广东省第七届大学生物理实验设计大赛工作总结

 

今年5月份,在广东省物理学会的引导下,大家开始筹备本届大赛,经过近半年的准备和评选,于20041127日圆满地完成了本届大赛的各项工作。

 

广东省大学生物理实验设计大赛的宗旨是:通过物理实验设计大赛活动,更好地激发学生学习物理学的兴趣,加强理论联系实践,提高学生的动手能力。5月中旬,组委会召开了本届大赛的选题评审会,评委由中山大学、华南理工大学、暨南大学、华南师范大学、广州大学、广东教育学院、广东工业大学的专家组成。通过专家们的认真讨论,决定按照惯例,确定2个选题:“微小质量测量”作为基础题,“超声波安防装置”作为应用题。5月下旬,大家向省内各高等院校,包括高职高专,发出了参赛邀请。结果收到全省18所高校提交的初赛方案139份,其中微小质量测量59份,超声波安防装置80份,参赛学生人数近500人。本次大赛的参赛学校和学生人数是历届最多的一次。考虑到今年参赛队较多的实际情况,组委会决定增加参加决赛队的名额,由历届的32个队扩大为48个队,并增加优秀奖获奖队数,同时增设了单位组织奖和团体奖。10月中旬,组委会组织专家进行了初步的评审工作。为使初赛结果公平、公正,评审过程中,对所有参赛方案采取了随机分组,匿名的评审方式,共选出了48个决赛队和29个优胜队。经过今天紧张的决赛,共评出8个一等奖,12个二等奖,22个三等奖。

这次比赛,从方案中看,各队提出的设计思想百花齐放,具有很多新颖别致之处。

在应用题-超声波安防装置方面,参赛队的物理思想主要是利用超声波多普勒效应监测移动物体。各参赛队在设计上非常注重超声换能器的电、声匹配,较多队实现了较远的探测距离和较大的控制角。很多队,除了实现对入侵物体灵敏报警这一基本功能以外,还利用电子技术、计算机技术,拓展了许多其它功能,如:能分辨入侵者大小;报警区域大小可调;能感知入侵者的运动状态,如速度和距离等;有多种安防状态,适应于各种不同种类的防区;多区设防,集中监视,集中管理;可通过遥控器控制系统;实现了自动拨号语音报警;线路破坏报警;系统可在停电后继续运行,等等。值得指出的是,这些设计许多已经达到了实用的水平,在工艺上做些加工,可以实现商品化,有较大的应用价值。

在基础题微小质量测量方面,该题的物理设计思想发挥的空间较大。同学们提出的物理原理较多。参赛队的方案可以分为如下几种类型:

1.                表头改装式:利用磁电式电流计,以安培力拉长游丝产生的扭力矩作为平衡力矩,测量平衡时电流的大小。

2.                安培秤式:利用等距或不等距的杠杆,以安培力提供平衡力矩,测量安培力中电流的大小。

3.                光杠杆式:直接利用光杠杆法测量弹性介质在重力或重力矩作用下的形变大小。

4.                浮力式:以浮力为平衡力,测量浮力的大小,由此获得待测物体的质量。

5.                直接测量式:直接以各种方法测量弹性介质形变的大小。

6.                共振式:测量物体共振频率,由此推算物体的质量。

这些方案的共同特点有:

在电学量的测量和显示技术方面有较高的水平,测量过程简便、显示清晰。较多的队在测量过程和数据处理中使用单片机控制系统,有较高的编程能力,并对现代传感技术较为熟悉,在方案中有各种类型的传感器出现。

但在设计方面,也存在着一些不足:有些方案过于侧重电学量的测量和显示技术,忽略了测量所依据的物理效应的分析; 有些方案忽略了测量数据的分析和修正。有些方案对测量数据的误差分析没有准备,没有判断系统测量的精确度。多数队忽视了系统抗干扰性能和其它因素对测量的影响。

尽管如此,这次大赛总体来看,参赛的绝大多数同学不仅具有扎实的物理基础常识、而且对电子科学与技术、单片机技术、传感器等技术的应用非常娴熟,具有良好的科学素质和创新能力。这对于本科生,尤其是许多二、三年级的同学,是非常难能可贵的。

大家期待,通过本次比赛,不仅能促进同学们对物理常识的掌握,而且有助于提高同学们理论联系实际、综合运用基础常识和专业常识,分析问题、解决问题的能力以及动手制造的能力,并有益于同学们科学素质和创新能力的培养。

 

 

 

 

 

                                 广东省大学生物理实验设计大赛组织委员会

                                            

200411

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