物理实验理论与基础知识

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1、 物理实验理论与基础知识物理实验理论与基础知识4/21/2022 第一章第一章绪论绪论1.1.1.1.物理实验课物理实验课物理实验课物理实验课的地位和任务的地位和任务的地位和任务的地位和任务n物理实验课程是高等理工科院校对学生进行科学实验物理实验课程是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的基本训练的一门独立设置的必修基础课程。一门独立设置的必修基础课程。n本课程的基本任务是：本课程的基本任务是：学习实验物理知识，了解科学学习实验物理知识，了解科学实验的主要过程和基本方法，学习基本实验仪器的使实验的主要过程和基本方法，学习基本实验仪器的使用，训练技能技巧，提高科学实验能力和素养。用，训练技能

2、技巧，提高科学实验能力和素养。n培养和提高学生理论联系实际和实事求是的培养和提高学生理论联系实际和实事求是的科学作风科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，爱护公共财产的优良品德，团结协作的团队精神。律，爱护公共财产的优良品德，团结协作的团队精神。2.2.2.2.物理实验课教学基本要求物理实验课教学基本要求物理实验课教学基本要求物理实验课教学基本要求n学习和掌握常用基本实验仪器的原理、性能和使用方学习和掌握常用基本实验仪器的原理、性能和使用方法，学会基本实验技术和一般物理量的测量方法和手法，学会基本实验技术和一般物理量的测量方法

3、和手段。段。n学习和掌握实验数据的处理和不确定度的评定，能够学习和掌握实验数据的处理和不确定度的评定，能够根据实验要求写出规范的实验报告。能够正确表述实根据实验要求写出规范的实验报告。能够正确表述实验结果和对结果进行分析讨论。验结果和对结果进行分析讨论。n学好实验物理，要求学生要养成良好的实验习惯，不学好实验物理，要求学生要养成良好的实验习惯，不仅要掌握知识，更要通过实验提高自己的综合素质。仅要掌握知识，更要通过实验提高自己的综合素质。学习观察、分析、研究实验现象，加深对某些重要物学习观察、分析、研究实验现象，加深对某些重要物理现象和实验规律的认识和理解。理现象和实验规律的认识和理解。 3.3

4、.3.3.物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节 预习预习 ：学生在上物理实验课之前，应按照课表上的课程学生在上物理实验课之前，应按照课表上的课程安排仔细阅读讲义，明确实验目的和任务，弄清实验安排仔细阅读讲义，明确实验目的和任务，弄清实验原理。认真写好预习报告，根据实验要求设计好记录原理。认真写好预习报告，根据实验要求设计好记录实验数据的表格。实验数据的表格。没有预习报告或预习报告不合格者没有预习报告或预习报告不合格者不能进行实验操作不能进行实验操作。（预习报告要求见教材。（预习报告要求见教材P3）熟悉仪器熟悉仪器：学生在上实验课时，应首先了解

5、仪器性能，学生在上实验课时，应首先了解仪器性能，熟悉仪器的使用方法和使用注意事项，而后进行实验熟悉仪器的使用方法和使用注意事项，而后进行实验操作。操作。注意爱护实验设备，不得随意拆装仪器。损坏注意爱护实验设备，不得随意拆装仪器。损坏仪器按学校有关规定处罚仪器按学校有关规定处罚。实验操作实验操作：要求每位学生独立完成每一个实验，：要求每位学生独立完成每一个实验，操作操作过程中不可擅自离位更换仪器过程中不可擅自离位更换仪器（特殊情况需经教师许（特殊情况需经教师许可才能更换），可才能更换），仪器发生故障时，不要沮丧，应看作仪器发生故障时，不要沮丧，应看作是学习的机会，并在教师的指导下学习排除故障的方

6、是学习的机会，并在教师的指导下学习排除故障的方法。实验结束后，应将实验仪器整理复原。法。实验结束后，应将实验仪器整理复原。记录原始数据记录原始数据：数据是实验的语言，实验的成功与否：数据是实验的语言，实验的成功与否要用数据来说明。实验者应把操作所得原始数据真实要用数据来说明。实验者应把操作所得原始数据真实的记录在预习报告的数据记录表格中。的记录在预习报告的数据记录表格中。实验结束后，实验结束后，实验数据要交指导老师检查签字后才有效。不得抄袭实验数据要交指导老师检查签字后才有效。不得抄袭别人的实验数据，杜绝弄虚作假。别人的实验数据，杜绝弄虚作假。3.3.3.3.物理实验课主要教学环节物理实验课主

7、要教学环节物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节3.3.3.3.物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节物理实验课主要教学环节撰写实验报告撰写实验报告：实验按要求对数据进行处理后应给出明：实验按要求对数据进行处理后应给出明确的实验结果，确的实验结果，并写出一份简洁、清楚、有见解的实验并写出一份简洁、清楚、有见解的实验报告。报告。数据处理过程包括计算、作图、不确定度分析和数据处理过程包括计算、作图、不确定度分析和评定等，实验报告还应包括小结和讨论、解答课后思考评定等，实验报告还应包括小结和讨论、解答课后思考题等，内容可以是对实验现象的分析；对实验关键问题题等，内容

8、可以是对实验现象的分析；对实验关键问题的研究讨论；实验的收获和建议等等。的研究讨论；实验的收获和建议等等。 （实验报告要（实验报告要求见绪论求见绪论p5p5）每次实验课前交上一次实验的实验报告。无故逾期不交每次实验课前交上一次实验的实验报告。无故逾期不交报告按无实验报告处理。报告按无实验报告处理。每位同学生应保存好自己的实每位同学生应保存好自己的实验报告。验报告。4.4.4.4.规则和纪律规则和纪律规则和纪律规则和纪律遵守纪律按时到课遵守纪律按时到课：不允许随意迟到，无故不上课者：不允许随意迟到，无故不上课者一律不予补课。生病或确有事情需请假者，要有相应一律不予补课。生病或确有事情需请假者，要

9、有相应的假条，并且应在病好、事后及时找任课教师安排补的假条，并且应在病好、事后及时找任课教师安排补课。课。离开实验室前必须整理仪器离开实验室前必须整理仪器：学生做完实验必须整理：学生做完实验必须整理好仪器，填写仪器使用登记，保持实验室整洁卫生。好仪器，填写仪器使用登记，保持实验室整洁卫生。不得随意翻动实验室其它仪器不得随意翻动实验室其它仪器。每学期完成四个以上实验，有资格参加期末考试。每学期完成四个以上实验，有资格参加期末考试。物理实验是实践性比较强的基础课，全部课程物理实验是实践性比较强的基础课，全部课程6060学学时，时，3.53.5学分，分两个学期完成。学分，分两个学期完成。第一学期：实

10、验理论课第一学期：实验理论课1 1周周 4 4学时，学时， 实验操作实验操作8 8周周 3030学时；学时；第二学期：实验操作第二学期：实验操作8 8周周 2626学时。学时。结课考核成绩由三部分组成：结课考核成绩由三部分组成：* 平时成绩平时成绩 由所有实验报告成绩给出由所有实验报告成绩给出 70%70%* 笔试成绩笔试成绩 第一学期结课后进行笔试考试第一学期结课后进行笔试考试 30%30%* 操作成绩操作成绩 第二学期结课后进行操作考试第二学期结课后进行操作考试 30%30%5.5.5.5.课程安排和考核课程安排和考核课程安排和考核课程安排和考核6. 6. 上课安排和课表上课安排和课表上课

11、安排和课表上课安排和课表实验操作上课地点：北校区实验大楼实验操作上课地点：北校区实验大楼实验操作晚上实验操作晚上9-129-12节上课时间：节上课时间：6 6：0000实验报告纸：南实验报告纸：南13171317实验项目课表：实验项目课表：BBBB平台物理实验课程信息平台物理实验课程信息实验分组：按实验选课班名单物实实验分组：按实验选课班名单物实1 1、物实、物实2 2、物实、物实3 3、物实物实4 4 每班每班各分为两个实验组（各分为两个实验组（A A组、组、B B组），采取组），采取4 4周周完成一次循环的形式安排实验项目。（南完成一次循环的形式安排实验项目。（南1-3171-317门外橱

12、门外橱窗）窗） 分组分组 1组（组（A组）组）2组（组（B组）组）第第3周周物实物实1刚体转动惯量的测定（实验刚体转动惯量的测定（实验5 5、实、实验验2222） （319319）光的等厚干涉（实验光的等厚干涉（实验3636、3737） （312312） 物实物实2分光计的调整和使用分光计的调整和使用 （实验（实验3333、3434） （313313） 示波器的使用示波器的使用 （实验（实验2121） （402402） 物实物实3透镜焦距测量（实验透镜焦距测量（实验3131） （316316） 全息照相全息照相 （实验（实验4848） （410410） 物实物实4电桥的应用（实验电桥的应用（实

13、验4 4、实验、实验6 6） （403403） 线性和非线性元件伏安特性测量线性和非线性元件伏安特性测量（实验（实验1313） （401401） 第四周第四周物实物实1光的等厚干涉（实验光的等厚干涉（实验3636、3737） （312312） 刚体转动惯量的测定（实验刚体转动惯量的测定（实验5 5、实、实验验2222） （319319）物实物实2示波器的使用示波器的使用 （实验（实验2121） （402402） 分光计的调整和使用分光计的调整和使用 （实验（实验3333、3434） （313313） 物实物实3全息照相全息照相 （实验（实验4848） （410410） 透镜焦距测量（实验透镜焦

14、距测量（实验3131）（）（316316） 物实物实4线性和非线性元件伏安特性测量线性和非线性元件伏安特性测量（实验（实验1313） （401401） 电桥的应用（实验电桥的应用（实验4 4、实验、实验6 6） （403403） 第二章第二章 误差与数据处理基础知识误差与数据处理基础知识n测量及其分类测量及其分类n真值、测量值和测量误差真值、测量值和测量误差n测量结果与不确定度的评定测量结果与不确定度的评定n有效数字和仪器读数规则有效数字和仪器读数规则n实验数据处理基本方法实验数据处理基本方法2.1. 2.1. 2.1. 2.1. 测量及其分类测量及其分类测量及其分类测量及其分类n现代的物理实

15、验离不开定量的测量，现代的物理实验离不开定量的测量，测量是利用仪器设测量是利用仪器设备通过一定的方法，将待测物理量与一个选做为备通过一定的方法，将待测物理量与一个选做为标准标准的的同类物理量进行同类物理量进行比较比较，确定待测物理量大小的过程。，确定待测物理量大小的过程。n测量的目的：获得测量值测量的目的：获得测量值( (数据数据) )。90.70cm测量值数值测量值数值单位单位一个物理量的测量值必须由数值和单位组成，两者缺一一个物理量的测量值必须由数值和单位组成，两者缺一不可。不可。测量数值只有赋予了单位才有具体的物理意义测量数值只有赋予了单位才有具体的物理意义按获得结果的方法：测量可分为直

16、接测量和间接测量按获得结果的方法：测量可分为直接测量和间接测量按获得结果的方法：测量可分为直接测量和间接测量按获得结果的方法：测量可分为直接测量和间接测量间接测量：间接测量：通过直接测量与通过直接测量与待测量有函数关系的物理量，待测量有函数关系的物理量，再经过运算得到待测物理量。再经过运算得到待测物理量。例如：测量圆柱的体积，可例如：测量圆柱的体积，可以直接测量直径以直接测量直径D D和高和高h h，间，间接得到体积值。接得到体积值。 V=hD2/4直接测量：直接测量：被测量直接与被测量直接与标准量（量具或仪表）进标准量（量具或仪表）进行比较得到数据。行比较得到数据。例如：用米尺测量长度；例如：用米尺测量长度；以秒表计时间；以秒表计时间；用天平称质量；用天平称质量；安培表测电流等等。安培表测电流等等。 在物理量的测量中，绝大多数是间接测量，但是直接在物理量的测量中，绝大多数是间接测量，但是直接测量是一切测量的基础。测量是一切测量的基础。按测量条件：测量可分为等精度测量和不等精度测量按测量条件：测量可分为等精度测量和不等精度测量按测量条件：测量可分为等精度测量和不等精度测量按测量条件：测