大学物理实验绪论课PPT课件.ppt

1,大学物理实验绪论课数据的获得与评估,2,这一部分主要讲解大学物理实验课程的目的、学习任务，课程的执行方法、考核办法，实验学生守则等内容。,第一部分基本情况说明,3,它不是大学物理的附属课程，大学物理是以物理实验为基础的，离开了实验寸不难行。大学物理实验的目标是培养学生运用实验手段去观察、发现、分析和解决问题的能力，而并非是让学生学习各种理论知识。,一、大物实验与大学物理的关系,4,二、大学物理实验课目的和任务,通过对实验现象的观察、分析、测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解；培养、提高科学实验能力，如：阅读实验材料，正确使用仪器，对实验现象初步分析判断，正确记录和处理实验数据，撰写合格的实验报告，能完成简单的具有设计性内容的实验。培养、提高科学实验素养，如：要具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的科学态度，主动研究的探索精神，遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。,5,三、应该学习的实验技巧与技术,测量误差的基本知识，正确处理实验数据：不确定度（评估直接和间接测量结果）；数据处理方法：列表法，作图法，最小二乘法及计算机软件处理方法基本物理量的测量方法：长度、质量、时间、压力、电流等；常用的物理实验方法：比较法、转换法、放大法、补偿法等；实验室常用实验仪器的性能及使用方法：示波器、电表、分光仪、信号发生器等；常用的实验操作技术：零位调整，水平、铅直调整，光路的共轴调整等。,6,四、课程考核方法,分为两个学期展开，每学期16课时。大一：基础实验大二上学期：综合性、设计性实验。每个实验一份实验报告，满分10分（其中预习3分、实验操作过程以及数据处理7分）。期末将本学期的实验报告分数加权平均，转换为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。,成绩优秀者可以参加“大学物理实验操作技能”竞赛。,不及格者需要重修哦亲,7,五、实验流程,1.购买“北京理工大学珠海学院实验报告纸”2.每次实验课都必须提前预习，书写预习报告（实验名称、目的、仪器、原理、数据记录表格），并写上姓名、学号、班级、实验时间、教师姓名。实验原理中写出简要的公式和图表。3.按照课表以及进度表及时到达实验室，由实验老师检查预习报告。4.老师就该次实验讲解1530min，然后学生分组操作。将测量的数据以及计算的结果续写在预习报告上并上交。报告要求简单明了，语言确切，工整整洁。,8,六、实验课程表进度表、分组,9,六、实验课进度表,10,15级电气自动化1.2.3班,六、实验课分组,11,七、实验学生守则,准时到相应实验室，迟到者会酌情扣分，最高为当次实验的30%；,12,七、实验学生守则,预习报告交给老师批改，没有预习的不允许做实验；,13,七、实验学生守则,不准在实验室内吃东西！,14,七、实验学生守则,不得在实验室大声讲话，到处乱窜；不得随意翻动未启用的仪器设备。,15,七、实验学生守则,实验结束后：实验结果送交老师检查；关闭仪器电源，复原仪器；填写实验记录本，得到老师允许后方可离开。,16,第二部分实验数据的获取与评估,这一部分讲解大学物理实验教材第一章，主要涉及单位、数据的测量、处理，以及误差的评估等内容。,17,1-1国际单位制,在国际单位制(SI)中，有7个基本单位:长度：米(m)时间：秒(s)质量：千克(kg)电流：安培(A)热力学温度：开尔文(K)发光强度：坎德拉(cd)物质的量：摩尔(mol)。另外，还有两个辅助单位：平面角：弧度(rad)立体角：球面度(sr)。,其他单位都可以由7个基本单位导出。,18,国际单位制中的倍数因子,由于各种物理量变动范围很大，因此规定了SI单位的倍数单位。,19,练习题一,20,练习题二,在数字计算机中，,21,1-2测量与误差,测量分类：1、按测量方法分类：直接测量间接测量2、按测量条件分类：等精度测量、不等精度测量(很少用)误差及其分类定义：由于方法和设备不完善、环境影响、认识能力限制，测量得到的数据x与被测物理量真值x0的差，称为误差。,22,误差与分类-按表示方法不同：,误差：绝对误差：相对误差：算术平均值，多次测量求平均（最常用）：测量值与算术平均值的差称为偏差或残差：,一样么？,23,练习题三,24,绝对误差和相对误差的区别,25,误差与分类-按来源分类：,按照误差的来源分类（1）仪器误差（2）环境误差（3）方法误差（4）人员误差按照误差的特点与性质分类（1）系统误差（统计计算）（2）随机误差（经验）（3）粗大误差,26,评价测量结果常用的概念,（1）精密度：反映随机误差大小的程度（2）正确度：反映系统误差大小的程度（3）精确度：反映随机误差和系统误差大小的程度。准确度高则精确度和正确度高。,27,1-3误差的评估与消除,几种常见系统误差（1）固定系统误差（2）线性变化的系统误差（3）周期变化系统误差系统误差的修正方法（1）理论分析法（2）实验对比法（3）残余误差法（4）其他方法P10需要注意：对于仪器误差限不等于测量数据的误差，而是误差分布的界限！,28,系统误差的评估：,1、仪器有精确度的，以精确度为仪器差限；2、不知道仪器准确度信息的，像刻度尺一类可以连续读数的仪器，取最小分度的一半作为仪器误差限；游标卡尺一类离散读数的仪器，取最小分度作为仪器误差限。3、根据仪器准确度等级计算仪器误差。比如电表类仪器的误差限（范围）为,仪器误差范围：,29,随机误差大致满足正态分布误差落在之间的概率为68.3%，落在3之间的概率为99.7%.标准差（均方差）,随机误差的评估：,标准差的大小反映了测量数据的分散程度。,30,由于错误的操作或计算而出现的误差。如果某个数据偏离平均值（-3，+3）就剔除。,粗大误差的处理：,31,练习题四,32,1-4不确定度,概念：表示被测量的真值在某个量值范围内的一个评定。显然与误差的定义不同。P12分类：根据处理方法的不同分两类：A类不确定度：可以用统计方法处理；B类不确定度：不能用统计方法处理，只能依靠经验以及假设估计；,33,不确定度计算,A类不确定度：,B类不确定度：,总不确定度：,是平均值的标准差,34,测量结果的标准表示形式,说明：1、总的不确定度Ux：一般保留1-2位有效数字，采取只入不舍的原则处理！2、平均值：计算平均值的中间过程，有效数字可保存多几位，处理时与Ux的最低位保持一致，尾数采取四舍六入五凑偶的原则：P13,（相对不确定度）,35,有效数字,有效数字：是指在分析工作中实际能够测量到的数字。所谓能够测量到的是包括最后一位估计的，不确定的数字。,读数：2.80cm,精确值,估读值,36,说明：实验中的数字与数学上的数字是不一样的.如第一个非零数字前的零不是有效数字：0.0304km.第一个非零数字以及之后的所有数字（包括零）都是有效数字.单位的变换不应改变有效数字的位数.,有效数字,数学的8.35=8.350=8.3500实验的8.358.3508.3500,37,例题与习题,1.按照“四舍六入五凑偶”的规则，将下列数字保留至小数点后第二位3.1416，2.7183，1.4152，1.4149，1.4150，3.5248，3.5251，3.52502.按照“四舍六入五凑偶”的规则，将下列数字保留3位有效数字12.345，23.45，34.56，4.554，5.675，0.6751，0.7849，0.089050，90150,特别大的和特别小的数字要先写成科学计数法，再保留有效数字！,38,测量结果的标准表示形式,说明：1、总的不确定度Ux：一般保留1-2位有效数字，采取只入不舍的原则处理！2、平均值：计算平均值的中间过程，有效数字可保存多几位，处理时与Ux的最低位保持一致，尾数采取四舍六入五凑偶的原则.P13,（相对不确定度）,39,40,41,42,43,1-5数据处理,44,45,做图要求,标出图线特征：在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的某些参数。如利用