陶小平，張 權(quán)，祝 巍，張?jiān)雒?，孫臘珍

（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，安徽合肥230026）

1 引 言

首屆全國(guó)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽于2010年12月24日至12月26日在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心舉行.本次競(jìng)賽由教育部高等教育司主辦，高等學(xué)校國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心聯(lián)席會(huì)協(xié)辦，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心承辦.競(jìng)賽的宗旨是激發(fā)大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣與潛能，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，促進(jìn)高等學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革.來(lái)自全國(guó)34個(gè)國(guó)家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的34個(gè)代表隊(duì)（4人／代表隊(duì)）共136名大學(xué)生選手參加了本次競(jìng)賽.競(jìng)賽命題緊緊圍繞大賽宗旨，試題分為基礎(chǔ)性物理實(shí)驗(yàn)和綜合性、研究性物理實(shí)驗(yàn)題兩大類.每代表隊(duì)由2人分別單獨(dú)參加2個(gè)4h的基礎(chǔ)性物理實(shí)驗(yàn)題；另2名選手合作參加8h的綜合性、研究性物理實(shí)驗(yàn)題.經(jīng)過(guò)評(píng)審專家組的評(píng)審和競(jìng)賽組委會(huì)審議，評(píng)選出一等獎(jiǎng)20名（基礎(chǔ)性試題8名，綜合性、研究性試題12名）；二等獎(jiǎng)36名（基礎(chǔ)性試題16名，綜合性、研究性試題20名），三等獎(jiǎng)80名（基礎(chǔ)性試題44名，綜合性、研究性試題36名）.

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心承擔(dān)了本次競(jìng)賽的組織、命題，部分實(shí)驗(yàn)儀器裝置的研制和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的準(zhǔn)備等工作.本文對(duì)首屆全國(guó)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的考試結(jié)果及競(jìng)賽中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，希望對(duì)促進(jìn)各高校進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供有益的借鑒.

2 基礎(chǔ)性試題的解答與評(píng)析

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)題為“測(cè)量霍爾片的電學(xué)性質(zhì)和銻化銦片的磁阻特性”和“用雙光柵Lau效應(yīng)測(cè)量平板玻璃的折射率”兩道題，均在獨(dú)立實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的裝置完成，每道題時(shí)限4h.

2.1 試題1 測(cè)量霍爾片的電學(xué)性質(zhì)和銻化銦片的磁阻特性

2.1.1 引言1879年，美國(guó)物理學(xué)家霍爾（Edwin Herbert Hall）發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)（Hall effect）.霍爾效應(yīng)是指在金屬或半導(dǎo)體中通以電流，并在垂直于電流方向加一磁場(chǎng)時(shí)，在物體中既與磁場(chǎng)又和電流垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差的現(xiàn)象.1857年，英國(guó)物理學(xué)家威廉·湯姆遜（William Thomson）發(fā)現(xiàn)了磁阻效應(yīng)（Magnetoresistance effect）.磁阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體在外加磁場(chǎng)作用下電阻率增大的現(xiàn)象.當(dāng)半導(dǎo)體受到與電流方向垂直的磁場(chǎng)作用時(shí)，由于半導(dǎo)體中載流子的速度有一定的分布，某些速度的載流子，霍爾電場(chǎng)的作用與洛倫茲力的作用剛好抵消，這些載流子的運(yùn)動(dòng)方向不偏轉(zhuǎn)，而大于或小于此速度的載流子，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，

導(dǎo)致沿電流方向的速度分量減小，電流變?nèi)?，從而電阻率增?

2.1.2 實(shí)驗(yàn)研究的問(wèn)題

1）測(cè)量霍爾片的不等位電勢(shì)，并判斷該材料的導(dǎo)電類型，計(jì)算其載流子濃度及電導(dǎo)率；

2）研究銻化銦片的電阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的關(guān)系，在坐標(biāo)紙上畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)并進(jìn)行分析.

2.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

1）測(cè)量霍爾片電學(xué)性質(zhì)的器材：霍爾片（圖1）、電磁鐵（具體參量見儀器）、霍爾效應(yīng)測(cè)試儀、雙刀雙擲開關(guān)、導(dǎo)線若干以及小磁針（箭頭指向磁感應(yīng)強(qiáng)度方向）.

圖1 霍爾片

霍爾片幾何參量：厚度d＝0.500mm，寬度b＝4.00mm，接點(diǎn)A和B間的距離l＝3.00mm.

霍爾電壓VH為

式中EH為霍爾電場(chǎng)，IS為霍爾片的工作電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，RH為霍爾系數(shù)，n為載流子濃度，e為電子電量.電導(dǎo)率σ為

式中Vσ為不加磁場(chǎng)時(shí)接點(diǎn)A和B之間（或接點(diǎn)A′和B′之間）的電壓，稱為電導(dǎo)電壓，S為霍爾片截面面積.

圖2 銻化銦結(jié)構(gòu)圖

2）測(cè)量銻化銦片磁阻特性的器材：銻化銦片（圖2，B為外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，IS為通過(guò)銻化銦片的工作電流）、電磁鐵（具體參量見儀器）、穩(wěn)壓電源（5V）、霍爾效應(yīng)測(cè)試儀、滑線式電橋、靈敏電流計(jì)、滑動(dòng)變阻器、電阻箱（0～100kΩ）、雙刀開關(guān)、單刀開關(guān)以及導(dǎo)線若干.

2.1.4 實(shí)驗(yàn)要求

第1小題：測(cè)量霍爾片的電學(xué)性質(zhì)（60分）1）利用給定的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

2）在工作電流為3.00mA時(shí)，測(cè)量霍爾片的不等位電勢(shì)，簡(jiǎn)述如何消除不等位電勢(shì)，并在實(shí)驗(yàn)中消除之.

3）判斷霍爾片的導(dǎo)電類型.

4）勵(lì)磁電流在0.600A、并且工作電流在0～4.00mA范圍內(nèi)，測(cè)量霍爾電壓與工作電流的關(guān)系并在坐標(biāo)紙上作圖.

5）工作電流在3.00mA、并且勵(lì)磁電流在0～0.800A范圍內(nèi)，測(cè)量霍爾電壓與勵(lì)磁電流的關(guān)系并在坐標(biāo)紙上作圖.

6）工作電流在0.10mA、并且勵(lì)磁電流為0時(shí)，測(cè)量電導(dǎo)電壓.

7）計(jì)算霍爾片的載流子濃度以及電導(dǎo)率.（不要求評(píng)估結(jié)果的不確定度）

第2小題：測(cè)量銻化銦片的磁阻特性（40分）

1）利用給定的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

2）畫出測(cè)量框圖.

3）線圈的勵(lì)磁電流在0～0.800A之間，測(cè)量20組以上磁阻數(shù)據(jù).

2.1.5 試題特點(diǎn)及解答

1）試題特點(diǎn)

作為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)試題，在定題過(guò)程中，經(jīng)過(guò)反復(fù)地討論和修改，要求試題既能突出物理基礎(chǔ)理論又能充分考查大學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力.第1小題“測(cè)量霍爾片的電學(xué)性質(zhì)”，考查了考生對(duì)半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)基本理論的理解，及通過(guò)霍爾效應(yīng)確定半導(dǎo)體的性質(zhì)；實(shí)驗(yàn)中要求考生消除霍爾效應(yīng)的副效應(yīng)，確定半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型，通過(guò)霍爾電壓和電導(dǎo)電壓的測(cè)量確定霍爾片的電學(xué)性質(zhì).第2小題“測(cè)量銻化銦片的磁阻特性”，考查了半導(dǎo)體磁阻效應(yīng)的基礎(chǔ)理論，要求考生采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)電橋電路，完成半導(dǎo)體電阻隨磁場(chǎng)變化的測(cè)量，探究銻化銦片電阻隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的關(guān)系.

試題難度不大，但內(nèi)容較多，數(shù)據(jù)處理量也較大，要求4h內(nèi)完成，對(duì)考生基礎(chǔ)理論的理解程度、基本物理儀器的熟練使用程度及基本實(shí)驗(yàn)技能的儲(chǔ)備都是不小的挑戰(zhàn)，筆者認(rèn)為，該試題較全面地考查了考生的基本知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)技能及數(shù)據(jù)處理和分析能力，符合基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)試題要求.

2）試題解答

第1小題解答：利用提供的儀器設(shè)備，正確測(cè)量出不等位電勢(shì)；闡述不等位電勢(shì)的消除方法（換向法、偏置電壓法），判斷出半導(dǎo)體導(dǎo)電類型為n型；在坐標(biāo)紙上分別作出霍爾電壓與工作電流、霍爾電壓與勵(lì)磁電流的關(guān)系，如圖3和圖4所示，根據(jù)上述關(guān)系圖形，計(jì)算出載流子濃度和電導(dǎo)率.（略詳解）

圖3 霍爾電壓VH與工作電流IS之間的關(guān)系曲線

圖4 霍爾電壓VH與勵(lì)磁電流IM之間的關(guān)系曲線

圖5 銻化銦片的磁阻特性實(shí)驗(yàn)測(cè)量圖

圖6 關(guān)系圖

2.1.6 考試結(jié)果及評(píng)析

表1是對(duì)34名參賽學(xué)生基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)試題1的得分所作的統(tǒng)計(jì).

表1 實(shí)驗(yàn)試題1的得分

參賽學(xué)生在該試題的各小題得分情況如圖7所示，由圖7可以看出，第1小題得分情況大致符合高斯分布，這得益于評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，無(wú)論是儀器的組裝和測(cè)量，還是測(cè)量結(jié)果的計(jì)算和分析，在評(píng)分細(xì)則中都給出了詳盡的得分點(diǎn).第2小題考生得分普遍偏低，這部分考生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未能正確地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和畫出實(shí)驗(yàn)的測(cè)量框圖，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和數(shù)據(jù)處理與參考答案不符，或部分考生因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系沒有完成實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致得分情況偏離高斯分布.但總體上看，得分情況大致符合高斯分布，兩小題有一定的區(qū)分度.

通過(guò)具體的統(tǒng)計(jì)分析，我們分析如下：

1）第1小題突出了實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)理論性，涉及較多的物理概念和測(cè)量技術(shù).從監(jiān)考和閱卷中可以看出，霍爾效應(yīng)中副效應(yīng)的消除是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的較普遍的問(wèn)題，近一半的考生對(duì)霍爾效應(yīng)副效應(yīng)的產(chǎn)生和消除了解不夠，實(shí)驗(yàn)測(cè)量中，相當(dāng)部分的考生沒有通過(guò)改變霍爾片電流和磁場(chǎng)方向來(lái)消除副效應(yīng)，也有部分考生雖然知道需要消除，但實(shí)驗(yàn)方法錯(cuò)誤，未能通過(guò)實(shí)驗(yàn)中提供的雙刀雙擲開關(guān)實(shí)現(xiàn)電流和磁場(chǎng)換向.不等位電勢(shì)的測(cè)量是本小題另一個(gè)考點(diǎn)，約40%考生未能正確測(cè)量或沒有測(cè)量.還有約20%的考生由于未能正確判斷材料的導(dǎo)電類型而被扣分.另外，值得一提的是，少數(shù)考生由于接線錯(cuò)誤而損壞霍爾片，顯然，這些考生忽視了試題中的注意事項(xiàng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的總體完成產(chǎn)生較大影響，本小題的平均得分為28.44分（滿分為60分）.綜合看來(lái)，第1小題是對(duì)考生的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的較全面考察，大約80%的考生完成了此實(shí)驗(yàn).

圖7 試題1分?jǐn)?shù)直方圖

2）第2小題要求考生先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，畫出測(cè)量框圖，進(jìn)而搭建電路并完成測(cè)量.從監(jiān)考和閱卷中可以看出，近一半的考生由于審題不全面或不仔細(xì)，沒有根據(jù)實(shí)驗(yàn)提供的器材正確地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).滑線式電橋是本實(shí)驗(yàn)提供的主要器材之一，供考生搭建電橋時(shí)使用，近40%考生出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤或根本就不會(huì)使用，少數(shù)考生甚至由于接線錯(cuò)誤而損壞銻化銦片，造成這一問(wèn)題的原因可能與目前的物理實(shí)驗(yàn)多采用集成電橋，忽視設(shè)計(jì)與動(dòng)手能力有關(guān).根據(jù)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果畫出實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)圖，是本小題的另一主要內(nèi)容，約一半的考生未能正確畫出數(shù)據(jù)點(diǎn)圖，或者作圖不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)范和要求，當(dāng)然，還有相當(dāng)部分的考生由于缺乏參賽經(jīng)驗(yàn)，時(shí)間分配不夠合理而未完成答卷，所有這些導(dǎo)致考生得分普遍很低.從統(tǒng)計(jì)情況看，本小題的平均得分為8.21分（滿分為40分），得分為0分的有7人.綜合看來(lái)，第2小題是對(duì)考生基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力的考察，大約20%的考生完成了此實(shí)驗(yàn).

3）總之，基礎(chǔ)性試題1強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)理論和測(cè)量技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本技能、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和作圖等都有較高的要求，參賽考生的最高分97分，最低分4分，平均分36.65分，考試成績(jī)符合統(tǒng)計(jì)高斯分布[圖7（c）所示].

2.2 試題2 用雙光柵Lau效應(yīng)測(cè)量平板玻璃的折射率

2.2.1 引言

用擴(kuò)展光源照明2個(gè)相互平行且有一定間距的相同光柵，在無(wú)窮遠(yuǎn)處可以看到平行的干涉條紋，此為L(zhǎng)au效應(yīng).其實(shí)驗(yàn)原理如圖8所示，當(dāng)平行光垂直入射到第一個(gè)光柵（光柵刻線與準(zhǔn)直管狹縫平行），在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中可見到幾條衍射亮線.逐漸加寬準(zhǔn)直管的狹縫，視場(chǎng)中的亮線隨之逐漸展寬，成為幾個(gè)亮帶，如圖9（a）所示.這時(shí)放置第二個(gè)衍射光柵（兩光柵的刻線須平行），其后的衍射光發(fā)生多束干涉.當(dāng)兩光柵間距Z0為Δ2／2λ的整數(shù)倍時(shí)（Δ為光柵常量，λ為波長(zhǎng)），望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中的幾條亮帶中會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，這是第一個(gè)光柵的刻痕在望遠(yuǎn)鏡后焦面上的像，如圖9（b）所示，圖中s為條紋間距.

圖8 Lau效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理示意圖

將厚度為d、折射率為n的標(biāo)準(zhǔn)樣品置于載物臺(tái)上，且入射光線垂直樣品，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，樣品后表面出射光線的橫向位移D與入射角i（入射光線與樣品前表面法線的夾角）關(guān)系為[1－2]

圖9 干涉條紋

從入射角i為零時(shí)開始轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，隨著載物臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中的條紋發(fā)生移動(dòng).假設(shè)條紋移動(dòng)了m條，其移動(dòng)的距離為（f為望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距），有

由圖9（b）得

由（3）～（5）式可得：

2.2.2 實(shí)驗(yàn)研究的問(wèn)題

將待測(cè)樣品（厚度為d1、折射率為n1）取代標(biāo)準(zhǔn)樣品，按上述操作，使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中的干涉條紋同樣也移動(dòng)m條（建議在本實(shí)驗(yàn)中取m＝10），這時(shí)的入射角記為i1.由（6）式可得待測(cè)樣品的折射率為

2.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器

2.2.4 實(shí)驗(yàn)要求

1）根據(jù)圖8組裝實(shí)驗(yàn)裝置，并畫出望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中Lau效應(yīng)的圖像.建議：由于空間的限制，Z0的范圍為6～8cm.（20分）

2）測(cè)量樣品折射率.（65分）

a.測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品厚度、入射角，各測(cè)量3次.

b.測(cè)量待測(cè)樣品1的入射角，測(cè)量3次；測(cè)量待測(cè)樣品2的厚度、入射角，各分別測(cè)量3次.

c.計(jì)算待測(cè)樣品1和待測(cè)樣品2的折射率.

3）計(jì)算置信概率P＝0.95時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣品厚度的A類不確定度.已知3次測(cè)量的t因子t0.95＝4.30.（15分）

2.2.5 試題的特點(diǎn)

該試題突出了“基礎(chǔ)性”要求，參賽學(xué)生和帶隊(duì)教師反映該題難度不大.光柵的基本物理原理在大學(xué)物理教材和課堂教學(xué)中均有，不會(huì)使參賽學(xué)生感到陌生.本實(shí)驗(yàn)所使用的儀器絕大部分是國(guó)內(nèi)高校物理實(shí)驗(yàn)中心必備的實(shí)驗(yàn)儀器，如：分光計(jì)、光柵、鈉光燈和螺旋測(cè)微計(jì)等.使用常見的分光計(jì)獲得平板玻璃的物理參量，如折射率、光柵常量和角度等，可以考查學(xué)生掌握物理基本儀器的能力，以及必備的物理實(shí)驗(yàn)技能.實(shí)驗(yàn)中光柵的高低、俯仰、旋轉(zhuǎn)采用的是萬(wàn)向桿架（萬(wàn)向節(jié)）調(diào)整，該桿架調(diào)整機(jī)構(gòu)在光學(xué)平臺(tái)上結(jié)合磁性表座，可360°相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，適用性強(qiáng)，應(yīng)用方便.使用萬(wàn)向桿架調(diào)整光學(xué)元件，在高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室中使用率不高，應(yīng)該講這對(duì)學(xué)生是個(gè)挑戰(zhàn)，相信只有少數(shù)優(yōu)秀的、掌握實(shí)驗(yàn)原理和基本功扎實(shí)的考生，才能得到正確答案.參賽學(xué)生的考試成績(jī)分布表2（對(duì)34名參賽學(xué)生基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)試題2的得分所作的統(tǒng)計(jì)）能夠說(shuō)明這一點(diǎn).由表2可見，本競(jìng)賽試題能將考生成績(jī)拉開，使大學(xué)物理理論基礎(chǔ)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)的考生能獲得較好的成績(jī).

表2 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)試題2學(xué)生得分的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2.6 考試結(jié)果及評(píng)析

參賽學(xué)生在該試題的各小題得分情況如圖10所示（橫坐標(biāo)表示分?jǐn)?shù)的區(qū)間，縱坐標(biāo)表示學(xué)生人數(shù)），由圖10中可以看出：

圖10 基礎(chǔ)性試題2的得分情況

1）對(duì)該試題要求1，在競(jìng)賽前，我們對(duì)該實(shí)驗(yàn)要求做了幾次更改，在實(shí)驗(yàn)要求中帶有提示性，如：由于空間的限制，z0的范圍為6～8cm，目的是為了“送分”.統(tǒng)計(jì)的結(jié)果是該題的平均分達(dá)15.74分，其分?jǐn)?shù)段的分布情況如圖10（a）所示，完全達(dá)到命題的目的.但是，仍有考生由于實(shí)驗(yàn)光路搭建或調(diào)整上出現(xiàn)了問(wèn)題，導(dǎo)致在望遠(yuǎn)鏡筒的視場(chǎng)中看不到干涉條紋.我們認(rèn)為這部分學(xué)生對(duì)分光計(jì)的基本技術(shù)沒有掌握，搭建光路的基本能力不夠扎實(shí).

2）測(cè)量樣品的折射率是本試題的主要部分，是用來(lái)考核參賽學(xué)生能力的.這部分的平均得分是28.94分（滿分是65分），得分≤15分的有10人，得分在16～30分的有10人，得分在31～56分的有12人，獲得滿分有1人.這部分考生問(wèn)題出在他們能正確地用螺旋測(cè)微器測(cè)量樣品厚度，能使用分光計(jì)平臺(tái)測(cè)量出樣品的入射角，但是在計(jì)算折射率時(shí)只有大約26%的考生計(jì)算正確，這可能是由于大部分考生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不夠，測(cè)量樣品時(shí)起始角度可能不是0°，也可能是不知道要用對(duì)比的方法利用式（7）計(jì)算折射率.考生的這些表現(xiàn)可能與他們平時(shí)上物理實(shí)驗(yàn)課的方式有關(guān).如實(shí)驗(yàn)課上教師總會(huì)詳細(xì)地介紹實(shí)驗(yàn)步驟，有時(shí)甚至還給學(xué)生進(jìn)行示范性操作，而不是讓學(xué)生根據(jù)自己對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn).因此，我們應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解的基礎(chǔ)上自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面的能力的培養(yǎng).

3）利用自己所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)值，給出置信概率P＝0.95時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣品厚度的A類不確定度.這是用來(lái)進(jìn)一步考核參賽學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)差、不確定度和測(cè)量結(jié)果的表示.在命題時(shí)，我們考慮到各高校對(duì)B類不確定度和合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的解讀稍有不同，所以在考核中僅要求給出A類不確定度.令我們感到吃驚的是此題有14人得0分[如圖10（c）所示]，另在寫測(cè)量結(jié)果時(shí)，有效數(shù)字和物理量的單位也是考生失分較多的地方，為避免這類實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的發(fā)生，我們認(rèn)為應(yīng)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的緒論課和基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的訓(xùn)練.

4）圖10（d）所示的34名參賽學(xué)生所得本題總分的分布情況表明，參賽學(xué)生的考試成績(jī)符合統(tǒng)計(jì)高斯分布，說(shuō)明通過(guò)本試題能夠?qū)⒒A(chǔ)物理概念清晰、基本實(shí)驗(yàn)技能與動(dòng)手能力強(qiáng)的考生篩選出來(lái).