性是物理实验毕业论文的最本质的特点。由于物理实验是为了检验物理规律,从而使为物理学理论的发展提供坚实的基础和可靠的依据。因此,在撰写物理实验论文时,必须尊重客观事实,实事求是,真实地记录所有实验数据,并要经过反复核实和检验。以便得出客观的实验结果。决不能为了适应某个物理定理或定律而修改数据,使实验失去意义。当实验结果与某一定律相违背时,应仔细地检查和分析实验过程中的一切可能因素,尽力排除不利因素。如是实验条件不能达到的情况,则应当从理论上加以分析,或通过实验验证这些因素在实验结果的影响趋势,从而说明这些因素在实验结果上的作用,以便为其他实验者提供可贵的参考价值。实验结果必须具有可重复性,实验数据不但经得起自己的验证,而且要经得起其他任何人的复验。在相同的实验条件下,任何人在任何时间和任何地点,进行同一实验都将得到完全相同的实验结果。实验中发生的现象能够被多个实验者重复检验,一般来说就能保证实验结果的客观性。不可重复的实验结果其客观性就要受到怀疑。1959年,美国物理学家韦伯曾宣布,他的实验装置已直接接受到了从银河系某一天体发出的引力辐射,从而直接验证了爱因斯坦关于引力波的预言。但他的实验结果在世界上十几个实验室里都未能重复,因而也就没有得到科学界所承认。
2.2 严谨准确性
物理实验论文不但要求对实验现象和实验结果作出如实的客观性的反映,而且还要做到叙述准确无误。要准确地表述实验目的、对象、仪器、方法、步骤、现象、数据、结果等的实验的全过程及其重要的细节,具体分析各种现象发生的原因。这是撰写物理实验论文必须具备的科学态度。在记录数据时,必须按照仪器的精度,准确读数到估计位。而在数据的运算过程中,不能随意取舍,以免丢失其精度,必须按照有效数字的运算规则进行数值的取舍。只有做到准确、科学地处理数据,才能反映实验的真实性,并可能从中获得意外的结果。
2.3 独立创造性
物理实验论文和物理实验报告虽然都是物理实验成果的文字体现,但二者在内容和表达方式上有明显的区别,其中最根本的区别是物理实验论文必须具有独创性。也就是要有自己独到的见解,物理实验报告是实验过程和结果的如实记录,包括整个实验工作的进行过程、设备、观察结果等细节,相当详细和具体。物理实验报告可以重复前人实验结果的记述,可以不限于阐述创新的内容,可以不要求明确的结论。不论实验是否达到预期的目的,不论取得的结果是否正确,都可以写成物理实验报告,对物理学理论和实验的研究有重要的参考价值。在表达方式上,物理实验报告以叙述和说明为主,分条列项,如实地将实验过程和结果表述清楚就行了,篇幅都比较短。甚至有的实验报告还设计了固定的表格,只需按表格中所列项目一一填写,就算完成了任务。而物理实验论文则不然,它是物理实验创造性成果的书面形成,以阐述作者的物理学观点为目的,一定要有个人独到的看法。它不必包括实验过程的详细叙述,也不必描述过多的繁琐的观察所得。所有的实验工作都可以写成实验报告,但却没有必要写成论文,这最终取决于见解是否具有独创性。在表达方式上,物理实验论文以阐述、议论为主,要求符合学术论文的篇章和写作规范。
3 物理实验论文主要结构形式
3.1 引言
物理实验论文的引言对全文起着提纲挈领的作用,是引人入胜的门面,要求交待清楚此项实验的缘由、目的和重要性。其中包括做的是什么实验?为什么要做这个实验?问题是怎样提出来的?有什么理论和实践的依据?到底要解决什么问题?前人和他人已做过哪些工作?尚有哪些问题还未得到最终取得的结果,有哪些拓展、突破和创造性的成果等。这部分要写得概括精炼,条理清楚。上述内容不必全写。视需要而定。在引言里,既要客观、公正地评述前人在这方面所做的工作,又不要过多地引用和堆砌前人论文的内容。
3.2 正文
物理实验论文的正文内容大体上可分为以下几个方面的项目:
(1)实验原理
简要说明实验所依据的基本原理,实验方案、实验装置的设计原理等。有的论文实验原理可以省略,但在这样两种情况下不能省略:一是实验原理或实验方案、装置是自己设计的,实验内容是新颖的;二是实验条件是复杂的、读者难以理解和掌握的,均有必要对实验原理作出扼要说明。
(2)实验设备和方法
这是物理实验论文的核心内容。一个研究课题,从上马到获得结果,全部过程都是要运用实验材料和设备,还要采用有效的实验方法。因此,这一部分应将选用的材料、实验设备和实验方法一一加以介绍,以便他人能够据此重复实验。在叙述时,对于通用的材料、设备和传统的方法只需简单提及,并指出可供参考的文献即可。如果是仿制又有改进的,就应详细叙述改进的部分。如果是自行设计制作的实验装置或采用新的实验方法,那就应详细说明这样设计和所用方法的理论依据、原理、结构、条件以及所使用的设备型号、原材料规格、性能、测试手段和操作步骤等,并附实验装置简图或照片,还应对所有装置或仪器的精密度做出必要的检验和标定。
(3)实验过程
在这一部分里,主要说明制定的实验方案和选择的技术路线,以及实验的具体操作步骤,还要说明实验过程中试验条件的变化因素及其依据等。不可将实验过程一一罗列无遗,使论文显得很啰嗦,而只需叙述那些主要的、关键的、非常有用的、不同于一般同类的实验设备及操作方法,从而使实验结果所表现的规律性更加鲜明。如是采用别人的实验方法,只要指明某方法并表明所引用的参考文献即可,不必详述其实验过程。如实验程序有改动的地方,则必须说明其改动原因。
叙述实验过程,通常采用实验工作的逻辑顺序,而不采用自己实验的时间先后顺序。要抓住主要环节,从错综复杂的事物中里出脉络,按其发展变化的顺序来写,使人容易读懂并注意所述实验过程的连贯性。要从成功与失败、正确与谬误、可能性与局限性等方面加以分析,表现出严谨的科学性和逻辑性。
(4)实验结果与分析
实验结果与分析是论文的核心部分。实验成败由此判断,一切推理由此导出,所以应该充分说明,并采用表格、图解、照片等附件。这些附件在这里能起到节省篇幅和帮助读者理解的作用。
在这一部分里,对实验结果具体的判断分析,通常要逐项进行讨论。数据是表示结果的重要依据,其计量单位名称、代号,必须遵循统一的国际单位制的规定。要尽量压缩一些众所周知的议论,突出本课题研究的新发现和经过了证实的新见解,让读者反复研究数据,彻底估价判断和推理的正确性。作者在实验中得出的某些见解,虽未充分证明足以列为具体结论时,也可阐明。有些实验结果在某些方面出现异常情况,无法解释,虽不影响论文的主要观点,也应予以说明,以供未来的研究者借鉴。
结果分析的目的在于阐述实验结果的意义。一般应包括如下一些内容:
a. 主要原理或概念;
b. 实验条件,尤其是人力未能控制的缺点更应说明;
c. 本实验结果与他人结果的异同,突出自己在实验中的新发现和新发明;
d. 解释因果关系,说明其必然性和偶然性;
e. 尚须进一步探讨的问题。
对上述各方面的内容,在进一步具体分析时,要根据各个问题所处的地位、相关性、因果关系以及例外或相反的结果等,妥善地安排次序,务求合乎逻辑地说明问题。
最后,还可提出本课题下一步所作的研究或未来的工作计划,这对读者是有启发和帮助的。
3.3 结语
这是物理实验论文最终的、总体的结论,回答从实验结果本身概括或归纳出来的判断和评价。它是整个实验过程的结晶,是全篇论文的精髓。作者应通过实验所获得的创造性成果和独创的见解在结论中作如实表述。作结论时,要抓住本质,突出中心,揭示事物内在的联系;用词要恰如其分,留有余地,既不能把问题说得模棱两可,又不要说得太死、太大、太绝对。实验结果富有成效,仅仅是指实验过程中人为所创造的条件而言的,在推广应用时,必然要受到这种或那种条件的限制,因而在做结论时,应充分考虑各种主客观因素,切忌不可将实验室的成效等同于实际生产中的成效。结论的文字要准确、鲜明、精炼,不要复述前面的结果和讨论,又要与引言相呼应,与正文紧密联系,才能作出充分和合乎逻辑的推理与判断,作出的结论才能令人信服。
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大学物理实验论文
在即将结束的这个学期里,我完成了大学物理实验(上)这门课程的学习。物理实验是物理学习的基础,虽然在很多物理实验中我们只是复现课堂上所学理论知识的原理与结果,但这一过程与物理家进行研究分子和物质变化的科学研究中的物理实验是一致的。在物理实验中,影响物理实验现象的因素很多,产生的物理实验现象也错综复杂。老师们通过精心设计实验方案、严格控制实验条件等多种途径,以最佳的实验方式呈现物理问题,使我们通过努力能够顺利地解决物理实验呈现的问题,考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力,加深了我们对有关物理知识的理解。通过一学期的课程,我学到了很多东西。
做大学物理实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要课前认真地预习,首先是根据实验题目复习所学习的相关理论知识,并根据实验教材的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的、基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能、正确操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后还要写预习报告,预习报告能够帮助我们顺利完成实验中的各项操作。在写预习报告的时候,我们一般包括实验目的,基本原理,实验仪器,操作步骤,测量内容,数据表,预习思考题等。数据表与操作步骤密切相关,数据表中的栏目排列顺序应与操作步骤的顺序合理配合。这样就可以随时将数据按顺序填入表中,也可以随时观察和分析数据的规律性。刚开始时我们不注意预习报告里的数据表格,将数据随便的记录在一张纸上,结果发现整理数据时会出现很多混乱和错误,尤其是数据比较多的时候,比如在做《用动力学共振法测固体材料的样式弹性模量》实验时,由于实验前未提前设计好表格,数据记录得很随便,很乱,处理时很困难。后来汲取了教训,在实验前根据所要测的物理量和实验步骤设计好数据表格,在实验记录时和处理数据时轻松了不少。实验教会了我们要养成良好的科学的实验习惯。预习思考题,是加深实验内容或对关键问题的理解、开发视野的一些问题,在实验前认真地思考并回答这些问题,有助于提高实验质量。对于不明白的问题或实验原理中一些不明白的地方,可以跟自己的同学讨论一下或查一下相关的资料,实在不明白的地方可以带到课堂上问老师,只有把实验中所有的地方都弄通弄透彻,才能达到实验应有的效果。
预习是做实验前必须的工作,但是做实验的主要工作还是课堂操作。
课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全,比如象高压电源的输出端钮应该远离操作者。经常需要操纵或调节的器件,应该放在便于操纵的位置上。一些电学实验仪器部件较多,首先要把这些仪器部件一一放在合适的位置上,然后再连线。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态,在安装和调整仪器时还不能使用书本这些本身就不稳定的物品做垫块,否则容易造成测量数据的分散性,影响实验质量,并且容易在成实验仪器的损坏。在的过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,首先应认真思考并检查实验仪器使用以及线路连接是否正确,不正确的及时进行改正,若自己不能解决,应及时请老师来指导,切不可敷衍过关,草草了事。还有读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常,就应该认真检查原因,并细心重做实验。实验完成后,应把所有的实验仪器恢复到原位,并认真清理实验台。
在实验操作完成后,应认真地处理实验数据。实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验复习的重要内容之一。在这一学期中我们学到的处理数据的方法有:
1. 平均值法 取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样,用多次测量的算术平均值作为测量结果,是真实值的最好近似。
2. 列表法 实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。
列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系,一般把自变量写在前边,因变量紧接着写在后面,便于分析。②表格要清楚地反映测量的次数,测得的物理量的名称及单位,计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内,一般不在数值栏内重复出现。③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。
3. 作图法 选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。
描绘图象的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
这学期我们还学习了用电脑处理数据。用电脑处理数据方便快捷,可以节省不少时间,而且也比较清晰明了。但是用电脑处理的前提依然是我们对理论知识比较熟悉,而且实验操作过程必须认真地完成,记录的数据准确,有效。
撰写实验报告和进行问题讨论等也是大学物理实验不可缺少的重要环节。实验报告是对我们的动手能力、写作能力和总结能力的一种锻炼,实验报告也促进我们对实验过程以及所得结论进行更深刻的思考。我们的实验报告应包括实验过程中所出现的实验现象以及对这些现象的解释,实验中所遇到的问题以及解决方法,实验数据的记录以及对数据进行计算并求得最终的结果,验证跟理论值是否相符,误差的大小,最终得出的结论,对实验思考题进的讨论以及讨论的结果和对实验进行的总结。一份认真的,高水平的实验报告才算是为本次实验画上一个圆满的句号。
“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质 ”是大学物理试验的指导思想;“加深学生对有关物理知识的理解,培养学生正确的科学实验习惯,提高学生的动手能力、观察分析能力和创新能力”是大学物理实验的目的。学大学物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我们的细心、耐心,而且使我养成了良好的学习习惯和严谨的学习态度。这一学期物理实验课程的学习,使我受益匪浅。但我也还有很多不足的地方需要改正,比如做实验速度很慢,下学期我们还将学习这门课程,我在以后的课程学习中一定要 注意慢慢改进。