大学物理实验绪论课2012.ppt

大学物理实验绪论 西南科技大学理学院赵福海 绪论课两大部分内容 大学物理实验课教学要求 西南科技大学理学院 省级大学物理实验教学示范中心 2012 09 物理实验课程预约必读 一 物理实验课程安排 采取网上预约的方式进行 请同学们按时 按要求进行预约 预约前务必阅读此须知 平时应多查看该网页 及时了解本课程的情况及通知 实验预约IP地址 http 202 115 160 199 StuExpbook 二 学生进行网上预约实验的时间安排在 2012年9月14日 至 2012年10月13日 请同学们务必在此时间内完成本期的实验预约 过时将不再预约 后果自负 预约实验时 请注意自己本期的课程安排 不要与其它任何课程发生冲突 三 本期有多个层次的物理实验 不同层次的物理实验在课程要求 内容和学时上有区别 请同学们在预约实验前务必核查清楚自己的学习层次 不同层次物理实验的要求如下 选修普通物理实验B1 大学物理实验A1 物理实验B1的同学 完成本期全部7个实验 选修物理实验C1的同学 完成本期5个实验 预备知识 示波器的使用 杨氏模量的测量 分光计调整和测量三棱镜的折射率 电桥测电阻 重修物理实验 1 按照 选课 重修物理实验D的同学按照 选课 四 成绩评定 实验中的理论课和每个实验都有相应的成绩并会对期末成绩产生影响 物理实验将施行比较灵活的实验考试 考试形式为 随机抽取应完成实验中的某个实验为考试实验 考试实验的成绩占期末成绩的30 其余实验成绩以平均成绩的形式占期末成绩的70 务必请同学们认真对待每个实验内容 五 实验时间 物理实验每个实验为3学时 本期物理实验开放的时间段为 上午3 5节 9 55 12 20 中午6 8节 13 10 15 30 下午9 10节 15 55 18 20 请同学们注意上课时间 同时合理地预约自己完成实验的时间 六 实验中心地址 新区东6幢C座2 3层 电话号码 6089672 二 课程要求 1 按目前教学大纲 大学物理实验A1共64学时 分2学期完成 第一学期24学时 包括7个实验内容和1堂 误差理论 理论课 第二学期40学时 包括8个基础物理实验加上16学时的光学实验 理学院专业物理教研室承担 物理实验B1和普通物理实验B1共48学时 分两学期完成 第一学期24学时 包括包括7个实验内容和一堂 误差理论 理论课 第二学期24学时 包括8个基础物理实验 物理实验C1共32学时 分两学期完成 第一学期17学时 包括包括5个实验内容和1堂 误差理论 理论课 第二学期15学时 包括5个基础物理实验 2 每期实验安排采取学生网上预约的方式 开学后一般安排2周时间 课程较多的同学特别应及早预约 以免发生课程冲突 预约系统IP地址 http 202 115 160 199 StuExpbook 随时查看通知 人数严重不满的课次将重新预约 3 每学期实验期末成绩为 随机实验考试成绩占30 其他实验的平均成绩占70 4 具体实验的成绩评定 每个实验的成绩分布详见实验报告单 每个实验的具体评分细则根据实验内容略有差异 在具体实验教学中根据实验中心的评分细则予以说明 5 实验教学流程 按时上课 检查实验报告的预习部分 点名或签名 任课教师讲授及操作示范 学生操作 教师辅导答疑及解决各种实验相关问题 教师检查数据 评定操作成绩及检查实验设备状况 合格后整理桌面设备 做好清洁卫生 离开实验室 6 实验报告交纳完成实验后一周内将实验报告交至任课教师指定的报告收取箱 上课时注意记录任课教师的姓名及实验报告收取箱号码 物理实验报告收取箱位于东6幢C座3楼 7 熟悉实验室各项规章制度 注意 1 本期实验报告单 补充讲义 本堂课后作业题领取地点 东6幢C座102 电话15808161735 以班为单位集体领取 2 实验教材领取 本期学习物理实验教材以班为单位到学校 老区 教材科领取 电话 2419081 6089105 3 本堂课作业务必在 国庆 前交到本堂课教师指定的地点或收取箱 题单上务必写清任课教师姓名 过时不交或不按教师要求交到指定地点 后果自负 物理实验重点提示 一 未经实验老师允许 不得随意进入实验室 二 完成实验报告的预习部分后才能进入实验室进行实验 三 无故迟到十五分钟以上者 无故缺席实验者 取消本次实验资格 并以零分计成绩 四 实验过程中 严格遵守操作规程 听从老师的安排 五 实验结束后 原始数据经过指导老师检查签字 评定实验操作部分的成绩 不要用铅笔记录实验数据 伪造 抄袭实验数据本实验以零分计 整理好实验器材 方可离开实验室 六 实验结束后 在一周内完成实验报告的各个部分内容 并交到指定地点 物理实验的重要作用首先 实验可以发现新事实 实验结果可以为物理规律的建立提供依据其次 实验又是检验理论正确与否的重要判据实验的重要作用从了另一方面也可得以反映 当代最为人们注目的诺贝尔物理学奖从1901年第一次授奖至今已有得主约150名 其中主要以实验物理方面的成就而获奖者约占73 强 实验物理大师数不胜数 实验目的 意义 大学物理实验课的教学及要求课程任务 学习物理实验知识 加深对物理学的理解 培养与提高学生的科学实验的能力和素养 基本教学程序 实验前的预习 实验中的观测 实验报告 学习资源 参考书 物理实验教程 第二版丁慎训主编 大学基础物理实验 朱世国等编网上资源 电子科技大学物理实验中心http e 一 实验误差的基本慨念 二 直接测量量误差估计 三 间接测量量的误差估计 四 测量结果的不确定度 五 有效数字的基本知识 六 数据处理的基本方法 绪论 一 实验误差的基本慨念 二 误差的分类 四 精确度与准确度 三 误差的表示 一 测量与误差 一 测量与误差 1 测量测量是为了确定被测对象的量值而进行的被测量与同类标准量 量具或仪器 相比较的过程 测量的四要素 测量对象 测量单位 测量方法 测量的准确度 2 测量的分类 1 直接测量和间接测量 按测量的方法 2 等精度测量与非等精度测量 按测量条件 3 测量仪器 4 测量的目的 1 真值及真值的不可确知性 2 误差公理 测量结果都具有误差 误差自始至终存在于一切的科学实验和测量过程之中 3 真值可知和相对可知a 理论真值b 计量学的真值c 标准器的相对真值d 近似真值 近真值 最佳估计值 真值 5 测量的任务 a 给出被测量真值的最佳估计值 b 给出真值最佳估计值的可靠程度的估计 二 误差及分类 三 误差的表示 绝对误差 相对误差 引用误差 注意 相对误差 引用误差通常用百分数来表示 它是一个比值没有单位 一般用 四舍六入五看左右 取二位有效数字 标准误差 n 算术平均标准差 算术平均差 极限误差 返回 二 直接测量量的误差估计 1 随机误差的特点 2 标准误差与正态分布 3 测量值的随机误差估计 4 型分布 5 测量次数 随机误差 随机误差 是重复测量中以不可预知的方式变化的测量误差分量 随机误差特点 随机性 服从统计规律 大多数随机误差服从正态分布规律 正态分布随机误差的特征 下面介绍其中的两个基本概念 实验值及平均值的标准偏差概念 正态分布 若对某物理量作无数次重复测量 服从正态分布时 x 测量值出现的概率密度为 s p 1 2 e 其中 x i n m 称为总体平均值 x 拐点 拐点 s s 68 3 m m m 图示 正态概率分布 随机差基本特征 标准偏差 1 2 3 4 5 三 间接测量量的误差估计 1 误差传递的基本公式 2 标准误差的传递与合成 3 常用函数的标准差的传递公式 4 求间接测量结果误差的步骤 1 2 3 4 四 测量结果的不确定度 一 不确定度的概念不确定度是指由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度 表征被测量的真值所处的量值范围的评定 不确定度反映了可能存在的误差分布范围 即随机误差分量和未定系统误差分量的联合分布范围 由于真值的不可知 误差一般是不能计算的 它可正 可负也可能十分接近零 而不确定度总是不为零的正值 是可以具体评定的 二 测量结果的表示和合成不确定度测量结果的科学表达形式 式中 为待测量 是测量的近真值 是合成标准不确定度 一般用 四舍六入五看左右 的舍入规则 保留一位有效数字 在表达式中 近真值 标准不确定度 单位三要素缺一不可 近真值的末位数应与标准不确定度或绝对误差 的所在对齐 近真值的末位数应与标准不确定度的数量级 单位要相同 表示真值在区间 内的概率约等于或大于0 95 依据国内外规范 在物理实验中采用以下的不确定度简化评定方法总不确定度 从评定方法上分为两类分类 A类分量 A 多次重复测量时用统计学方法估算的分量 B类分量 B 用其他方法 非统计学方法 评定的分量 这两类分量在相同置信概率下用方和根方法合成总不确定度 三 直接测量的标准不确定度计算见教材 11页例题3 四 间接测量结果的合成标准不确定度计算见教材 13例题2 五 有效数字的基本知识 六 数据处理的基本方法 以下用伏安法测电阻数据为例作图来详细说明作图步骤 实验数据列表如下 作图步骤1 选择合适的坐标分度值 确定坐标纸的大小 量值的有效位数 一般以1 2mm对应于测量值的次末位数 分度值选定后 由分度值及数据范围就可确定坐标范围 略大于数据范围 坐标纸的大小 略大于坐标的范围 据此由实验数据可定出 电压U轴可选1mm对应0 10V 范围0 11V 电流I轴可选1mm对应0 20mA 范围0 22mA 坐标纸大小约为130mm 130mm 特别注意最小坐标值不必都从零开始 以便图线比较均衡美观地布满全