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炒冷饭:CPhO复赛实验试经验与感想  

2011-06-08 21:29:20|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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这篇东西是去年本人在全国联赛阵亡之后给饼干写的复赛实验是经验(没想到随便写写就2k字了),仅为个人感受,也算给今后有志冲击CPhO弄块牌的同志们一点没有鲜血的教训:理论不是万能的(但木有理论是万万不能的!),平时一定要多做实验啊。。。(以下配图都是赛前几天在GY的物理研究实验室忙里偷闲拍的)


炒冷饭:CPhO复赛实验试经验与感想 - Flyer - T3航站大楼

复赛实验试分为六批考生,下午的三批要在11:50进入不同的候考室并关掉所有通讯工具,所以必须提早填饱肚子(在候考室里允许吃一点巧克力和饼干之类的),而最后一批考生要等到将近3点才开始考试,等候过程中可以休息一会儿或拿资料复习。整场实验试分为四大部分:预习1小时,实验一35分钟,实验二35分钟,完成答卷45分钟。考试时间公布的是3个小时,不过除去在各实验室之间的走动时间之后大概只有2小时40分钟(也就是每个实验大约会压缩5分钟左右,这里面还没考虑预习时的发卷时间)。考生全部进入预习室就座后才派发考卷,把同一批次的考生编为AB组。卷子上有4道大题,前两道是稍后要做的实验(A组按1-2顺序做,B组按2-1顺序做),各占20分,第三题是实验数据处理,占10分,最后一题是“偏理论化的”笔答实验题,占10分。

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在前两道实验题中有实验原理(包括计算公式和画原理图)、实验数据记录数据处理误差分析及改进。根据个人经验,在预习时画原理图一定要看清楚题目给的器材和限制条件,而且最好只用铅笔浅浅地画个草图即可,待做完实验后根据实际情况再改。实验公式都是在考纲书里有的,只需说明要测的物理量并把相关的表达式“默写”上去即可。在这一次考试中,第一题是单缝双棱镜干涉法测钠光波长的实验,题目基本上是一句说明然后留了一大段空白作答,这种题目比较好办,自由度比较大,可以在实验前把答题框架做好(尤其是画表格和光路图这两个很费时间的解题过程),做实验时就可以直接把数据往里填。另外写三个误差分析也是可以在预习时就完成的。第二题是电桥法测电阻,这一题除了画电路图外基本上是以填空形式出现,题目会指定测量方法和测量精度,并且要按要求写出公式和数据(例如用的哪个挡位测得多少),最后要回答几个实验注意事项(例如干路和电桥开关的闭合断开顺序等)。相对来说第二题的限制会比较多,除了电路图和注意事项外基本都要在做实验的同时完成

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 预习完后考生会分成AB组被带到另外的房间分别进行两个实验。中大的实验条件还算不错,房间光线很暗,观察干涉现象比较方便。在实验桌上会有一张纸条一定要仔细看,上面特别说明了一些光具座的固定距离,以及某些光具座是严禁移动的(应该是用来作评判标准的光具座,一旦移动了就要浪费时间重新摆好)。在测量的时候如果遇到光具座刻线模糊或丢失的情况只需大致估读一个即可(监考说的),此外如果看到比较清晰的干涉图样的话要按题目要求举手叫监考来验证并记录,否则这几分就白白丢掉了。做完第一个实验后会统一停止并到门外集中,换另一个实验室做第二个实验,这里要浪费不少时间,要做好心理准备。

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 做电桥实验的时候,仪器与预想中的有差别:一共给了一个学生电源、两个四位电阻箱、一个六位电阻箱、一个在欧姆档上捆了胶带的数字万用表、一个单刀单掷开关、一个单刀双掷开关、8根导线(两根带鳄鱼夹)以及红黄绿三个简陋的待测电阻。六位电阻箱有4个接线柱,分别写着“99999.9”“9.9”“0.9”“0”,开始不知道这些是什么意思,以为是精度,试了一会儿才发现是有效档位标记,在这个实验中只需全部用99999.9欧档即可。另外在连线的时候不要拘泥于预习时画的电路图,因为学生电源上本身就带有一个开关,所以连线的时候可以省去干路开关节省时间。在三个电阻中,有两个只要求测一次,但精度要高(4位有效数字),有一个要求用测两次求平均的方法,精度比前两个少一位有效数字。由于三个电阻是完全未知的,所以要用电阻箱一位一位去试,直到精度满足题目要求为止,这就考验个人的估测和心算能力了。对于要求测两次的电阻,不要按考纲说的真的把电阻和电阻箱重新接线,只要把对应另外两个桥臂的阻值对调即可。另外,做实验时动作要快、电源电压要低以免电阻发热影响结果。做的过程中不时会有一个老教授(监考?)巡视并翻看考生的卷子,这时要完全“忽略”那位教授,因为时间上容不得去关注他对卷子上答案的看法了。

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 因为我们都是实验试的“新手”,所以时间允许的话尽量要做三次实验,比如说测电阻,如果三次里面有两次比较相近的话则可以取两次中的任意一次(或平均值)写在答卷上,如果三次结果都差了十万八千里的话那就只能保佑上帝了,随便选一个填吧(同时期望一下别人也没有测好)。

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 实验全部做完后又要花五分钟转移到楼下的笔答室完卷。这时要把实验数据处理和最后两题没完成的部分全部完成。这里着重讲讲最后两道题。第三题是考实验数据处理的,第1小题列了4个假想实验中测得的数据并给出仪器精度(误差)待求量的计算公式,要求根据测量数据写出所求物理量的规范结果,也就是考纲最开头的内容。这里要熟记各种误差合成公式有效数字取用规则(如果学了导数公式的可以稍加类比)。第2小题是关于测量弹簧弹性系数的实验,题目列了一张(竖直)弹簧长度l(cm)与所挂重物质量m(g)关系的表格,先要求把所给数据转换成l-m图象,再用最小二乘法求出l关于m的函数关系式,最后再求出k值。原理很简单,不过题目要求把最小二乘法的公式也写出来,这是意料之外的(因为计算器上全部有现成的最小二乘指令,并且数学课也不要求记忆)。最后一题是电学综合实验,时间仓促没来得及看仔细,印象中是给出了具体的电阻箱(或是电压表?包括可用档位和对应的精度)、滑动变阻器、开关(单刀双掷?)、导线、电池、待测电阻等,最后好像要写出一些物理量的测量方法,并且根据题目给得假想数据计算结果,要有规范的计算过程和结果(结果和误差)。因为本题没有完成所以具体注意事项也没办法在这里说了。

 

最后建议老师以后给师弟师妹上竞赛课的时候,如果讲到与实验试相关内容的时候尽量把仪器摆出来演示一次以加深印象,同时也未雨绸缪,毕竟像实验误差和实验技巧这些内容在理论课上是永远不会提到的。

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