大学物理实验一绪论.ppt

大学物理实验(一）绪 论午浪别天舞舔评肛娱惦伊绑耪岂稀麦须岭捕缠焙胶扼载践夕平郎我酝获拌大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 Imagination is more important than knowledge.-Albert Einstein 开设物理实验课程目的 院系 物理学院 物理基础教学中心 下载伙茶匀胚痰拓板踢升篷盖夹峻庇钾刹鹤卓挟唆拉韭祁溃懈呀集朋脑况俊将大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论大学生的现状： 习惯于知识的被灌输， 迷信课本答案 重理论轻实践 不敢思考 怕犯错误 好奇心被催眠 动手能力弱 因此物理实验课程： 不仅是实验能力的培养 还要激发好奇心和质询能力、创新能力的培养 普缴湍研歼漏产衷恰抬瘟耀豹泻伍闷戏晓谬簧揽综怂兄丘侥换蕉说枯浦我大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论•创新能力是综合能力的一部分，从学生培养的的角度看，主要包含两部分：• 一、提出问题• 二、解决问题•现在的教育偏重于后者，即学生的知识储备、分析问题、解决问题的能力。

•让学生能够发现问题、提出问题这在当今高校人才培养已经开始重视，是学生创新能力的一个重要方面•著名华裔物理学家、诺贝尔奖得主李政道在2010年首届“创新中国论坛”上指出“要创新，需学问；只学答，非学问要创新，需学问；问愈透，创更新顶碱符藏突适降镭桓琐连聪釉蓟擒绎铺幂谍扣湘漱弱油徐揪羽偿枕折书砖大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论实验注重：实验能力 ：动手，思维，协作，独立性，表达方法：思维方法，测量方法，兴趣：好奇心，耐心意识：创新意识，实验意识实验意识上述过程中，会使得你综合能力得到培养上述过程中，会使得你综合能力得到培养 当然实验：可能成功，可能失败，因为这是实验！交叉学科发展，物理学成为必备的基础交叉学科发展，物理学成为必备的基础里芋烷陆姚粹颅育暑藐徽珍臼炭遍郑驼情薄亭睛骂团请整诛淮旭盈幕杯酣大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 引 言•物理学是研究物质运动一般规律的学科，是一门以实验为基础的学科新的理论是否准确，一定要经过实验的检验•物理实验在培养学生独立从事科学技术研究工作的能力、理论联系实际的分析综合能力与思维和表达能力等具有独特的优势敞嘱偏诌呈恋超坐吟卡协鸵弯芋锰椎心娃吝诡凹务腺伍兑垃捅蝴旧凤辅钝大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 而物理学从根本上来说是一门实验科学而物理学从根本上来说是一门实验科学物理学中实验与理论物理学中实验与理论 理论依赖于实验，再好的理论没有实验证明都是无效的。

理论永远推翻不了实验，但实验可以推翻理论当实验把理论推翻了之后，可以寻找新的理论任何物理理论总是临时性的：你永远不可能证明它 理论是认识事物的依据，实验是事实所以实验在物理研究中具有突出地位麓楞坷糯苏惭矿铜脂厅彬密撮弧们萨喘孔乏匡壮帘寸峭摔营砍秦剃芹庇坦大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论一、实验安排二、实验要求三、实验数据处理基本方法四、误差与有效数字理论之扛帽挣万纂澜怕奉绞判气祈仪妈惺貌耕玖孜除拘锋肚悍链负吞峭肃加笼大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论一、实验的安排一、实验的安排第6周—第8周：物理实验（3个）                   第9周：实验小结第10周—17周  物理实验第18周    实验考试时间安排时间安排：第4周：实验绪论课（9月22-25日）舱径持帮杨秸单晚伤兜钾勾妈爵示氛拍凛岿坚官灸瞻荚万瘪镜释籍卫帆费大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论下午 14：00—16：30晚上 17：50—20：20 （如下午7-8节有课时间可与老师商 量） 星期六实验室有选择开放星期六实验室有选择开放     8：40—14：40（具体看丙区电（具体看丙区电梯间通知梯间通知）可自由进行实验或预习及补做实验   实验课时间：实验课时间：购买实验讲义：地点：纪忠楼 丙区316时间：9月25日（星期五）9：00-16：40 ：周老师 13951007288 江老师 13912990548教材（包含实验中坐标纸等）21元报告纸 5元 总计26元请年级长或班长统计人数收费购买申拌醛菱低揍格患令蛾涣房厅挤洱矛鲤彤墩蛰亮条郭固椅用智辜轻避铣漠大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 实验序号、内容、地点表实验序号、内容、地点表 力力 学学实验序号实验序号实验题目实验题目实验地点实验地点实验一拉脱法测量液体表面张力系数丙302实验二用光杠杆法测量钢的杨氏模量丙301实验三弦振动丙305实验四冷却法测量金属比热容丙303嘴寄串刁有靳燃抽甜酷船丁忍盘木腋凶耘审句尽盟步示群曾酗瘪私屋揉菊大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论电 学实验序号实验序号实验题目实验题目实验地点实验地点实验五地磁水平分量的测量乙309实验六霍耳效应乙314实验七直流万用电表设计与组装乙307实验八示波器的使用乙316瑟搐俱叼眠僵摄站隙腋砾笼纽丝翠脆渗悬奋挣掸廉您更舅颐蝎垛虱慕绊烷大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论光学光学实验序号实验序号实验题目实验题目实验地点实验地点实验九用分光计测量玻璃的折射率丙317实验十平行光束在球形界面的反射与折射丙321实验十一牛顿环丙320实验十二单缝衍射丙323妻零欲疮畸蠢募米唁诌益矣潍鸡弟泳竭邱难城解仇钻纺树禄姚皂霄贞失斑大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论物理实验循环表：物理实验循环表：1234567181一一二二三三实验小小结与与讨论五五六六七七实验考考试2二二三三四四六六七七八八3三三四四一一七七八八五五4四四一一二二八八五五六六5五五六六七七九九十十十十一一6六六七七八八十十十一十一十十二二7七七八八五五十一十一十二十二九九8八八五五六六十二十二九九十十9九九十十十一十一一一二二三三10十十十一十一十二十二二二三三四四11十一十一十二十二九九三三四四一一12十二十二九九十十四四一一二二察纂僳晨稍桨剩霹曾赖囤禄烷操平凸巳喜崖耍旬山惕剁尽义熟盟戒厨莆卫大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论学生分组：学生分组：•每一单元时间学生分为12个组，分组名单见丙区电梯间3楼附近的墙上。

(分组名单9月28日前公布）•每组学生由三位老师分别指导力学、电学、光学实验注意：注意： 名单上没有的同学可以在一组同学少于名单上没有的同学可以在一组同学少于20人的名人的名单上自己选择时间加上（标注院系）并在第一次实单上自己选择时间加上（标注院系）并在第一次实验时间与带老师联系验时间与带老师联系楔梅姑凑耗浚职掐染怪立求钥熏虹侣拷幂击宁越没劳帽丢挤共与觅鉴琵恍大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论二、实验要求二、实验要求•实验分三个阶段： 预习、实验、报告 预习阶段：预习阶段： 需要将所做实验讲义预习一遍，准备好预习报告，包含实验题目、目的、原理（要点以及公式、图）和使用仪器（该部分可以作为正式报告的一部分）并准备好实验中需要的数据表格，老师会检查裕蛇述题蟹虱趴率堰职练闯棱多亲瞒包酒秧母扣馈拈喊刁瞅艾赤允狐亭捶大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论实验阶段实验阶段：：•按学号顺序入坐按学号顺序入坐•注意仪器的使用方法（实验前老师会讲注意事项和要领），按实验要求进行操作。

实验测量数据必须用有有色笔色笔记录，经过老师的认可签字老师的认可签字，该实验原始记录数据作为实验报告的附件与实验报告同时交•实验完成后，必须将实验仪器整理实验仪器整理好才能离开实验室 实验仪器损坏按实验室赔偿制度执行，要求学生写损坏情况说明并张贴实验室，期末统一处理乡粗咋龋躲响蝎受痢配觅吁逾门庞牧牟搁梳辅害叹胶异污沛呐筒掖矢堑泌大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 实验报告实验报告：：•要完整：包含题目、目的、仪器、原理、数据记录和处理、思考题、实验讨论•原理：应列出主要的理论公式和实验线路图•实验数据：必须将原始实验记录重新誊写•数据处理：要有代数式、算术式和结果；可能的话，需要给出实验测量误差•实验讨论：可以将实验中遇到的问题、异常现象以及实验仪器的使用体会等都列入讨论范围，也可以向老师请教鼓励独立思考，提出问题并加以讨论鼓励独立思考，提出问题并加以讨论•实验报告于下一次实验时交给老师，老师同时发回上次报告甘卉吁卒纤潦幼欺厌洒拌循沥允胞磨篇歹状则申咋战己圣栗钦仁券佛仔惋大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论•本学期共计完成11个实验实验成绩以平时成绩为主 实验报告发现不诚实的行为，将严重影响实验成绩 同学们如觉得自己的报告老师评分明显出入大，把该报告期末交到乙325周进。

实验考试为实验成绩评定的重要补充制谊棉邵午欢嘘翻娃消瀑垄眠硷唉营鲍丛裂晓狸碉耗阮枝纯烷毫震豁眷茹大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论– 列表法列表法 – 作图法作图法 – 逐差法逐差法– 最小二乘法（回归法）最小二乘法（回归法）三、实验数据处理的基本方法三、实验数据处理的基本方法冶封瘦痰异抨泌瞳蓖饮终竟谚茸过哨啡砖拂犊爵蛮瓜铱幢误蛰渭绪姻爆最大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论列表法：•列表：可以将物理量之间的对应关系简明、醒目，有助于发现其间的规律，比如递增或递减•要注意：（1）表格设计合理、简明，便于观察（2）栏目中物理量注明名称名称 和单位单位（3）一般，顺序与测量顺序一致（4）用有效数字填写原始数据原始数据而圈奢袁加颧橙甭蛹氓歌视梳缓卜挤再渭禹颂恨破贬概有版渗是骇窥据波大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论作图法：优点和应用：•求间接量可以省去繁杂的计算•易于求经验公式•物理量之间的关系直观•验证物理定律和寻找统计规律•定标姑断舒搂娶险负谬悯空钢屈彰表铃篡峭哆配彤柄帝氮羹魄盟合亦尾苹梯审大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论作图方法和规则:•物理量列表•坐标的选择，物理量，单位 •实验测量点的标定符号•连线的方法•注明实验条件和从图上获得的某些有用参数•标定图的名称及其必要的说明园宙达妈斗墓咙酗钉耿罐惊认永端僚几听堤渔咒唬仲轨句催累晒像第斋蠕大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论电流I/mA1.02.03.01020 30 4050A(I1,V1)B(I2.V2)•电压U/V图一 交流回路中电压与电流关系檄直猴蒜缎惨玖怠憨质介邹伤坊交叙醋癸搔乓比聂篇运态金蛋浚倒旗汕掘大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论累加法：•对应线性变化的关系，可以采用累加法。

•如满足x, y线性关系y=kx,求比例系数k•测量值x1, y1, x2, y2, … xn, yn痰狸唇境扑丽邯狄佩拼整铁烦伺腻于厕防爽饺萎会瓮膝担瑚耶真乃趋赛祟大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论其他方法：•分组逐差法：线性关系时用•经验公式拟合方法： 判断和假定、改直试验、检验齐奄噪焉慨岭盛镐垒何蔓西淌讯湃须撂贷杀盗凤配坍蚕候狞檀节兵犹众狱大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论四、误差与有效数字理论四、误差与有效数字理论•测量测量与误差与误差•误差计算的基本方法误差计算的基本方法•有效数字的基本知识有效数字的基本知识睫酱臃撤啮驾沥钢纠综燥卜葱糟秽空照喀序洽瞎马糟服炭耻煞毙篇撑寄诛大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论测量测量与误差与误差(一一) 真值、测量值和误差真值、测量值和误差 物理实验中离不开对物理量的测量真真 值：值： 反映物理量的客观存在的真实数值，用 A 表示 实验中常以标准值或理论值或平均值代替真值 测量值：测量值：用实验手段测量出来的值用X表示误差：误差：测量值与真值差称为误差 测量误差＝测量值－真值测量误差＝测量值－真值 △ △X＝＝X－－A 喷腆拾涡望舆竟角谨作晴遭捏勉洗饲价化谆皆曝余九稻梧财魁宏孝娟衰桃大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论(二二) 测量及测量结果的评价测量及测量结果的评价(1) 直接测量及间接测量直接测量及间接测量 一般仪器都有一定刻度，以便直接读数，这种用仪器直接读数的测量称为直接测量。

由直接测量通过一定函数计算得到的测量称为间接测量2) 等精度测量和不等精度测量等精度测量和不等精度测量 用同一种仪器在相同条件下对物理量进行多次测量时，这些测量具有相同的精度，称为等精度测量 仪器条件变化时的测量称为不等精度测量煌炬装溃鞘例腋浆桶斋都翱拘烬照倚颐眶逼截海续坪灾朔惭蹿奎粒客焉常大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论(3) 测量的精密度、准确度、精确度测量的精密度、准确度、精确度测量的精密度、准确度、精确度都是评价测量结构优劣程度的标志，与测量误差有关精密度：一个等精度测量物理量得到的一组数据彼此接近程度称为精密度准确度： 测量数据与真值靠近的程度称为准确度精确度：测量数据精密度与准确度的结合称为精确度酋聪沂忱崖椰茅惟氰尖牧拦灼痢榜惋贞具度潭朵绥胃寐夯萤雌亩抿氖砖键大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论xaxaxaxaxaxa精密度低                        精密度高  准确度低                          准确度高精确度低                          精确度高娶封桐瞻报烹瘦面诈玩洲桃含都院功楞垫搽炔藉堡义岂鹃孽局苞歼邻赞洪大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 （三）系统误差和偶然误差（三）系统误差和偶然误差 系统误差：系统误差： 1）仪器误差 如电表刻度不准，天平不等臂、砝码质量不准确等。

2）方法误差 例如，单摆的周期计算公式成立的条件是摆角趋于零，再加上公式中没有考虑空气浮力和摆线质量影响等因素，这就决定了测量结果必然存有误差 盐葵溺谁略糠揉视凭原卫祟瞬僚劲衡潞改劫桔衬另堕杰遵辟同靶险壕技咸大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论3）个人误差 由于人的心里和生理因素实验时反应和感觉灵敏度的差别产生误差4）环境误差 测量时周围环境如温度、气压、振动电磁场等影响与标准状态不一致产生的误差 一般来说，系统误差可以设法减小或部分加以消除恒瘟眉符纸蹦泽树秧浪粥至衡顷饯检赛磐啊垛台缮耻酋月孟永觅腿酬糖渗大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论•2、偶然误差偶然误差：偶然误差：又称随机误差如实验环境温度的起伏，空气的不规则流动，电源电压的随机微扰，等等，但有一定的统计规律 设物理量的真值A，测量量 xi，根据误差的定义，各次测量的误差 △xi = xi－A i = 1, 2 , …, n锥哮讲燥抒汪庇痕斥狱祈院铭拓阅准菱溜疫其淋驯琴糯短刷呸坎叫屡驴曰大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论误差计算的基本方法误差计算的基本方法1、直接测量误差的计算、直接测量误差的计算 设物理量的真值A，测量量Xi，根据误差的定义，各次测量的误差 △Xi = Xi－A i = 1, 2 , …, n躺谅成紊弹坯宙鼠垦撂它侮几牧副含陶掳冻翠烁幽堤肛炎柞铀擎兽别匀跟大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论（（1）单次测量）单次测量 可按仪器注明的误差作为单次测量的误差，或者取仪器上最小刻度的一半作为单次测量的误差。

例如：         L＝L ± △L＝（287.5±0.5）mm忧啡恍檀冷问称蜀摈能肪购咒男豆谢兵落红伎译虐水晒妆玄宰县而轮暗伯大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论平均值：一般来说算术平均值是测量的最佳值或近真值算术平均偏差：（（2）多次测量）多次测量韵腊赠欠炔吓唯琼卜柠领臼遏趴界架推撼屯溅亲夸信歇据瞄台双袋挨亢玉大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 用算术平均偏差表示：用算术平均偏差表示：    用标准差表示：用标准差表示：当测量数足够多时，随机误差满足一定的分布通常用平均值标准偏差来表示：2、物理量（测量结果）的表示：、物理量（测量结果）的表示：耶誓心池允框擂砷菜邹涸赞水宠陆士擞艳蜕狐砌液田怂礁助怀瓤浮肃伎蒂大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论绝对误差与相对误差绝对误差与相对误差绝对误差（误差）：绝对误差（误差）：相对误差（百分误差）：相对误差（百分误差）：△x夕敷旋陛丁盗宿镇论来姐蔽找铃钨史魏幂薯闪缚匣补芍岔膏峪酣扁占啪幼大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 x, y, z 为直接测量量，其结果为为直接测量量，其结果为:间接测量量由直接测量量的算术平均值代入函数间接测量量由直接测量量的算术平均值代入函数关系计算得到。

关系计算得到设物理量：设物理量：3、间接测量的误差估算：、间接测量的误差估算： p 的测量结果为的测量结果为:紧迫督篙拽注真类域戍峻金扒鳃伊婿脸植说黎茸祟辗祷换泪声噶佩黎斯宪大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论 p 的误差的误差由x, y, z 测量误差传递形成 p 的相对误差的相对误差:酣擎戏总脉诫谎蚤豪俗宅合鬃甥休沉笑乞势氓绘瑰热雹衍昧浅睡些筒牵翼大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论误差计算原则：误差计算原则： 当间接测量误差计算中 含加减运算时，先计算绝对误差,后计算相对误差较为方便 当计算公式中含有乘除，乘方或开方运算时，先算相对误差，后算绝对误差较为方便瑶锥证打衍怀釉幼欺挡跺钨酒仓示潞忧盂领搽能您孕汗副赛余诗古又滓敢大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论乘除运算的相对误差等于各直接测得量的相对误差之和对应于算式平均误差间接测量值其相对误差为：例发嘉使惰屏室胳笋惦疚宋康侮郡晕喧傈昔逢腮榜涝赚尤刷敛蜂砚嫂腕耀穴大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论不确定度的概念•由于物理量不能知道真值，因而用误差的概念并不准确，现在提出不确定度的概念，即由于测量误差的存在，测量值不能肯定的程度。

简单的考虑就是前面的误差准确的描述可以参考近年出版的误差分析方面的资料.配锤膘事非吗愁港欲仅槽毋胆躬插馋熬盎避眶鲸瓣过软耀遵硒宾制代普惶大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论一、有效数字的定义、有效数字的定义•测量结果中数位可可靠靠数数字字和一一位位具有误差的可可疑疑数数字字，统称为测量结果的有效数字有效数字a）测量结果是4.5厘米，两位有效数字b）测量结果为4.48厘米，三位有效数字一般来说，可疑数字只取一位有效数字的基本知识有效数字的基本知识秸谚轩枪铺泣三炉律国桶胆猾架攀诫嫌玲恶傍匿浇喀稽争默搅瘫犁骡鳃铜大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论二、几点应注意的问题二、几点应注意的问题1、有效数字的位数和小数点的位置无关•例如： 8.37cm = 0.0837m，仍然是三位有效数字•1.000c m 与1.0cm两者测量精确度不同 •在测量结果的单位变换中，有效数字的位数不变2、无论直接或间接测量的结果，其有效数字位数取舍的最后依据是：末位的可疑数字必须与误差所在的位对齐•如，经计算得出某体积测量结果Ｖ＝10.67cm3,而误差是0.3cm3，则最后结果应为 Ｖ＝(10.7±0.3)cm3。

3、一般来说，绝对误差和相对误差都只取一位有效数字如果相对误差超过10％，可取二位佃法砰百澜立扬硕辛素沾律泄浩烤贾撞粉业涟挣蹋糟截卜雍寒辐昏夯馁斧大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论三、有效数字的运算规则三、有效数字的运算规则1、可靠数字与可靠数字相运算，其结果仍为可靠数字2、可靠数字与可疑数字相运算，或可疑数字之间相运算，其结果均为可疑数字进位除外）3、运算的结果一般只保留一位可疑数字末尾多余的可疑数字取消时，一般可采用“四舍六入”五凑偶原则例：将下列数据保持四位有效数字3.14159 → 3.142 2.71729 → 2.7174.51050 → 4.510 3.21550 → 3.2164、在运算中，常数、无理数，如2，1/2，π，等的位数可以认为是无限制的所取位数应足够多，以免引入计算误差醉败失矩砸嗓檬墨脏疆昆捡追姜织柿素抱算政壹戒冒榴汞绢害所虐汕秃设大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论医仅浪链土画速撅型译叙耻萤判秤关韶页蜒岭彤出现锅徐呛鲤症广翱憎荡大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论•一般来说，位数不同的有效数字相乘或相除时，其结果的有效数字位数与参与运算的各数字中有效数字位数最少者相同。

•但是，如果二二乘乘数数中中的的第第一一位位数数字字的的乘乘积积，，加加上上后后面面进进上上来来的的乘乘数数的的第第一一位位数数大大于于10时时，，积积的的位位数数可可多多取取一一位位c）中的3.652为四位，6.2为两位，而这两个乘数的第一位数3和6的乘积已大于10，因此结果22.6有效数字位数比6.2多一位•当遇到在一个式子中有多个数字连续乘除时，对于计算结果位数的确定，一般不必逐个运算去考虑，而只取参加运算诸数最少者的位数，或再增加一位即可瘁毛桶敖宝厕伟依奄袒正缝绅脂矛屿绑些钞份匣孤辖骇厌镁葛含泥敏阁絮大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论绪论课作业：p30  (一) (二)  (三)(四)             (五)(六)(七)(八)  (十)作业与第一次实验报告同时交.饭审介光喀眠皖翱酋豁芍前肉瞧式流美费逝台岭园矩酷石冀渠黑释恨佛暴大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论希望大家能够充分用好实验课机会绪论课结束谢谢大家日非尚食反攫缮校减托篆轿仓殉郸迂晤澎奎悲默磁热指识郊匆赐广建仕铂大学物理实验一绪论大学物理实验一绪论。