大学物理实验导论121页PPT
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大学物理实验绪论.ppt
2019-10-13
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4
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。
它包含着：理论—实验方法—仪器选
择—测量—数据处理—结果分析等环节，可
见物理实验包括测量，但物理实验决不是单
纯的测量。
2019-10-13
一步。 2019-10-13
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12
教学实验是以传授知识、培养人才为 目的。其目标不在于探索，而在于培养学 生未来进行探索的基本能力。教学实验都 是理想化了的，排除了次要干扰因素，经 过精心设计准备，是一定能成功的。尽管 如此，教学实验的地位仍然是非常重要的。 因为教学实验担负着培养学生科学素质的 任务。
I C
C
I
2019-10-13
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23
用压电传感器 测驾驶员座椅的 受力分布。
粮食烘干装置
I0
I
2019-10-13
传送带 待测粮食
待测粮食的含水量与
反射光强 I 有关
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24
干涉计量法:现代精密计量的基础。
待测平面
待测平面
平晶
平晶
2019-10-13
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从而分别获得1929年和1937年的诺贝尔物理
2019-10-13
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学奖。
物理伟人爱因斯坦曾称这是照亮 我们最难解开物理学之谜的第一 缕微弱的光。并提名德布罗意获 诺贝尔奖。
2019-10-13
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10
1895年伦琴在实验上发现了新的电磁辐射， 并称其为X射线（它是由高速电子轰击重元素靶 而产生的波长在nm量级的电磁辐射）。 X射线 的发现进一步推动气体中电传导的研究。 J.J 汤姆逊说明了被X射线照射的气体具有导电性是 由于X射线引起分子电离而使气体带有电荷。这 给劳伦茨创立电子论提供了实验基础。而电子 理论又给Zeeman效应，即光谱线在磁场中会分 裂，这一事实以理论解释。这一连串的事实关 系表明了实验物理和理论物理之间的密切关系 和20相19-1互0-13激励而共同推进感谢你物的欣理赏 学发展的进程。 11
大学物理实验绪论PPT
相对误差(E) =
绝对误差 真值
× 100%
2.1.2.误差及其分类
1．测量值的误差： 测量误差可以用绝对误差表示，也可用 相对误差表示。 绝对误差(∆)＝测量值(x)-真值(X)
相对误差(E) =
绝对误差 真值
× 100%
2．误差的种类
分析误差产生的性质，可将误差分为系统 误差和随机误差。 （1）系统误差：在等精度条件下，对同一量 进行多次测量时，误差的大小和正负总保 持不变或以可预知的方式变化的测量误差 分量，称为系统误差，其特点是它具有确 定性。
B2
3
∆仪的计算
如电表等仪表 ∆仪=量程×准确度等级% ½的最小刻度（如直尺） 直接给出（如游标卡尺）
2.3.5 合成不确定度及其不确定度的 传递
1、合成 2 2 ① 多次测量 U ( x) = U A ( x) + U B 2 ( x) ② 单次测量
U ( x) = U ( x) + U ( x)
4、测量结果的表示
x = x ± U ( x)(单位)(P = 0.683)
单次测量结果同上：
x = x ± U ( x)(单位)(P = 0.683)
注意： 注意：
x
x
与 i 有效数字位数一致或多取一位。 与U(x)的末位数字一定要对齐。如：
x
U ( g ) = U r • g = 0.00076 × 9.810 = 0.0075 ≈ 0.008 ( ms −2 )
2) 乘除运算：
积（商）的有效数字位数与有效数字位数 最小者相同。 如：834.5×23.9=19944.55=1.99× 10 4 2569.4÷19.5=131.7641…=132
3)乘方、开方及对数运算：
最新【课件】大学物理实验绪论
说 明： A类实验：按预习及操作、报告分项评分；考试内容。 B类实验：过关和不过关两档；非考试内容。必须完成且过关才能参加期末考试。
大学物理实验（下）所开设的10个实验项目将于下学期第1周选课时公布。
2. 上课时间及地点
周次 第1-2周
大学物理实验（上）
第3-16周
周次
第1周
大学物理实验（下）
第2-16周
B类实验开放周：4-16周 每半天仅一批 【实验12】数字万用表的使用 上课时间：上午8:05-10:20 下午13:45-16:00 其余B类实验： 上课时间：上午9:00-11:15 下午15:00-17:15 实验地点：物理实验中心 2-3层，
信息技术实验中心209 （具体实验室见实验报告封面）
验前教师要检查学生的预习情况。
（三）操作中做到思路清晰、严谨求实、主动创新。 1、 以前学过的内容，要求操作准确、熟练。 2、 新学的内容，应按要求认真进行。出现异常现象，要认真分析原因。 3、 如有新的设计方案，一定要经任课教师同意后方可进行实验。 4、 记录清晰，实事求是，注意培养认真、严谨的学习态度。 （四）按时完成实验，结果合理可靠。 1、 在保质保量的前提下，应抓紧时间进行实验。实验过程中应严格按照仪器使用要求 和实验操作步骤进行实验。 2、 实验结果应合理可靠，如出现异常，要认真查找原因并经教师同意后重新实验。 （五）爱护仪器，节约实验材料。 1、 严格按照仪器的使用要求进行，损坏仪器要按要求赔偿。 2、 实验进行中，保持实验台、地面的整洁。实验课结束后，需整理好仪器。 （六）按时、认真按要求完成实验报告 1、报告要内容简明、数据完整、表格清晰、作图标准、字迹工整。
平时成绩=预习及操作成绩（60%）+报告成绩（40%）
大学物理实验讲稿ppt课件
误差 = 测量值 — 真值。
y y Y0
9
1.1.3 误差的分类 大学物理实验
一、系统误差
系统误差是由于仪器不完善，或测量方法不恰当， 或环境变化等引起，具有确定的规律性，或多次测量 时误差始终不变，或随测量条件的变化而有规律的变 化，总之是有规律可寻的，是可定误差。
系统误差的来源：
(1)仪器误差，由仪器的结构和标准不完善引起的，表现 形式有三种：
通常根据待测物理量最终测量结果的获取过程把 测量分为两大类，即直接测量和间接测量。
7
1、直接测量
大学物理实验
直接测量就是把待测量直接与标准量（量具）
进行比较，直接读数，直接得到数据。例如用米 尺测量长度，用钟表测量时间，用安培计测量电 流，用温度计测量温度等等。在一切实验中，直 接测量是基础。
2、间接测量
12
对同一量测量大次学数物n理足实够验多时，将会发现它们的分
布服从某种规律。实践和理论都证明，大部分测量的随
机误差服从统计规律，其误差分布（或测量值的分布）
呈正态分布（又称高斯分布）。
f (i )
随机误差具有以下特征：
①对称性：绝对值相等的正、负误差 出现的几率大体相同；
②单峰性：绝对值较小的误差出现的 几率大，绝对值较大的误差出现的几 率小；
2、学会常用物理仪器的调整及正确的使用方法。
3、使学生初步具备处理数据、分析结果、撰写实验报告 的能力。
4、培养学生对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求
是的工作作风。
2
二、物理实验的主要大环学物节理实验
和
所用的实验基本方法，特别是做好实验的关键环节，要心 中有数，并简练地写在预习报告上，预习报告中要自行设 计数据记录表格。预习不合格者不得实验。
y y Y0
9
1.1.3 误差的分类 大学物理实验
一、系统误差
系统误差是由于仪器不完善，或测量方法不恰当， 或环境变化等引起，具有确定的规律性，或多次测量 时误差始终不变，或随测量条件的变化而有规律的变 化，总之是有规律可寻的，是可定误差。
系统误差的来源：
(1)仪器误差，由仪器的结构和标准不完善引起的，表现 形式有三种：
通常根据待测物理量最终测量结果的获取过程把 测量分为两大类，即直接测量和间接测量。
7
1、直接测量
大学物理实验
直接测量就是把待测量直接与标准量（量具）
进行比较，直接读数，直接得到数据。例如用米 尺测量长度，用钟表测量时间，用安培计测量电 流，用温度计测量温度等等。在一切实验中，直 接测量是基础。
2、间接测量
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对同一量测量大次学数物n理足实够验多时，将会发现它们的分
布服从某种规律。实践和理论都证明，大部分测量的随
机误差服从统计规律，其误差分布（或测量值的分布）
呈正态分布（又称高斯分布）。
f (i )
随机误差具有以下特征：
①对称性：绝对值相等的正、负误差 出现的几率大体相同；
②单峰性：绝对值较小的误差出现的 几率大，绝对值较大的误差出现的几 率小；
2、学会常用物理仪器的调整及正确的使用方法。
3、使学生初步具备处理数据、分析结果、撰写实验报告 的能力。
4、培养学生对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求
是的工作作风。
2
二、物理实验的主要大环学物节理实验
和
所用的实验基本方法，特别是做好实验的关键环节，要心 中有数，并简练地写在预习报告上，预习报告中要自行设 计数据记录表格。预习不合格者不得实验。
《大学物理实验绪论》课件
案例二：验证牛顿第二定律
实验目的
通过实验验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与质量成反比。
实验原理
在相同力的作用下，质量越大，加速度越小；在相同质量的情况下，作用力越 大，加速度越大。通过测量力和加速度的关系，可以验证牛顿第二定律。
案例二：验证牛顿第二定律
实验步骤
1. 准备实验器材，包括小车、滑轮、砝码、弹簧测力计等。
实验步骤 1. 准备实验器材，包括计时器、尺子、重物等。
2. 将尺子固定在墙上，让重物从尺子顶端自由下落。
案例一：测量重力加速度
3. 使用计时器记录重物下落的时间。
实验结果：通过测量和计算，可以得 出重力加速度的值，并与其他已知值 进行比较，验证实验的准确性。
4. 根据测量数据计算重力加速度的值 。
实验结果分析
数据处理
对实验数据进行整理、计算和图表绘制，确 保数据的准确性和可读性。
结果分析
根据实验数据，分析实验结果是否符合预期 ，探讨可能影响实验结果的因素。
误差分析
对实验中的误差来源进行分析，评估误差对 实验结果的影响。
实验结论与建议
实验结论
根据实验结果和误差分析，总结实验的主要发现和结论。
实验原理
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，会产生加强或减弱的现象，形成明 暗相间的干涉条纹。光的干涉是光学中的重要现象之一。
案例三：光的干涉实验
实验步骤
1. 准备实验器材，包括激光器、分束器、反射镜 、光屏等。
2. 将激光器发出的光束通过分束器分成两束相干 光波。
案例三：光的干涉实验
1
3. 让两束光波在空间某一点叠加，并观察干涉现 象。
防止机械伤害
在使用机械设备或进行具有危险性的实验操作时，应佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品，遵守安全操作规程。
课件：大学物理实验绪论
⒉物理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验的地位
物理实验是物理学发展的动力和源泉，物理学的发 展对社会的发展产生了巨大的推动作用。物理实验是 物理学在其他学科中应用的桥梁。
18、19世纪，由热学和电磁学实验而产生的热机、 电动机、发电机应用于社会生产，导致了第一、二次 工业革命，社会经济得到迅猛发展。
20世纪以来，原子能的开发应用、“神舟”载人飞 船、量子通信、射电望远镜等一大批高新技术和科技 成果，以及其他交叉学科，如材料、化学、生物、医 学等学科的发展，都与物理学理论、实验技术是密不 可分的。
物理实验课程的形成、地位和任务
物理实验课的学习特点和要求
1.物理实验课的学习特点 2.怎样写预习报告和实验报告 3.遵 守 实 验 规 则 4.物理实验室特殊要求 5.实验成绩评定
测量误差及数据处理
⒈ 物理实验课的学习特点
在教师的指导下自己动手，独立地完成实验任务。
1.1实 验 前 的 准 备
认真阅读教材，写好预习报告，才能按质按量按 时完成实验。也可先到实验室了解实验装置，初步了 解仪器的使用。
1.2 实 验 的 进 行
包括仪器的安装调整，观察实验现象与选择测试条 件，读数与数据记录。实验过程中，对观察到的现象和 测得的数据要及时进行判断，判断它们是否正常与合理。
实验过程中遇到挫折不是坏事，认真分析，找出原 因，解决问题，就可以得到更大的收获。
1.3 书 写 实 验 报 告
培养学生具有以书面形式汇报实验工作成果的能力， 也是衡量学生实验结果好坏和成绩评定的重要依据。
内直径d（mm） 14.36 14.34 14.36 14.38 14.35 14.34 14.38 14.34
高H（mm ） 54.98 55.00 55.02 54.96 54.98 54.96 54.98 55.02
《大学物理实验》课件
拓展实验内容
在现有基础上，可以进一步拓展 实验内容，增加更多的物理量和 测量方法，以丰富学生的实践经 验。同时，可以引入现代科技手 段，如虚拟仿真技术等，提高实 验的趣味性和互动性。
加强实验教学管理
加强实验教学管理是提高教学质 量的重要保障。可以进一步完善 实验教学制度、加强实验教学评 估和反馈机制等措施，以提高实 验教学水平和管理效率。
实验操作步骤
正确安装和调整实验器材，确保 其处于良好的工作状态。
对于实验中出现的异常情况应及 时处理和记录。
根据实验步骤逐步进行操作，并 注意观察和记录数据。
在操作过程中注意安全，遵守实 验规则和仪器使用规范。
实验后数据处理
对实验数据进行整理和分 1
析，确保其准确性和可靠 性。
4
根据实验结果撰写实验报 告，并总结实验的经验和 教训。
析实验数据，培养了他们的科学素养和实践能力。
03
团队协作精神增强
在实验过程中，学生们需要相互协作、共同完成实验任务。这种团队协
作的精神不仅有助于提高实验效率，还能够增强学生们的沟通和合作能
力。
实验改进与展望
优化实验方案
针对本实验的不足之处，可以进 一步优化实验方案，提高实验的 精度和可靠性。例如，改进实验 器材、优化测量方法等措施可以 提高数据的准确性和可靠性。
实验操作流程回顾
实验的操作流程包括实验前的准备、实验操作、数据记录与处理以及实验报告的撰写。学生们在实验过程中表现出了 良好的实验素养，能够按照规定的步骤进行操作，并准确记录数据。
实验数据与结论分析
通过对实验数据的分析，学生们能够得出符合预期的结论，验证了实验原理和公式的正确性。同时，学 生们还能够根据实验结果进行误差分析和讨论，提高了对实验结果的认识和理解。
《大学物理实验》PPT课件
实验2 牛顿第二定律 的验证
【实验目的】
1、验证牛顿第二定律； 2、进一步学习误差分析理论。
【实验仪器】
气垫导轨、滑块、 气源、弹簧、小砝 码及砝码盘，游标 卡尺等。
气垫导轨
实验2 牛顿第二定律 的验证
【实验目的】
1、验证牛顿第二定律； 2、进一步学习误差分析理论。
【实验仪器】
气垫导轨、滑块、 气源、弹簧、小砝 码及砝码盘，游标 卡尺等。
送至底座转向放置，以避免取针器上的磁铁对落针产生影响。 按单板机键盘上的"E"键，数码管显示"C 000"单板机处于待命状 态。
5、稍微转动盖子，将针调到圆筒中轴线上，待液体稳定后，拉 起发射器上的磁铁，让针沿圆筒轴线下落，这时霍尔传感器被 触发，计时器工作，等候约16秒，数码显示针下落距离I的时 间t（单位：毫秒）。 6、继续操作单板机，按“A”键，显示预先设置的针的有效密度， 如需修改参数，可直接按数码键输入测量值。再按“A”键显示 液体密度，同样可作参数修改。第三次按“A"键，则显示测得 液体粘度η。 7、多次测量t及η值（3-5次），每次应先按“复位”键，在显示 “PH-2”后，再重复4, 5, 6各步骤。
实验1 物体密度的测量
【实验目的】
测定规则物体和不规则物体的密度
【实验仪器】
物理天平、温度计、 比重瓶、烧杯、 游 标卡尺、螺旋测微计 和待测样品
螺旋测微计
烧杯
实验仪器图
【设计要求】
1.根据已给仪器和测量结果的相对不确定度设计出 实验原理，导出实验公式 2.设计实验步骤 3.数据处理 4.实验结果进行分析
每当磁铁经过霍尔传感器附近时，传感器输出一个矩形脉冲，同 时由LED（发光二极管）指示。 4. 单板机计时器 以单板机为基础的多功能毫秒计用以计时和处理数据由6个数 码管显示。其面板如图4所示，单板机计时器不仅可以计数、计 时，还有存贮、运算和输出等功能。
大学物理实验 PPT课件
n=30
16 10n 14
n=60
n=30
6
8
12
n=30
n=30
5
10 6
4
8
3
4
6
2
42
1
2
0
1.01
1.02
1.03
1.04
1.05
1.06
1.07
1.08
1.09
1.10 T
0
0 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 T
1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 T
主要计算公式、原理简图、实验步骤）。
(3)准备原始实验数据记录表格，预习时根据 测量要求自行设计数据记录表格。
2.课堂实验操作
(1)上课需带实验讲义、预习报告、原始实验数据 记录表格、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。 (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表格,数据须经指导老师 检查及签字。 (5)实验后请将使用的仪器整理好，归回原处。
表征测量值的分散性！
x2
P f ( x)dx x1
(5)置信概率, 置信区间
P1 f ( x)dx 68.3% [ , ]
2
P2 f ( x)dx 95.5% 2 3 p3 f ( )d 99.7% 3
算术平均值也服从一定的统计规律分布：
平均值的实验标准差
大学物理实验绪论课()精品PPT课件
⑤、⑥、⑦、⑧要详细写。 关于详细要求的说明，请参阅讲义。
第一章 概述
§3 本课程的教学程序及有关问题的说明
➢ 关于实验报告的收发 每次上实验课，交上一次实验的实验报 告，迟交要扣分 注意：必须将教师签过字的原始数据表 同时上交，否则不予认可二 3次不交实验报告学生不得参加期末考 试
第一章 概述
第一章 概述 第二章 误差与不确定度的基本概念
与处理方法 第三章 数据处理的基本知识与要求
第一章 概述
§1 大学物理实验课的地位与作用
一、实验是物理学的基础
实验是对自然的积极探索 其作用具体体现在： ➢ 通过发现新现象，推动物理理论的发展 ➢ 检验和修正物理理论
二、物理实验是推动科技发展的有力工具
第一章 概述
§2 大学物理实验课的教学目的与要求
三、提高科学素养
科学素养几个表现： ➢ 有强烈的求知欲。 ➢ 在科学思维的基础上独立观察思考，培养
创新意识。
➢ 培养严谨的科学作风和坚韧不拔的苦干精 神。
第一章 概述
§2 大学物理实验课的教学目的与要求
四、教学中的几点具体要求：
遵守实验规则，养成良好的实验习惯； 熟悉本课程的基本程序并按要求执行； 掌握物理实验基本测量方法； 能够正确合理地处理实验数据，能够撰写完整 规范的科学实验报告； 了解误差与不确定度、有效数字的基本知识和 处理方法，并能适当应用于数据处理过程。
如：用卡尺测长度
间接测量： 利用一定的函数关系由一个或几个直
每次最后做完实验的两个同学还要完成清扫实验
室的任务，经教师允许后方可离开。
第一章 概述
§3 本课程的教学程序及有关问题的说明
四、实验报告撰写规范
➢ 一份完整规范的实验报告通常包括以下部分：
第一章 概述
§3 本课程的教学程序及有关问题的说明
➢ 关于实验报告的收发 每次上实验课，交上一次实验的实验报 告，迟交要扣分 注意：必须将教师签过字的原始数据表 同时上交，否则不予认可二 3次不交实验报告学生不得参加期末考 试
第一章 概述
第一章 概述 第二章 误差与不确定度的基本概念
与处理方法 第三章 数据处理的基本知识与要求
第一章 概述
§1 大学物理实验课的地位与作用
一、实验是物理学的基础
实验是对自然的积极探索 其作用具体体现在： ➢ 通过发现新现象，推动物理理论的发展 ➢ 检验和修正物理理论
二、物理实验是推动科技发展的有力工具
第一章 概述
§2 大学物理实验课的教学目的与要求
三、提高科学素养
科学素养几个表现： ➢ 有强烈的求知欲。 ➢ 在科学思维的基础上独立观察思考，培养
创新意识。
➢ 培养严谨的科学作风和坚韧不拔的苦干精 神。
第一章 概述
§2 大学物理实验课的教学目的与要求
四、教学中的几点具体要求：
遵守实验规则，养成良好的实验习惯； 熟悉本课程的基本程序并按要求执行； 掌握物理实验基本测量方法； 能够正确合理地处理实验数据，能够撰写完整 规范的科学实验报告； 了解误差与不确定度、有效数字的基本知识和 处理方法，并能适当应用于数据处理过程。
如：用卡尺测长度
间接测量： 利用一定的函数关系由一个或几个直
每次最后做完实验的两个同学还要完成清扫实验
室的任务，经教师允许后方可离开。
第一章 概述
§3 本课程的教学程序及有关问题的说明
四、实验报告撰写规范
➢ 一份完整规范的实验报告通常包括以下部分：