64534大学物理实验教程基础综合性实验 第1章
大学物理实验教程
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物理实验是学习物理学知识不可或缺的重要组成部分，本文将引导读者如何进行大学物理实验，掌握重要实验原理，进行有效实验。
大学物理实验是通过实验来了解物理现象的实践方法，是学习物理科学的一种重要手段：
1.准备实验：准备物理实验前应该要详细阅读实验材料，熟悉该实验的仪器，仪器的连接方式，仪器的操作要点，以及对该实验的假定或要求；
2.实施实验：运用熟悉的仪器按照实验材料和实验要求注意安全操作，观察准确测量数据；
3.数据处理：根据测量数据处理归纳分析，分析出实验结果；
4.综合结论：利用预期结论进行比较，归纳出最终的实验结论；
5.记录报告：运用正确语言将所学知识，进行科学性记录，适当填充实
验数据，以此完成任务报告书。
完成了实验手稿后，得出的结论，也可以作为其他的批判性思维的基础。
第二部分 数据处理的基本方法1(共33页)
第二(dìèr)部分大学物理实验(shíyàn)基础知识第一章测量误差物理实验的任务，不仅仅是定性(dìng xìng)地观察物理现象，也需要对物理量进行定量测量，并找出各物理量之间的内在联系。
由于测量原理的局限性或近似性、测量方法的不完善、测量仪器的精度限制、测量环境的不理想以及测量者的实验(shíyàn)技能等诸多因素的影响，所有测量都只能做到相对准确。
随着科学技术的不断发展，人们的实验知识、手段、经验和技巧不断提高，测量误差被控制得越来越小，但是绝对不可能使误差降为零。
因此，作为一个测量结果，不仅应该给出被测对象的量值和单位，而且还必须对量值的可靠性做出评价，一个没有误差评定的测量结果是没有价值的。
下面介绍测量与误差、误差处理、有效数字、测量结果的不确定度评定等基本知识，这些知识不仅在后面的实验中要经常用到，而且也是今后从事科学实验工作所必须了解和掌握的。
§1.1 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。
1．测量所谓测量，就是借助一定的实验器具，通过一定的实验方法，直接或间接地把待测量与选作计量单位的同类物理量进行比较的全部操作。
简而言之，测量是指为确定被测对象的量值而进行的一组操作。
2．测量的分类（1）按照测量值获得的方法的不同：直接测量、间接测量直接测量：把待测物理量直接与作为标准的物理量进行比较。
例如(lìrú)，用米尺测物体(wùtǐ)的长度，用电流计测线路中的电流，相应(xiāngyīng)的被测物理量称为直接测量量。
间接测量：指利用直接测量的量与被测的量之间已知的函数(hánshù)关系，从而得到该被测量的量。
例如，先直接测出铁圆柱体的质量m、直径D和高度h，再根据公式计算出铁的密度，这就是间接测量， 称为间接测量量。
大学物理实验理论基础
u( x ) 0.02 E( x) 100% 100% 0.07% x 29.23
x 29.23 0.02(cm) 最后结果：
｛
E ( x ) 0.07%
不确定度保留1位,且与平均值的 最后一位对齐.
四.直接测量量不确定度评定的步骤
单次测量
当无需、无法多次测量、或 仪器精密度差，只测量一次，
误差是评价测量值准确与否的客观标准。
3、最佳值与偏差 最佳值：多次测量的算术平均值
1 x n
xi
i 1
n
偏差： 测量值与平均值的差
d i xi x
三、误差的分类
系统误差 随机误差
过失误差 =》必须避免
1. 系统误差
仪器误差
a
a
A
A
O
b
b
B
B
天平不等臂所造成的 系统误差
4
3.000 都是四位
3.576 10
3.576 10
34
4
h 6.627 10
js
二、有效数字的读取
1、一般读数应读到最小分度以下再估一 位。例如，1/2，1/5，1/4，1/10等。 2、有时读数的估计位，就取在最小分度 位。例如，仪器的最小分度值为0.5，则 0.1-0.4,0.6-0.9都是估计的，不必估到 下一位。 3、游标类量具，读到卡尺分度值。不估读 ，特殊情况估读到游标分度值的一半。
考核
1、实验报告 预习报告（３０分） 实验报告（７０分）
2、期末考试
第一章
误差理论与数据处理简介
§1 §2 §4 §5 §6 测量与误差 随机误差的估算 测量结果的不确定度评定 有效数字及其运算 实验数据的图表表示法
大学基础物理实验.
7
8 9 10 11 12 13
3.009 5～3.011 5 正正正正
3.011 5～3.013 5 正正正 3.013 5～3.015 5 正正 3.015 5～3.017 5 正正 3.017 5～3.019 5 正正 3.019 5～3.021 5 正 3.021 5～3.023 5
23
17 12 12 10 7 4
3 8.09 0.02(g / cm )
R2 100.00 0.23()
E (1.92 0.06) 1011 (kg m s 2 )
二 误差理论
二 误差理论
待测物理量的测量值与真值之差叫做误差 测量误差=测量值－真值
(1) 误差存在于一切测量过程的始终，这一事实已 为一切从事科学实验的人们所公认，故称之为误 差公理。 (2)真值----被测量客观存在的真实值。它是
v s/t
g 4 π 2l / T 2
测量读数及结果表示
第一类读数规则（需要估读一位）： 对于一般线性刻度的 仪器仪表(连续式的)，应估读至其分度值的十分之几。(如 米尺，螺旋测微器等) 第二类读数规则（不需要估读）：
(1)对于非线性刻度的仪器仪表一般不要求估读。 (2)对于不确定度与分度值非常接近的仪器，进一步估计其读数将无 实际意义。如游标卡尺。 (3)对于示值产生跳变的仪表(不连续式的)，读数时不可能进行估计。 例如：数字显示仪表、机械停表等。
E ( X ) xf ( x)dx
总体方差-----描述随机变量相对于均值的离散程度
D( X ) [ x ]2 f ( x)dx 2
大学物理一实验报告
大学物理（一）实验报告目录实验1刚体转动的研究实验报告................................................ (1)实验2惠斯通电桥测电阻实验报告............................................. (6)实验3三线摆测刚体转动实验报告 (11)实验4密立根油滴法测定电子电荷实验报告 (18)实验5静电场测绘实验报告 (23)实验6阴极射线示波器实验预习报告 (28)实验7测定钢丝的杨氏弹性模量实验报告............ . (29)实验8电位差计测电动势实验报告 (34)实验9导轨上的一维运动实验报告 (40)实验10 测定液体变温粘滞系数实验报告 (47)刚体转动的研究实验预习报告班级组姓名学号年月日同组人实验台号教师签字[实验原理](实验示意图、主要计算公式等)图1实验示意图解释下列概念或定律:1.刚体2.刚体的转动惯量3. 力矩4．刚体的转动定律5.视差[实验步骤]（简要列出实验主要操作步骤）[数据表格]下落高度：h1= (m)；h2= (m)；h= (m) [注意事项]刚体转动的研究实验报告班级组姓名学号实验成绩年月日同组人实验台号教师签字[实验目的][实验仪器]（规格、型号、精度）[实验原理](简述)[数据表格]（要求计算刚体的转动惯量和摩擦力矩，并作图）表1测量原始数据表砝码下落高度：h 1= (m)； h 2= (m)； h = (m) 图121t r与r 关系图（在直角坐标纸上做图）[数据处理][实验结果][分析讨论]1、实验中为何使用25克左右的砝码而不使用比25克大得多或小得多的砝码？2、怎样用最小二乘法拟合实验数据？惠斯通电桥测电阻实验预习报告班级组姓名学号年月日同组人实验台号教师签字[实验原理](简述)图1实验电路原理图[实验步骤]（简要列出实验主要操作步骤）1、自组电桥2、箱式电桥[数据表格]1、自组电桥电阻单位：2、箱式电桥电阻单位：[注意事项]箱式电桥倍率与不确定度计算表：惠 斯 通 电 桥 测 电 阻 实 验 报 告班级 组 姓 名 学号 实验成绩 年 月 日 同组人 实验台号 教师签字 [实验目的][实验原理][实验仪器]（规格、型号、精度）[数据表格]1、 自组电桥（要求：分别计算a R 和b R 的均值，不确定度和相对不确定度，写出计算过程）电阻单位：2、箱式电桥（要求：将表格填写完整，写出a R 和b R 的不确定度的计算过程） 电阻单位：[[结果表达][分析讨论]1、当惠斯通电桥达到平衡后，若交换电源和检流计位置，电桥是否仍保持平衡？2、什么是电桥灵敏度？如何测定灵敏度引入的误差？三线摆法测刚体转动惯量实验预习报告班级组姓名学号年月日同组人实验台号教师签字[实验原理](简述)[实验步骤]（简述）[数据表格]表1.圆盘转动惯量测试数据记录表表2. 圆环转动惯量测试数据记录表三线摆转动惯量的理论公式：Ｊ盘Ｊ环三线摆转动惯量的实验公式：Ｊ盘Ｊ环[注意事项]三线摆法测刚体转动惯量实验报告班级组姓名学号实验成绩年月日同组人实验台号教师签字[实验目的][实验仪器][实验原理]图1.三线摆法测刚体转动惯量原理图[数据表格]表1.圆盘转动惯量测试数据记录表表2.圆环转动惯量测试数据记录表[数据处理]1.转动惯量的计算三线摆转动惯量的理论计算：Ｊ盘Ｊ环三线摆转动惯量的实验计算：Ｊ盘Ｊ环2.各直接测量量的不确定度的计算3.盘的不确定度的计算4.环的不确定度的计算5.转动惯量的理论值与实验值的百分比比较[结果表达] [分析讨论]密立根油滴法测定单电子电荷实验预习报告班级组姓名学号年月日同组人实验台号教师签字[实验原理](简述)[实验步骤]（简述）[数据表格][注意事项]密立根油滴法测定单电子电荷实验报告班级组姓名学号实验成绩年月日同组人实验台号教师签字[实验目的][实验仪器][实验原理](简述)图1.密立根油滴法测定单电子电荷原理图[数据表格][数据处理] t(s)的计算q(c)的计算e(c)的计算不确定度的计算1.2.3.e与单电子电量e0的比较[结果表达][分析讨论]静电场测绘实验预习报告班级组姓名学号年月日同组人实验台号教师签字[实验原理](简述)[实验步骤]（简述）[数据表格] 2a= cm；2b=cm[静电场测绘实验报告班级组姓名学号实验成绩年月日同组人实验台号教师签字[实验目的][实验仪器][实验原理](用稳恒电流的电场模拟静电场的依据)：[实验数据]a= cm；b= cm实验所得的等位线图：（在此处粘贴等位线图）ln a = ；ln b = ；用坐标纸作图。
大学物理实验报告基本测量(1)
大学物理实验报告基本测量(1)大学物理实验报告基本测量一、引言实验是物理学学习的重要环节，而实验报告是实验的重要组成部分。
实验报告中基本测量是必须要进行的，本文将介绍实验报告基本测量的要求和相关事项。
二、基本测量1.测量原理和方法：指明测量所用的物理量和测量方法，并解释测量结果的意义。
2.测量精度和误差：首先进行误差分析，解释误差的来源，并计算总误差和测量结果的不确定度。
3.结果处理：包括数据处理、数据分析和数据展示三个方面。
数据处理包括原始数据处理、数据检查和数据样本处理；数据分析包括数据的平均值，标准差、相对误差等统计量；数据展示则包括图表、曲线等数据呈现方式。
4.实验结论：根据以上的测量结果，进一步得出实验的结论，即分析该实验所探讨的物理问题，进一步发现本实验中的物理规律。
三、实验报告基本要求1.实验目的：介绍该实验的目的和意义。
2.实验器材：详细介绍实验所用的仪器、量具和器材。
3.实验方法：介绍实验过程和操作。
4.实验结果：结合实验目标和仪器器材进行实验数据的统计、处理和分析，并提供数据表格、折线图、统计图等，方便读者直观地了解数据变化过程。
5.实验结论：在研究了实验结果及有关物理规律的基础上，得出本实验中的实验结论，并进行探讨。
四、实验报告注意事项1.报告应简洁明了，用词准确，不可出现错字和语法错误。
2.注意附上所有的数据和表格，并在文字中对其进行详细描述和解释，避免遗漏和误解。
3.实验数据的处理方法和结果分析过程应详尽和科学，以便于他人重现实验和进一步探究。
4.实验结果要充分表现出实验的特征和规律，使读者能够深刻理解实验原理和结果。
总而言之，基本测量是一份实验报告中必不可少的组成部分，通过准确测量，分析和处理实验数据，得出合理结论，既可以帮助提升实验结果的精确度，也可以促进对物理规律的深入了解，从而推动物理学研究的进一步发展。
大学物理实验1
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：物理学是一门实验学科，物理学的各种实验方法、测试手段广泛地应用于科学技术的各个领域。
作为物理系本科学生入校必修的第一门独立的基础实验课程，使学生在物理实验的基础知识、基本方法和基本技能方面得到基本训练。
通过实验教学：使学生掌握基本物理量的测量方法；掌握常用实验仪器的性能，并能正确使用；掌握常用的实验操作技术和物理实验方法；能正确记录和处理实验数据，合理分析实验结果；写出比较完备的实验报告。
培养和提高学生的科学实验素养，为今后从事科学研究和工程实践打下扎实的基础。
2.设计思路：本课程以学生为中心，重视对学生基本能力的训练和创新思维的培养。
依照夯实学生基础实验知识的目标，优化精选实验内容的原则，由浅入深的设置基础实验项目。
力热实验：主要学习物理基本量（长度、时间、温度、质量）的测量方法和测量工具的熟练使用。
电磁实验：主要学习电磁学基本量（电流、电压、电阻、磁感应强度）的测量和常用电子仪表的正确使用。
光学实验：观察和研究光的干涉和衍射现象，研究光的偏振现象，深刻理解光的本性。
在力热、电磁和光学实验室各安排四个实验教学项目，总计12个实验教学项目供学生独立实践。
课程内容包括：精讲绪论、实验小结和实验室实验教学绪论：主要讲述测量与误差、有效数字、不确定度和数据处理的基础知识。
实验小结：四个实验项目结束后，用2个学时总结实验教学中遇到的各种问题，指导学生提优补差，利于学生能更高质量的完成后期实验，提高实验教学效果。
实验室实验教学：每个实验项目由老师讲解相关理论知识、仪器使用方法和学生独立操作、记录和处理实验数据、书写合格的实验报告两部分组成。
3.该课程与其他课程的关系：本课程是实验教学的先修课程，与后期的大学物理实验2和大学物理实验3构成大学物理实验逐级提高的层次化教学体系。
本课程有助于学生系统获得基本的实验知识和提高学生动手能力，还能加深学生对并行的大学物理课程涉及到的物理概念和物理规律的理解。
大学物理第1章(许瑞珍、贾谊明版)
v v
B
用 v t 可粗略描述质点速度大小和方向改变的快慢, 称为平均加速度 。表示为：
v a t
第一章 质点运动学
瞬时加速度：当△t 趋于 0 时， 求得平均加速度的极
限，表示质点通过A 点的瞬时加速度，简称加速度。
表示为
2 v dv d dr dr a lim ( ) 2 t 0 t dt dt dt dt
例: 质量为5kg可视为质点的物体从原点开始运动，其
加速度为 a (0.4 1.2t )i 1.6 j （设运动开始记时，t 为运动时间），求任意时刻质点的速度及运动方程。
dv 解：因为加速度 a (0.4 1.2t )i 1.6 j dt
t t v a dt (0.4 1.2t )i 1.6 j d t 0 0
dr v dt 2 dv d r a 2 dt dt
位置变化率
速度
速度变化率
加速度
第一章 质点运动学
下列各式分别表示何种运动？
(1)
(2)
dr 0 dt
dr 0 dt
静止 圆周运动 －静止
dv (4) 0 dt
dv (3) 0 dt
－匀速率运动
－匀速直线运动 (含静止)
第1章 质点运动学
首先要研究物体怎样运动，然 后才能研究物体为什么运动。
——
伽利略
伽利略（意） 1564－1642
第一章 质点运动学
内容：
1、质点运动的描述
2、直线运动
3、曲线运动
4、相对运动 重点： 1. 模型：质点、质点系 2. 概念：位矢、位移、速度、加速度、 角位移、角速度、角加速度 3. 计算：运动学的两类基本问题