大学物理实验基础知识
大学物理实验基础知识(1)
大学物理实验
§1.3 实验者须知
1.实验课前应充分做好预习工作，真正了解本次实验“做什么、 怎么做、为什么这样做”，并设计好数据表格，完成“实验 报告册”上“预习部分”内容。教师上课时将检查学生预习 情况，凡未预习或预习不充分的学生，不可实验。 2.实验时应严肃认真，养成严谨求实的工作作风，不得伪造实 验数据或相互抄袭实验结果。 3.实验课应注意安全，爱护仪器，如有遗失或损坏仪器等情况 发生，请及时向指导教师报告，教师将酌情按有关章程制度处 理。实验结束应将仪器、桌凳等整理好后再离开实验室。
大学物理实验
4.每次实验必须携带实验讲义、实验报告本、图纸、计算器及 必备的文具 。
5.每次实验的数据，请记录在“实验报告册”的“实验部分”， 实验完毕须经指导教师审核实验结果(包括数据处理)并签阅后 方可结束实验。
6.选做内容可网上自行选择，在规定的范围内，可自由选择实 验内容和实验时间。由于选择了实验时间,即占用了实验资源, 因此，选了实验却没有做的同学，后果自负。
大学物理实验
§1.2 物理实验课的基本程序
预 习
实验操作
撰写报告
大学物理实验
预习
• 仔细阅读实验教材和有关的资料，明确实验目的、原理和方法，
了解主要的实验步骤。对实验中使用的仪器，要弄清操作方法和 注意事项。
• 在统一的实验报告册上书写实验预习报告，包括:目的、原理、内
容、注意事项；要求简明 • 书面回答预习思考题 • 另备纸张绘制好数据记录表格（实验数据不能直接记入实验报告）
在实际测量中，将多次测量的算术平均值作为 测量结果的近真值，即测量结果的最佳估计值。
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f ( x)
置信概率:
p
x2
大学物理实验报告 制流电路、分压电路和电学实验基础知识
大学物理实验报告----------制流电路、分压电路和电学实验基础知识姓名：_______柳天一__________学号：______2012011201 _______实验组号：____3______________班级：______计科1204_________日期：______2013.3.23__________实验报告【实验名称】制流电路、分压电路和电学实验基础知识【实验目的】1、了解电学实验的要求、操作规程和安全知识。
2、学习电学实验中常用仪器的使用方法。
3、学习连接电路的一般方法，学习用变阻器连成制流电路和分压电 路的方法。
【实验原理】制流电路的特性：制流电路如图3所示，图中E 为直流（或交流）电源；R 1为滑线变阻器，A 为电流表；R 2为负载（本实验采用电阻）；K 为电源开关。
它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻R AC ，从而改变整个电路的电流I。
（a ） （b ）1.分压电路的特性：分压电路如图4所示，图中E 为直流（或交流）电源，滑线变阻器两个固定端A 、B 与电源E 相接，负载R 2接滑动端C 和固定端A （或B ）上，当滑动头C 由A 端滑至B 端，负载上电压由0变至E，调节的范围与变阻器的阻值无关。
（a ）（b ）2.制流电路与分压电路的选择： 图3 制流电路图4 分压电路(1) 调节范围分压电路的电压调节范围大，可从E →0；而制流电路电压调节范围小，只能从 E E R R R →⨯+122。
(2) 细调程度当2/21R R ≤时，在整个调节范围内调节基本均匀，但制流电路可调范围小；负载上的电压值小，能调得较精细，而电压值大时调节变得很粗。
(3) 功率损耗使用同一变阻器，分压电路消耗电能比制流电路要大。
基于两电路的差别，当负载电阻较大，调节范围较宽时选分压电路；反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节范围不太大的情况下则选用制流电路。
第二章大学物理实验基础知识
有效位数取决于仪器和被测量量本身的大小，仪器精度决定 存疑数字的位置（一般为仪器最小刻度的下一位），被测量量 的大小决定可靠数字的个数。
0 mm 10 20 30 40
L=14.6(mm)
第二章 大学物理实验基础知识
使用不同精度的测量仪器，得到的测量数据，其有效数字的 有效位数则不同，有效位数越多，说明测量结果越精确。
第二章 大学物理实验基础知识
过失误差 由于测量者在测量过程中粗心大意所发生的错误 或失误而造成的一种误差，只要认真、细心操作， 完全可以避免这种误差。
第二章 大学物理实验基础知识
§2.3测量结果的有效数字
对某一物理量测量时，由仪器中读取的准确数字称为可靠数 字，估读的欠准确数字称为存疑数字，可靠数字和存疑数字统 称为测量结果的有效数字，有效数字的个数叫有效位数。 有效数字一般都是由几位可靠数字和1—2位存疑数字构成。
用模拟法测绘静电场 气垫导轨上的实验 三棱镜折射率的测量 透镜焦距的测量
有效数字的读取和计算 光栅衍射实验
密立根油滴实验 测量及其结果表达式
实验基础理论知识 电学元件伏安特性的研究、
电位差计的使用 灵敏电流计的研究、
数据处理方法
自组装直流单臂电桥 基本实验方法 自组望远镜
基础性实验
综合性实验
实验项目 设计性实验
掌握测量误差的基本知识， 具有正确处理实验数据的 处理实验数据的常 用方法 基本能力
基本
要求
掌握基本物理量的测量方法。 了解和学会常用的物理实验方法。 掌握实验室常用仪器的性能。 掌握常用的实验操作技术 。
第二章 大学物理实验基础知识
§2.1 测量
测量
将待测量量与同类计量标准单位相比较的过程。 测量结果 由测量所得到的赋予被测量的值，具有单位和量纲 测量可分为直接测量和间接测量。 测量也可分为单次测量和多次测量。
大学物理实验误差理论
• 误差的表示方法： 误差的表示方法： ∆x × 100% －绝对误差 ∆x －相对误差 E = • 误差分类 －系统误差
x
－随机误差
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系统误差
• 定义：在相同条件下多次测量同一物理量时，其误差的大小和符号 定义：在相同条件下多次测量同一物理量时，
保持不变， 或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差。 保持不变， 或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差。
• 区别：产生的原因不同、误差的性质和处理的方法不 同。前者是非统计量，处理方法针对具体的实验情况 来确定；后者是随机量，在处理上有一套完整的统计 方法。 • 共同之处：系统误差与随机误差都是测量误差的一个 随机误差都是测量误差的一个 分量
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精密度、准确度、精确度
• 精密度高：指随机误差小，测量的 随机误差小，测量的数据很集中。 • 准确度高：指系统误差小，测量的平均值偏离真值小。 系统误差小，测量的平均值偏离真值小 系统误差 • 精确度高：指随机误差和系统误差都非常小，才能说 随机误差和系统误差都非常 系统误差都非常小，才能说 测量的精确度高。
4
测量的要素
• • • • •
测量对象 测量手段（仪器、方法） 测量手段（仪器、方法） 测量结果 测量单位 测量条件
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测量误差及其分类
误差∆x＝测量结果 误差 ＝测量结果x －真值 x0 • 误差特性：普遍性、误差是小量 误差特性：普遍性、
– 由于真值的不可知，误差实际上很难计算 由于真值的不可知， – （有时可以用准确度较高的结果作为约定真值来计 算误差） 算误差）
①小误差出现的概率比大误差出现的概率大； 小误差出现的概率比大误差出现的概率大； ②多次测量时分布对称，具有抵偿性——因此取多次测量的平 多次测量时分布对称，具有抵偿性 因此取多次测量的平 因此 均值有利于消减随机误差。 均值有利于消减随机误差。
大学物理实验复习资料
大学物理实验复习资料大学物理实验复习资料复习要求1．第一章实验基本知识；2．所做的十二个实验原理、所用的仪器（准确的名称、使用方法、分度值、准确度）、实验操作步骤及其目的、思考题。
第一章练习题（答案）1．指出下列情况导致的误差属于偶然误差还是系统误差？⑴ 读数时视线与刻度尺面不垂直。
——————————该误差属于偶然误差。
⑵ 将待测物体放在米尺的不同位置测得的长度稍有不同。
——该误差属于系统误差。
⑶ 天平平衡时指针的停点重复几次都不同。
——————该误差属于偶然误差。
⑷ 水银温度计毛细管不均匀。
——————该误差属于系统误差。
⑸ 伏安法测电阻实验中，根据欧姆定律R x =U/I ，电流表内接或外接法所测得电阻的阻值与实际值不相等。
———————————————该误差属于系统误差。
2．指出下列各量为几位有效数字，再将各量改取成三位有效数字，并写成标准式。
测量值的尾数舍入规则：四舍六入、五之后非零则入、五之后为零则凑偶⑴ 63.74 cm ——四位有效数字， 6.37×10cm 。
⑵ 1.0850 cm ——五位有效数字， 1.08cm ，⑶ 0.01000 kg ——四位有效数字，1.00 ×10－2kg ，⑷ 0.86249m ——五位有效数字，8.62 ×10－1m ，⑸ 1.0000 kg ——五位有效数字， 1.00kg ，⑹ 2575.0 g ——五位有效数字，2.58×103g ，⑺ 102.6 s ；——四位有效数字，1.03 ×102s ，⑻ 0.2020 s ——四位有效数字，2.02 ×10－1s ，⑼ 1.530×10－3 m. ——四位有效数字，1.53 ×10－3m⑽ 15.35℃ ——四位有效数字，1.54×10℃3．实验结果表示⑴ 精密天平称一物体质量，共称五次，测量数据分别为：3.6127g ，3.6122g ，3.6121g ，3.6120g ，3.6125g ，试求① 计算其算术平均值、算术平均误差和相对误差并写出测量结果。
大学物理知识点的总结
大学物理知识点的总结一、理论基础力学1、运动学参照系。
质点运动的位移和路程，速度，加速度。
相对速度。
矢量和标量。
矢量的合成和分解。
匀速及匀速直线运动及其图象。
运动的合成。
抛体运动。
圆周运动。
刚体的平动和绕定轴的转动。
2、牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律。
惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。
胡克定律。
万有引力定律。
均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）。
开普勒定律。
行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡共点力作用下物体的平衡。
力矩。
刚体的平衡。
重心。
物体平衡的种类。
4、动量冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能功和功率。
动能和动能定理。
重力势能。
引力势能。
质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式（不要求导出）。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
碰撞。
6、流体静力学静止流体中的压强。
浮力。
7、振动简揩振动。
振幅。
频率和周期。
位相。
振动的图象。
参考圆。
振动的速度和加速度。
由动力学方程确定简谐振动的频率。
阻尼振动。
受迫振动和共振（定性了解）。
8、波和声横波和纵波。
波长、频率和波速的关系。
波的图象。
波的干涉和衍射（定性）。
声波。
声音的响度、音调和音品。
声音的共鸣。
乐音和噪声。
热学1、分子动理论原子和分子的量级。
分子的热运动。
布朗运动。
温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。
物体的内能。
2、热力学第一定律热力学第一定律。
3、气体的性质热力学温标。
理想气体状态方程。
普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释（定性）。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。
4、液体的性质流体分子运动的特点。
表面张力系数。
浸润现象和毛细现象（定性）。
5、固体的性质晶体和非晶体。
空间点阵。
固体分子运动的特点。
6、物态变化熔解和凝固。
熔点。
熔解热。
蒸发和凝结。
饱和汽压。
沸腾和沸点。
汽化热。
临界温度。
固体的升华。
空气的湿度和湿度计。
露点。
基础物理实验绪论知识点总结(北航版)
对上式微分： dn n 于是有： u (n)
n
cos
A 1 1 A 1 dA d cos dA 1 A A 1 A 2 2 2 2 2 cot cot dA cot d A A 2 2 2 2 2 sin sin 2 2
灯光源）对应的 50o58 3 ，则黄光对应的折射率 n u n = 【解】依题意，有：
sin A 60o 0 50o58 sin 2 2 1.6479 o A 50 58 sin sin 2 2
。
n
对折射率公式取对数： ln n ln sin A ln sin A
2
u x 1 u x x ， 1 1 2 u x i u xi
2 i i 2 i i
xi
7
五、 有效数字及其运算法则
1. 由若干位可靠数字和一位可疑数字合起来就构成了测量的有效数字。 （区别于计量学中的 有效数字） 2. 测量结果第一位（最高位）非零数字前的 0，不属于有效数字，而非零数字后面的 0 都是 有效数字。 3. 仪器示值有效数字的读取 对于直接观测量，直接读取仪器示值时，规定：通常可按“估读误差”来决定数据的有 效数字，即一般可读至标尺最小分度的 4. 有效数字的运算法则 加减法：以参加运算各量中有效数字最末一位位数最高的为准并与之对齐。 记 N A B C D ，则 u N u 2 A u2 B u2 C u2 D ，因此取决于 u A 、
1
在一定的实验条件下，三类误差有自己的内涵和界限；但当条件改变时，彼此又可互相
5.
准确度（or 精确度）——表示测量结果与被测量的（约定）真值之间的一致程度。
大学物理光学实验基本常识和知识
大学物理光学实验基本常识和知识一.基本常识1.所有光学透镜（透镜、平面镜、棱镜、光栅、波片、偏振器、分光镜等）的透光面不能用手触摸，需要清洗时必须使用专用透镜纸。
2.用于固定透镜的支架上的固定螺钉和调整螺钉应轻微扭曲。
3.白炽灯是复色光源（白光－由红、澄、黄、绿、青、蓝、紫色光混合而成）；汞灯是由部分线状谱的光混合成的复色光源；钠灯是准单色光源（有两条非常相近的波长），可以用于干涉实验的光源，只是光强较弱不方便观测；激光是单色光源（一种波长），是用于干涉实验的光源。
4.对于实验中使用的光学仪器，在进行实验之前，首先了解调节功能、各部分的功能和调节范围，以及秤的读数方法。
二、基本知识1.光学实验仪器（如：分光计、迈克尔逊干涉仪、读数显微镜、棱镜摄谱仪），可以用来做多种测试实验。
分光计可以用于三棱镜的顶角角度测量，某一波长的色散及色散曲线（n-λ曲线）测量，光栅衍射及光谱观测，某透明体的折射率测量。
实验用光源有汞灯、钠灯或激光器。
迈克尔逊干涉仪可以用于未知激光波长的实验测量，微位移的测量，当用平行光入射时，还可以进行面形、面形变、气体折射率或温度场的实验观测。
读数显微镜以钠灯为光源可以进行微小尺寸、球面半径的测量，还可以进行固体热胀系数、液体折射率等的测量。
棱镜摄谱仪可为了捕捉各种光源（多色光）的光谱，还可以测量线性光的波长。
2.在光具座上可进行的光学实验有：薄透镜的焦距测定，典型光学系统（显微镜、望远镜）的设计，偏振现象的观测，双棱镜的干涉、激光或钠光灯的波长测量等。
3.可以在光学平台上进行各种光学实验。
除了上述光学实验外，还可以进行许多设计和研究实验、全息干涉测量或全息图实验。
4.全息照相分为两个步骤：全息记录和再现。
从物理角度说，全息记录是两束光（物光和参考光）的干涉图样的拍摄和冲洗；全息再现是通过干涉图片产生的衍射图像。
5.对于所有干扰实验，防震是最重要的要求。
其次，根据光的时间相干性，用于干涉的两个激光束（或钠光）只能与一个光源（振幅或波面）分离，两个光束之间的光程差不能太大。
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２.误差的分类
根据误差的性质，分为系统误差、随机误差、粗大误差 （1）系统误差：在多次测量同一物理量时,符号和绝对值保持不 变的误差，或按某一确定规律变化的误差。其特征是它确定的规 律性。
零点差
将摆球简化为 质点，存在系 统误差
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按照测量者掌握的程度系统误差可分为
１.误差的定义
误差＝测量值－真值
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几点说明：（1）误差是普遍 Nhomakorabea在的（或者说任何测量都存在误差）， 误差存在于一切测量之中——误差公理。
（2）误差可正可负。它的正负取决于测量值偏离真值的 方向。
（3）误差的具体大小是不可知的。真值：在某一时刻、 位置或状态下，某量的客观值或实际值，它是一个理想 的概念，测量值永远不是真值，真值一般是不可知的， 特殊情况下是已知的（理论真值、约定真值、相对真值 等）。根据误差的定义，误差是无法求得的。通常用 x 作为作为真值的最佳估算值称为近真值。
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二.误差（Error）
测量结果的可靠性到底有多大，影响测量结果和客观真 值之间产生差异的因素有那些？这就是“误差与不确定度理论” 所要研究的问题。误差与不确定度理论是解决测量过程中的误 差分析和测量结果可靠性评定等问题的一门学问。
物理量在客观上具有确定的数值，称为真值。在测量过程中， 由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及受 人们认识能力所限等，测量所得数据和被测量的客观真值之间， 不可避免地存在差异，这在数值上表现为误差。
2.测量物理量的实验
3.验证性实验
大学物理实验课主要内容
三.物理实验课的任务 (自学)
1.掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能加深对物理 原理的理解。
2.培养提高从事科学实验的素质，严肃认真，遵守操作规程， 爱护公物，相互协作，讲究科学方法，注意安全等科学习惯。
3.获得必要的实验知识和操作技能的训练，培养学生初步具有 自学能力、动手能力、书写表达能力、初步实验设计能力、创 新能力等科学实验能力。
1.定义：利用仪器确定待测量大小的过程。 2.分类：
（1）按照测量结果获得方式不同，测量可分为直接测量和
间接测量。
直接测量：用测量仪器或仪表直接读出测量值的测量。如：用
米尺测量长度、用秒表测时间。
间接测量：通过测量某些直接测量值,再根据某一函数关系而
获得被测量数据的测量。如：用单摆实验测量重力加速度，公
式为
g
4
2
L T2
直接测量量是L和 T，间接测量量是 g 7
（2）按测量次数分为：单次测量和多次测量。
单次测量：对待测量测量了一次。
多次测量：在相同的测量条件下对待测量测量次数较多，一般多
于5次。
为使测量结果准确，减小随机误差，一般要进行多次测量。 单次测量的原因： （1）精度要求不高时（如体检称体重、测身高）； （2）无法进行多次测量时（对地震过程的测量）； 一个测量值（数据）不同于一个数值，必须由数值和单位两部分 组成，两者缺一不可，一个数值有了单位才具有物理意义，才可 以被称为物理量。单位通常采用国际单位制。 测量的四要素：测量对象、测量单位、测量方法和测量准确度。
根据自己的情况自由预约，原则上每周约一个即可。约了 必做，记住密码。本学期至少做7个，下学期至少做8个。多做
加分最多不超过100分。课程总结（2-1）或论文（2-2）占10％。
六.物理实验课注意事项
1.认真预习（实验成绩分数由三部分组成：预习、实验、实验 报告）；
2.按时到实验室上课；
3.做实验时态度要严肃认真，积极思考；
4.操作仪器、联结线路必须按有关规程进行，人为原因损坏仪 器要赔偿；
5.实验完毕应经教师检查数据、签字后，方可离开实验室。原 始数据附在实验报告后，不能丢失 。
6.注意个人修养，衣帽整齐。
6
误差理论与不确定度基础知识
一.测量（Measurement)
在科学研究和实验过程中，一切物理量都是通过测量获得 的，测量是物理实验中最基本和最重要的手段。
实验地点：物理实验楼 4.课后完成实验报告，一周内交上。
实验报告通常由以下几部分组成：实验名称、实验目的、简要 的实验原理计算公式必要的线路图、仪器设备型号量程级别等、实 验内容和数据、数据处理过程、结果的评定及分析、问题讨论、教 师签名的原始数据。
4
五.怎样写好预习报告
预习报告要求在正式实验前写好，内容包括 （1）实验名称（不可缺少实验序号）； （2）实验目的：说明本实验的目的； （3）原理摘要：在理解的基础上，用简短的文字
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四.物理实验课的程序
1.关于大学物理实验预约 实行开放式教学、计算机管理、网上预约。网址：
中国石油大学（主页）－教学院部－物理科学与技术学院 开放实验－学习网站－开放实验－开放实验管理系统
重点浏览学习网站内容有：使用说明、预约查询、上课须知、预 约指南、预习辅导等等。 2.课前预习(必要性)，写出预习报告，列出数据记录表格。 （合格的预习报告可作为实验报告的前半部分） 3.进行实验时，爱护实验仪器。实验完毕，教师检查数据。
4.与中学物理实验的区别：中学物理实验课以演示为主， 加深对物理学概念的理解；大学物理实验课每人一套实 验仪器，独立操作，独立测量，重点培养物理实验思想、 实验技能与创新能力。
5.本次课内容作为大学物理实验课的预备知识，对于顺利 完成该课程非常必要。
2
二.物理实验的分类
1.观察物理现象的实验(演示实验)
扼要阐述实验原理，切忌整篇照抄。力求做到图 文并茂，图指原理图、电路图、光路图等。写出 实验所用的主要公式，说明式中各量的意义、单 位以及适用条件等； （4）实验器材：说明仪器设备型号量程级别等； （5）实验内容与要求，遇到的问题及注意事项； （6）设计好数据记录表格：（另起一页）。
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五.注意事项
1.实验能力包括：实验构思、设计、组织、 进行；仪器的制作、安装、调试；数据 的测量、读取、记录、处理；结果的分 析、表达、推理、论断；报告的撰写与 发表等。
2.物理实验课培养学生通过实验手段去发 现问题、分析问题和解决问题的能力。 要求学生在每个实验中必须做到既动手、 1
3.物理实验的构思、实验方法、测量过程中的误差分析和 测量结果的可靠性评定、数据处理方法等适用于一切实 验。