绪论_理工非物理类大物实验_2012.03

《绪论_理工非物理类大物实验_2012.03》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绪论_理工非物理类大物实验_2012.03（200页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、绪 论,大学物理实验,大学物理实验课的地位与作用,物理学是一门实验科学。 大学物理实验是理工科院校各专业的一门必修的、独立设置的基础实验课，是学生在大学接受系统实验方法和实验技能训练的开端。,大学物理实验课的地位与作用,物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自然科学的基础学科，是学习其他自然科学和工程技术的基础。 物理学史一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起到重要的作用。,教学目的与要求,学习物理知识 培养物理能力 提高实验素养,教学目的与要求,学习物理知识 通过观察、分析物理现象，测量物理量，学习物理实验的知识和设计思想，掌握和理解物理理论 掌握物理实验的基

2、本技术 掌握误差理论,教学目的与要求,培养物理能力 正确使用常用仪器 掌握基本物理量的测量方法 运用物理学理论对实验现象进行初步分析 正确记录、处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验方案 现代物理实验仪器设备、器件的原理、使用方法。,教学目的与要求,提高实验素养 培养通过理论知识判断实验结果的能力以及实事求是的科学作风 严肃认证的实验态度 主动研究和创新的探索精神 遵守纪律、团结协作和爱护公共财物的优良品质,通过大学物理实验的学习， 掌握基本实验能力,基本实验能力,基本实验能力是指能顺利完成某种实验活动（科研实验或教学实验）的各种相

3、关能力的总和。 观察思维能力在实验中通过观察分析实验现象，并得出正确规律的能力。 使用仪器能力能借助教材或仪器使用说明书掌握仪器的调整和使用方法的能力。 故障分析能力对实验中出现的异常现象能正确找出原因并排除故障的能力。,基本实验能力,基本实验能力 数据处理能力能正确记录、处理实验数据，正确分析实验误差的能力。 报告写作能力能撰写规范、合格的实验报告的能力。 初步实验设计能力能根据课题要求，确定实验方案和条件，合理选择实验仪器的能力。,学习大学物理实验的意义,物理实验的重要不仅仅在于它推动着物理学的发展，在各自然科学、工程技术的发展中也有着独特的作用。 当代的生物、化学、医学、医药、生命科学研

4、究也都离不开物理实验的技术和手段。 掌握物理实验的思想、方法、技能是理工科大学生重要的素质之一。,如何学好大学物理实验,掌握实验知识的学习方法。培养阅读教材与参考书的良好习惯。按大学物理实验的程序养成严格的实验规范。 上好每次实验课，全面的掌握课程的内容。 自觉的训练实验技能。 认真写作实验报告。,物理实验课基本程序,实验预习实验能否顺利进行的关键 明确实验目的 预习实验原理 练习基本仪器使用 了解实验注意事项 写好实验预习报告 实验名称、目的、主要仪器 原理简述（主要公式、原理图） 简要步骤（注意事项） 列出记录数据表格（已知量、指定量、待测量和单位）,计算相应平时成绩，作为期末成绩的一部分

5、 课外实验室开放&登陆教务处大学物理实验国家级精品课程下的“课件与教案”,物理实验课基本程序,实验操作 遵守实验室规则（绪论p3） 清点仪器，了解仪器性能和使用方法，按要求组装、调试，了解仪器使用的注意事项 依照学号按号入座，根据老师讲解及仪器使用方法进行实验操作 实验中，仔细观察实验现象，记录必要的实验现象和数据在原始数据纸上。必须独立完成实验，掌握实验内容。,物理实验课基本程序,实验操作 如实记录实验数据和现象&老师签名用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动，不能使用涂改液 整理仪器，清扫实验室,物理实验课基本程序,实验报告（附件：实验报告写作规范&绪论p4） 写实验报告是对实验全过程进

6、行总结和深入理解的一个重要步骤。 认真进行数据处理，力求做到字迹端正，文句通顺，数据记录整洁，图表正确，内容简明扼要。仔细观察和认真分析实验现象。 实验报告应在课堂实验后独立完成，一详一简,按时提交实验报告，逾期将不接受报告递交 如果存在报告被退回&没有按时上交，在期末给予一次补交机会，但是最高分3分,物理实验课基本程序,课后相关实验的预习与复习 课后实验中心于每周六开放实验室，以便同学预习、复习或补做相关实验 每学期至少应该参加7次的开放实验，通过刷卡系统登记，计算相应平时成绩，作为期末成绩的一部分,注意事项,刷卡系统：课前刷卡登记 不能无故旷课，如因特殊原因不能来上课，应事先与其他同学调换

7、并出具有学院盖章的证明。 未完成预习和预习报告者，老师有权停止其实验或扣去平时成绩 完成实验后，应把实验结果及所用仪器参数抄正，经老师审阅签名 实验报告（含预习报告、原始数据）应按实验规范写作，及时上交老师批阅,注意事项,报告抄袭将不给予成绩 上课不能迟到，迟到10分钟以上，将在期末实验成绩中扣分。 课上没有老师的允许不能随意搬动仪器，课后应按老师要求整理仪器。上课中损坏仪器，不仅成绩扣分且要按规定赔偿 预习报告须交老师签字，预习马虎、缺项视情节扣除平时分数，预习报告不能当做实验报告。 应按时上交实验报告，迟交报告的将扣分。,成绩评定及评分标准,期末成绩评定方法：实验理论考试成绩占40%；实验

8、技能考试成绩占20%；实验报告、学习态度占40%。 期末成绩不及格者必须重修本课程（不补考） 缺交实验报告占总报告数的30%，须重修本课程。,其他相关内容请详细阅读 “大学物理实验室学生守则” 以及“实验相关注意事项”,物理实验与本专业关系,通过物理实验掌握基本仪器的使用方法 如：显微镜等相关仪器 培养基本的实验素养 掌握基本的分析能力，实验结果真伪的判断能力 通过实验课程，培养自主设计安排实验的能力 通过撰写报告，为以后的专业文献撰写打好基础,测量、误差和不确定度,测量与有效数字 误差理论 不确定度估算方法,测量的基本概念,测量 物理实验以测量为基础。 所谓测量，就是用合适的工具或仪器，通过

9、科学的方法，将反映被测对象某些特征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。 测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作。,测量的基本概念,测量 测量值一般是由一个数乘以计量单位来表示量的大小。 测量过程四要素：测量对象、测量单位、测量方法、测量不确定度。 完整的测量结果表述：被测量的数值，测量单位，不确定度，有关的对测量结果有影响的量。,测量的基本概念,测量,例：用三个0.1级电阻箱组成电桥测量电阻，测量结果最后写成： R=（845.30.6) (p0.95) Y=yU（单位）（置信概率）,测量的基本概念,直接测量&间接测量&等精度测量 直接

10、测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较得到测量值； 接触&不接触 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，求得该被测物理量 等精度测量：同一个人，用同样的方法，使用同样的仪器并在相同的条件下对同一物理量进行的多次测量 测量值读数值(有效数字)+单位,误差理论,定义:对一待测物理量,测量值x与真值X之差称为测量误差 ，简称误差。误差 测量结果x真值X误差公理：测量误差存在于一切测量过程中，可以控制得越来越小，不可能为零。,真值：物理量在一定实验条件下的客观存在值。 真值是一个理想的概念，一般是未知的但在某些特殊情况下，可以用准确度足够高的实际值来作为量的约定真值。

11、有的专著将真值分为三类：理论真值；计量学约定真值；相对真值。,误差理论,误差的表现形式 绝对误差x 相对误差 百分误差,误差理论,误差的表现形式 绝对误差x 表示测量结果x与直值X之间的差值以一定的可能性（概率）出现的范围，即真值以一定的可能性（概率）出现在x-x至x+x区间内。 相对误差 百分误差,误差理论,误差的表现形式 绝对误差x 相对误差 表示测量结果偏离真值的相对程度百分误差,误差理论,误差的表现形式 绝对误差x 相对误差 百分误差 如果待测量有理论值或公认值X，也可用百分误差来表示测量结果的好坏,误差理论,误差的表现形式 绝对误差x 相对误差 百分误差,绝对误差、相对误差和百分误差

12、通常只取12位数字来表示。,误差理论,误差的分类与来源 为了分析和处理的方便，过去一般将误差分为系统误差，随机误差和粗大误差三类，不同的误差将表现出不同的特性和规律。,误差理论,系统误差 定义：在对同一被测量的多次测量过程中，绝对值和符号保持恒定或随测量条件的改变而按可预知变化的规律变化的误差。 产生原因：主要有仪器缺陷或未按规定条件使用仪器；测量所依据的理论公式的近似性或实验条件未达到理论公式所规定的要求；测量者的生理或心理特点。,误差理论,系统误差分类及处理方法： 已定系统误差：指符号和绝对值已经知道的系差分量。必须修正 电表、螺旋测微计的零位误差； 测电压、电流时由于忽略表内阻引起的误差

13、。未定系统误差：指符号和绝对值未被确定而未知的系差分量。要估计出分布范围 螺旋测微计制造时的螺纹公差等,误差理论,系统误差的修正 实验中应尽量消除已定系差，或对测量结果进行修正，修正公式为： 已修正测量结果=测得值（或其平均值）-已定系差通过仪器调节（避免未到位）降低未定系差一般通过仪器最大误差进行估算 未定系差一般通过仪器最大误差进行估算 未定系差在一定意义上可以说具有随机性。,大量一般测量的实践表明，系统误差分量对测量结果的影响常常显著地大于随机误差的影响。,误差理论,随机误差 定义：在对同一量的多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式变化的测量误差分量 产生原因：实验条件和环境因素无规则

14、的起伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化例如：电表轴承的摩擦力变动螺旋测微计测力在一定范围内随机变化操作读数时的视差影响,误差理论,随机误差分类 离散型随机变量：只能取有限个或可数个数值的随机变量 。 连续型随机变量：可能值布满某个区间的随机变量 随机变量 要完整地表示一个随机变量，除了要给出它可能取的全部值（或取值范围）之外，还必须给出每种可能取值出现的可能性，即出现概率的大小，并写出它的概率（密度）函数或分布函数。,误差理论,随机误差 无穷多次测量时服从正态分布,误差理论,随机误差的分布可以是正态分布，也有在非正态分布。一般我们都从分析正态分布入手来研究随机误差的特性。 正态分布的随机

15、误差满足： 单峰性：绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大。 对称性：绝对值相等的正负误差出现的概率相同。 有界性：有一定测量条件下，误差的绝对值不超过一定限度。 抵偿性：随机误差的算术平均值随着测定次数的增加而越来越趋向于零取多次测量的平均值有利于消减随机误差,误差理论,随机误差离散程度 标准差表示测量值的离散程度,标准差小：表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量的精密度高； 标准差大：表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量的精密度低。,一般通过标准误差来估算随机误差,误差理论,误差的转化 系统误差与随机误差有时是难以分辨的，在一定条件下是可以相互转化的。例如：某空调定

16、温（20.02.0）0C。 定值系差：某一时刻室温对20.00C的偏离误差。 随机性：不同时刻室温的偏离误差在20.00C范围内变动。,误差理论,粗大误差 用当时的测量条件不能解释为合理的误差称为粗大误差。其产生的主要原因是实验者在操作、读数、记录、计算等方面的粗心而造成的。 含有粗大误差的测量值会明显歪曲客观事实，因而必须用适当的方法将其剔除,误差理论,仪器最大的允许误差（仪器误差） 由于使用的仪器本身不够精密所造成的测定结果与实际结果之间的偏差， 如使用未经校正的容量瓶、移液管、砝码、天平等造成的误差叫做仪器误差。 仪器误差对某一具体测得值的影响有一定随机性，但不超过仪器的最大允差。,误差理论,仪器误差的分布满足均匀分布（统一规范） 均匀分布的概率不为68.3%，为了统一概率取,标准偏差,平均值 假定对一个物理量进行了n次测量，测得的值为xi (i =1, 2，n)可以用多次测量的算术平均值作为被测量的最佳估计值，测量次数n为无穷大时，算术平均值趋于真值。,标准偏差,