大学物理实验课程绪论-精选
大学物理实验绪论
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)
大学物理实验绪论课电子教案
大学物理实验绪论课电子教案一、教学目标1. 让学生了解大学物理实验课程的重要性，认识到实验在物理学研究中的地位和作用。
2. 使学生掌握实验基本原理、方法和技巧，为后续实验课程打下坚实基础。
3. 培养学生的实验兴趣，提高动手能力、观察能力和创新能力。
二、教学内容1. 大学物理实验课程的地位和作用2. 实验基本原理和方法3. 实验技巧与注意事项5. 安全常识及实验仪器使用规范三、教学过程1. 导入：通过提问方式引导学生思考实验在物理学研究中的重要性。
2. 讲解：详细阐述大学物理实验课程的地位和作用，介绍实验基本原理、方法和技巧。
3. 互动：学生提问，教师解答；讨论实验过程中可能遇到的问题及解决方法。
5. 总结：强调实验安全常识及仪器使用规范，提醒学生在实验过程中注意事项。
四、教学方法1. 讲授法：讲解实验基本原理、方法和技巧。
2. 互动法：引导学生提问、讨论，提高课堂参与度。
4. 实践操作：课后安排实验操作练习，巩固所学知识。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的提问、讨论情况，评价学生的参与程度。
3. 实践操作：评估学生在实验过程中的动手能力、观察能力和创新能力。
六、教学资源1. 教材：大学物理实验教程2. 课件：实验基本原理、方法和技巧的PPT3. 实验设备：常见的物理实验仪器4. 网络资源：相关实验视频、论文等七、教学时间1课时（45分钟）八、课后作业1. 阅读教材，了解实验基本原理和方法。
2. 观看实验视频，熟悉实验操作过程。
九、教学建议1. 注重实验安全教育，强调实验过程中注意事项。
2. 鼓励学生提问、讨论，提高课堂氛围。
3. 注重培养学生的动手能力、观察能力和创新能力。
4. 定期检查实验报告，及时反馈学生实验成果。
十、教学反思本节课结束后，教师应认真反思教学效果，针对学生的反馈情况进行调整教学策略，以提高教学质量。
关注学生在实验过程中的表现，为后续实验课程做好准备。
六、实验技能训练1. 目的：使学生熟悉并掌握基本实验技能，如测量、数据分析等。
大学物理实验 绪论
5 、关于数据涂改问题
6、交实验报告和 实验报告评分的说明
＊每次实验后实验报告须在一周内由物理课 代表收齐集中交到物理实验室。
＊实验报告评分标准：(共100分)
卷面 10分
报告格式 10分
操作和数据记录 30
数据处理 30分
结果表示 10分
问题讨论 10分
7、实验内容和 实验成绩评定的说明
B类不确定度 uB ——主要涉及系统误差。由 仪器误差造成。
六、直接测量不确定度的估算
1. A类不确定度——可用统计方法计算 一般用平均值的标准偏差来表示。即：
uA
S x
S x
1 n(n 1)
n i 1
( xi
x)2
六、直接测量不确定度的估算
2. B类不确定度——用非统计方法估算
消除系统误差产生的因素
四. 精密度、准确度和精确度
a) 精密度高， b) 准确度相对 c) 精确度高， 测量重复性好， 较高，测量结 随机误差、系 随机误差小。 果较接近真值。 统误差均小。
五、不确定度及其分类
——不确定度是对测量结果可信度的描述, 表征误差可能存在的范围。
A类不确定度 u A——对测量结果离散性的评价。 主要涉及随机误差。
在实验教学中约定：
uB
仪 ３
仪 为仪器误差限，可按以下三个原则确定:
六、直接测量不确定度的估算
（1） 对可估读测量数据的仪器： △仪 = 最小刻度的1/2
（2） 对不可估读测量数据的仪器： △仪 = 仪器最小分辨读数
（3） 对有仪器说明书的仪器： △仪按仪器说明书计算
3、直接测量的合成不确定度 和相对不确定度:
《大学物理实验》绪论
2、单峰性；绝对值小的误差出现的次数比绝对值大 的误差出现的次数多。
3、有界性：在一定测量条件下的有限次测量下，误 差的绝对值具有不会超过一定的界限的特性。
根据特点1不难推理，在相同条件下对同一物理量
进行测量，其误差Δ的算术平均值随测量次数的增加
而趋向零。即
n
lim
n
i 1
i
/
n
0
满足上述条件的误差分布规律是正态分
量值对应的标准偏差为：
n
Sx
2 i
(n 1)
i 1
因为当n→∞时，Sx x 。也就是说Sx能作为反映有限
测量列的离散程度。
算术平均误差为
n
i
i1
n
0.8Sx
在有限次数的测量中，相同n次测量值的算术平均值 一般是不相等。在n一定时，一系列 x (n)也满足正态分布。 该平均值的标准偏差为，
当C=3时，U=3σ 称其为极限误差，置信概率为99.7% 。
当C=1时，U=σ 其即为标准误差，置信概率为68.3% 。
测量列的随机误差估计
在实际测量中，由于真值是不可知的，且测量次数也 不可能是无限的，通常用n次测量值的算术平均值x 作为 测量值的最佳估计值。
设有n次测量的测量列xi 。其中任意一个测量值的 误差可近似地用 i xi x 表示，通常称之为残差。该测
A类分量：用统计方法计算的分量，与随机误差相当；
B类分量：用其他方法计算的分量。
不确定度的合成：由二类分量的方和根方法确定，
即：
p
q
si2
u
2 j
i 1
j 1
p
q
大学物理实验课程绪论精选精品文档
时不能混淆。
34
测量的准确度、精密度、精确度
精密度高(随机误差小) 准确度差(系统误差大)
精密度低(随机误差大) 准确度高(系统误差小)
精确度高
35
举例:
（P.37）
2(2).0.008g的测量精度比8.0g的高。
2(6).两个长度,甲用米尺测一个,乙用千分尺 测一个,结果肯定是乙测量的精度高。
• 三角函数:取位随角度有效数字而定。 例：Sin30°00′= 0.5000 Cos20°16′= 0.9381
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• 正确数不适用有效数字的运算规则。
lg1938 = 3 + lg1.938 = 3.2973
• 取常数与测量值的有效数字的位数相同。
圆周长L=2Ｒ，当R=2.356mm时， 此时π应取3.14２
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乘、除法：
诸量相乘（除）后其积（商）所保留的有效数字, 只须与诸因子中有效数字最少的一个相同,有进位或 退位时可多或少一位。
4.178 × 10.1
4.36 121 5280
4178
- 484
4178
440
421978=42.2
- 363
770 - 726
440
24
• 乘方开方: 有效数字与其底数的有效数字相同。
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说明:
（1）有效位的多少，是测量实际的客观反映，不能随意增减测 得值的有效位。
（2）有效数字只有最后一位是存疑数字。
（3）有效数字的位数与小数点的位置无关；
1.25(3位) 1.250(4位) 0.0125(3位) 1.0025(5位)
（4）有效数字中数值中间的“0”与末尾的“0”均为有效数字；
大学物理实验绪论课电子教案
大学物理实验绪论课电子教案一、教学目标1. 让学生了解大学物理实验课程的重要性，认识到实验课程对于理论知识的巩固和应用的作用。
2. 使学生掌握实验的基本原理、方法和技巧，为后续实验课程打好基础。
3. 培养学生的实验兴趣，提高学生的实验动手能力和创新能力。
二、教学内容1. 大学物理实验课程的定位与意义2. 实验课程的基本要求与评价标准4. 实验安全与实验伦理5. 物理实验常用仪器与设备三、教学过程1. 导入：通过提问方式引导学生思考实验课程的重要性，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：详细讲解大学物理实验课程的定位、意义、基本要求等内容。
3. 互动：让学生提问，解答学生在预习过程中遇到的问题。
5. 总结：对本节课内容进行总结，强调实验安全与实验伦理。
四、教学方法1. 讲授法：讲解实验课程的定位、意义、基本要求等内容。
2. 互动法：鼓励学生提问，解答学生在预习过程中遇到的问题。
4. 实践操作法：让学生在实验过程中亲自动手，提高实验技能。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，评估学生的参与程度。
3. 实验操作：评价学生在实验过程中的动手能力、观察能力和问题解决能力。
4. 课后反馈：收集学生对实验课程的意见和建议，不断优化教学内容和方法。
六、实验技能训练1. 目的：使学生掌握基本的实验技能，包括仪器的使用、数据的采集与处理、实验误差的分析等。
2. 内容：a. 常用仪器的使用方法及注意事项b. 实验数据的采集与处理方法c. 实验误差的来源与减小方法d. 实验结果的判断与分析3. 教学过程：a. 讲解与示范：教师讲解并示范相关实验技能，让学生了解并掌握基本操作方法。
b. 学生练习：学生分组进行实验，亲自动手操作，巩固所学技能。
七、实验方案设计与实施1. 目的：培养学生的实验设计能力、创新能力和团队协作能力。
2. 内容：a. 实验方案的设计原则与方法b. 实验步骤的制定与执行c. 实验数据的处理与分析d. 实验结果的讨论与总结3. 教学过程：a. 课题发布：教师发布实验课题，引导学生思考并设计实验方案。
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.
2 n xi x i 1 n 1
Sx
xi xi x
为偏差
二、测量结果的表示与不确定度
1．测量结果的表达形式与不确定度 测量结果的最终表达形式为
的特征是具有一定的规律性，服从因果律。
随机误差 在同一测量条件对同一物理量进行重复测量时，测量结果会
出现一些无规律的起伏，这是因为测量时存在随机误差，也
称偶然误差。
进行随机误差的估计时，算术平均值和标准偏差是两个重要的数字
特征量。
算术平均值——测量结果的最佳估计值，又称近似真实值
1 n x xi n i 1
3.数据处理
实验结束后要尽快整理好数据，数据整理工作应尽可能在实验课上完
成，这样可以根据数据整理中的问题作必要的补充测量，一般是在计算 结束之后，再收拾仪器。
4.实验讨论
实验讨论是培养学生的分析能力非常重要的部分。 5.实验报告 实验报告是实验工作的全面总结，是对实验目的和要求的回答，是 学生思索和提高的过程，不能是简单抄写记录和计算结果。
撰写实验报告要简明扼要，有自己的特色，注重条理性，有主要的
数据处理过程，有实验结果，以及对实验结果的评价，实验后的思考和 分析。
实验报告具体要求有：
（1）实验名称: 所做实验的名称； （2）实验时间：具体做实验的时间； （3）实验学生：做实验者本人姓名； （4）指导教师：指导实验的教师姓名；
（5）实验目的：完成本实验应达到的基本要求；
w W u
式中 为被测量， 为测量值， 为总不确定度，它们具有相同的单 u W 位。 测量值不等于真值，可以设想真值就在测量值附近的一个量值范围
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过半年或一年的时间，真正能学有所与有效数字 2.2 测量误差和不确定度估算的基础知识
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2.1 测量与有效数字
• 测量 • 有效数字的读取 • 有效数字的运算 • 有效数字尾数的舍取规则
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1. 测 量
物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的 工具或仪器，通过科学的方法，将反映被测对象某些特 征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理 量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。
1.2 物理实验课的目的
• 学习实验知识 • 培养实验能力 • 提高实验素养
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学习实验知识
通过对实验现象的观察,分析和对物理量的测量 学习物理实验知识和设计思想， 掌握和理解物理理论。
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培养实验能力
• 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； • 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断； • 正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实
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9 8 0 c m / s 2 9 . 8 0 m / s 2 0 . 0 0 9 8 0 k m / s 2 9 . 8 m / s 2
科 学 记 数 法 ： 6 3 2 . 8 n m 0 . 6 3 2 8 m 6 . 3 2 8 1 0 7 m
20
说明:
• 测量值 = 读数值(有效数字)+单位 • 有效数字＝ 可靠数字 ＋ 可疑数字（一位）
(能读准的数字) (估读的一位数字)
它包含了一个测量数据的读出与所用仪器的精度。 如:14.5mm, △x米尺=1mm
有效数字的位数愈多，相对误差愈小。
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2. 有效数字的读取
15.2mm 15.0mm
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大学物理实验课程绪论
中国计量学院物理实验中心 2019年2月
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目录 1. 为什么要上物理实验课 2. 测量、误差和不确定度估计 3. 实验数据处理方法 4. 怎样上好物理实验课
2
1.为什么要上物理实验课
1.1 物理实验的作用 1.2 物理实验课的目的
3
1.1 物理实验的作用
物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结 构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其它自然 科学和工程技术的基础。
数字前面的“0”不是有效数字 例：0.0012m(2位)
（5）在单位换算或变换指数幂时,不能改变有效数字位数;
1.35g=1.35×10-3kg=1.35×103mg
6371km≠6731000m≠637100000cm
3.6min=2.16×102s (误差＜0.1min)
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（6）要用科学计数法表示; 632.8mm=6.328×10-1m
（7）测量结果有效数字位数由绝对误差（合成不确 定度）决定，一般地,绝对误差只取1位．有效数字的 最末一位应与误差所在位对齐；
朱棣文
科恩、塔诺季
菲利普斯
• 2019：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子
苏克林
施特默
崔琦
8
• 2019：玻色-爱因斯坦凝聚态
康奈尔
克特勒
维曼
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2009年诺贝尔物理学奖 得主
英国华裔科学家— 高锟
光纤通信
美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯
半导体成像器件—电荷耦合器件(CCD)图像传 感器
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（1）有效位的多少，是测量实际的客观反映，不能随意增减测 得值的有效位。
（2）有效数字只有最后一位是存疑数字。
（3）有效数字的位数与小数点的位置无关；
1.25(3位) 1.250(4位) 0.0125(3位) 1.0025(5位)
（4）有效数字中数值中间的“0”与末尾的“0”均为有效数字；
0.2870mm(4位)；3.00V(3位);
• 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。
• 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至 少两个实验的检验。
• 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几 次获奖(如:凝聚态物理)。
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物理实验与诺贝尔奖
• 在实验物理学方面取得伟大成功者： • 1.1901年首届诺贝尔物理学奖得主德国人伦
测量的结果: 数值(即度量的倍数)，单位(即所选的 物体或物理量)以及不确定度（结果可信赖的程度）。
测量可分为:
直接测量
间接测量
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• 直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准 单位相比较直接得到测量值；如：m，l，I，V
• 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关 系，求得该被测物理量。 v =s / t，杨氏模量E ，禁带宽度
物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产 生、发展和应用过程中起着重要作用。凡物理学的 概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的。因 此物理学绝不能脱离物理实验结果的验证，实验是 物理学的基础。
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• 伽利略把实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实验事实中总结出来的。
验结果，撰写合格的实验报告； • 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。
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提高实验素养
• 培养理论联系实际和实事求是的科学作风； • 严肃认真的工作态度； • 主动研究和创新的探索精神； • 遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良
品德。
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物理实验课程不同于一般的探索性的科 学实验研究，每个实验题目都经过精心设计 安排，可使同学获得基本的实验知识，在实 验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严 格的训练，是大学里从事科学实验的起步， 同时在培养科学工作者的良好素质及科学世 界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的 作用。
琴(W.C.Rentegen)，为奖励他于1895年发现 X射线。 • 2.1902年的得主是荷兰人塞曼，奖励他在 1894年发现光谱线在磁场中会分裂的现象。 • 3.1903年得主是法国人贝可勒尔 (H.A.Becquerel)，他于1896年发现了天然 放射性。
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• 2019：发明了用激光冷却和俘获原子的方法
• 近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中 发展起来的。
• 很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的。
诺贝尔奖得主丁肇中教授在国内大学演讲时曾经
说：我是学实验物理的，实验是自然科学的基础，理
论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻
了理论以后，才可能创建新的理论，理论是不可能推
翻实验的。
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以诺贝尔物理学奖为例：