为进一步激发大学生对大学物理和物理实验课程的学习兴趣和学习潜能,在实践中培养学生的创新精神和实践能力,在竞争中提升学生的团队协作意识和综合素质,竞赛搭台,教学唱戏,不断深化天津市高校的物理实验教学改革,着力提高物理实验教学质量和高素质创新型人才培养质量,由国家级实验教学示范中心联席会物理学科组、教育部大学物理课程教学指导委员会大学物理实验专项委员会、全国高等学校实验物理教学研究会、天津市实验物理专项委员会联合主办,天津师范大学承办的第十一届全国大学生物理实验竞赛(天津赛区)于2025年8月30日举办。
我校学子经过半年的准备和筛选,一共三支队伍参赛。第一支队伍:I转动奇迹,他们参赛的实验是转动惯量的测定。他们通过生活中的飞机螺旋桨的转动,花样滑冰运动员的运动情况引出转动惯量的概念,并通过实验介绍转动惯量的测量和实际的应用。转动惯量是描述物体转动惯性的物理量,体现物体“抗拒转动状态变化”的特性。它的大小和质量分布密切相关。同样质量的铁棒,绕一端转比绕中心转更费劲;空竹中间细两头重,正是为了用更少质量获得更大转动惯量,转得更持久。从自行车轮的辐条设计,到航天器的姿态控制,转动惯量都在默默发挥作用。理解它,你会发现身边旋转的世界原来如此有规律。

第二支队伍:你说的都队,他们参赛的实验是拉伸法测量金属丝的杨氏模量。他们通过物理学史的引入讲解杨氏模量的由来和测量意义。杨氏模量是衡量材料抵抗形变“倔强程度”的物理量。就像不同弹簧有不同软硬,每种材料都有独特的杨氏模量,钢材的数值高达200GPa,而橡胶仅约0.01GPa,这正是前者坚硬、后者柔软的根源。实验中,通过拉伸法测量:给金属丝施加砝码重量,用光杠杆放大微小伸长量,再结合公式计算其杨氏模量。这个过程完美展现了“小形变测量”的科学智慧--用光学放大将毫米级变化转化为厘米级读数。

第三支队伍:筑梦工厂,他们参赛的实验是牛顿环。他们以生活中肥皂泡的彩色条纹引出薄膜干涉现象,以杜牧的古诗《羊栏浦夜陪宴会》中的“球来香袖依稀暖,酒凸觥心泛滟光”指出酒杯中的酒泛起滟滟的波光也是薄膜干涉。接着介绍牛顿环实验是英国物理学家牛顿于17世纪末发现的光的干涉现象实验。实验装置主要包括平凸透镜、平面玻璃板、单色光源和显微镜。将曲率半径较大的平凸透镜凸面朝下放在平面玻璃板上,两者间形成由中心向外逐渐变厚的空气薄膜。当单色光垂直入射时,空气膜上下表面反射的光发生干涉,形成以接触点为中心的明暗相间同心圆条纹,即牛顿环。该实验直观验证了光的波动性,通过测量条纹直径可计算透镜曲率半径,是波动光学的经典实验,在光学测量中有重要应用。

物理实验竞赛是我部首次组织学生组队参加的赛事,筹备的半年时光里,每一个细节都浸透着老师和同学们的汗水。老师从竞赛大纲的反复打磨到实验器材的逐套校准,常常在实验室忙碌到很晚。学生们的努力同样令人动容,为了优化实验方案反复调试参数,有人拿着数据手册在草稿纸上演算到凌晨。从最初面对复杂仪器时的手足无措,到后来能精准完成误差分析,他们的成长在一次次试错中清晰可见。
“以赛促教”的成效在此过程中得到了最好的诠释。过去课堂上抽象的误差理论,在竞赛准备中变成了实实在在的数据分析能力;原本枯燥的仪器原理,因要应对实际操作问题而被学生主动钻研透彻。老师们也在指导中发现了教学盲区,及时调整了课程内容,将竞赛中涌现的创新思路融入日常教学,让整个物理实验教学体系焕发出新的活力。