大学物理实验绪论课

大学物理实验绪论西南科技大学理学院赵福海绪论课两大部分内容基础知识基础知识不确定度数据处理测量误差一、二、三、教学要求教学要求实验教学安排实验课具体要求实验课考核办法一、二、三、大学物理实验课教学要求西南科技大学理学院省级大学物理实验教学示范中心2012.09物理实验课程预约必读

（一）物理实验课程安排，采取网上预约的方式进行，请同学们按时、按要求进行预约，预约前务必阅读此须知。平时应多查看该网页，及时了解本课程的情况及通知（实验预约IP地址：99/StuExpbook/）。

（二）学生进行网上预约实验的时间安排在（2012年9月14日）至（2012年10月13日）。请同学们务必在此时间内完成本期的实验预约，过时将不再预约，后果自负。预约实验时，请注意自己本期的课程安排，不要与其它任何课程发生冲突。

（三）本期有多个层次的物理实验，不同层次的物理实验在课程要求、内容和学时上有区别，请同学们在预约实验前务必核查清楚自己的学习层次。不同层次物理实验的要求如下：①选修普通物理实验B1、大学物理实验A1、物理实验B1的同学，完成本期全部7个实验；②选修物理实验C1的同学，完成本期5个实验：预备知识、示波器的使用、杨氏模量的测量、分光计调整和测量三棱镜的折射率

、电桥测电阻。③重修物理实验[1]按照①选课；重修物理实验D的同学按照②选课（四）成绩评定：实验中的理论课和每个实验都有相应的成绩并会对期末成绩产生影响。物理实验将施行比较灵活的实验考试，考试形式为“随机抽取应完成实验中的某个实验为考试实验，考试实验的成绩占期末成绩的30%，其余实验成绩以平均成绩的形式占期末成绩的70%”。务必请同学们认真对待每个实验内容！（五）实验时间：物理实验每个实验为3学时，本期物理实验开放的时间段为:上午3—5节（9:55—12:20）;中午6—8节（13:10—15:30）;下午9—10节（15:55—18:20）。请同学们注意上课时间，同时合理地预约自己完成实验的时间。（六）实验中心地址：新区东6幢C座2—3层。电话号码：6089672

二、课程要求：

1、按目前教学大纲，大学物理实验A1共64学时，分2学期完成，第一学期24学时，包括7个实验内容和1堂“误差理论”理论课，第二学期40学时，包括8个基础物理实验加上16学时的光学实验（理学院专业物理教研室承担）；物理实验B1和普通物理实验B1共48学时，分两学期完成，第一学期24学时，包括包括7个实验内容和一堂“误差理论”理论课；第二学期24学时，包括8个基础物理实验。物理实验C1共

32学时，分两学期完成，第一学期17学时，包括包括5个实验内容和1堂“误差理论”理论课；第二学期15学时，包括5个基础物理实验。2、每期实验安排采取学生网上预约的方式，开学后一般安排2周时间，课程较多的同学特别应及早预约，以免发生课程冲突。预约系统IP地址：99/StuExpbook/。随时查看通知，人数严重不满的课次将重新预约。

3、每学期实验期末成绩为：随机实验考试成绩占30%，其他实验的平均成绩占70%。

4、具体实验的成绩评定：每个实验的成绩分布详见实验报告单，每个实验的具体评分细则根据实验内容略有差异，在具体实验教学中根据实验中心的评分细则予以说明。

5、实验教学流程：按时上课→检查实验报告的预习部分（点名或签名）→任课教师讲授及操作示范→学生操作、教师辅导答疑及解决各种实验相关问题→教师检查数据、评定操作成绩及检查实验设备状况→合格后整理桌面设备、做好清洁卫生、离开实验室。

6、实验报告交纳完成实验后一周内将实验报告交至任课教师指定的报告收取箱（上课时注意记录任课教师的姓名及实验报告收取箱号码），物理实验报告收取箱位于东6幢C座3楼。

7、熟悉实验室各项规章制度。

注意：（1）本期实验报告单、补充讲义、本堂课后作业题领取地点：东6幢C座102（电话15808161735）。以班为单位集体领取。（2）实验教材领取：①本期学习物理实验教材以班为单位到学校（老区）教材科领取（电话：2419081,6089105）。（3）本堂课作业务必在“国庆”前交到本堂课教师指定的地点或收取箱。题单上务必写清任课教师姓名。过时不交或不按教师要求交到指定地点，后果自负。

物理实验重点提示：

一、未经实验老师允许，不得随意进入实验室。

二、完成实验报告的预习部分后才能进入实验室进行实验。

三、无故迟到十五分钟以上者、无故缺席实验者，取消本次实验资格，并以零分计成绩。

四、实验过程中，严格遵守操作规程，听从老师的安排。

五、实验结束后，原始数据经过指导老师检查签字，评定实验操作部分的成绩（不要用铅笔记录实验数据;伪造、抄袭实验数据本实验以零分计），整理好实验器材，方可离开实验室。

六、实验结束后，在一周内完成实验报告的各个部分内容，并交到指定地点。

物理实验的重要作用首先，实验可以发现新事实，实验结果可以为物理规律的建立提供依据

其次，实验又是检验理论正确与否的重要判据实验的重要作用从了另一方面也可得以反映。当代最为人们注目的诺贝尔物理学奖从1901年第一次授奖至今已有得主约150名，其中主要以实验物理方面的成就而获奖者约占73％强，实验物理大师数不胜数.

实验目的、意义自然科学的理论自然科学的理论不能离开不能离开实验的基础。实验的基础。丁肇中丁肇中大学物理实验课的教学及要求课程任务：学习物理实验知识，加深对物理学的理解．培养与提高学生的科学实验的能力和素养．基本教学程序：实验前的预习、实验中的观测、实验报告学习资源：参考书：《物理实验教程》第二版丁慎训主编《大学基础物理实验》朱世国等编网上资源：电子科技大学物理实验中心/newxp/netcourse/ningzhihua/Templates/xulun.htm课件库http://e_/kjk/一、实验误差的基本慨念二、直接测量量误差估计三、间接测量量的误差估计四、测量结果的不确定度五、有效数字的基本知识六、数据处理的基本方法绪论一、滔实验凡误差镇的基乓本慨混念（二厨）误棋差的枯分类（四行）精掩确度共与准列确度（三弃）误把差的丈表示（一战）测沃量与饭误差（一校）测举量与督误差1、螺测量测量川是为恐了确羡定被绳测对年象的嘱量值什而进浆行的眉被测搂量与复同类花标准配量（必量具榜或仪处器）娇相比搞较的救过程驴。测量膏的四拜要素筐：测宫量对访象、摩测量勿单位孙、测周量方躁法、亡测量暮的准终确度堤。2、仪测量膜的分蚂类（1止）直誉接测笋量和迅间接腰测量驾（按企测量缘瑞的方幅法）（2拣）等哪精度貌测量沾与非织等精商度测价量（翁按测裳量条且件）3、扩测量赴仪器4、呈测量哭的目哀的（1耳）真袋值及尤真值据的不戏可确顷知性（2蹈）误仅差公炒理：掩测量怪结果扫都具朗有误凭差，结误差闪自始劈燕至终惠存在微于一甩切的压科学扒实验改和测踩量过机程之渴中。（3利）真旦值可设知和粥相对轮可知a.理论誉真值b.计量爬学的宅真值c.标准察器的我相对携真值d.近似模真值矮（近盏真值导、最同佳估晨计值播）真值真值在一定条件下，任何一个物理量的大小都是客观存在的，都有一个移的客观量值，称为真值。以表示。不依人的意志为转A严格的完善测量难以做到，故真值就不能确定。约定真值：理论真值：理论设计值，公理值，理论公式计算值。计量约定值：国际计量大会规定的各种基本单位值，基本常数值。标准器件值：高级标准器件值作为较低级仪表的相对标准值。算数平均值：测量次数趋于无穷时，测量值的算术平均值趋于真值。5、父测量跃的任宁务：a.给出狠被测窜量真乖值的岭最佳些估计掀值。b.给出朋真值鞭最佳巩估计这值的跪可靠渔程度夸的估坏计。（二妹）误叙差及后分类（三矮）误档差的态表示绝对错误差任：δ＝ｘ－命ｘ０相对翅误差众:引用小误差鼓:注意燃：相吵对误船差、笋引用矛误差柔通常纹用百完分数恶来表鲜示，伸它是祖一个证比值轻没有筑单位器，一眨般用冻“四璃舍六昏入五济看左激右”烧取二蛾位有祸效数和字。标准酬误差症:(n→既∞)算术罩平均吵标准难差：算术挡平均睛差：极限党误差吨：返回二、刃直接候测量角量的香误差召估计1、限随机多误差青的特章点2、梁标准让误差百与正窃态分膜布3、晨测量锦值的版随机鲜误差狭估计4、俩ｔ型欣分布5、朝测量她次数随机虚误差随机晶误差是重汽复测因量中芒以不酿可预桌知的顺方式尸变化摧的测淋量误原差分商量。随机餐误差以特点炒：随机登性、漏服从劫统计斧规律蠢。大多炉数随踏机误桌差服挤从正全态分疾布规月律。正态示分布存随机够误差阴的特勒征下面笔介绍酱其中报的两龟个基跟本概早念：实验速值及竞平均多值的揭标准娱偏差婚概念正态峡分布正态分布随机误差的特征若对共某物歌理量值作无岭数次鸟重复茅测量仇，服从努正态炊分布垄时x测量邪值执出现遇的概艇率密纯度为f(x(，f(x(sp12e(x(m22s2其中=Si1nxinmlim∞n=s=lim∞n(x(m2Si1nni称为猛总体腐平均奋值f(x(x拐点拐点ss68死.3傲%mm+m-称为正态分布的标准差表征测量的分散性图示ssmm+m-68.3%m-s2m+s295.4%m99.7%m-s3m+s3mxf(x(正态雷概率石分布f(x(xmsm+sm-测量的分散性较大f(x(xssmm+m-测量的分散性较小随机狮差基免本特遭征f(x(x拐点拐点ss68.3%mm+m-正态分布随机误差有四个基本特征绝对值很大的误差出现的概率近于零；随机误差的算术平均值随着测量次数单峰性绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的率大；的增加而减小，最后趋近于零。绝对值相等的正误差和负误差出现的几率相等；对称性有界性抵偿性归纳标准软偏差实验值及平均值的标准偏差概念测量值的算数平均值=Si1nxin1x实际上测量次数总是有限的，在大学物理实验中，n通常取≤n≤105，一般采用下述定义式进行评估平均值的实验标准偏差=xs=nSi21n(xi)nx1=n()xs（表征同一被测量的各个测量列平均值的分散性）单次实验值的标准偏差Si21n(xi)nx1==xs（表征随机误差引起测得值的分散性）xi12345三、遭间接税测量欺量的慌误差丈估计1、食误差辛传递元的基垦本公抗式2、怒标准如误差间的传期递与屠合成3、盈常用洞函数返的标轻准差六的传舒递公流式4、壤求间徐接测怨量结蚊果误霞差的究步骤1234四、缘瑞测量氧结果穿的不吼确定嚼度(一察).赏不确课定度林的概夕念不确铜定度较是指市由于新测量膀误差阿的存牌在而猎对被多测量遮值不闷能确渐定的祝程度米，表冻征被浇测量耳的真陵值所玻处的梨量值浅范围针的评泡定。不确要定度池反映至了可柏能存宫在的迟误差检分布承范围届，即读随机财误差火分量和和未劳定系浓统误倦差分廉量的这联合赶分布在范围袍。由于唉真值悠的不沫可知祖，误以差一俗般是希不能摇计算礼的，喝它可缝正、崭可负狗也可序能十狡分接塑近零沫；而麻不确戴定度编总是巩不为始零的丈正值旷，是贤可以懂具体脑评定升的。（二钩）测吊量结擦果的灵表示膀和合轰成不弄确定排度旱测希量结惜果的膜科学携表达梨形式鲜：式中斯ｘ为修待测秋量，是测新量的决近真姻值，是合论成标削准不挂确定究度，一般趁用“煎四舍泛六入驴五看卵左右创”的金舍入浪规则汗，项保留宋一位轨有效悬数字。在表达式中，近真值、标准不确定度、单位三要素缺一不可．近真值的末位数应与标准不确定度或绝对误差δ的所在对齐，近真值的末位数应与标准不确定度的数量级、单位要相同。表示如真值志在区小间;内的惹概率猾约等蒜于或屠大于0.干95依据斧国内遍外规劈燕范，鲜在物裕理实亭验中袜采用曾以下刘的不唯确定姿度简谱化评升定方仙法总不爬确定贱度Δ从评更定方疮法上基分为崭两类料分类积：A类分柜量ΔA--怖--对-多次镰重复润测量膝时用仍统计意学方愿法估携算的页分量床；B类分戒量ΔB--饼--尺--用其第他方培法（邻非统泄计学金方法扑）评曲定的拌分量遮；这两勒类分召量在损相同更置信墙概率厉下用钳方和撕根方栗法合饿成总格不确贡定度萝：（三丙）直孔接测争量的汪标准侄不确珍定度锄计算库见鞠教材惹ｐ11页例盈题3（四剧）间企接测厌量结孟果的泥合成版标准击不确散定粥度计碗算见教鹅材ｐ胳13例题2（静）五、军有效疗数字滋的基南本知达识（幻玉）（首）六、坏数据社处理杏的基照本方刘法以下孔用伏拨安法逮测电怀阻数岁据为赚例作忽图来抖详细落说明炉作图局步骤例，实晕验数位据列隆表如狼下U(V)0.000.741.522.33.3083.664.495.245.986.767.50I(mA)0.002.004.0512.0013.9915.9218.0020.01作图伏步骤1．惠选毯择合牧适的衡坐标推分度错值，君确定启坐标唇纸的扶大小昌:沈量值仗的有坛效位技数，痛一般望以1数－2mm对应绍于测杨量值喝的次邪末位辛数。漏分度傲值选歌定后前，由川分度施值及恩数据俗范围艘就可答确定股坐标搁范围喷（略瞒大于匹数据泽范围说）、某坐标眠纸的老大小征（略羞大于老坐标裂的范叶围）钱据慨此由稼实验平数据汽可定曾出：记电压U轴可叮选1mm对应砌0.毒10V，范围股0－熄11V，电流I轴可瘦选1mm对应石0.及20mA，范围浮0-互22mA；坐标抢纸大梢小约在为做13谷0mm宏*1刚30杏mm特别垒注意滨最小拍坐标搭值不巴必都桌从零差开始武，以捐便图有线比庄较均蚕衡美搅观地洒布满粒全图浊。2.盒标明旗坐标类轴3.堵标实印验点鲁（可观用×岔、ｏ谅、.耍）4.床连成升图线佛用直毒尺、拴曲线逢板等晌把点朴连成伟直线络、光稼滑曲谦线。陆一般总不强绩求直滨线或削曲线块通过残每个音实验傅点，俱应使傍图线遗两边公的实术验点稠与图蹲线最健为接基近且嚷分布滴大体专均匀死。图说线正伪穿过万