物理专业本科毕业论文设计

在生活中，大家逐渐认识到报告的重要性，不同的报告内容同样也是不同的。那么报告应该怎么写才合适呢？以下是我帮大家整理的物理学毕业论文开题报告，欢迎大家分享。

一、选题背景及研究意义

(一)选题背景

密立根作为英国杰出的物理学家，在1909至1917年间做了大量的测量微小油滴所带电荷的实验工作，即所谓油滴实验。历经10年左右，密立根终于成功的直接测量到电子电荷量。密立根油滴法采用经典力学的方法揭示微观粒子的电子本性，实验方法简单、直观、巧妙而又准确，堪称物理实验的典范，一直久负盛名以及各大学物理教程实验都在学习他的实验方法。密立根油滴法测量电子电荷的结果证明了电荷的不连续性，并且测量到基本的电子电荷的电荷数为e=×10库仑。

电子电荷量e是一个重要基本物理常数，其经典测量技术--密立根油滴实验是大学物理实验教学的重要项目之一。

基本电荷量e是一个基本物理常数，它描述电子电量的量子单元。尽管现代公认的e值是根据光速和其他可精确测定的物理常数值而求得的，但由于电子基本电荷测量的原始实验方法--密立根油滴实验具有设计精妙、物理思想清晰和实验技术方法简单等特色，具有极高的学习价值，从而成为高等学校物理实验教学的重要经典项目之一。

随着科学的发展密立根测油滴法所测出的电子所带电荷量越来越不能满足科学实验的需要，精确度的提高是实验成功的关键。从而不断改进实验是后面的物理学家的一种责任和义务，对于我们大学生来讲如何提高学习效率和实践能力是我们在大学所要掌握的一种技巧和能力，对于现在的实验来说如何更好地做好实验和降低实验误差就是我们应该去努力实现的。

本论文从对三种方法的比较入手选择比较好的方案来测量电子电量，在实验中去发现问题改进问题，在对实验数据的分析取合理的数据来完成电子电量的测量。通过对实验过程中的问题解决及新的发现去选择其中的一项误差并对其改进。

(二)研究意义

实践意义：通过实践我们把理论掌握的东西变成能通过实践表达出来，进一步加深对理论的理解和掌握也是一种加强我们的动手能力的方法。在实验过程中让我们更好的去了解理论上的推到和公式中各个字母代表的意思。

理论意义：通过理论上的研究和讨论让我们明白每一个科学上有建树的人的成果的来之不易，让我们去学会更好的珍惜别人的劳动成果，不让我们在有那种感觉如何事情都还简单的想法。

二、主要研究内容、研究方法及拟解决的关键问题

(一)主要研究内容：

1、电子电量的公式表达式

2、电子电量的测量方法

3、电子电量的测量方法研究和改进

(二)研究方法：

1、实验法

2、参考文献分析法

3、经验总结法

(三)拟解决的关键问题

当前物理实验是解决很多物理理论的`关键部分，物理实验是在很多实验中去推敲和证明理论的一种方法。如何提高物理实验的精确度和实验过程的简化度是一个物理实验能否更快完成的关键，通过对密立根油滴的实验来验证试验的过程和过程补救来完善实验。

三、完成毕业论文所必需具备的工作条件及解决的办法

(一)工作条件：

实验室图书馆互联网。

(二)解决办法：

通过实验来测量油滴的带电量并想发来减小实验过程的误差。

到学校图书馆查阅资料，收集资料，根据收集到的资料进行研究和分析，同时对高中生进行调查，了解他们的心理，最后着手毕业论文的书写。

四、工作的主要计划、进度与时间安排

论文研究初期(20xx年10月——20xx年11月)：查阅相关的文献资料，做好资料收集工作。

论文研究中期(20xx年11月——20xx年2月)：对收集的材料进行整理分析，并对收集的资料在实验中去完成和完善，具体开展阶段性研究，积累资料，不断改进，及时整理研究成果并形成初稿。

论文研究后期(20xx年2月——20xx年4月)：在初稿基础上总结反思，不断完善和修改，最后完成定稿。

五、论文写作提纲

0.引言

1.电子电量的测量研究

电子电量的物理意义及历史背景

电子的量子化证明

电子电量公式表达试的推导

三种测量电子电量方法的比较及选择

选择方案的优点及选择的原因

2.电子电量的实验及减小误差分析

利用前面的推导公式用实验来测量电子电量

通过对实验数据的分析取舍和在实验过程中的观察理解来分析减小误差的办法

3.通过自己的实验证明来完成论文

通过对数据的分析来验证误差的大小

对偶然误差进行减小

通过不断的改善来完成论文

4.结束语

参考文献

[1]汪沛.密立根油滴法测量电荷电量实验的一种改进【J】.大学物理实验，2010.

[2]王玉梅.基于Matlab用最大公约数法求电子电量【JJ】.大学物理实验，2012.

从物理学专业本科毕业论文所涉及的研究领域来看，又可以将其分为物理学理论、电子技术、计算机和应用物理四大类。A、物理学理论方向的毕业论文内容：力学、声学、数学物理、物理学与交叉学科、引力与天体物理、原子与分子和团簇物理、凝聚态物理、量子物理、场论与粒子物理、等离子体物理、光学、核物理、化学物理、统计物理、物理学史、综合等。B、电子技术：物理实验、电路的设计、传感器、C、计算机技术：多媒体技术、数据库等。D、应用物理：①材料科学：纳米材料技术、生物医学材料、薄膜材料以及新型高性能结构材料等；材料的先进合成、制造、加工的理论与新方法，材料组分、结构与性能的设计理论；结构、性能控制、材料的环境效应和寿命的评价理论；分子、纳米及微观尺度下的材料科学理论。②信息科学：高速信息网络体系结构与安全性的基础理论；微(纳)米电子学与分子电子学基础与半导体集成系统；光子、光电子集成与光子学基础；以感觉系统、神经系统、免疫系统以及系统生物学仿生和建模的生物信息系统。从分子层次着手设计的具有半导体、超导、吸氢、吸波、非线性光学等特殊功能的光、电、磁和力学纳米功能材料。③传感器技术。④测量与仪器。

指导物理类本科生毕业设计的一些尝试 郭立平刘传胜 （武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉430072） [摘要] 介绍了笔者在指导物理类大学本科生进行毕业设计工作中的一些思考和尝试。针对不同学生的毕业去向和个人兴趣，结合笔者的科研需要，提出毕业设计题目、研究目标和应当完成的基本任务。将毕业设计内容与毕业后继续攻读研究生学位相结合、与出国留学相结合、与参加工作的职业性质相结合，尽可能使学生获得基本的科研和技术训练，为毕业后尽快向所从事工作的顺利过渡打下基础。 [关键词] 毕业设计；学术研究；研究生学位；出国留学；职业发展 [中图分类号] [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634 （2012） 06-0049-03 0 引言 作为大学教学的最后一个综合性环节，毕业设计是学生极为重要的一个学习和训练过程。毕业设计的目的是培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。对理工科学生而言，提高毕业设计的质量，是学生提高技术能力并获取初步科研能力的一个重要环节。不同的学生未来所面临的实际问题可能差别很大。据统计，近五年来，武汉大学物理科学与技术学院物理类专业的本科生毕业后约65%继续攻读研究生学位，20%的学生出国留学，其他学生参加工作。对这些毕业后不同去向的学生，在毕业设计阶段尽可能进行一些有针对性的科研和技术训练，对于学生毕业后尽快向工作过渡是很有意义的。笔者在2008年至2012年期间共指导了23名物理系本科毕业生作毕业设计，题目全部来自于所承担的科研项目，要求学生参加科研项目的某个部分或者环节。本文介绍了笔者在指导物理专业本科生进行毕业设计方面的一些思索、尝试和效果。 1 毕业设计内容与出国留学相结合 在笔者指导的本科生中，先后有多人被国外高校录取为研究生继续深造，如2009届学生徐水钢被香港科技大学录取，2012届学生周明亮被美国石溪大学录取。相对而言，国内高校的本科生在理论知识的学习上比较系统、深入，而动手能力的培养则比较薄弱；对传统知识的掌握比较牢固，而对学科前沿的最新动态则了解不多，专业知识面和学科视野不够宽广。对于这些即将出国深造的学生而言，国外的课程学习并不困难，比较困难的是研究能力的欠缺，因此尽快过渡并适应国外高校的研究工作显得比较迫切。在指导这些本科生毕业设计时，特别注意对文献调研能力和动手能力的锻炼。 在文献调研方面，要求学生做系统深入的国内外文献检索，完成对被国际权威数据库SCI和EI收录的英文论文的检索，特别是对本学科国际和国内主要专业期刊和国际顶级权威期刊的论文检索，获得所研究课题的最新文献和最权威文献，以及发展过程中的关键文献和早期的基础文献。在充分掌握文献的基础上，先阅读中文文献，后阅读英文文献，并在组内做文献阅读报告，进行文献讨论，帮助学生理解文献内容。在此基础上，撰写调研报告，并在组内做文献综述报告。通过完整的文献调研、大量的文献阅读、深入的文献讨论和系统的文献综述，学生不仅极大地开拓了视野，更重要的是大大提高了获取知识的能力，为日后快速适应国外研究生生活打下良好基础。 例如，2012届学生周明亮同学的毕业设计题目是《武汉大学离子枪一电镜联机装置》，所研究的装置是我国唯一的一台，目前国际上正在运行的类似装置总共只有不到十台。这种装置可以在离子辐照注入现场原位研究材料的微观结构变化过程，是研究离子束与物质相互的极富特色的稀有设备。该同学不仅对国际上现有装置进行了全面调研，而且调研了自1961年Pashley和Pre sland国际上首次报道利用80 kV透射电子显微镜原位观察Au的电子束辐照损伤以来至今50年来的全部类似装置。通过对该类装置发展历程的完整调研，对该类装置的技术特点、关键技术、技术难点、主要应用和未来发展趋势有了全面深入的了解，并提高了文献调研、阅读和综述能力。 对于动手能力的培养，往往有一个误区，就是培养学生仪器设备的操作能力。笔者认为，只会操作是不够的，而是更加强调对设备的结构、部件的加工、功能的改进、故障的排除等多方面的锻炼。例如，给周明亮同学的毕业设计任务是绘制工图、改进真空、调节离子光路、测量离子束流。首先要求该生对装置进行工程制图，这对一个从未接触过工程制图的学物理的学生来说有一定难度，但他去美国攻读研究生的研究方向会经常涉及制图问题。(毕业设计 )由于了解工程制图对其未来研究工作的重要性，该生积极自学，在1个月时间内就掌握了基本的电脑制图技术，并绘制了满足基本要求的图纸，包括该装置的主要部件：离子源、聚焦透镜、双偏转板、四刀狭缝、光阑、离子束与电镜接口和真空接口的图纸，以及按离子光路传输的实际几何布局进行组装的完整装置图纸。在绘制图纸过程中，利用装置出现故障的机会，拆开了装置并测量其中各部件的尺寸。通过这一过程，该生既培养了绘图能力，又对装置的原理有了更直观的理解，并为后面的装置改进和调试打下了基础。例如，加工并改进了聚焦器与偏转器之间的过渡板，提高了装置的真空度；用激光准直完成了离子传输光路的调整。在测束流时发现聚焦高压加不上去，出现打火现象，高压摇表测试发现聚焦透镜的中间圆筒与地之间电阻很低，于是判断中间圆筒出现故障，取下后发现果然是圆筒被击穿，处理后恢复正常。通过参与束流测试工作，获得满意的测量结果。通过这些绘图、加工、改进、反复拆装、多次测量、故障排除、反复调试等过程，在使学生能力得到锻炼的同时，也对实际科研中的物理实验研究所需要的'细致、坚持、创新等必备品质有了真切的体会。 2 毕业设计内容与攻读国内研究生学位相结合 在笔者所指导的本科毕业生中，有的学生考上或被保送到国内高校或研究单位攻读研究生学位，包括在笔者的指导下攻读博士学位和硕士学位。对于这样的学生，笔者将其毕业设计的研究内容与即将开始攻读研究生学位期间的研究内容紧密衔接起来，以利于学生尽快进入研究生阶段的学习。实际上，由于研究生一年级学位课程学习任务很重，很难有时间从事研究工作，大多数学生是在研究生二年级才开始真正有时间投入到科研中。因此，从大学四年级上学期修完本科学分到研究生二年级，留下了一年半的空档期。但是，如果在毕业设计期间能受到良好的科研训练，那么就有可能在读研究生一年级时在课程学习的同时就能进行一部分研究工作。按照这个思路对准备继续攻读研究生学位的本科毕业生进行比较深入的科研训练，取得了较好效果。例如，2008届本科毕业生李铁成考上了笔者的博士研究生，博士论文的研究方向是核技术在材料科学中的应用，包括同步辐射和离子注入技术。为此，布置给该生的本科毕业设计题目是《Si1-xMnx稀磁半导体的同步辐射研究》，任务是应用同步辐射X射线精细结构谱学（XAFS）对过渡金属Mn离子参杂硅所制备的磁性半导体进行局域结构分析。其学术背景是，稀磁半导体同时兼有铁磁性和半导体性质，是未来自旋电子学的关键材料，在材料如硅单晶中注入峰值浓度约1%的Mn即可产生铁磁性，因此掺入的少量Mn原子对磁性的产生起着决定性作用。与所有其他物理性质一样，此磁性的产生也起源于其结构的变化，因此，研究Mn原子周围的局域结构，对于了解铁磁性的产生机理可以提供关键的信息，而XAFS方法则是研究局域结构的独特技术。该生在本科专业课学习期间曾系统地学习过XAFS方法，但没有用该方法研究过实际问题。毕业设计期间，通过在磁性半导体中的实际应用，学习并熟练掌握了XAFS数据处理方法和软件，并通过对实际数据的处理和分析，不但获得了多个样品的掺杂原子局域结构结果，合理解释了其磁性的微观结构起源，而且加深了对这种特色实验方法的理解。进入研究生学习后，立即先后赴上海光源和北京同步辐射装置做XAFS实验测量，进一步熟悉了实验技术，并获取了新的实验数据。该生将本科论文和研究生期间补充的工作进行总结后，在国际专业期刊《Vacuum》上发表SCI论文一篇，顺利实现了本科毕业设计与研究生阶段研究工作的有机衔接。 3 毕业设计内容与参加工作相结合 笔者指导的毕业生中有一部分直接参加工作，他们毕业的主要去向是企业类用人单位，将主要从事与生产实际相结合的技术工作，而不是实验室里的基础研究。对这部分学生，如何使其尽快从大学课程学习过渡到实际工作，也是值得思考的问题。笔者在指导其进行毕业设计时，根据其毕业后实际的工作性质，有针对性地安排毕业设计内容和任务。同时，作为综合性大学的物理系学生，最基本的科研训练也是不可缺少的。例如，2008届毕业生周国芹同学毕业后将去华为公司从事软件开发，笔者给他的毕业设计题目是《低活化钢的穆斯堡尔谱学研究》，主要任务是应用专业软件MOSFUN和MBT对穆斯堡尔谱进行拟合分析。同时，要求完成厚度小于30微米的样品制备、穆斯堡尔谱测量和拟合结果的物理分析。该同学通过毕业设计掌握了穆斯堡尔谱的数据处理方法和专业软件的使用，对软件所采取的算法也有了比较深入的了解，这种训练对于其日后从事软件开发是有益的。 4 结束语 本文介绍了笔者在指导物理系本科生毕业论文方面的一些思考和尝试。主要是根据学生毕业后的去向有针对性地布置内容和任务，提高学生的文献调研能力、动手能力、数据处理能力、分析能力和科研论文写作能力，为尽快向毕业后工作的顺利过渡打下基础。通过毕业设计，有本科生作为第一作者在国际专业期刊上发表了SCI论文，有本科生作为第一作者获得了授权的实用新型专利，表明这些尝试获得了良好的效果。对于本科毕业生而言，虽然毕业设计只有短短的三个多月的时间，只占四年的大学学习时间的一小部分，然而却是大学学习的收官之作，是进行一些最基本的科研和技术训练的良机，值得不断地思考、探索和改进，为提高学生的科学和技术素质把好最后一关。