华中科技大学物理实验演示课件

1、大学物理实验 绪 论,华中科技大学 物理实验中心,2012年春,2,通过物理实验课程的训练,培养科学精神和科学态度 培养独立分析和处理问题的能力 培养创新精神和创新能力,物理学是以实验为本的科学 杨振宁,自然科学理论不能离开实验的基础 丁肇中,3,第一部分,第二部分,物理实验课须知,物理实验的数据 测量与处理,绪论课内容提要,4,物理实验课须知,一、物理实验课程序 二、物理实验课预约 三、物理实验中心网站 四、物理实验注意事项 五、物理实验报告要求 六、物理实验考核与重修,5,一、物理实验课程序 1、预约实验 2、预习并撰写预习报告 3、独立完成实验如实记录数据 4、按要求处理数据并完成实验报

2、告 5、按时将实验报告交到指定位置,6,二、物理实验课预约 IP：218.199.86.171,学生学号为不含字母的全部数字。 如U200911089,登录时用200911089 初始密码： 123456 建议第一次登录后立即修改密码，新密码不要含有字母,字数不要超过8位。 科技楼北楼二楼大厅触摸屏24小时可使用,7,三、物理实验中心网站 IP：218.199.86.172,8,四、物理实验注意事项 1、物理实验课56学时，分两个学期进行： 物理实验（1）28学时在春季学期开课， 物理实验（2）28学时在秋季学期开课。 2、每个学期分两段上课，不允许跨段修课和考试。 3、要求每个学生在规定时间

3、内选做规定个数的实验，并提交实验报告。 春季学期选做6个实验+绪论作业， 秋季学期选做7个实验。 4、物理实验采用先预约后实验方式上课，预约后要经常看预约网上的通知。有关物理实验的事项都将在网上通知，不在对各个班单独通知,9,5、每次课4学时（3小时），不允许迟到、旷课或早退。 迟到30分钟以内，一次从总成绩中扣0.5分。迟到30分钟以上，以旷课论处，一次从总成绩中扣3分。 6、课前应按要求写好实验预习报告，上实验课时不带实验预习报告，从操作成绩中扣除30分。 7、实验时刷卡签到，并确认信息是否正确，不刷卡者以迟到论处。 8、若有事不能做实验，提前一天同学们自己可以在网上撤销实验，当天有急事不

4、能做实验，可到教室找任课教师请假，请假扣1分。 9、旷课或请假后，同学应尽快重新预约。物理实验的仪器套数是有限的，同学们要合理的安排自己的实验，不要轻易请假和旷课,10,10、实验时按实验设备号坐定，不要乱动别组的仪器设备，严格按照操作规程操作仪器。 11、完成实验后，预习报告和记录草稿都应交指导教师检查并签字，。 12、每个同学应独立完成实验，认真观察实验现象，实事求是记录数据（不允许用铅笔），不允许抄袭、造假、涂改原始数据。 13、离开实验室前，关闭电源开关，并应整理好所用仪器，做好清洁卫生。 14、实验报告连同数据记录草稿纸应在完成实验的下一周内交到有关实验室的报告柜内。 15、发现自己

5、的信息不对或转专业要更改信息，请到科技楼北楼117室登记，进行信息更改,11,五、物理实验报告要求 1、信息齐全、格式规范。 2、字体工整、干净整洁。 3、表述正确、层次清楚。 4、图表合理、讨论认真,12,13,14,六、物理实验考核与重修 1、成绩评定：平时70%+考试30% 平时：课堂操作50%+实验报告50% 2、考试方式：闭卷笔试考试（120分钟） 3、考试范围：绪论与所选实验 4、考试时间与地点：由学校教务处通知 5、物理实验不及格只有重修，没有补考 6、不及格者按学期跟下一年级从头重修 物理实验（1）不及格者在春季重修 物理实验（2）不及格者在秋季重修,15,物理实验的数据处理,

6、给出待测量（其值或关系,不确定度的计算,结果表达,16,一、给出待测量（其值或关系,得出待测量的几种方法(一般用于直接测量量,1、 列表法,2、 图示法,3、用最小二乘法求经验公式,4、逐差法（要求自变量是等间隔变化而函数关系为线性,对于间接测量量，一般通过一定的公式由直接测量量算出。 2. 任何计算，都要求有中间过程，先写计算式，再代入数据，最后结果应有单位,17,1、不确定度基本概念,二、不确定度(uncertainty)的计算,用标准偏差表示的测量不确定度,与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。反映了由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是对被测量真值所处的量值

7、范围的评定,测量不确定度,标准不确定度u,18,标准偏差,测量列 x1 ， x2 ， x3 ， x4 ， xn,置信概率（一般用P表示,位于 区间的概率为95.4 ,最佳值， 期望值,离散程度,统计意义,19,Figure 1: Gaussian Distribution Curve,20,测量I（cm)：168, 170, 165, 175, 170, 169, 177, 167, 170, 172,测量II(cm)：170.3, 170.5, 170.1, 170.8, 170.5, 170.6, 171.0, 170.9, 170.5, 169.8,标准偏差,现要测量某人的高度L，测量情

8、况如下,比如,21,标准不确定度分量，由观测列的统计分析评定。又称为统计不确定度,意义 ：当测量次数 时物理量落在区间 内的概率为68.3 ,当n为有限时,tp 大于1，与测量次数 n 有关,也与 P 有关,tp 与 n 及 P 的关系,A 类标准不确定度分量,2、直接测量量的标准不确定度,22,标准不确定度分量，由不同于A类分量的其他方法确定。又称非统计不确定度,通常也可取,B 类标准不确定度分量,B类标准不确定度可表示为,23,总的标准不确定度,在单次测量中,相对不确定度,24,3、间接测量量标准不确定度,各直接测量量的标准不确定度分别为,已知,y 的标准不确定度传递公式,y 的相对标准不

9、确定度传递公式,那么,25,间接测量量传递公式推导举例,和差形式函数可直接求标准不确定度,26,积商形式函数可先求相对标准不确定度,例2:待测电流密度j,27,三、结果表达,单位,当待测物理量有公认标准值或理论值时，其测量不确定度可表示为,此时结果表达为,单位,28,L=4.2530.851,L=4.20.8,结果表述中不确定度只能取1位有效数字，相对不确定度取1到2位有效数字，测量值有效数字尾数与不确定度尾数应对齐,29,有效数字及有关规定,有效数字 由测量（计算）结果中准确数字和最后一位可疑数字构成,有效数位 有效数字的位数（决定于仪器精度及被测量量的大小） 0.0034（二位有效数字）

10、0.00340（三位有效数字,实验测量中记录的数据必须是有效数字，有效数位直接反映测量的准确度，不能随意取舍,30,运算结果应符合有效数字运算法则,多余存疑数字按规定法则取舍,拟舍弃数字不等于5时，大于5则进，小于5则舍。拟舍弃数字等于5时，欲保留数字末位是奇数则进，是偶数则舍,有效数字与小数点的位置和单位无关，改变单位时有效数位不变,31,仪器：千分尺 仪器误差0.004mm 电流表 量程15mA 精度0.5级,导体直径,I = 14.04 A,数 据 处 理 举 例,列表给出测量数据,32,直接测量量不确定度,33,结果表述,END,34,列表法,半导体热敏电阻的电阻与温度的关系,表名,物

11、理量及单位,测量数据（有效数字,线性回归,35,作图法,作图规则 1、选取坐标纸 2、定坐标轴 横轴-自变量 纵轴-因变量 （用粗实线） 3、标注物理量名及单位 4、坐标分度 便于读数 与测量仪器最 小刻度对应 5、描点连线 6、标注图名,36,设,求,的最小值，其中xi ， yi 为测量值,一元线性回归,已知测量列 x1，x2，x3， xn； y1，y2，y3， yn。确定 x、 y 之间的关系式,最小二乘法,37,相关系数,38,在声速测量的实验中，测得驻波波腹的位置分别为(单位为mm)： 13.82, 21.66, 29.56, 37.28, 45.02, 52.86, 60.70, 68.46 算术平均法得,逐差法得,逐差法,39,课 后 任 务,1、完成书面作业练习题第4题、 和第7 题 （要求写在实验报告纸上）。 2、必须在第12周星期三、四、五以班为单位收齐后将作业交到科技楼北楼315室尤小平老师处，过期不收,40,通 知,1、班长或学习委员带上班级同学名单（学号和姓名）（包括留学生），于上绪论课后的第二天，到科技楼北楼117室确认同学信息，领取实验卡。 2、在第12周星期五之前各班班长带30元押金到科技楼北楼315室尤小平老师处领取报告柜钥匙。 3、各班一定要在实验课结束一个星期内，将报告柜钥匙及实验卡交回到科技楼北楼315室，过期交还者将不退还押