大学物理实验绪论73188128

大学物理实验绪论课一、物理实验的地位和作用历史上每次重大的技术革命都起源于物理学的发展热力学、分子物理学的发展使人类进入蒸气机时代电磁学的发展使人类跨入电气化时代原子物理学、量子力学的发展，促进了以半导体、原子核、激光和电子计算技术为标志的新技术革命物理学从本质上说是一门实验科学。一切物理概念的确立、物理规律的发现、物理理论的建立，都必须以严格的物理实验为基础；理论是否正确，又必须通过实验和生产实践来检验。伽利略的斜面实验首先引入科学的实验方法托马斯·扬双缝干涉实验光的波动说赫兹实验验证电磁波的存在黑体辐射实验促使普朗克引出量子的概念光电效应和康普顿实验光的粒子性物理实验在物理学自身发展过程中有着重要作用，同时在推动各自然科学、工程技术的发展中也有着不可替代的作用。科学实验离不开科学理论的指导，实验和理论是不可分的。因此我们要处理好实验和理论的关系，既重视科学实验，又重视科学理论。二、大学物理实验课的目的和任务1、学习和掌握物理实验的基本知识2、培养与提高学生的科学实验能力3、培养与提高学生的科学实验素养自学能力、动手能力、分析判断能力、书面表达能力、设计制作能力实事求是、理论联系实际的作风认真严谨的科学态度不断探索、勇于创新的科学精神团结协作、遵守纪律、爱护公物的优良品德三、物理实验课的基本程序1、预习——写好预习报告2、进行实验操作3、撰写实验报告：课本第3页实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器及型号、实验内容及步骤、预习思考题不急于动手，先对照书本熟悉仪器，弄清楚仪器的使用方法、注意事项实验前要在计算机上进行实验预习检测原始数据记录、不确定度的计算、结果表达式、误差原因分析四、测量及其分类1、定义：借助仪器将待测量和规定的标准量进行比 较来确定其倍数的过程例：用物理天平测量某物体的质量为65.42g数值：65.42单位：g2、分类：有不同的分类方法按测量方法分直接测量：天平称质量间接测量：圆柱按测量条件和过程分等精度测量不等精度测量五、误差及其分类1、误差的概念真值测量值绝对误差相对误差问题：和可以计算出来吗？2、误差的分类按性质和来源分A、系统误差：在同一条件下多次测量同一量时，误差的符号和绝对值保持恒定；或在该测量条件改变时，按某一确定规律变化的误差。（1）仪器误差：由仪器的精度、缺陷或不完善造成例：天平两臂不等长、千分尺的零点不准（2）原理、方法误差：实验理论的不完善造成例：伏安法测内阻、（3）观测者误差：由观测者本人生理、心理特点及固有习惯所造成的误差。系统误差可以加以修正B、随机误差：在相同的实际测量条件下多次测量同一物理量时，误差的绝对值和符号的变化，时大时小、时正时负，以不可预定方式变化的误差称为随机误差或偶然误差。（1）外界偶然因素的干扰和影响气流的扰动、温度的起伏、电压的波动、电磁波的干扰（2）实验者的技术水平和感觉器官分辨能力的限制随机误差的特点：（1）单峰性：绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的概率大（2）对称性：绝对值相等的正负误差出现的概率相等（3）抵偿性：（4）有界性：极大的正误差和极小的负误差出现的概率极小。P(△x）△x图1高斯误差分布曲线六、直接测量结果的表示和总的不确定度的估计1、算术平均值——最佳真值由抵偿性可知残差：标准偏差：计算器2、不确定度由于误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是对被测量的真值所处的量值范围的评定。多次重复测量用统计方法算出的分量用其它方法估计出的分量总的不确定度3、直接测量结果的表示表示多次测量结果的平均值或单次测量值结果表达式意义：表示被测量的真值在上述范围之外的概率很小两种情况：（1）无理论值（2）有理论值或公认值4、A类不确定度的估计N>5时N≤5时5、B类不确定度的估计游标卡尺6、总的不确定度的估计N>5时N≤5时N=1时七、间接测量结果的计算和不确定度的合成1、间接测量结果的计算为彼此独立的直接测量量分别为的算术平均值间接测量结果错误的计算方法2、间接测量不确定度的合成N>5时和差积商八、有效数字N≤5时，也可采用下面两个公式1、定义：有效数字一般由若干个准确数字和末一位估读数字组成。2、科学记数法时的有效数字：以的有效数字位数为准九、物理实验常用的数据处理方法1、列表法（最好在实验之前预习时就设计好表格）B、物理量的名称、单位（包括量纲）应写在标题栏内，单位不要和数据记在一起C、应注意测量数据的有效数字，不能随意涂改D、表格力求简单明了，并注明实验日期、实验条件及仪器型号A、表的名称要注明2、作图法（用坐标纸）A、选择合适的坐标分度值和最小坐标值，以便作出的图线大体上能充满全图，布局美观、合理。B、标明坐标轴。横坐标，纵坐标是什么物理量、符号、单位、坐标轴分度值。C、先标点后连线。D、写明图特征。截距、斜率