大学物理实验绪论.ppt

注 意n 请各班课代表将自己的 姓名、、电子邮箱、 班级及班级人数写在纸上 ，下课交到讲台绪 论理学院·大学物理实验中心2012.10大学物理实验Bn一、课程介绍n二、实验课有关要求n三、测量、误差与不确定度 n四、有效数字n五、数据处理的常用方法 绪论课主要内容面向专业专业管理系各专业专业课课程名称大学物理实验实验 B课课程编编号10101006学时时16理论课论课 （绪论绪论 ）1次，2学时时实验实验基础础性为为主，5个，1个2学时时，4个3学时时 （实际实际 上每个2.8学时时）一、课程介绍独立于独立于《《大学物理大学物理B B》》设课，设课， 若重修需要重做相等数目的实验（若重修需要重做相等数目的实验（5 5个）个）2、地位和作用u性质：公共基础课程u地位：是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重 要基础u作用：为学生树立科学的世界观，提高分析问题和解 决问题的能力，培养探索精神以及创新意识服务 3、目的任务n根据学生已有的理论和实践基础，通过原理学习、实 验操作与结论分析，学习物理实验的一般知识、方法 和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法 ，培养和提高学生的科学实验能力和素养，培养学生 借鉴自然规律和原理解决实际问题的能力。

要求学生 具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真 的工作态度，主动研究的探索创新精神，遵守纪律、 团结协作和爱护公共财物的优良品德 二、实验课有关要求n（一）教学过程n（二）上课必备物品n（三）实验报告n（四）成绩考核n（五）非工科实验内容调整n（六）上课时间n（七）上课地点及联系方式（一）物理实验课教学过程教学过过程要求课课前预习预习撰写预习报预习报 告，了解实验实验 内容签签到未签签到者视为旷课视为旷课教师讲师讲 解示范认认真听讲讲，遵守纪纪律操作，记录记录 数据科学 ，规规范，严谨严谨 ，教师签师签 字整理仪仪器打扫卫扫卫 生属于实验实验 的必要步骤骤完成报报告并上交一般要求当堂上交报报告（二）上课必备物品n学生证（或一卡通，用于核对身份）n预习报告n教材或讲义n笔（铅笔及其它——钢笔、圆珠笔等）n橡皮n直尺n计算器（三）实验报告内 容要 求 预预 习习 报报 告 完 成各种信息全面，准确 实验实验 名称规规范，统统一 实验实验 目的按指导书导书 或教材实验仪实验仪 器按指导书导书 或教材 实验实验 原理不必全抄，重要图图和公式不可少实验实验 内容与步骤骤按指导书导书 或教材数据表格按教材或自拟拟，实验实验 后教师签师签 字实验实验 后 完成数据处处理根据实验实验 要求及相关规则规则 思考题题根据个人理解回答1、实验报告内容2、注意事项1）统一格式（指定专用报告纸） 2）除图、线，外不得用铅笔， 3）对教材或指导书内容进行适当提练 4）重要的原理图、公式不可少 5）错误数据的修改：1.234 12.34 6）课前教师检查，实验后处理数据，按指导教 师要求上交。

四）成绩考核n1、课程成绩=所做实验成绩的平均分换算成 五级分制（优、良、中、及格、不及格）n2、每个实验的成绩： 考查查内容分值值 预习预习20 实验实验 操作40 数据处处理与实验报实验报 告40扣分（无上限）出勤、纪纪律等n3、考勤纪律：n事假补做扣20分n病假补做视情节扣分n旷课补做扣40分n迟到每5分钟扣10分，不足5分钟者按5分钟计 迟到10分钟以上，当堂不准做实验，要申请 补做，按迟到时间扣分n请假要在课前持相关证明材料履行请假手续 ，老师批准后按约定时间前来补做，出勤分 数按上述方法扣除，否则按旷课论补做实验：n因请假、迟到等原因补做实验的学生， 要持老师指导教师批准的《学生补做、 重修实验申请表》按指定时间到指定实 验室补做，老师在表中签名，学生在《 学生补做、重修实验成绩记录表》上签 到和记录成绩，注明补做/重修及扣分重修n重修学生填写《学生补做、重修实验申请表 》，在实验室《学生补做、重修实验成绩记 录表》上签到学生持《学生补做、重修实 验申请表》到实验室做实验，教师签字，教 师收回报告后填写成绩全部实验做完后学 生将《学生补做、重修实验申请表》上交实 验中心办公室，作为成绩评定的依据。

n未做够学期规定的实验数目；n做够规定的实验数目但实验平均分低于60分；n事假达二次或二次以上；n有二个或二个以上实验报告不按时上交；n作弊（如：冒名顶替，复印预习报告，抄袭数据，模 仿指导教师签字，未经教师允许而擅自离开实验室， 等等）；n扰乱课堂秩序；n故意损坏仪器设备或公用设施；n有错误不虚心接受批评，态度恶劣注意：有以下情况之一者， 课程成绩不及格（重修）：（五）实验项目及实验内容 （实验内容比工科要求简单，预习不要全抄教材）序号实验项实验项 目名称实验实验 室 一教预习预习 要求1物理演示实验实验 C104上网实验实验 中心网站查询查询2长长度的测测量A104游标标卡尺、螺旋测测微器、误误差 与不确定度3模拟拟法测绘测绘 静电电 场场A110按教材4示波器的原理和使用A108按照教材5牛顿环顿环 和劈尖的等厚 干涉 A301不涉及劈尖内容，加上教材中 读读数显显微镜镜内容六）上 课 时 间n实验课多学时连续上课，中间不休息n2学时：90分钟n3学时：135分钟n第2大节：10:10-12:25n第3大节：13:15-15:30n第4大节：15:45-18:00n第5大节：18:00-20:15（七）实验上课地点n第一教学楼A区n办公室：A204或A201n：23085304n邮箱：jcb-sy@n主页（可下载课表和预习资料等）： sp三、测量、误差与不确定度 n（一）测量n（二）误差n（三）不确定度（一）测 量n1、测量的定义：n 所谓测量，就是将被测的未知物理量与选 作计量标准的同类已知物理量进行比较，得 出其倍数的过程。

n测量结果=数值+单位（+不确定度） n2、测量的分类：nA）按测量值获取方法的不同，测量可分为n1）直接测量：直接读数n2）间接测量：通过计算得到结果n B）按测量条件是否相同，测量又可分为n1）等精度测量：条件不变（物理实验一般可 认为符合此条件）n2）不等精度测量 ：条件有变nC）按测量技术分，物理实验中常用的：n1）比较法：直尺测量长度n2）放大法：螺旋测微计，光杠杆，显微镜n3）模拟法：仿真实验，风洞，静电场描绘n4）平衡法：天平n5）补偿法：电位差计（本课程不涉及）n6）转换法：传感器，换能器，X电转换n7）干涉、衍射法：光的等厚干涉测曲率n1）定义：n测量值与真值差：Δx = x-Xn相对误差：n2）分类：产生原因可分为nA）系统误差（可以消减或修正）nB）随机误差（不可避免，增加测量次数）nC）粗大误差 （非正常）（二）误 差n3）测量的精密度、正确度和准确度 ：n（1）精密度：指对同一物理量进行多次重复 测量时，各次测量值之间彼此的接近程度反 映随机误差的大小n（2）正确度：指被测值的总体平均值与真值 的接近程度反映系统误差的大小n（3）准确度：又称精确度，是各测量值之间 的接近程度和测量值总体平均值与真值的接近 程度的综合表现。

n3）测量的精密度、正确度和准确度 ：精密度低,正确度低 准确度低精密度低,正确度高精密度高,正确度低精密度高,正确度高 准确度高n4）随机误差的分布规律 ：特点：特点：单峰性单峰性对称性对称性有界性有界性 抵偿性抵偿性无限多次测量服无限多次测量服 从正态分布从正态分布标准误差标准误差方差方差拐点拐点（三）不确定度n1、引入不确定度的必要性n1）误差不可能确切获知n2）不确定度可以对测量结果的可靠程度作出 比较科学合理的评价n3）一般定义：表征合理地赋予被测量之值的 分散性、与测量结果相联系的参数 2、表示： （绝对） 相对 四、有效数字n（一）概念和特点n（二）运算规则（一）有效数字的概念和特点 1、有效数字的构成可靠数字可疑数字直接测测量从仪仪器刻度准 确读读出估读读间间接测测量 （计计算）可靠数字与可靠 数字计计算 1×1=1任何数字与可疑 数字计计算 x×0=0n2、数值的科学计数法表示n用有效数字乘以10的幂指数的形式来表示， 形如a×10n，a的取值范围一般为1≤a＜10，n 是不为零的整数 n8.32gn8.32×103mgn8.32×10-3kg n有效数字后不能凭空加“0”3、有效数字的特点n（1）与仪器的精度（最小分度值）有关量具最小分度 值值/mm仪仪器误误差 /mm测测量结结果 /mm数字位数可 靠可 疑有 效米尺1mm110.2213游标标卡 尺0.02mm0.0210.22314螺旋测测 微计计0.01mm0.00410.2174153、有效数字的特点n（2）与被测量的大小有关 n（3）与小数点的位置无关 n（4）两端出现太多的“0”时用科学计数法n（5）不确定度决定有效数字位数n1、四舍六入五凑偶 n2、加减法：尾数对齐n3、乘除法：位数对齐n4、乘方、立方、开方：与原数值的位数相同n5、指数、对数、三角函数：可由改变量确定n6、π，e 等常数，位数无限，比其它数值中位数最少 的多取一位n7、在上述运算基础上再根据不确定度截尾n8、中间结果可多保留一位有效数字（二）有效数字的运算规则 n尾数小于5时，直接舍弃；n尾数大于5时，直接进1；n尾数等于5（其后全为0）时，把前一位 （即保留数字的末位）凑成偶数：当末 位为偶数时，尾数直接舍去；当末位为 奇数时，进1将末位凑成偶数。

四舍六入五凑偶 ”规则：将下列数值保留三位有效数字：n3.14159→3.14n1.22678→1.23n1.22467→1.22n1.22567→1.23n1.23500→1.24n1.24500→1.24n1.20500→1.20“四舍六入五凑偶”的优点：n2.35+2.45+2.55+2.65=10.00n要求将每个加数小数点后保留1位，再计算n若按“四舍五入”截断加数，得：n2.4+2.5+2.6+2.7=10.2n若按“四舍六入五凑偶”截断加数，得：n2.4+2.4+2.6+2.6=10.0n可见： “四舍六入五凑偶”更合理五、数据处理的基本方法n（一）列表法n（二）作图法n（三）逐差法（一）列表法1、表格结构：标题，条件，主体，备注，信息（二）作图法n1、作图法的优点n简明、直观、形象n能够表达一些用简单函数无法表达的数据关系和 实验现象n“内插法”，“外推法”n通过直线的斜率、截距、圆周的半径等可以求得 关键的物理量n便于发现粗大误差 n2、作图步骤和规则n（1）选择合适的坐标纸种类和规格（一般用毫米方格 纸）n（2）确定坐标轴n（3）确定坐标分度n（4）描点：不用“·”标注，而用“×”、“＋”、“⊙”、“△” 或“▲”，数据点的大小要与物理量的不确定度相当。

n（5）连线n（6）标题和说明n标明图线的编号、名称和简单的说明（如实验条件、数 据来源、图注等）每张坐标纸上标明实验项目编号、 实验名称、实验者、做实验时间等三）逐差法n把实验测量数据分成高、低两组实行对应相减的， 然后求解解参数的方法n适用于自变量x等间距变化，具有的线性关系或可写 成自变量x的多项式形式的数据组kk1k2预祝大家学有所得！Thanks for your listening！大学物理实验中心。