物理实验绪论市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件

大学物理试验中国矿业大学物理试验中心理科楼A523

联络电话：835915881/551.大学物理试验意义2.怎样上好物理试验课3.大学物理试验上课须知第一章绪论2/551.1大学物理试验作用1.2大学物理试验课目标1.大学物理试验意义3/55

伽利略把试验和逻辑引入物理学,使物理学最终成为一门科学。经典物理学规律是从试验事实中总结出来。近代物理学是从试验事实与经典物理学矛盾中发展起来。1.1物理试验作用4/55以诺贝尔物理学奖为例80%以上诺贝尔物理学奖授予试验物理学家。而20%获奖中很多是试验和理论物理学家分享。试验结果能够很快获奖，而理论结果要经过最少两个试验检验。有些建立在共同试验基础上结果能够连续几次获奖。5/551、光电效应试验

（M.Plank,A.Einstein,A.Millikan1921）2、夫兰克－赫兹试验

（N.Bohr,J.Franck,G.Hertz1925）3、密立根油滴试验

（

A.Millikan,J.Thomson

1923）4、迈克尔逊干涉试验

（

A.Michelson

1907）大学物理试验中取得过诺贝尔物理学奖试验：6/55

1.2物理试验课目标学习试验知识、培养试验能力、提升试验素养

学习试验知识经过对试验现象观察、分析和对物理量测量，学习物理试验知识和设计思想，掌握和了解物理理论。7/55培养试验能力在试验中提出和发觉问题、分析问题能力以及独立试验能力；

经过阅读试验教材了解试验基本原理与内容能力；

借助教材或仪器说明书正确使用惯用仪器能力；

正确取得试验数据、掌握误差理论基本知识、掌握有效数字运算及数据处理方法能力；

利用物理学理论对试验现象进行初步分析判断；

正确统计和处理试验数据，绘制试验曲线，说明试验结果，撰写合格试验汇报；

能够依据试验目标和仪器设计出合理试验。8/55提升试验素养培养理论联络实际和实事求是科学作风；

严厉认真工作态度；

主动研究和创新探索精神；

恪守纪律、团结协作和爱护公共财产优良品德。9/552.怎样上好物理试验课三个主要教学步骤试验预习—试验能否取得主动关键试验操作试验汇报—试验总结10/55

明确试验目标，预习试验原理，了解试验注意事项。

预习汇报是试验工作前期准备，是写给自己参考用，故要求简单明了。试验前应清楚此次试验应到达什么目标，经过什么试验方法和测量哪些数据才能实现试验目标。试验预习11/55预习报告内容：①实验名称；②实验目；③原理简述（原理图以及主要计算公式等）；④主要实验仪器设备等。没有预习不得做试验！12/553.上课须知（1）恪守试验室守则！（2）随班上课，不得旷课，不准迟到。

（迟到十分钟以上不得做试验）（3）进入试验室后在指定位置对号入座。（4）了解仪器使用及注意事项，仪器使用要正确、细心，要爱护试验仪器。（5）仔细观察和认真分析试验现象；（6）试验数据要实事求是，纪录时不得用铅笔，原始数据不得改动！完成后交任课老师检验、签字。（7）待任课老师签字后，再将试验仪器恢复原状(比如：拆解电路等)，并保持试验室整齐。13/55实验报告内容①实验名称；②实验目；③原理简述（原理图以及主要计算公式等）；④主要实验仪器设备；⑤实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图及实验结果和结论；⑥实验现象分析、误差评估、小结和讨论。

试验汇报上交1.试验完成后二周内须交汇报；汇报要以班为单位统一投入本班汇报箱；2.教师批改完试验汇报后投入本班汇报箱；3.班长或课代表开启汇报箱取回汇报。物理试验中心理A523，联络电话：8359158814/55

4.物理试验成绩评定及评分标准⒈每次试验成绩，按（5+~3-）不一样等级进行评分。⒉学生期末试验总评成绩按各基本试验加权平均评定。⒊剽窃及被剽窃者，按本试验作弊处理。4.顶替和冒名署名者,将会严厉处理。5.三次以上试验得分不到3分者期末总评成绩不及格。15/55试验成绩评定标准

试验操作要求等级

试验汇报要求等级1预习充分abc1格式规范abc2目明确到达要求基本到达要求达不到要求2书写整洁到达要求基本到达要求达不到要求3原理清楚3作图完美4步骤正确4表达完整5操作规范5结果分析6数据正确6实验体会7遵守纪律7见解创新8整理仪器8习题正确16/55

试验操作分标准试验汇报分标准5+(100)等级为全a5+(100)等级为全a5(95)等级为7a、1b5(95)等级为7a、1b5-(85)等级为6a、2b5-(85)等级为6a、2b4+(80)等级为5a、3b4+(80)等级为5a、3b4(75)等级为4a、4b4(75)等级为4a、4b4-(70)

等级中有3个c4-(70)等级中有3个c3+(65)等级中有4个c3+(65)等级中有4个c3(60)等级中有5个c3(60)等级中有5个c3-(不及格)等级中有6个c3-(不及格)等级中有6个c17/551.试验有新发觉，看法独特、有创新，试验成绩提升一档。2.迟到10分钟以内成绩降一档，迟到超出10分钟不允许进试验室做试验。3.进试验室做试验，其试验者序号应该与仪器组号一一对应4.无故缺席，成绩记0分。5.无故迟交汇报成绩降一档。6.篡改试验数据，成绩降一档。7.剽窃汇报或数据成绩为0分。8.汇报无老师签字或者冒充老师签字成绩为0分。注意！18/55第二章测量误差及数据处理的基本知识19/55第一节测量与有效数字一、测量直接测量间接测量直接测量：直接将待测物理量与选定同类物理量标准单位相比较直接得到测量值；间接测量：利用直接测量量与被测量之间已知函数关系，求得该被测物理量。20/55测量结果：测量对象测量对象量值测量不确定度单位测量值=读数值(有效数字)+单位有效数字＝可靠数字＋可疑数字21/55二、有效数字及其表示0cm13位有效数字例：有效数字：1.36cm有效数字由几位可靠数字及最终一位可疑数字组成。数字个数为有效数字位数。

可靠预计、欠准确、可疑位、但有意义22/55数字显示式仪表，普通最终一位即为可疑位。23/55（一）直接测量量有效数字15.2mm15.0mm24/55直接读数注意事项注意指针指在整刻度线上时读数有效位数。25/55（1）有效数字位数与测量对象大小以及所用仪器精密度相关。例：L=13.5mmL’=13.50mm说明：（2）有效数字位数与单位无关；

太大或太小数用“科学计数法”表示即：“□.□□…×10n”，其中□.□□…是有效数字，10n表示数量级。

如3.48cm＝3.48×10-2m＝3.48×101mm（3）测量结果中不为零数字以后零也是有效数字。8.64g—3位有效数字8.6400g—5位有效数字26/55（二）间接测量量有效数字可疑数字与准确数字（或可疑数字）之间四则运算结果为可疑数字。但进位为准确数字。运算最终止果只保留一位可疑数字。去掉后面可疑数字时，采取“四舍五入”法进行取舍。1.普通规则27/552、有效数字运算和（或差）有效数字只保留到相加（或相减）各数中最大可疑位。

4.178+21.3

25.478=

25.528/55积（或商）有效数字位数与相乘（或相除各量中有效数字位数最少相同。

4.178×10.10.417841.78

42.1978=42.2积（或商）29/55乘方开方:有效数字与其底有效数字相同。对数函数:运算后尾数位数与真数位数相同。

例：lg1.938=0.2973lg1938=3+lg1.938=3.2973指数函数:运算后有效数字位数与指数小数点后位数相同（包含紧接小数点后零）。［或以教材为准］例：100.0035=1.00830/553、有效数字尾数舍入规则

(四舍六入，五凑偶)当保留n位有效数字，若第n+1位数字≤4，则末位数不变；

例4.32749→4.327当保留n位有效数字，若第n+1位数字≥6，则末位数字加1；例4.32761→4.328当保留n位有效数字，若第n+1位数字=5且（1）后面数字为0时，第n位数字若为偶数，则末位数不变；若为奇数，则末位数加1；（2）后面数字不为0，则末位数加1。例：4.32750→4.328,4.32850→4.3284.32751→4.32831/55第二节测量误差1、误差：误差表示：绝对误差相对误差32/55误差分类

产生原因消除减小方法特征系统误差仪器误差、

方法或理论误差、

个人习惯、

环境误差引入修正量改进方法确定性，

屡次测量无用

随机误差仪器偶然原因测量者偶然原因

环境偶然原因

随机性，屡次测量符合统计规律疏忽误差

粗心大意读错

算错仔细操作，及时剔除错误数据要杜绝！重点讨论

必须掌握33/551、系统误差：在同一条件下，屡次测量同一量值时，误差量值与符号保持恒定，或在条件改变时按某一可确定规律改变。

二、误差分类系统误差特征误差符号和数值以能够预知规律改变。能够降低甚至能够消除这种误差。系统误差产生原因仪器本身缺点。方法不合理或理论公式近似性。测量者特殊生理特点。外界环境原因。34/552、随机误差随机误差概念在同一条件下，屡次测量同一量值时，误差量值与符号是不可预知，以无法控制方式改变。随机误差规律

随机误差无法防止，也不能消除，屡次测量时服从高斯分布规律。35/55

高斯分布函数在一定测量条件下，参量σ为一常数，

不一样测量条件σ不一样f（Δx)为误差在Δx附近单位间隔内出现概率。f（Δx)Δx－σ0－2σσ2σ有界性

单峰性

对称性抵偿性高斯分布曲线36/55（1）测量结果最正确值—算术平均值2、随机误差处理（2）

测量结果误差预计方法平均误差标准误差标准偏差设某一物理量屡次测量值为x1,x2,x3,…,xn-1,xn，则测量结果最正确值可用其算术平均值表示。即37/55（3）

仪器误差与预计误差

在正确使用某仪器时，测量值和真实值之间可能产生最大误差——Δ仪

Δ仪＝量程×级别（%）（未标级别仪器，普通按最小刻度1/5或1/2确定）如：米尺Δ仪＝0.2mm，

游标卡尺Δ仪＝0.02mm，

千分尺Δ仪＝0.005mm。38/55第三节测量结果总不确定度估算

测量不确定度：指因为测量误差存在而对被测量值不能必定程度，是对被测量真值所处量值范围评价。不确定度Δ按取得误差方法分为，A类不确定度和B类不确定度。39/551、A类不确定度ΔA预计指由统计方法（屡次测量）得到误差分量，它包含随机误差、未定系统误差中大致符合统计规律误差以及测量对象不稳定误差等。在物理试验中ΔA简化预计为：一、不确定度估算2、B类不确定度ΔB预计

测量中不符合统计规律不确定度称为B类不确定度。在物理试验中通惯用Δ仪表示测量结果B类不确定度。40/55当Δ估<<Δ仪时当ΔB<<ΔA时3、总不确定度U合成及测量结果表示41/554、测量结果两种表示方法*绝对表示：相对表示：

普通情况下，不确定度u取二位有效数字，当首位值≥3时可取一位有效数字，后面数字只进不舍；相对不确定度取两位有效数字。不确定度应与最终一位对齐。

例：

x测量值应为

42/55二、间接测量量

误差传递：

间接测量误差与各个直接测量误差相关①误差普通传递公式---直接测量量

---直接测量量绝对误差间接测量量间接测量量绝对误差：分误差传递系数43/55a、和或差误差和或差绝对误差等于各绝对误差之和。b、积或商误差相对误差44/55

积和商相对误差等于各相对误差之和。

对多个量乘除运算，其间接量相对误差为直接量相对误差之和。若：45/55②标准误差传递公式直接量标准误差间接量标准误差46/55第四节

数据处理作图法

作图法可形象、直观地显示出物理量之间函数关系，也可用来求一些物理参数，所以它是一个主要数据处理方法。作图时要先整理出数据表格，并要用坐标纸作图。

47/551.选择适当坐标分度值，确定坐标纸大小坐标分度值选取应能基本反应测量值准确度或精密度。依据表１数据U轴可选1mm对应于0.10V，I轴可选1mm对应于0.20mA，并可定坐标纸大小（略大于坐标范围、数据范围）约为130mm×130mm。作图步骤：试验数据列表以下.作图法处理试验数据过程表1：伏安法测电阻试验数据48/552.标明坐标轴：

用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴名称或符号、单位,再按次序标出坐标轴整分格上量值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.004.连成图线：

用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。普通不强求直线或曲线经过每个试验点，应使图线线正穿过试验点时能够在两边试验点与图线最为靠近且分布大致均匀。图点处断开。3.标试验点：试验点可用“”、“”、“”等符号标出（同一坐标系下不一样曲线用不一样符号）。49/555.标出图线特征：在图上空白位置标明试验条件或从图上得出一些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻R大小：从所绘直线上读取两点A、B坐标就可求出R值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00电阻伏安特征曲线6.标出图名：

在图线下方或空白位置写出图线名称及一些必要说明。A(1.00,2.76)B