基础物理实验报告撰写规范及评分标准

附件2 《基础物理实验报告撰写规范及评分标准》

实验报告作为每个实验最后的总结，是学生科研素质培养的重要手段，也是整个实验的完成情况、学生实验技能和数据处理能力的集中表现，是评定实验课成绩的最主要依据。因此为规范实验报告的写作，制定此撰写规范及评分标准。

一、撰写规范

1．撰写实验报告必须采用专用的中山大学实验报告纸或标准的A4白纸，单面书写。用A4纸时必须在四周留出2.0cm以上的边空。

2. 为了实验报告的长期保存，报告的所有内容，包括图、表、文字等都必须用钢笔、签字笔等墨水笔撰写，或者打印，不得使用铅笔和圆珠笔。

3．第一层次实验的报告必须手写完成，不得打印；第二层次、第三层次实验的报告建议打印，但也可以手写。

4．一份独立完整的实验报告必须包括以下几个部分，以使他人在不参阅其他资料的情况下能够看懂报告中的所有内容。

（1）实验编号及题目。

（2）写实验报告日期，实验者专业、年级、班级、学号、姓名，合作者（两人一套设备时同组另一名学生的姓名，一人一套设备则不需填写）姓名等信息，不得缺漏。

（3）实验目的。内容与教材一致。

（4）仪器用具。注明所有实验仪器的名称，型号，测量范围及精度。

（5）实验原理。包括实验中采用的仪器设备的工作原理，实验方法，相关理论等。该部分不能用“见预习报告”、“略”、“见教材第几页”等字样说明后省略不写。由于出于教学目的，教材中的实验原理部分都写得比较多，写实验报告时不能照抄教材的内容，而必须在理解的基础上用精炼的语言对教材的内容加以总结和概括，有必要时可以补充一些教材上没有的内容。

（6）实验内容及步骤。包括安全注意事项。对于课本上已有详细说明的，可以写得简略一些；要求自己设计或安排实验步骤时，应写得尽可能详细。

（7）实验结果及数据处理。包括详细的数据处理过程及所有的实验测量结果。计算实验结果及不确定度，作出所有的图表，探讨经验公式等。处理时应详细写出计算步骤，并按教材的具体要求计算不确定度，并注意有效数字的正确修约。如教材中没有明确指出不确定度计算的具体要求，在计算时应注明不确定度的种类。

（8）讨论及结论。对实验结果进行分析讨论，讨论影响实验不确定度的因素及改进方法，并完成教材中的思考题等。

（9）参考文献。如实验报告中用到原始记录以外的数据，或教材中没有涉及到的内容，就必须注明其来源或参考文献。

5．物理量与单位采用国际单位制。变量用斜体表示，单位、化学元素用正体表示。

6．作图必须用墨水笔在坐标纸上手工绘制，不得采用没有格子的白纸。或用Origin、MathLab、MathCAD、Mathmatica等专业数据处理软件处理后用计算机绘制，绘制时须标出横纵坐标轴的分格；不得采用Microsoft Excel软件作图。

7．表格采用三线表。列表时尽可能将相关的数据，包括计算结果集中在同一张表格中，并将计算公式列在表格下方。

8．报告中所有的图、表、公式都必须以阿拉伯数字从1开始顺序编号。

9．每份实验报告应单独装订成册，每页须标明页码。装订时应把有指导教师签名的预习报告和原始数据附在正式报告之后，并按时交到指定地点。若无教师签名的原始数据，该实验报告以零分记。

10．不论是一人独立完成实验还是多人合作完成实验，实验报告都必须独立完成，不得抄袭。若发现实验报告雷同，则该实验报告以零分记，并且不得重做实验。

11．若实验报告不符合上述规范，任课教师可视情况将报告退回给学生要求其重写。若重写后仍不合规范，将按不及格处理，不得再次重写。

二、评分标准

1．成绩按A+（100分）、A（95分）、A-（90分）、B+（85分）、B（80分）、B-（75分）、C+（70分）、C（65分）、C-（60分）、D（不合格）每5分一个等级共10个等级评定。

2．实验报告内容完整，版面整洁，字迹工整，格式符合规范，条理清楚，图表符合规范，数据处理、不确定度分析（或误差分析）过程正确，讨论分析合理，思考题解答正确，报告通篇没有错误。可评为A。若出现少量不严重的错误，则评为A-。

3．在A的基础上，若能采用教材没有介绍的其它方法处理数据，或是计算教材中没有要求的物理量，或是自行查阅资料并补充教材中没有提及的理论等等，可认为学生撰写的实验报告已经“超越”了教材，应评为A+。

4．若报告内容不完整（如没有原理概述），版面混乱，字迹潦草难以阅读，格式不合规范，条理不清，图表、数据处理过程严重错误，则评为D（不合格）。

5．其它情况在C-至B+之间评分。

6．重写的实验报告成绩最高只能为C，并视报告的具体情况逐级递减。

7．没有附教师签名的原始数据的报告记为零分。

8．被确认抄袭的实验报告记为零分，且不得补做实验。

三．本标准的解释权由中山大学物理科学与工程技术学院基础物理实验课程体系负责。

附件： 基础物理实验报告范例

下面以《用单摆测定重力加速度》实验的报告为例，更详细地说明基础物理实验报告的撰写规范。报告中有一部分文字用括号括起来，并采用了与正文不同的字体和颜色，字号也小了一号，这部分文字为报告撰写规范的详细解释，请务必认真逐字阅读并掌握。这部分文字在正式报告中不出现。

该范例为了突出报告撰写的规范，避免篇幅过于冗长，只作了标准误差的计算，而没有分析测量结果的不确定度，同时还省略了部分计算的中间过程，也没有解答思考题。

用单摆测定重力加速度

实验人：张三 ，合作人：李四 (若是一人独立完成实验，则不需写合作人姓名)

（中山大学物理系，物理学专业2005级1班，学号05322000）

2007年03月10日

【实验目的】

(与教材一致)

1．了解决定单摆运动周期的各种因素及关系。 2．用单摆测定重力加速度。 【仪器用具】

(应包括所有用到的仪器设备工具的名称，型号，测量范围和精度。下列仪器列表中秒表和钢卷尺都缺了型号。) 1． 单摆装置：钢球直径约2cm ，摆线长可调； 2． 秒表：精度0.1sec ；

3． 游标卡尺：CT200-312型，0-15 cm ，精度 0.02 mm ； 4． 钢卷尺：0-200cm ，精度0.1cm 。 【原理概述】

(包括实验中采用的仪器设备的工作原理，

实验方法，相关理论等，不能省略。原理并不是将教材内容照抄一遍，而必须在理解的基础上用精炼的语言对教材的内容加以总结和概括，有必要时可以补充一些教材上没有的内容。

对实验室中常用的仪器设备，如信号源、电压表、万用表等，不要求在报告中说明其工作原理，除非实验有具体要求。如《测量误差与不确定度》实验中必须说明游标卡尺、螺旋测微计的工作原理，而其它实验不用。又如《示波器的使用》实验中要说明示波器的工作原理，而其它实验不用。)

单摆由一条细线和一小球组成。细线一端固定，另一端连接小球。若细线几乎没有弹性，小球直径比线长小得多，且细线质量比小球质量小得多。则把小球偏离平衡位置，使摆线与铅垂线成θ角，释放小球。在地球重力场的作用下，小球围绕平衡位置作简谐振动。摆动周期为

??

????+++=...2sin 6492sin

411242θθπ

g l T （1） (重要的公式单独占一行。公式必须由1开始顺序编号，并在后续行文中用到该公式时用式（1）代替)

其中l 为摆长，即摆线支点到小球质心的距离；g 为实验地的重力加速度。当θ很小时，对式（1）取零级近似，摆动周期近似为

2T π= （2）

若测出摆长l 及周期T ，即可计算出实验地点的重力加速度g 。

测量周期T 时，为了提高测量精度减小误差，可连续测量单摆摆动多个周期的总时间，再除以摆动次数来求出单次摆动的时间，即周期。 【实验内容】

(实验内容和步骤部分应包括安全注意事项，如激光、高电压、静电、会损坏仪器的错误操作等。对于课本上已

有详细说明的，可以写得简略一些；要求自己设计或安排实验步骤时，应写得尽可能详细。以保证他人在完全不翻阅教材的情况下，能根据内容和步骤完成实验，且数据没有缺漏)

1． 测量不同摆长l 对应的周期T 。

1） 如图1所示，用钢卷尺测量支点到小球上下端点的距离l 1及l 2，计算

摆长12()/2l l l =+。

2） 分别调节摆长约等于（60、70、80、90、100）cm ，保持初始摆角o 3≈θ，用秒表测量单摆连续摆动50个周期的时间t 。对应每个摆长，重复测量5次。

2． 利用摆长约等于100cm 的结果计算重力加速度。

3． 保持实验内容2的摆长不变，用秒表测量初始摆角o 15≈θ时，单摆

连续摆动10个周期的时间t 15，并讨论摆角较大时的摆动情况。

(所有的图，包括数据处理过程中的曲线图都必须由1开始顺序编号，给出图的题目。图的编号称为“图号”，题目称为“图题”。“图号”和“图题”都必须写在图的下方。在后续行文中用到该图时用“图号”表示。

为了长期保存，图必须用墨水笔绘制，或用计算机绘制后打印，再剪贴到实验报告中。不得使用圆珠笔和铅笔。)

【测量数据和数据处理】

（这部分包括详细的数据处理过程及所有的实验测量结果。计算实验结果及不确定度，作出所有的图表，探讨经验公式等。处理时应详细写出计算步骤，并按教材的具体要求计算不确定度，并注意有效数字的正确修约。如教材中没有明确指出不确定度计算的具体要求，在计算时应注明不确定度的种类。）

1． 测量不同摆长l 对应的周期T ，数据见表1。

表1 不同摆长对应的周期

(所有的表格，都必须由1开始顺序编号，给出表格的题目。表格的编号称为“表号”，题目称为“表题”

。“表号”和“表题”都必须写在表格的上方。在后续行文中用到该表时用“表号”表示。

表格采用三线表，即表格左右两边的垂直线不画。

表格中所有物理量的单位用英文字母表示，并写成“物理量/单位”的形式。

尽可能将相关的数据集中在同一张表格中，便于找出物理量之间的关系。将计算用到的全部公式列在表格下方。 计算过程中误差均取两位有效数字，最终结果采用1位有效数字。)

图1 摆长测量示意图

，所以

2．

根据表1，作出周期T 随摆长l 变化的关系如图2黑实线所示。图中点线为过a 点和c 点的理想直线，短划线为过a 点和b 点的理想直线。实验点明显偏离了直线，说明T 随l 非线性变化。应考虑用其它的函数关系拟合。

图2 摆动周期T 随摆长l 的变化关系

（图2所示的实验曲线是基础物理实验课程乃至科研工作中最常用也是最重要的图，此类图形包括如下若干个重要组成部分，缺少一项即为不合格，必须认真学习，切实掌握：

1． 用墨水笔在坐标纸上手工绘图，根据不同情况灵活采用线性坐标纸、单对数坐标纸、双对数坐标纸、极坐标纸等。线性坐标时只能采用1:0.5、1:1、1:2、1:5、1:10……等类似比例，采用其它比例即为错误。作图也可用计算机绘制后打印，再剪贴至报告中，此时必须画出横纵坐标的分隔线。

2． 标出横纵坐标的分度数值，例如图2中横坐标下方的60、70、80……等数值。坐标轴分度值根据实验数据确定，不需要从0开始，只需使画出的曲线大小合适、比例协调。

3． 标出横纵坐标的物理量和单位，并表示成“物理量/单位”的形式，如横坐标分度值下的“摆长l/cm”。由于物理量由数值和单位组成，如l = 60.30 cm ，则l / cm = 60.30，为一纯数，正好用于画图。注意：有许多教材和论文将该部分写成“物理量（单位）”的形式，括号中的部分为单位。这也不能说是错误的，但前者用“/”号分隔的写法为当前执行的国家标准。

4． 作出实验点。实验曲线必须有实验点，且实验点必须清晰，而不是越小越好。若一张图中需要同时标出不止一组实验结果，则实验点分别用“●”、“”⊙、“○”、“＋”、“▲”、“▼”、“”△、“”……▽等不同的符号区分。理论曲线则不需要画数据点。

5． 根据实验点的分布画出光滑的拟合直线或曲线。图线不一定通过全部的实验点，但要求实验点较均匀地分布在图线的两侧。对个别偏离图线较远的点，应加以分析决定取舍。但对于仪表实际读数和正确读数相互关系的校正曲线，各实验点间用折线连接。对容易混淆的曲线，用实线、短划线、点线、点划线……等不同的线型区分。

6． 标出后续数据处理过程中用到的关键数据点。如图2中字母a 、b 、c 所示。 7． 在图的下方写明“图号”和“图题”。

8． 在图中标注其它说明文字，如实验参数、实验人姓名、作图日期、实验名称等。由于在实验报告的其它部分已说明了这些参数，故这一部分可以不写。）

图3 横纵作标都取对数坐标时T 与l 的关系

（注意：此图的横纵坐标分度是按照对数比例划分的）

由于T 随l 单调增加，故两者可能符合T Al α

=的指数关系，其中A 和α为待定参数。两边取对数得：

log log log T A l α=+ （3）

可见，若指数关系成立，则在双对数坐标纸上重画T ~l 关系曲线应为一条直线。所画曲线如图3黑实线所示，确为一条直线。取a （60.30cm, 1.5604 s ），b （100.20cm, 2.0118 s ）两点的数值分别代入式（3），两式相减可得直线斜率α为：

log()log 2.0118log1.5604

0.50033log()log100.20log 60.30

b a b a T T l l α??=

==?? （4）

12

2

2

2

2

0.0002b a b a T T l l b

a b a T T l l αα

ααασσσσσ????????????????

=+++=??????????

????????????????

（5） 所以： 0.50030.00020.5003(10.04%)α=±=×± （6）

可见，T ∝1/2

l

，即2

T ∝l ，此定量关系有0.04%的精度。

（式（5）由于篇幅所限，只写出了计算公式和最后的结果。写实验报告时需将中间过程全部补齐。

用类似的方法还可以计算出参数A 的大小及误差，但后续的数据处理过程不需要用这个参数，故这里没有计算。式（3）中的参数A 和α也可以用最小二乘法拟合求解。)

(第2部分求解T 与l 之间函数关系的过程给出了一种典型的探索经验公式的思路，当被测物理量之间的变化关系未知的时候就必须进行上述的处理，这是物理实验研究中最困难但又是最重要的工作之一。当前国内大学物理实验教学中普遍欠缺这一内容。此类物理量之间的变化关系未知的实验可称为“研究性”实验，而大学物理实验课程

中的绝大部分实验都是先有理论原理再去做实验，规律已知，不需作这种探索，此类实验应称为“验证性”实验。

以此为标准，任何简单如《用单摆测重力加速度》的教学实验，只要你假设规律是未知的，都可以看成是“研究性”实验；只要规律已知，就算是复杂如正电子湮灭、弗兰克-赫兹等实验，都只能认为是“验证性”实验。

有鉴于此，我个人认为在基础物理实验课程的学习中，学生如果在做一个实验之前没有学习过相关的物理理论，反而可能获得更好的学习效果。）

3． 计算2

/l T 的值并估计其误差范围

（如果T 与l 的函数关系已知，则实验属于“验证性”实验，不需写第2部分。）

表2 l / T 2 数值计算表

*：()22()

l

T l T σ=

由表2第3列的一组2

lT ?值（24.76, 24.74, 24.79, 24.79, 24.76）2

cm s ??可得2

lT

?的平均值及误

差为：

2224.768cm s lT ??=?， (7.a)

()2

1

5

2

2

22211

0.0097cm s 54i lT i lT lT σ????=??

=?=???×??

∑， (7.b) 0.0097/24.7680.039%E == (7.c)

可见2

l T 在0.04%的误差范围内可认为是个不变的恒量，与式（6）的结果一致，即2/1l T ∝。

（可见，用第2部分直线拟合方法求解的精度与第3 部分计算结果的精度为同一数量级。）

4． 计算重力加速度g 的算术平均值：

用表1中第5l T 0.00037s T σ=，则

计算重力加速度的标准误差，

()

20.53cm /s 977.37 g σ=== （9）

测量结果为

）

5．由于空气的阻尼使单摆的振幅衰减得很快，经过10个周期后，振幅已经从初始时的15o 左右减少到5o左右，所以用这种方法难以判断单摆周期和初始摆角间的数量关系是否满足式（1）。由表1的可见，初始摆角为15o时周期为2.0060s，要比初始摆角为3o时的周期2.0118s还要小，与式（1）比较连定性上都是错误的。必须重新设计实验加以研究。

【讨论分析】

（这部分对实验结果进行分析讨论，讨论影响实验不确定度的因素及改进方法，并完成教材中的思考题等。） 1．从实验结果可知单摆周期公式2

Tπ

=

2．从误差计算公式知，在摆长和周期的相对标准误差相等时，周期的相对标准误差对重力加速度的标准误差影响较大，所以在测量中要努力提高周期的测量精度。采用连续测量50个周期的时间可以把秒表的仪器误差平均分配在50个周期中，从而提高了单个周期的测量精度；

3．由于单摆小球经过最低点时的速度最大，从最低点开始和停止记数可以减少测量误差。

【参考文献】

）