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1、绪 论主要教材：基础物理实验，周殿清主 编，科学出版社2009年第一版； 本次课主要内容一、本学期物理实验的教学安 排及具体要求 二、测量误差和不确定度评定 基本知识 主要目的 ：帮助同学们了解物理实 验的基本程序(预习-操作-处 理)，如何去做好物理实验； 以及了解实验误差和不确定 度的基本概念，如何正确表 达实验结果。 具体的目的：实验抓住两点，能力更 要全面。两点是重点(知识点)和难点( 操作点)。 能力指预习能力(准备实验) 、认知能力 (尽快熟悉仪器)、操作能力(准确、快 速)、数据记录(简洁、清晰有条理)和 数据处理能力(方法科学、结论丰富)。 由于误差理论涉及较多的数理统计 知识
2、，一、两次课很难讲清楚，因 此本次课只能介绍测量误差与不确 定度的基本概念，在实验过程中如 何运用这些知识，正确处理实验数 据和评价实验结果，还需要我们结 合具体实验，重新学习第一章的相 关内容才行；“有效数字的运算及 数据处理方法”不讲，留给同学们 课后自学。一、一、 物理实验物理实验( (一）的一）的教学安排及要求教学安排及要求1物理实验（一）教学安排 2实验课具体要求 3实验考核 1. 本学期物理实验教学安排 第二周 绪论课 第三 周第十四周 完成12个实验 实验题目和轮换表如下，分组名单各 班班长(或学习委员)下课来领。序 号实 验 题 目大学物 理实验基础物理实 验地 点1气垫导轨实
3、验（二）实验2.2一区物理学 院六层 力热学实验 室2声速的测定（驻波法）实验2.73用冷却法测固体的比热容4用拉脱法测液体的表面张力 系数实验2.145直流电桥测电阻实验3.2五层 电磁学实验 室6用补偿法测量电压、电流和 电阻实验3.37交流电路的谐振实验3.88示波器的原理及应用实验3.99薄透镜焦距的测定实验4.1四层 光学实验室10等厚干涉的应用实验4.711分光计的调节和使用实验4.312衍射光栅 实验4.10实验2.9三周四周五周六周七周八周九周十周十一 周十二 周十三 周十四 周第一组组123456789101112第二组组214365871091211第三组组34127856
4、1112910第四组组432187651211109第五组组567891011121234第六组组658710912112143第七组组785611129103412第八组组876512111094321第九组组910111212345678第十组组109121121436587第十一 组组111291034127856第十二 组组121110943218765 注 意 ： （1）实验轮换表的题号112与所用 教材上的实验题号对应，不要弄错。（2）每次实验分12个大组循环，弄清 你在哪一组，把你这组的实验轮换顺 序写在教材上，便于预习时不会弄错 。（3）节假日冲掉的实验不需补做，继 续按轮换表
5、进行。 2实验课具体要求 每堂实验课都包括三个环节 ： 课前预习 课堂实习 课后小结 课前预习 认真阅读教材，明确本次实验的任务 和要求；正确理解实验测量所依据的原理、公 式及采用的方法；了解所用仪器的结构及使用注意事项 ；在原始记录纸上设计好数据表格，写 出预习报告（包括实验目的、原理及 数据表格），教师要检查。 预习报告：名称+目的+仪器+原理( 可直接写在”武汉大学物理科学与 技术学院物理实验报告”纸中或单 独用纸) 突出重点，结合每个实验步骤、思 考题，预测难点(不用写在预习报 告中)。 课堂实习 遵守实验室规则（不要迟到，自备鞋套）， 按轮换表顺序进行实验； 遵守仪器操作规则，严肃认
6、真，独立操作（ 认真阅读电磁学P101和光学实验P209基本知 识）； 要用钢笔或圆珠笔记录数据，不要用铅笔； 实验完毕后，原始数据交老师签字认可，整 理好桌面仪器。 因病、事不能上课者，必须出具医院或院系 办证明，否则按旷课论。 课后小结 实验报告要用学校统一的报告纸撰写， 要求字体工整、文理通顺、图表规矩 、结论明确。 报告内容包括：实验名称、实验目的、 实验原理、实验内容、数据记录与处 理结果与讨论。要尽量用自己的语言 写。 下次实验交前次实验报告（原始记录附 在报告上）。 3实验考核 平时成绩：由各实验成绩累加平均 ， 占80%每个实验成绩包括课堂表现、操作 分和报告分（6：4）； 期
7、未考试：占20%实验考试分笔试和操作考试两部分 ，操作部分分组抽题，老师不讲， 当场交考试报告。实验成绩评定标准实验操作要求等 级 实验报告要求等 级1预 习 充 分abc1格 式 规 范abc2目 的 明 确达 到 要 求基 本 达 到 要 求达 不 到 要 求2书 写 整 洁达 到 要 求基 本 达 到 要 求达 不 到 要 求3原 理 清 楚3作 图 完 美4步 骤 正 确4表 达 完 整5操 作 规 范5结 果 分 析6数 据 正 确6实 验 体 会7遵 守 纪 律7见 解 创 新8整 理 仪 器8习 题 正 确实验操作分标 准实验报告分标 准A (952) 等级为全aA (952)
8、等级为全aA- (902)等级为7a、1bA- (902)等级为7a、1bB+ (852)等级为6a、2bB+ (852)等级为6a、2bB (802)等级为5a、3bB (802)等级为5a、3bB- (752)等级为4a、4bB- (752)等级为4a、4bC+ (702) 等级中有3个cC+ (702) 等级中有3个cC (652)等级中有4个cC (652)等级中有4个cC- (60+2)等级中有5个cC- (60+2)等级中有5个cD (不及格)等级中有6个cD (不及格)等级中有6个c1. 实验有新发现，见解独特、有创新，实 验成绩评定后，提高一档。 2. 迟到时间超过10分钟成绩
9、降一档，之后 每10分中为一档类推。 3. 无故缺席，不能补做，该次成绩记0分。 4. 无故迟交报告成绩降一档。 5. 篡改实验数据，成绩降一档。 6. 抄袭报告或数据、成绩为0分说 明： 下面通过光学方面的四个案例来说 明如何总结各个实验的“两点”，希 望对各位同学能有启发。 光学预备知识中的重点：两灯、两 镜。两灯:高压汞灯(白)、钠灯(黄 )P198、199；两镜:测微目镜，读数 显微镜P239、245；光学仪器的使 用和维护6条P205。 实验4-1测焦距，重点(知识)：两图 、两公式。高斯公式4-1-1和图4-1- 1(P206)、贝塞尔(或二次成像)公式 4-1-2和图4-1-2P
10、。凸透镜成像规律 物距大(小)，像距小(大)，且都不 能小于f焦距(实像)。成像要求物距 +像距略大于4f焦距(1-5厘米)，此 时透镜在中间。凹透镜成像必须要 凸透镜帮忙(实像)。 难点(操作)：透镜、物(十字)和光 具座共轴P208;判断实像(十字像)的 清晰(可看十字边缘)。 记录：表格化(数据多)；物距的正 负号(透镜左边正号，右边负号)， 本次像距均为正。 习题1、2P210 实验4-3分光计(4-3-2内容不做)P217 -226，重点：六图、三公式。图1( 仪器)、4 (读数)、6和7(原理兼光路 )、3(现象)、9(操作)，公式1(偏心 差)、2(自准直)和3(反射)/原理，全
11、 部运用平行光反射原理，入、反射 光与反射面和法线夹角相等或反射 光原路返回(垂直入射)； 难点：固定、调节螺钉多(图1P218) ，固定13/14/20(重点)、2、8，调节 11/21(重点)、12/19(微调)。望远镜 光管水平难调(用反射规律，管外 找像)。 记录：读数时一定固定一个(盘)， 转动一个(盘)；两个读数游标1、2 相像，不能弄混，不能刻、写标记 。 习题P226：1、2题 实验4-8等厚干涉(牛顿环，4-8-2劈 尖 不做)P240-244，重点：2图(图1 、2),1公式 (式4-8-5)，两束光干涉 重点是，两束光路程之差与波长的 比值整数(亮)，半整数-尾数0.5(
12、 暗)。 难点：读数显微镜的回程误差(应单 方向测量)P245；调显微镜视场明亮 、牛顿环清晰；读数显微镜的十字 叉丝水平移动，垂直相切牛顿环。 记录和处理：读数显微镜要估读一 位；要算不确定度(实验步骤7)，先 算d平方差的不确定度，再用公式 传递到R半径的不确定度，或自行 设计方案。 习题P244：2、3题 实验4-12衍射光栅P254 重点：1式- -衍射方程4-12-2P255，3图-图3、4 、5（全是调节要求）P256；分光 概念：复合光（如汞灯光白色）按 不同的出射角（衍射角，与入射白 光夹角）展开为众多单色光。波长 短(紫、蓝)，衍射角小，波长长(红 、黄、绿)，衍射角大。 习
13、题P258：1、3题 难点：现象是分立的不同颜色的单 色线（每根线一个波长）图2P255 。保证入射角为0度，一要光栅垂 直平行光管（现象图4P256）、二 要光栅狭缝线平行分光计转轴（现 象图5P257），注意光栅放法图 3P256。 记录和处理：衍射角为+1级读数-(- 1)级读数/2，实际要/4（用了两个 游标读数消偏心差）。二、测量误差与不确定度二、测量误差与不确定度基本知识基本知识（一）测量误差理论的基本概念 （二）测量不确定度 （三）结果表达 （四）作图基本要求真 值测 量 值平 均 值系 统 误 差随 机 误 差标 准 差测 量 的 质 量实 用 标 准 差平 均 标 准 差仪
14、器 未 知 差不 确 定 度 U直 测 U 公 式间 测 U 公 式结 果 表 达取 舍 原 则取 舍 实 例作 图 要 求作 图 实 例1指出下列各量是几位有效数字： (1)(2位） (2) T1.0000s(5位） (3) L=0.00001cm(1位） (4) g=980.12306cm/s(8位） 有效数字的位数与小数点的位置无关 根据测量不确定度和有效数字的概念， 改正以下测量结果表达式，写出正确答 案。(1). d=10.4300.3 cm (2). E=1.9150.05 V (3). L=10.850.200 mm (4). P=31690200 Kg (5). (6). (7
15、).10.00.095 mm(1).d=10.4300.3 cm改正：10.4 0.3 cm(3). L=10.850.200 mm改正：L=10.80.2 mm(5).改正：或：(6).改正：(7).10.00.095 mm改正：10.00.1 mm判断下列各式的正误，请在括号内 填写有效数字的正确答案。 (1).1.732 1.74=3.01368(3.01) (2). 628.77.8=80.603(81) (3).（38.4+4.256） 2.0=21.328(38.4+4.3)2.0 (21) (4).（17.34-17.13） 14.28=2.9988（0.21 14.28 ） （3.0）换算下列各测量值的单位： （1） 4.80cm= ( )m= ( )mm4.80cm= (4.8010-2 )m= (4.8010 )mm（2） 30.70g=( )kg= ( ) mg30.70g=(3.07010-2 )kg= ( 3.070 104 ) mg（3） 3.50mA= ( )A= ( )A3.50mA= (3.5010-3 )A= (3.50103 )A一圆柱体的外径(D)约6厘 米、高H)约8厘米，求测 圆柱体的体积V和不确定度 v，
