绪论_理工非物理类大物实验_2012.03.ppt

1、理论，大学物理实验，大学物理实验课的地位和作用，物理学是一门实验科学。大学物理实验是理工科院校所有专业必修的独立基础实验课程，是学生在大学接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理学是研究物质运动一般规律和物质基本结构的科学，是自然科学的基础学科，也是学习其他自然科学和工程技术的基础。物理学史是一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起着重要的作用。教学目的和要求，学习物理知识，培养物理能力，提高实验素养，教学目的和要求，学习物理知识，观察和分析物理现象，测量物理量，学习物理实验知识和设计思想，掌握和理解物理理论，掌握物理实验基本技术，掌握误差理论，教学目的和要求，培养物理能力，

2、正确使用常用仪器，掌握基本物理量的测量方法，运用物理理论对实验现象进行初步分析， 正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，解释实验结果，撰写合格的实验报告，可以根据实验目的和仪器设计合理的实验方案。教学目标和要求，提高实验素养，培养用理论知识和实事求是的科学作风判断实验结果的能力，认真认证实验态度，积极学习和创新探索精神，遵守纪律，团结合作，爱护公物，通过大学物理实验学习掌握基本实验能力。基本实验能力是指能够成功完成一定实验活动(科研实验或教学实验)的各种相关能力的总和。观察思维能力：观察和分析实验现象并在实验中获得正确规律的能力。使用仪器的能力可以在教材或使用手册的帮助下掌握调整和使用仪器的能

3、力。故障分析能力：在实验中正确找出异常现象的原因并排除故障的能力。正确记录和处理实验数据以及正确分析实验误差的能力。写报告的能力写标准化的合格的实验报告的能力。初步实验设计能力可以根据学科要求确定实验方案和条件，合理选择实验仪器。研究大学物理实验的意义，物理实验的重要性不仅在于它促进了物理学的发展，而且在自然科学和工程技术的发展中发挥了独特的作用。当代生物学、化学、医学、医学和生命科学的研究也离不开物理实验的技术和手段。掌握物理实验的思想、方法和技能是理工科学生的重要素质之一。如何学好大学物理实验并掌握实验知识的学习方法？培养阅读课本和参考书的好习惯。按照大学物理实验程序制定严格的实验规范。搞

4、好每节实验课，全面掌握课程内容。有意识地训练实验技能。仔细写实验报告。物理实验课的基本程序，实验顺利进行的关键，预习实验，实验的目的，实验的原理，基本仪器的使用，实验的注意事项，实验预习报告，主要仪器的名称，用途，原理(主要公式，原理图)，简要步骤(注意事项)，记录数据表(已知量，规定量，待测单位)，以及相应的常用结果， 作为最终等级的一部分，螺旋千分尺的零位为0.004，已知螺旋千分尺的仪器公差为0.004毫米。请给出完整的测量结果。，直接测量不确定度计算示例，(零点修正)，结果表达式：L=0.2460.004(mm)Ur=2% P=0.683，平均直径，不确定度计算，间接测量不确定度计算，

5、假设待测值与各直接测量值之间存在函数关系，待测平均值的不确定度和差值形式为乘除指数形式。在误差传递公式中，根中有随机误差项，而在不确定度传递公式中，根中可以有甲类或乙类不确定度、标准不确定度或扩展不确定度，使用起来更方便。需要注意的是，不同的物理量可以在不同的时间测量，分别采用不同的测试因子，但要求所有测量值在合成过程中具有相同的置信概率。经过这种综合，最终结果的不确定性有一个共同的置信概率。间接测量不确定度计算，间接测量不确定度综合实例，实例2:测量了金属环的外径、内径和高度，得到了体积的测量结果。间接测量量、环量平均值、不确定度合成公式和相对不确定度的不确定度合成实例。结果表明，有效数能够

6、正确有效地代表被测量实际情况的所有数字测量结果中的准确数和最后可疑数。对于更大或更小的数字，通常使用科学计数。数字前面的“0”不是有效数字，数字中间或结尾的“0”是有效数字。有效位数与准确度有关，对相同物理量测量的有效位数越多，准确度越高。有效数、读数有效数、可靠数、可疑数、15.2毫米15.0毫米、有效数运算加减：加(减)和(差)数时，小数点后的位数应与小数点后位数最少的位数相同。4.178 21.3 25.478，有效数字运算加减：加(减)和(差)数时，小数点后的位数应与小数点后位数最少的位数相同。4.178 21.3 25.478=25.5，有效数，有效数运算乘法和除法：数量相乘(除)后

7、的积(商)所保留的有效数只需与因子中有效数最少的有效数相同即可。4.178 10.1 4178 4178 42.1978，有效数字，有效数字乘法和除法：乘法(除法)后的数量的乘积(商)所保留的有效数字只需要与因子中有效数字最少的那个相同。4.178 10.1 4178 4178 42.1978=42.2，这是一个很大的数字。在操作过程中会保留许多数字，并根据需要选择结果。有效数字尾数的舍入规则是4倍和6倍。如果要丢弃的数字的最高位数为4或更少，则最高位数为6或更多的数字将被丢弃。如果要丢弃的下一个数字的最高数字是5，而前一个数字是奇数，则加1。如果是偶数，它将被丢弃。例如：4.327494.3

8、27 4.327514.328 4.327614.328 4.328504.328，有效数字，当读取和记录直接测量时，一般仪器显示的数字值都是有效数字，所以读取所有值并记录它们(包括最后一个数字的评估)。刻度仪表的读数应估计为1/10、1/5或1/2。光标型测量工具只能读取光标分割值。数字仪器或步进仪器(如电阻箱等。)不需要评估，并且仪器显示的最后位置是可疑的。当最后一位为“0”时，该位也是要读取的有效数字。间接测量结果的有效位数可以根据计算出的不确定度值来确定。有效数字，在计算过程中没有选择，而最终结果的有效数字是由不确定性决定的。例如：45.465350 45，45.5，45.47，45.

9、465，45.4654，数据处理的基本方法，列表法，作图法，差分法，最小二乘法，列表法，将实验数据列表成表格，可以简明地表达相关物理量之间的关系。清单要求：清单应简洁明了，以便看到相关数量之间的关系，便于数据处理。表中每个符号所代表的物理量的含义必须解释清楚，单位必须表述清楚。表中的数据应正确反映测量值的有效数字。列表法、金属电阻温度系数的测定法、作图法和作图法可以形象直观地显示物理量之间的函数关系，也可以用来寻找一些物理参数。绘图时，我们应该先整理数据表，然后用绘图纸绘图(或用电脑绘图)。1.选择适当的坐标分割值来确定图形纸张的大小。坐标分度值的选择应基本反映测量值的精度。根据表格数据，u轴

10、1毫米对应0.10伏，I轴1毫米对应0.20毫安，可以确定绘图纸的尺寸(略大于坐标范围和数据范围)。表1:伏安法测电阻的实验数据，图例显示不当：图1，计算机绘图的ORIGIN，逐步法，当两个变量之间的函数关系可以用多项式形式表示，自变量以相等的间隔变化时，数据通常采用逐步法处理。它的优点是可以充分利用测量数据获得所需的物理量。对于线性函数的形式，因变量变化的平均值可以用差分法计算。具体方法是将测量值分成两组，分别减去相应的项目，然后取平均值得到结果。逐步法一般是针对多项式实验公式，逐步法的例子，线性回归法-最小二乘法，回归分析法。回归分析方法使用数理统计来处理相关性，并确定变量之间是否存在相关

11、性。如果存在相关性，找出它们之间适当的数学表达式。相互关联的变量之间的关系可以分为两种类型：变量之间有完全确定的关系：函数关系；变量之间的联系存在不同程度的不确定性：相关性；以上两种关系可以相互转化。最小二乘法适用于自变量X的误差远小于因变量y的误差的情况。最小二乘法从一组实验数据中拟合出最优曲线，常用的方法是最小二乘法。如果物理量x和y满足函数关系：y=b1x b2，并且从实验数据x1、x2xn和y1、y2yn获得一系列b1i和b2i，则最小二乘法是使用这些实验数据来确定等式中的最佳待定常数b1和b2，从而最小化测量列的误差。解决方案：1。列表，可以从上表中得到：那么相关系数：因为n=17，临界相关系数R0=0.575可以通过查表找到。可以看到RR0，表明x和y之间存在线性关系，然后我们可以进一步找出：通过计算，这组数据应该被剔除(6.67，654)，剩下的n=16组数据。使用Chauvigne剔除标准剔除测量值中存在严重误差的数据，列表如下(当n=17，Cu=2.17时):2。消除重大错误。可以看出RR0，表明X和Y之间存在线性关系。然后，我们可以