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1、第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识1.掌握实验量具仪表的精确度、准确度概念；2.了解教学仪器的型号、符号和认识仪器的一般过程；3.了解实验操作规范要领以及规范操作的意义；4.了解误差理论在初中物理实验教学中的应用；5.了解物理实验中常用的研究问题的方法；6.明确自制教具的重要意义以及怎样自制教具。一、怎样识别仪器1.测量（1）何谓测量？ （2）测量分为直接测量和间接测量（3）测量结果 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识 2.测量仪器（1）测量仪器是指用以直接或者间接比较出被测量值的所有器具。 （2）仪器的准确等级（a）仪器的精密度 （b）仪器的准确度 （c）仪器的精确度 （3）仪器的选择第
2、二讲实验基本知识第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（3）仪器的选择实验时要恰当地选择仪器。并非仪器越精密越好。在实验中尽量减少精度高仪器的使用次数，以延长其使用寿命。选择仪器时要注意：安全：不能超过仪器的量程。精度：精度符合要求就行，不要在一个实验中使用精度悬殊的仪器。简单：越简单的仪器越好，越精密的仪器越复杂。怎样利用准确度估算一次测量的最大误差？单次测量中的最大绝对误差认为是最小刻度值的 二分之一。为什么要求测量值尽量接近满量程？这样可以减小相对误差。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识二、实验操作规范的意义 1.只有教师会规范操作，
3、才能对学生提出明确要求。教师不但要会规范操作，还应该知道哪些做法属于不规范操作以及可能带来的危害。 2.教师的规范操作，对于学生有示范作用，同时教师科学的、严谨的作风也会对学生产生潜移默化的影响。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识1.制定规范操作的出发点（1）安全，确保实验中不发生人身伤亡事故和损坏仪器的事故。（2）保证实验顺利进行，以完成特定的实验任务。（3）避免实验中认为带来的过失误差，减小试验中的随机误差和 系统误差。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识2.实验操作的程序要求（以电学为例） （1）装配仪器 （2）仪器的预备性调整 （3）按照规则进行操作（4）整理仪器第二讲实验基本知识第
4、二讲实验基本知识（1）装配仪器：装配仪器前，先检查仪器有没有零点误差，有没有损坏以及仪器是否够用；然后按照“简单、清楚、便于控制和观测”的原则布置仪器；最后根据电路图进行实物连图。注意：尽量连线不交叉，能用短线不用长线；接线要接在接线柱上；最后接电源，开关要保持断开状态。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（2）仪器的预备性调整 检查一下仪器的装配是否正确，各器件是否处于规定的初始状态，如滑动变阻器触头的位置、电表的量程选择等。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（3）按照规则进行操作 当检查无误后，试探性闭合电键，看电表的反应，若正常，按要求继续实验。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（
5、4）整理仪器 实验结束后，先断开电源，再拆线。学生要整理仪器后方可离开，整理时，一要把仪器复原，二要检查仪器是否有损坏或者丢失或者别人借走没还。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识3.实验操作的动作规范（1）物理天平使用时应注意什么问题？（2）怎样拿烧杯倾倒液体？ （3）如何观察标度？如何读数？（4）如何拿光学器件？（5）温度计怎样使用？（ ？第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识4.教师演示实验的操作要求（1）操作前，先介绍实验的目的、原理、器材以及观察重点。（2）尽量增加可视性。（3）演示结束后，及时把仪器移开。（4）有不安全因素的实验，不能让学生上台操作。（5）尽量让学生参与，增强互动，增
6、强可信度。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识三、误差理论在中学物理实验中的应用提高物理教师的实验理论指导能力，误差理论的运用是极其重要的。作为物理教师运用误差理论，对合理配置实验器材，确定误差范围，是把握实验成功的关键，对判断实验结果，解决实验中出现的问题都有积极的意义。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识1.误差测量值和真实值之间的差异叫做误差。物理实验离不开测量，测量必有误差，并且贯穿测量过程的始终。误差不是错误，只要细心态度端正，错误是可以避免的，而误差是不可以避免的；但是可以设法减小。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识2.测量误差的分类按照误差的性质和来源可以把误差分为系统误差和
7、偶然误差(又叫随机误差)。（1）系统误差 （2）偶然误差 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（1）系统误差：在进行测量时，由于存在的不合理的确定因素引起的测量值与实际值之间的偏差。它的特点是多次重复测量结果总是偏大或者总是偏小，不会出现有时偏大有时偏小的情况。因此，不能用多次测量求平均值的办法来减小系统误差。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识减小的办法：由于系统误差的来源有确定性，可以提前分析出来，所以减小系统误差的办法是对症下药提高实验仪器的测量精度，完善实验原理，改进实验方法，控制实验条件等。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识系统误差的主要来源有：仪器误差（刻度不均匀、零点误差、天平
8、不等臂、砝码的标度值不准等），理论误差（实验方法不完善），环境误差（由于环境温度变化引起的测量工具不准或者测量对象发生变化等），人身误差（测量者自身的原因如按秒表时总是提前等）。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（2）偶然误差：由于各种偶然因素对实验者、实验器材、测量对象等造成的。引起偶然误差的因素是随机的，具有不可预见性，所以事前也无法控制。测量的结果也是随机性的，有时偏大有时偏小，但是从统计的角度看，偏大偏小出现的机会是均等的，且“误差小”出现的机会比“误差大” 出现的机会大，所以可以利用多次测量求平均值的方法减小偶然误差。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识 3.测量误差的表示分析实验
9、数据时，常把误差分为绝对误差和相对误差。评价测量结果的好坏要用相对误差。（1）绝对误差：即测量值与真实值之差，它反映了测量值偏离真实值的程度，可以衡量一个测量结果的精确度。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（2）相对误差（常用百分数来表示，又叫百分误差）：等于系统的绝对误差与真实值之比（一般情况下，待测物理量的真实值是不知道的，常用多次测量的平均值来代替真实值）。相对误差反映了测量结果的准确度，可以用于评价两个测量结果的好坏。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识4.多次测量结果的表示 （1）平均绝对误差 （2）单个测量值的标准偏差 （3）算术平均值的标准偏差 第二讲实验基本知识第二讲实验基
10、本知识5.有效数字和测量仪器的读数问题 2002年物理教学大纲中，对有效数字的要求是这样的，了解有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量结果，间接测量的有效数字的运算不做要求，一般保留2-3位有效数字即可。1996年出版的物理教学大纲中提到“对直接测量的读数，一般要求估读到最小刻度的十分位（游标卡尺不估读）”。要测量，必读数，读数要按照有效数字的规则进行。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（1）有效数字：测量总是有误差的，测量的结果总是近似的。用来表示测量结果的带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字，有效数字的最后一位是不可靠的。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（2）怎样估算测量误差？
11、 利用测量仪器的准确度来估算 ：测量仪器的准确度是指在规定的适用条件下工作时的基本误差（额定最大相对误差）。以电表为例，2.5级的电表的最大相对百分误差是2.5%，它等于最大绝对误差与量程之比 。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（3）测量仪器的读数规则按照有效数字的要求，测量仪器的读数规则是：测量误差出现在哪一位，读数就要读到那一位，若是整数要用“0”来凑；直接测量中有效数字的最后一位应于读数误差所在的那一位对齐。中学阶段，一般按照最小刻度的二分之一估算误差；对于有级数的测量仪器，也可以由级数估算测量误差。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识6.误差理论在中学物理实验中的应用 误差理论在
12、中学物理实验中得到了充分体现，从实验情景的选取、实验器材的选配、实验过程的安排、实验数据的处理等无不体现减小误差的要求。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（1）对于同一实验，采取多次测量求平均值，体现了减小偶然误差的要求。（2）伏安法测电阻中，电流表内、外接的选取，目的在于减小由于电表内阻引起的系统误差。 （3）为了减小读数误差，电流表和电压表要求指针偏转角度越大越好，而欧姆表则要求在中值电阻附近读数。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识（4）电源的选取：半偏法测电流表的内电阻要选用电动势大的电源；测干电池的电动势和内电阻的实验要选用旧电池；测电阻率的实验中电源的电动势不能太大因为电阻丝不
13、允许通过较大的电流等都是为了减小测量误差。（5）平均值法和图像法处理实验数据的处理也是为了减小误差。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识四、物理实验中常用的研究问题方法实验方法主要是按照实验的目的利用仪器设备人为的控制实验条件，排除干扰，突出主要因素，再现物理现象过程及其特征所采用的方法。从认识论角度看，实验方法与分析、综合、归纳、演绎、类比等思维方法不同。因为实验方法是一种感性的活动，能够直接再现客观过程，而分析等方法都是属于理性活动，但实验中又广泛运用这些思维方法，并把它们应用到实验过程中去，实验方法与这些方法互相联系，互相贯通，融为一体。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识中学物理实验
14、主要包括再现物理现象，探求物理规律和对物理量测量三个部分。了解中学物理实验方法，无论是对进行物理实验教学，还是对实验研究、实验设计和仪器改进都有很大帮助。中学物理实验常见的方法如下：第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识1.控制变量法2.等效替代法3.累积法4.留迹法5.外推法6.近似法7.放大法第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识8.实验数据的处理方法（1）平均值法（2）列表法（3）作图法第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识五、自制教具1.自制教具的重要意义（1）有利于培养学生学习物理的兴趣 ；（2）有利于培养学生的观察能力；（3）自制教具能提高学生的动手能力 ；（4）自制教具能培养学生的创新
15、精神和科技意识 ；（5）有利于培养学生的勤俭意识；（6）自制教具还具有可以补充现有教学仪器的不足，节约开支的功能。 第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识2.自制教具的方法（1）模仿（2）改制（3）创造第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识3.自制教具中应注意哪些问题？ （1）自制教具必须有很好的稳定性，以免在使用过程中翻倒而发生意外。（2）教具的边棱、操控的把手、观察的孔眼必须光滑平整，不得有毛刺和锐边。（3）自制教具利用的废旧材料应该是清洁的、安全的，不应使用严重污染、有毒、有刺激性味道的材料以及废弃的医疗卫生器具。（4）自制教具上的压力容器、加热器具应有相应的防范和保护（5）自制教具的电压最
16、好控制在安全电压范围之内，超出的话应有良好的保护措施，如金属外壳安全接地、加装漏电保护器等。（6）不得将印有不健康文字和图案的纸片、器具以及避孕器材制成教具。第二讲实验基本知识第二讲实验基本知识4.哪些材料不适合用来自制教具？ （1）测量仪器（2）计量用的度量衡仪器（3）显微镜（4）为了保证安全，不宜直接使用带有微量放射线的荧光材料；水银、火药、含铅量多的黏土、农药、没有进行磨边处理的玻璃片等也不使用（5）不要让学生直接处理会引起过敏的植物、有毒的鱼类，不要捕杀珍奇的鸟类作标本 （6）为自制教具而搜集的日常生活用品应该是清洁的（7）厚度不均匀的玻璃瓶、塑料容器不要设计成加热容器（8）自制教具的电压都应控制在安全电压范围之内
