物理试验的基本方法课件

物理实验的基本方法中国科技大学天文与应用物理系浦其荣物理实验的基本方法中国科技大学天文与应用物理系1物理实验思想和方法的形成物理实验分析方法物理实验的基本测量方法计算机虚拟方法物理实验思想和方法的形成2一、物理实验思想和方法的形成

每一个物理实验，都会有自身的一套方法用来测量相关的物理量，我们把对物理量的具体测量的方法叫测量方法，把对各类实验都通用的方法叫实验方法，把在选用实验方法，进行实验设计，编排实验或在实验中进行调节和测量时具有普遍意义的思想称为实验思想。一、物理实验思想和方法的形成每一个物理实3二、物理实验分析方法数量级估计法量纲分析法二、物理实验分析方法数量级估计法4（一）数量级估计法通过数量级的排序分析，抓住主要影响通过数量级分析，确定基本误差和减小不确定因素利用数量级的分析作为实验的判断（一）数量级估计法5（二）量纲分析法

在物理学中，仅仅靠量纲分析，也可以得到某些重要的结论，虽然不是每一个问题都能得到完全的定量结果，但往往与它只差一个无量纲的的未知函数或未知系数。（二）量纲分析法在物理学中，仅仅靠量纲分6三、物理实验的基本测量方法比较法积累放大法转换测量法模拟法三、物理实验的基本测量方法比较法7（一）比较法最基本和最重要的测量方法之一。直接比较测量法均衡法、补偿法或示零法比率测量法小差值测量法间接比较测量法（一）比较法最基本和最重要的测量方法之一。8（二）积累和放大法

把实验中测量的微小物理量或把待测的物理量进行选择，积累或放大有用部分，提高测量的分辨率和灵敏度累积放大法机械放大法电信号的放大和信噪比的提高光学放大法（二）积累和放大法把实验中测量的微小物理量或把待测的物9（三）转换测量法寻求物理量之间的相互关系分定性描述和定量测量两类。在定量寻求中，分直接寻求和间接寻求。传感器转换法（三）转换测量法寻求物理量之间的相互关系10直接寻求探求两个或多个物理量自己的关系间接寻求（1）把不可测的量转换成可测的量（2）把测不准的量转换成可测准的量（3）用测量物理量的改变量代替测量物理量（4）把单个测量点的计算方法，改变为多个测量点的作图法或回归法直接寻求11最常见的传感器转换法有：1）光电转换2）磁电转换3）热电转换4）压电转换5）几何变化量与电学参量的变化最常见的传感器转换法有：12（四）模拟法

以相似性原理为基础，从模拟实验开始发展起来的，研究物质或事物物理属性或变化规律的实验方法。按性质和特点分为：物理模拟和计算机模拟（四）模拟法以相似性原理为基础，从模拟实验13物理模拟可分为三类：几何模拟动力相似模拟替代或类比模拟物理模拟可分为三类：14四、计算机虚拟方法计算机虚拟物理实验的设计思想和目标：利用计算机来丰富实验教学的思想、方法和手段，改革传统的实验教学模式，使实验教学与高新科学技术协调地发展，提高实验教学的水平四、计算机虚拟方法计算机虚拟物理实验的设计思想15虚拟实验系统通过解剖教学过程，使用键盘和鼠标控制仿真仪器画面动作来模拟真实实验仪器，完成各模块中相应的内容。在软件设计上把完成各模块中的内容看作是问题空间到目标空间的一系列变化，从此变化中找到一条达到目标的求解途径，从而完成仿真实验过程。虚拟实验系统通过解剖教学过程，使用键盘和16物理实验的基本方法中国科技大学天文与应用物理系浦其荣物理实验的基本方法中国科技大学天文与应用物理系17物理实验思想和方法的形成物理实验分析方法物理实验的基本测量方法计算机虚拟方法物理实验思想和方法的形成18一、物理实验思想和方法的形成

每一个物理实验，都会有自身的一套方法用来测量相关的物理量，我们把对物理量的具体测量的方法叫测量方法，把对各类实验都通用的方法叫实验方法，把在选用实验方法，进行实验设计，编排实验或在实验中进行调节和测量时具有普遍意义的思想称为实验思想。一、物理实验思想和方法的形成每一个物理实19二、物理实验分析方法数量级估计法量纲分析法二、物理实验分析方法数量级估计法20（一）数量级估计法通过数量级的排序分析，抓住主要影响通过数量级分析，确定基本误差和减小不确定因素利用数量级的分析作为实验的判断（一）数量级估计法21（二）量纲分析法

在物理学中，仅仅靠量纲分析，也可以得到某些重要的结论，虽然不是每一个问题都能得到完全的定量结果，但往往与它只差一个无量纲的的未知函数或未知系数。（二）量纲分析法在物理学中，仅仅靠量纲分22三、物理实验的基本测量方法比较法积累放大法转换测量法模拟法三、物理实验的基本测量方法比较法23（一）比较法最基本和最重要的测量方法之一。直接比较测量法均衡法、补偿法或示零法比率测量法小差值测量法间接比较测量法（一）比较法最基本和最重要的测量方法之一。24（二）积累和放大法

把实验中测量的微小物理量或把待测的物理量进行选择，积累或放大有用部分，提高测量的分辨率和灵敏度累积放大法机械放大法电信号的放大和信噪比的提高光学放大法（二）积累和放大法把实验中测量的微小物理量或把待测的物25（三）转换测量法寻求物理量之间的相互关系分定性描述和定量测量两类。在定量寻求中，分直接寻求和间接寻求。传感器转换法（三）转换测量法寻求物理量之间的相互关系26直接寻求探求两个或多个物理量自己的关系间接寻求（1）把不可测的量转换成可测的量（2）把测不准的量转换成可测准的量（3）用测量物理量的改变量代替测量物理量（4）把单个测量点的计算方法，改变为多个测量点的作图法或回归法直接寻求27最常见的传感器转换法有：1）光电转换2）磁电转换3）热电转换4）压电转换5）几何变化量与电学参量的变化最常见的传感器转换法有：28（四）模拟法

以相似性原理为基础，从模拟实验开始发展起来的，研究物质或事物物理属性或变化规律的实验方法。按性质和特点分为：物理模拟和计算机模拟（四）模拟法以相似性原理为基础，从模拟实验29物理模拟可分为三类：几何模拟动力相似模拟替代或类比模拟物理模拟可分为三类：30四、计算机虚拟方法计算机虚拟物理实验的设计思想和目标：利用计算机来丰富实验教学的思想、方法和手段，改革传统的实验教学模式，使实验教学与高新科学技术协调地发展，提高实验教学的水平四、计算机虚拟方法计算机虚拟物理实验的设计思想31