淮南师范学院 Huainan Normal University

普通物理实验 · General Physics Lab

从实验记录出发,把数据处理、物理模型与计算过程放在一起。

这里整理了淮南师范学院四门普通物理实验课程的 45 个实验。每个实验都有一份完整报告,以及 Python 和 Wolfram 两种实现的计算笔记本:先理解实验,再复算结果,最后通过参数变化观察模型的适用范围。

虚拟实验平台 · 在线阅读与交互 · 版本发布与下载 · 按课程找实验 · 从三个实验开始 · 如何打开与运行 · 源资料 PDF

普通物理实验概念插图:单摆、电路与棱镜光学装置

单摆、电路与光学:从测量进入模型。

这个仓库怎样使用

一份实验记录可以有三种读法。Markdown 报告沿原 DOCX 的章节讲清实验过程、数据处理和结论;Jupyter Notebook与 Wolfram Notebook在相应章节展开推导、计算、绘图与模型探索。两端读取同一组 CSV/JSON 输入,关键结果相互核对。

每个实验的 README 都是统一入口。根据当前目的,选择相应文件即可:

你想做什么 选择什么 在哪里使用
操作虚拟装置、测量并检验物理关系 虚拟实验平台 运动、波动、电路与光学测量;可导出实验记录
快速读完实验、查数据与结论 实验报告 report.md GitHub 或支持数学公式的 Markdown 阅读器
查看图表、操作已有滑块或菜单 在线 HTML 计算阅读版 直接在浏览器访问;下载后也可使用本地预览
逐步运行 Python、修改数据或模型 Jupyter Notebook analysis.ipynb JupyterLab 或 VS Code
使用原生数学排版、符号推导与交互 Wolfram Notebook .nb/Paclet .paclet 本机 Wolfram 环境
对照 DOCX 转换后的报告、讲义与说明书 源资料 PDF 57 份 PDF 索引

从在线站点进入实验,即可阅读排版报告并操作 HTML 中已有的滑块、菜单和图表。版本发布提供可下载的项目资料;在本机 Jupyter 或 Wolfram 中打开 Notebook,可以编辑并重新计算。

按课程找实验

课程目录提供每个实验的在线报告、HTML、Python、Wolfram 和源报告 PDF直达链接。

课程入口 实验数 主要内容 可以先看
普通物理实验 1 8 运动规律、碰撞、密度与热量测量 单摆测重力加速度
普通物理实验 2 10 材料性质、振动与波、传热与流体 弦振动
普通物理实验 3 13 电路、电磁场、传感器与测量仪器 RLC 串联谐振
普通物理实验 4 14 折射、干涉、衍射、偏振与成像 单缝衍射

从三个实验开始

单摆:从重复计时走到非线性运动

从有效摆长与重复计时出发,计算周期,拟合重力加速度,再查看残差。随后比较小角度近似与非线性单摆,观察初始摆角对周期和测量结果的影响。

实验入口 · 在线交互 · 直接读报告 · 打开 Python 笔记本

谐振与衍射:让数据和模型相遇

下面两张图分别展示电路实验的实测归一化响应,以及由单缝暗纹测量所得缝宽构建的理论光强分布。观测点与模型曲线的身份在图例和实验说明中区分。

RLC 实测归一化电压随频率的变化,空心点标记观测值
RLC 串联谐振 · 实测响应
比较峰值、半功率带宽与品质因数。
进入实验 · 在线交互
由测量缝宽构建的单缝衍射理论归一化光强分布
单缝衍射 · 理论光强分布
从暗纹位置估计缝宽,检查近轴近似。
进入实验 · 在线交互

在浏览器里做一次单摆实验

进入单摆虚拟实验,调节摆长和初始摆角,观察非线性运动,再用自动或手动计时收集多组数据。页面实时拟合 $T^2$ 与 $L$ 的关系,展示有限摆角对重力估计的影响,并提供原报告读数作为独立对照。实验记录可导出为 CSV 或 JSON。

从虚拟实验目录选择运动、波动、电路或光学实验,练习计时、调零、幅相测量、条纹测微和游标测角。

模型方程、参数来源、适用范围和逐页文献依据见单摆模型依据。系列平台的开发路径见开发方案,复现与扩展见虚拟实验维护指南。

开始计算

只阅读报告和 PDF,无需安装计算环境。 运行 Python 笔记本需要 Python 3.11 及以上;运行 Wolfram 笔记本需要本机 Wolfram 环境。两者可以分别使用。

在 Windows PowerShell 中克隆仓库并安装 Python 环境:

git clone https://github.com/HNNUYUXUAN/general-physics-lab.git
cd general-physics-lab
python -m venv .venv
.\.venv\Scripts\python.exe -m pip install -e ".[test]" jupyterlab
.\.venv\Scripts\python.exe -m jupyterlab

进入 experiments/course-01/pendulum/notebooks/analysis.ipynb,选择当前虚拟环境的 Python 内核,再从头运行。

安装宋体和 Times New Roman 可重现图表排版。环境配置、Wolfram 安装包和单个实验的运行方式见使用指南。

数据如何成为结论

观测值保存在每个实验的 data/,单位、参数和模型假设保存在 experiment.json。Python 模块与独立 Wolfram Paclet 分别计算,再对照未修约结果;图表、数表和报告中的结果由这些计算生成。

每个实验说明测量条件、拟合方法和不确定度的定义。Notebook 将观测数据与物理模型放在同一章节,通过数据选择、参数扫描和曲线比较理解结果。

计算方法见数据与方法,各实验的执行和结果对照见验证记录。原报告、讲义与说明书可通过PDF 索引查阅。

想继续修改或扩展

位置 保存的内容
experiments/ 实验登记、规范数据、报告、Jupyter 与结果
src/physicslab/ Python 计算实现和公共工具
notebook/paclets/ 独立 Wolfram 包、Notebook、测试和安装包
pdf/ 原 DOCX 转换的主报告、讲义及参考资料
docs/ 使用、数据约定、开发方法与验收记录

数据与方法 · 开发与构建 · 图像素材来源

让 agent 找到并接手实验

从 llms.txt 了解项目,按中英文实验目录找到物理问题,再沿阅读指南定位原始数据、完整精度结果与计算实现。复现指南提供新内核执行、双端重建和 Paclet 入口。

程序检索使用机器目录与检索命令;一次读取可使用 llms-full.txt。引用项目见 CITATION.cff,引用具体数值同时附实验标识、指标键、来源文件和提交版本。

使用与许可

内容 许可与说明
项目代码 MIT License
项目原创文稿与整理数据 CC BY 4.0,署名使用
第三方报告、讲义、校徽及其他素材 按各自权利与来源说明使用,见第三方材料说明

完整许可说明 · 版本发布与下载

维护:缪雨轩 · 淮南师范学院