工科基础物理实验绪论
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大学物理实验绪论
注意：
有些异常数据是新现象，也许是重大发现的前奏。
四 、测量不确定度与测量结果的表达 （一）不确定度概念及分类
测量不确定度表征被测量量的分散性，它是被 测量客观值在某一量值范围内的一个评定。
不确定度按照测量数据的性质分为两类：
A类不确定度:符合统计规律. 用 uA 表示；
B类不确定度:不符合统计规律. 用 uB 表示。
ln N
N
x1
dx1
x2
dx2
xn dxn
3.间接测量不确定度的传递
N f ( x1 , x2 ,L xn )
其中，x1 x1 ux1 ，x2 x2 ux2 ，…ux1 , ux2 ,L
分别为测量量 x1, x2 ,L 的不确定度。
uN
f
x1
2
u2 x1
f x2
（2） 书写预习报告。（内容大致包括：实验名称、 实验目的、实验仪器、实验原理）
实验原理：写出原理概要，画出原理图，写出测 量公式，注明公式中出现的符号的物理意义。
（3）自备实验数据记录纸，设计表格，写上班级、 姓名、日期。
注意：没有预习报告不能做实验
预习报告和实验数据记录纸一定写上上课的时间：
例如：12-3-下午1
举例： 直尺、千分尺的示值误差、数字毫秒计的误差、 分光计的误差、电表的精度等。
2.系统误差的来源
（1）仪器误差 （2）理论和方法误差 （3）环境误差 （4）个人误差
仪器刻度不准、刻度盘和指针安装偏心、米尺 弯曲、天平两臂不等长等
2.系统误差的来源(续)
（1）仪器误差 （2）理论和方法误差 （3）环境误差 （4）个人误差
电流表外接
电流表内接
2.系统误差的来源(续)
有些异常数据是新现象，也许是重大发现的前奏。
四 、测量不确定度与测量结果的表达 （一）不确定度概念及分类
测量不确定度表征被测量量的分散性，它是被 测量客观值在某一量值范围内的一个评定。
不确定度按照测量数据的性质分为两类：
A类不确定度:符合统计规律. 用 uA 表示；
B类不确定度:不符合统计规律. 用 uB 表示。
ln N
N
x1
dx1
x2
dx2
xn dxn
3.间接测量不确定度的传递
N f ( x1 , x2 ,L xn )
其中，x1 x1 ux1 ，x2 x2 ux2 ，…ux1 , ux2 ,L
分别为测量量 x1, x2 ,L 的不确定度。
uN
f
x1
2
u2 x1
f x2
（2） 书写预习报告。（内容大致包括：实验名称、 实验目的、实验仪器、实验原理）
实验原理：写出原理概要，画出原理图，写出测 量公式，注明公式中出现的符号的物理意义。
（3）自备实验数据记录纸，设计表格，写上班级、 姓名、日期。
注意：没有预习报告不能做实验
预习报告和实验数据记录纸一定写上上课的时间：
例如：12-3-下午1
举例： 直尺、千分尺的示值误差、数字毫秒计的误差、 分光计的误差、电表的精度等。
2.系统误差的来源
（1）仪器误差 （2）理论和方法误差 （3）环境误差 （4）个人误差
仪器刻度不准、刻度盘和指针安装偏心、米尺 弯曲、天平两臂不等长等
2.系统误差的来源(续)
（1）仪器误差 （2）理论和方法误差 （3）环境误差 （4）个人误差
电流表外接
电流表内接
2.系统误差的来源(续)
物理实验绪论新版
大学物理实验绪论
33
不确定度U包含两个方面
1. A类不确定度：多次重复测量后，用统计方 法计算用UA表示
2. B类不确定度：用其它非统计方法估算的 例如仪器误差、未定系统误 差估值等，用UB 表示
3. 合成不确定度U：A、B两类不确定度合成，用
合成不确定度作为测量值正确 程度的评价
大学物理实验绪论
数值大小和单位，二者缺一不可。
如测量值：175.0 cm
数值大小 单位
实验中要求采用国际单位制(SI)： 米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培 (A)、开尔文(K)、摩尔(mol)、坎 德拉(cd)
大学物理实验绪论
11
二、测量的分类
按测量过程分： 直接测量 间接测量
直接测量----将待测量与定标的测量仪器或量具比较， 直接读出待测物理量的量值。
无估读值，测量值直接从表头读出：23.9℃
大学物理实验绪论
28
六、误差与不确定度
误差与真值
真值：物理量在一定的条件下客观的真正大小，通常 用a表示
误差：由于测量仪器不准，环境等对测量的影响，测
量的结果并不完全一致，存在误差,用ε表示。
误差与真值关系： x a
大学物理实验绪论
29
误差的分类
误差 按特征和表现
用钢直尺测量： L=46.0mm, Δ仪= 0.1mm,
Er=0.13% 用游标卡尺测量: L =46.00mm, Δ仪= 0.02mm ,
Er=0.026% 用千分尺测量: L=46.000mm, Δ仪= 0.004mm ,
Er=0.006%
有效数字多一位, 相对不确定度值几乎小一个数量级, 测量准确度高。
(c)
表示精密度、准 确度均较高，即 精确度高。
物理实验基础知识
（3）、培养与提高学生科学实验的能力。 包括： 自学能力——能够自行阅读实验教材或参 考资料，正确理解实验内容，再实验前作好 准备。 动手实践能力——能够借助教材和仪器说 明书，正确调整和使用常用仪器。 思维判断能力——能够运用物理学理论，对 实验现象进行初步的分析和判断。 表达书写能力——能够正确记录和处理实 验数据，绘制图线，说明实验结果，撰写合 格的实验报告。 简单的设计能力——能够根据课题要求，确 定实验方法和条件，合理选择仪器，拟定具 体的实验程序。 3、 大学物理实验的过程和要求。 （一）、实验前的准备（预习）
他的来源有以下几个方面：
（1）、仪器的固有缺陷；
（2）、实验方法不完善或这种方法所依据
的理论本身具有近似性；
（3）、环境的影响或没有按规定的条件使
用仪器；
（4）、实验者生理或心理特点、或缺乏经
验引入的误差。
5、随机误差（偶然误差） 在同一条件下多次测量同一物理量时，测量 值彼此之间总有稍许差异，而且变化不定， 并在消除系统误差后仍然如此，这种绝对值 和符号随机变化的误差称为随机误差或偶 然误差。 其来源是： （1）、实验者本人感觉器官能力的限制。 （2）、测量过程中，实验条件和环境因素 的微小的、无规则的起伏变化。 6、仪器误差 （1）、仪器的最大误差（极限误差）： 仪器误差就是指在正确使用仪器的条件下， 测量所得结果的最大误差，或误差限，用△ 仪表示。 下面列举几种常用器具的仪器误差、 1）、有刻度的仪器，若未标出精度（等级）， 取其最小分度的一半为△仪。如米尺、温度计； 而对于不能连续读数的仪器就以最小分度 值做为△仪。如秒表：
理的主要过程，并根据误差理论计算误 差。对要求作图的实验必须作出相应的 实验图线（正规坐标纸）。
2、 最后结果。写出测量的最后结果，并标
工科物理实验绪论课
一、作业：p16页---1，2，3。
工科物理实验绪论课提纲课前预习-----实验方案操作前查预习报告课堂操作测量--独立测量测量完毕教师签字课后总结-----写实验报告报告成绩为综合分预习报告：不要写成准实验报告。
预习报告应简明扼要地写出：1）实验名称；2）实验任务；3）测量公式（包括式中各物理量的含义和单位）；4）原理图、线路图或光路图；5）关键实验步骤（提纲性的）等内容，并单独用一张实验报告纸做好原始实验数据记录表格。
原始数据须经教师签字认可；无预习报告者，不能参加实验操作，按缺课处理。
预习提问记分，记入总成绩；缺课者，该实验0分。
缺6学时以上者，按期末不及格处理，需来年重修。
课堂操作测量：1）正确调节和操作仪器；2）现象观察（故障）分析；3）正确记录原始实验数据4）实验完毕，数据交老师审查签字；5）整理好仪器即桌凳。
物理实验报告：1）实验名称2）目的要求3）主要仪器4）实验原理：写出实验原理和测量方法要点，说明实验条件，写出主要公式，标明公式中物理量的意义（不要推导公式），画出原理图，电路图或光路图。
5）实验步骤：简明扼要地写出实验步骤及注意事项。
6）数据及数据处理：先设计好实验数据表格，表格必须要有标题。
其次正确计算和表示测量结果。
一般先写公式，再代入数据，最后得出结果。
要求作图的应按作图规则用坐标纸画出，图必须有图标。
7）结果分析：对观察到的现象和实验结果进行分析讨论。
8）结论。
误差理论及数据处理方法（一）误差1）测量：分为直接测量和间接测量，量值=数值+单位 2）误差：任何测量均有误差绝对误差 =测量结果--被测量的真值相对误差 = 绝对误差 / 真值（百分数表示） 3）误差分类：系统误差和随机误差系统误差：在同一条件下多次测量中，误差大小符号是恒定或按一定规律变化 来源：仪器缺陷、理论方法、环境因素、习惯 特点：具恒定性，可消除或抑制消除方法：修正理论公式、采用适当实验方法随机误差：在同一条件下多次测量中，误差大小符号以不可预知的规律变化。
大学物理实验绪论讲义绪论
图表制作
实验数据应制作成图表，以便更好地展示数据和趋势。
结论分析
实验结论应基于数据分析，指出误差来源并提出改进意见 。
02 实验数据处理与误差分析
测量与误差
测量
测量是获取实验数据的过程，包括对 物理量进行观察、记录和量化。
误差定义
误差是指测量值与真实值之间的差异， 可以分为系统误差和随机误差。
随机误差的处理
数学公式拟合
通过选择合适的数学公式对实验数据进行拟合，可以得到物理量之间的数学关系。
03 实验操作规范与安全
实验操作规程
实验前准备
在实验开始前，学生应认真阅读实验指 导书，了解实验目的、原理、步骤和注
意事项。
实验数据记录
学生应认真记录实验数据，确保数据 的准确性和完整性，并按照要求进行
Байду номын сангаас数据处理和分析。
Excel软件介绍
总结词
易用性强的数据处理软件
详细描述
Excel软件是一款易用性强的数据处理软件，广泛应用于办公和数据处理领域。它提供了数 据输入、数据筛选、图表绘制等功能，能够帮助用户快速整理和分析数据。虽然相比于其他 专业数据处理软件，Excel的功能相对较少，但其易用性和普及度较高，适合初学者使用。
05 实验案例分析
单摆实验案例分析
实验目的
实验原理
研究单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。
单摆做简谐运动的周期T与摆长L和重力加速 度g有关，其关系为T=2π√(L/g)。
单摆实验案例分析
2. 将单摆挂上重锤，调整摆长。
1. 准备实验器材，包括单摆装置、 计时器等。
实验步骤
01
03 02
单摆实验案例分析
大学物理实验-绪论
六．大学物理实验不到万不得已不要缺课，实在不能上课时， 请尽快与所缺实验项目的指导老师联系，约定补做该实验。
❖ 三、大学物理实验课安排
❖ 8、实验室及实验项目分布
实验室及房间号
实验项目及编号
第一实验室2#326 第二实验室2#325 第三实验室2#332 第四实验室2#335 第五实验室2#342
单击添加副标题
绪论大学物理实验来自PART-01大学物理实验 规范与要求
❖ 一、大学物理实验的意义与任务
❖ 在理工科院校，物理实验是一门独立开设的课程，是学生进入大学后首先接受动手 能力系统训练的实践课程，是各专业后继实验课程的基础之一。通过物理实验对学 生进行系统地实验技能训练，可使学生学到很多在实际工作非常有用的知识和技能， 同时，物理实验还有益于培养科学的工作态度，在实验中逐步养成勤于思考、善于 观察、认真细致、一丝不苟的良好习惯和工作作风。概括起来，它的主要任务有以 下三个方面。
A类不确定 A）度 B ， 类（ 不确定 B） ,近 度似 （ 地 A： ,B仪
总的不确 定 2A度 2B： A 22仪
N,, 统称为绝对误差
d 、 相相 对E 不 N 对 确 N N E N1 定 误 N % 0 度 或 1E 0 0N 差 ： ,% 0N 1 ： % 00,
设： Nf(x,y,z),N间接测量 x,y,量 z， 直接测量量
大小和符号保持不变，或者按一定
的规律变化，这种误差叫系统误差。
包括：仪器误差、方法误差、个人
误差、环境误差。
02
偶然误差：在同一条件下，对某一
量进行测量时，即使排除了产生系
统误差的原因，仍然会出现绝对值
和符号都以不可预测的方式变化的
误差。
❖ 三、大学物理实验课安排
❖ 8、实验室及实验项目分布
实验室及房间号
实验项目及编号
第一实验室2#326 第二实验室2#325 第三实验室2#332 第四实验室2#335 第五实验室2#342
单击添加副标题
绪论大学物理实验来自PART-01大学物理实验 规范与要求
❖ 一、大学物理实验的意义与任务
❖ 在理工科院校，物理实验是一门独立开设的课程，是学生进入大学后首先接受动手 能力系统训练的实践课程，是各专业后继实验课程的基础之一。通过物理实验对学 生进行系统地实验技能训练，可使学生学到很多在实际工作非常有用的知识和技能， 同时，物理实验还有益于培养科学的工作态度，在实验中逐步养成勤于思考、善于 观察、认真细致、一丝不苟的良好习惯和工作作风。概括起来，它的主要任务有以 下三个方面。
A类不确定 A）度 B ， 类（ 不确定 B） ,近 度似 （ 地 A： ,B仪
总的不确 定 2A度 2B： A 22仪
N,, 统称为绝对误差
d 、 相相 对E 不 N 对 确 N N E N1 定 误 N % 0 度 或 1E 0 0N 差 ： ,% 0N 1 ： % 00,
设： Nf(x,y,z),N间接测量 x,y,量 z， 直接测量量
大小和符号保持不变，或者按一定
的规律变化，这种误差叫系统误差。
包括：仪器误差、方法误差、个人
误差、环境误差。
02
偶然误差：在同一条件下，对某一
量进行测量时，即使排除了产生系
统误差的原因，仍然会出现绝对值
和符号都以不可预测的方式变化的
误差。
基础物理实验绪论课
实验室开放
欢迎同学前来预习、答疑
如何做物理实验
• 实验前—预习（２分）
如何写预习报告？
• 实验中—操作与记录（４分）
如何做实验记录
• 实验后—数据处理与实验分析（４分）
如何写实验报告？
如何做物理实验
• 实验报告纸要求
姓名： 专业： 年级： 班：（写学号）
组：（写实验课时间，比如
周一1、2节） 日期： 评阅人：（任课教师签名）
实验报告（4分）
• 有效数字
实验后
不确定度本身一般只取一个有效数字，测量值的末位有效数字应与不确定度 的有效数字对齐。即：测量值的末位有效数字是不确定的。
• 有效数字的取舍：4舍6入，遇5末偶
如，计算值为3.54835; 3.65325 若不确定度为0.0003, 则取x=3.5484; 3.6532 若不确定度为0.002, 则取x=3.548； 3.653 若不确定度为0.04, 则取x=3.55; 3.65 若不确定度为0.1, 则取x=3.5; 3.7
实验仪器：规格型号 实验内容及步骤： 实验记录：画出数据表格
如何做数据表格？ 例：测量一个圆柱体样品的密度
• 如何求密度？
M 4M V D2h
• 明确测量量，直接测量量，间接测量量。 先测哪个？后测哪个？多次测量还是单次 测量？哪些需要列在表格里？测量顺序？ • 物理量名称、单位
如何做数据表格？ 例：测量一个圆柱体样品的密度
基础物理实验课总体安排
• • • • • • 第1周：讲课—绪论 第2、3周：1组实验（2个） 第4周：讲课—数据处理 第5－16周：5组实验（10个）1次讨论课 第17周：答疑、考试（笔试） 更多的信息请登陆本实验中心网站：
物理实验绪论课程设计
物理实验绪论课程设计一、教学目标通过本课程的学习，学生将能够了解物理实验的基本概念、原理和方法，掌握物理实验的基本技能，如实验仪器的使用、实验数据的处理和分析等。
同时，学生将能够通过实验探究来验证物理规律，培养观察、思考、解决问题的能力。
在情感态度价值观方面，学生将能够认识物理实验的重要性，培养对科学的兴趣和好奇心，增强探究精神和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括物理实验的基本概念、原理和方法，物理实验仪器的使用和维护，物理实验数据的处理和分析，以及一些经典的物理实验案例。
具体的教学内容安排如下：1.第一章：物理实验的基本概念和原理2.第二章：物理实验仪器的使用和维护3.第三章：物理实验数据的处理和分析4.第四章：经典物理实验案例解析三、教学方法为了提高教学效果，我们将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解物理实验的基本概念、原理和方法，让学生掌握物理实验的基础知识。
2.实验法：让学生亲自动手进行实验，培养实验操作技能和实验观察能力。
3.讨论法：在实验过程中，引导学生进行思考和讨论，培养解决问题的能力。
4.案例分析法：通过分析经典物理实验案例，使学生了解物理实验在科学研究中的应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《物理实验绪论》，为学生提供系统、科学的物理实验知识。
2.参考书：提供一些相关的参考书籍，丰富学生的学习资料。
3.多媒体资料：制作一些教学课件、视频等，以直观的方式展示物理实验过程。
4.实验设备：准备必要的实验设备，确保学生能够进行实验操作。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多种形式，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和思考能力。
2.作业：布置相关的实验报告、论文等作业，评估学生的实验操作技能和分析能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验报告返还
必做：任课教师在下一次实验课时将批改后的 实验报告返还。 选做：四周后请班长择机到实验中心办公室 （田家炳楼南楼209室）取钥匙，田家炳楼二 楼大厅东侧“理工选做发报告柜”按班级号统 一取回后发给班上各位同学。
成绩管理
本课程总成绩：由必做实验、选做实验、理论 测试,班级成绩规格化因子等诸元素综合评定；必 做和选做实验成绩由实验预习、操作能力、实验 报告等几方面评定。 缺席两次以上(含两次)实验，则重修。
2.必做实验： 第三周开课 实验内容：
l 用三线扭摆法测定物体的转动惯量：实验4 l 静态拉伸法测弹性模量：教材实验9-1 l 模拟示波器的使用：教材实验20-1 l 霍尔效应的研究&利用霍尔效应测磁场：教材 实验21&22(这个实验包括两个项目，预习时注 意两个实验都要预习) l 分光计的调节和棱镜材料折射率的测定：教材 实验25-1
3.选做实验： 第五周开课，第四周起登陆实验中 心网站选课预约。每位同学选2个实验项变选课时间， 至少提前1天在“网络选课系统”中删除原选课后， 方可在剩余教学资源中进行重选（课程资源有限， 删除选课时请慎重）。选了实验没有做，视为旷 课。
刷卡派位：选做实验采用一卡通刷卡派位开启 电源，各位同学务必携带一卡通上课
不得进行本次实验）
上午 9:45--12:45 晚上18:15--21:15
下午13:45--16:45
实验教材、讲义和报册：教材《大学物 理实验》有印刷错误，勘误表见网站通 告栏；物理实验报告册和方格纸可由班 长到学校教材科统一购买，建议平均每 个实验准备1本报告册和1张方格纸。
课后实验报告——要求完整而规范
物理实验绪论
物理实验课程的教学要求
课前预习——物理实验的重要环节
课前预习
课前必须预习 ！！！
明白实验原理、方法、做什么以及怎么做实验 知道实验中的注意事项和预习中存在的问题
课前预习完成实验报告本上“预习报告”的内容
设计出 原始数据的表格！！！
预习合格者进行实验，不合格者重新预习，下次
课内实验——注意事项
如有遗失或损坏仪器等情况发生，及时向 指导教师报告，教师将酌情按有关章程处 理。 实验完毕经指导教师审核签字后方可结束 实验。无特殊情况未经任课教师允许，不 得提前离开实验室
实验课应注意安全，正确使用、爱护仪器，
课内实验——注意事项
牢记上课时间：（迟到超过20分钟的同学
其他注意事项
.请经常关注实验中心网站信息： 或东大主页“人 才培养”→“示范中心。
.我校大学物理实验课程已入选国家精品资源共 享课程，教育部“爱课程”网免费开放课程的学 习资源。网站中有相应的实验项目的教学录像和 课件等，其中“模块一 物理实验绪论”中有五段 实验理论课的课堂教学录像、教学课件、试卷参 考、教材中的习题和答案。同学们可以在“爱课 程”网免费注册后就能共享完整的学习资源。
再进行实验。
预习成绩计入实验总分。
课内实验——要细致耐心
实验课必须携带：实验教材、已完成相应预习 内容的实验报告本、方格纸、计算器及必备的文 具。选做实验须携带一卡通，在实验中心各楼层 刷卡机上刷卡开启实验桌电源 实验课非数据测量课，实验时应严肃认真，胆 大心细；努力训练独立分析和解决问题的能力。 养成严谨求实的实验作风及良好的实验习惯。 如实记录原始数据（勿用铅笔），不能凑数据、 造数据，抄袭数据一经发现，该次实验成绩记零
1、实验名称：明确做什么实验！ 2、实验目的：明确实验要求达到的目的，以便 检验实验后的效果！ 3、仪器设备：写清仪器设备的名称、型 号和规格，以及实验仪器的编号。 4、实验原理：简要原理(或定律)及计算 公式(光学、电磁学等实验，还要画出光路图 或电路图)；
课后实验报告——要求完整而规范
5、实验步骤 ： 实验中所做过内容的简要步骤 6、实验数据表格及数据处理：包含原始数据 的表格、计算、图表、误差分析等 7、实验结果：实验的结论 8、分析讨论 ： * 实验结果是否合理及实验误差分析 * 实验中存在的问题及需要改进的地方 * 好的 意见和建议
课后实验报告递交：每次实验课后 一周内递交
必做：交至田家炳楼二楼大厅东侧 “理工必做交 报告柜”的对应实验时间和任课教师的报告箱中； 选做：交至田家炳楼二楼大厅东侧 “理工选做交 报告柜”的对应任课教师报告箱中。 注意：交报告请务必看清报告箱标识，切勿交 错，避免教师无法拿到报告而影响成绩。实验报告 首页上写清楚实验项目、实验时间（注明上午、下 午还是晚上）、任课教师等详细信息，这样若有教 师或学生捡到您的报告册可根据此信息递送给相关 教师。
重修：理工科物理实验分为两学期，两学期各 有其相应的成绩和学分。物理实验不设置补考， 若某学期实验总评成绩不及格，只能进行重修。
课程安排
1.物理实验基础理论考试：时间定在第11周，具 体时间到时会在教务处和实验中心网站出通知。 内容为: 绪论课授课内容（~50%）
基于做过的前4个实验项目出的实验题（~50%）
本次课教学内容
测量误差及不确定度 有效数字及其运算规则 实验数据处理方法
物理实验基本仪器的原理和使用: 通知学生复习中学知识，自学实验1和13
测量误差及不确定度
物理学
实验
测量 直间 接接 测测 量量
准确度（近似）
从几个直接测 量量按一定的 函数关系求出 待测量的操作
用计量仪器 直接与待测 量进行比较 的操作
科学表达实验（测量）结果
测量结果=测量值±误差
（有效数字）
数值、单位、误差（不确定度）是国际科学 数据通用语言
4.必做实验补做： 必做实验因特殊原因（需出具相关证明）缺做的 同学可在原任课教师班上插班补做。 若原任课教师该实验项目的教学周已经轮过，则 学生必须填写补做单（实验中心网站下载或到田 家炳楼南楼209室取），经原任课老师签字同意后 方可凭补做单在其他时间插班补做，且补做实验 报告(连同补做单)需交给原任课教师批改,没有任 课教师签名的补做单和补做报告视为无效。