大学物理实验电子教案

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大学物理实验
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课 前 完 成
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实验数据，计算及分析
课后完成
大学物理实验 选课网上查看。
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实验Ⅱ：第7周—第14周，基本实验，每个 实验3学时，每人做4个。 所有实验均由学生上网选课，包括上 课时间及实验项目。 CAI实验：第6周－学期末。地点7教 学楼机房 考试：全年级分两批于第15、16周进行操作 考试，考试时间为4学时，开卷。
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第一章
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二.随机误差及分布
随机误差在实验过程中是不可避免
亦不可消除的，其对任一次测量结果的
影响具有随机性的特点。但在多次测量
中表现出确定的规律即统计规律。依此 可用来对随机误差的影响程度作出客观 的评价。
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1、标准误差与标准偏差
标准误差（标准差)：
( x)
n
lim
1 n ( xi xo ) 2 n i 1
3、随机误差的正态分布规律：
例，用秒表测单摆的周期T，将各测量值出现 的次数列表如下。
测量值xi
次 数 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1 1 2 8 8 5 2 2 1.09 1.10 1 0
n
n
n=30次
10
6 2

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1 05
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可以预计，当 测量次数无限增多 n 时，曲线将表现为 单峰、有界、严格 对称的特征。在有 限次测量下，得到 的所有曲线，是以 对称曲线为中心， 左右摆动的曲线族。
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100次
60次 30次
xi
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在数理统计上, 描述具有单峰、
有界、对称的统计函数.叫正态分
布函数。常用来解释随机量测量
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(3)仪器安装调试后经教师检查无误后方可进 行实验操作。 (4)注意观察实验现象，认真记录测量数据，
将数据填入原始实验数据记录)实验后请将使用的仪器整理好，归回原处。
经教师允许后方可离开实验室。
3.课后按要求完成实验报告,（原始数据整理到
实验报告上，进行数据处理并回答问题)，在
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大学物理实验课的作用
大学物理实验课是高等工科 院校的一门必修基础课程，是对 学生进行科学实验基本训练，提 高学生分析问题和解决问题能力 的重要课程。物理实验课和物理
理论课具有同等重要的地位。
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大学物理实验课的任务
通过大学物理实验课的学习，学 生应在习惯、知识、能力三方面达到 如下要求。 （一）培养良好的科学实验素养。
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大学物理实验原始记录
原始数据记录表格
课前做好，上课 时随预习报告一起交 指导老师检查。实验 时将数据记录在此表 上。实验结束交老师 检查、签字。课后将 数据整理到预习报告 上。此表格要同实验 报告一同交来。
实验名称
实验日期
学院 abcdef
班 学号
姓名
课前完成
指导教师签字 年 月 日
2
15
n 1 15 1 大学物理实验

i 1
( xi x )
2
0.034
44
3S ( x) 3 0.034 0.102
11.30 11.405 0.105 0.102
所以 11.30为坏值，应剔除。 余下的数据继续检验：
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a
A
b
B
O
a A

b
B
由于偏心，使之用 转轴与几何中心重合 ，由于 aa bb 弧长反映角度 时产 生的系统误差。如： 所以可用弧长反映角 AABB 这是由偏心 度的大小。 造成的。 20
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理论
由于理论推导中的近似,产生的 系统误差
如：
B 0 nI
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教学安排
本学期教学计划32学时，其中讲课4学时，基础实 验8学时，基本实验12学时，考试（操作）4学时， 课程小结2学时,CAI实验2学时。具体安排如下。
讲课：时间－2月21日，内容－第一章、第二章
实验Ⅰ：第3周—第6周，基础实验，每周1次
4学时。做2个实验，每个学生做2次、4个实验。 小结：第6周末，具体时间、地点另行通知。 请同学们注意看实验室内的通知，或在
用V作为VR的近似值 时，求
V VR V A R I I V V VR V A VR I R IV IR I I I 大学物理实验
V R I
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系统误差特点是
增加测量次数误差不能减少，只
能从方法、理论、仪器等方面的改进 与修正来实现。表现出恒偏大、恒偏
小或周期性的特点，影响实验结果的
h实≤h理。
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人为
心理作用，读数（估计）偏大或偏小。
生理因素
听觉
对音域（20HZ--20KHZ） 的辨别。 对音色的辨别。
嗅觉
色觉
视觉
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环境
光点检流计 输入 接近时，静 电干扰，使 光斑移动等 。 大学物理实验
市电的干扰
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方法
内接
VR VA A V
外接
IR A
V IV
一周内将实验报告交来。 大学物理实验
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实验报告示例
回答问题:
北方交通大学 物 理 实 验 报 告
课 后 完 成
指导教师意见
学院 学号 姓名
专业 作者
班
实验日前 成绩
实验名称
实验目的 ……………………… …………
主要仪器名称 …………… ……………
实验原理,操作步骤
…………… ……………
课 前 完 成
螺线管为无限长，管壁磁漏可
忽略。
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公式
1 h gt 2（忽略了空气阻力等） 2
意大利科学 家伽利略在比 萨斜塔上做的 铁球落地实验 。两个不同重 量的铁球从高 处落下，同时 着地。说明理 论在一般情况 下都能较准确 地反映物体真 实的运动规律
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下降时所受空气 阻力f与下落速度 V 乃至 V2 成正比，V 增大到一定值时， f=mg ，则物体将作 匀速直线运动，物体 下落的极限速度约为 V极≈50m/s。由此求 得飞机的高度
4
7 23
26
n=100次
20 16 10 6
1.05
1.06 1.07 1.08 1.09
25
20 11 5 2
1.10
2

1.05

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xi
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随着测量次数增多，统计显示 出如下规律。在1.05附近，测量值 出现的次数最多，表现为单峰性。 与1.05相差越多，测量值出现的次 数越少，表现为有界性。偏大的数 据与偏小的数据基本相等表现为对 称性。大部分数据存在于确定的范 围内，该范围可评价随机误差的大 小。
测
§1 §2 §3 §4
量
误
差
测量与误差 误差处理 有效数字的记录与运算 测量结果的不确定度评定
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§1 测量与误差
一.测量及其分类
物理实验是对物理现象、运动规律 的定量的认识,当然离不开测量, 但决不 仅仅是测量, 还需从一定的理论出发，对 测量数据加以分析,归纳出有关结论。
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实验标准（偏）差－贝塞尔法※
s ( x)
1 n ( xi x ) 2 n 1 i 1
※ 测量次数n为有限次时用其计算直 接测量量的实验标准差。
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2、平均值的实验标准差
有限次测量的算术平均值 变量，其实验标准差为：
s ( x) 1 n 2 s( x ) ( xi x ) n(n) i 1 n
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4、臵信区间和臵信概率
臵信概率

臵信区间
P 1
P2


f ( )d 68.3%
[ , ]
[2 ,2 ]
2
2
f ( )d 95,5%
f ( )d 99.7%
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3
p3
3

[3 ,3 ]
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三. 坏值的剔除
过程中的随机行为与规律.在测量 次数趋于无穷时，有：
2 2 2
1 f ( ) e 2
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f ( )
小
o
式中表示测量 的随机误差,是标 准差,其数值标志 误差的离散程度。 t分布 当测量次数很少 （n<10）服从t分 大 布，臵信系数tp与 n，P的关系由相关 表查出（第9页表1-1）。
（二）掌握物理实验理论基础知识, 加深对物理学原理的理解。
（三）具有相应的实验能力。
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物理实验基本程序和要求
1.实验课前预习
(1)预习讲义中与本实验相关的全部内容。 (2)写出预习报告（实验题目、目的、原理、 主要计算公式、原理简图）,准备原始实验 数据记录表格。
2.课堂实验操作
(1)上课需带实验讲义、笔、尺、计算器等。 (2)必须在了解仪器的工作原理、使用方法、 注意事项的基础上，方可进行实验。