university物理实验课程绪论.ppt

大学物理实验（营口大学园）任课教师：王丽tel 1. 前言 2. 误差与数据处理的基本知识 3. 常用数据处理方法 4. 怎样上好物理实验课 1.前言 1.1 物理实验的作用 1.2 物理实验课的目的 1.3 常用物理实验方法 以诺贝尔物理学奖为例： 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个实验的检验。 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。  历届获得诺贝尔物理学奖的华裔科学家： No.1 2 ：李政道、杨振宁 1957年诺贝尔物理学奖获得者，“他们对所谓的宇称不守恒定律的敏锐地研究，该定律导致了有关基本粒子的许多重大发现” No.3 ：丁肇中 1976年诺贝尔物理学奖获得者，“他们在发现新的重基本粒子方面的开创性工作”  历届获得诺贝尔物理学奖的华裔科学家： No.4 ：朱棣文 1997年诺贝尔物理学奖获得者，“发展了用激光冷却和捕获原子的方法” No.5 ：崔琦 1998年诺贝尔物理学奖获得者，“发现一种带有分数带电激发的新的量子流体形式” No.6 ：高锟 2009年诺贝尔物理学奖获得者，“在光学通信领域光在纤维中传输方面的突破性成就” 1.学习实验知识： 通过对实验现象的观察、分析和对 物理量的测量，学习物理实验知识和设 计思想，掌握和理解物理理论。 2.培养实验能力： 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断； 正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告； 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。 3.提高实验素养 培养理论联系实际和实事求是的科学作风； 严谨求实的工作态度； 主动研究和创新的探索精神； 遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。 小结： 物理实验课程不同于一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。 2.误差与数据处理的基本知识 2.1 常用基本概念 2.2 有效数字 2.3 直接测量的数据处理 2.4 间接测量的数据处理 2.1 常用基本概念 1. 测量：为了获得被测物理量的量值而实施的一组操作称为测量。 测量包含三个要素：实验操作，数据处理，实验结果。 测量的分类：按照获得测量值的方法分为直接测量和间接测量；按照测量条件分为等精度测量和非等精度测量。 2.1 常用基本概念 2.测量结果： 由测量所得到的赋予被测量量的值称为测量结果。 测量值=数值+单位 注意：测量值只有赋予单位才有物理意义。 2.1 常用基本概念 3.误差：测量值与真值之间存在的差异称之为误差。 （真值：物理量在一定实验条件下的客观存在值。是一个抽象的概念，一般无法得到。） 误差的大小：绝对误差=测量值-真值 相对误差=（绝对误差/真值）×100％ 误差来源：仪器误差，测量方法误差，个人误 差，环境误差。 误差的分类：随机误差，系统误差，粗大误差。 2.1 常用基本概念 4.系统误差： 指在同一被测量的多次测量的过程中，保持恒定或以可预知方式变化的测量误差的分量。 系统误差的来源：仪器固有缺陷、环境因素、实验方法、个人因素 如：电表、螺旋测微计的零位误差； 测电压、电流时由于忽略表内阻引起的误差。 螺旋测微计制造时的螺纹公差等。 2.1 常用基本概念 5.随机误差：由随机效应导致的误差称为随机误差。 来源：测量仪器、环境条件、测量人员等 如：实验装置和测量机构在各次调整操作上的变动性；测量仪器指示数值的变动性；以及观测者本人在判断和估计读数上的变动性。如操作读数时的视差影响。  随机误差的特点： (1) 小误差出现的概率比大误差出现的概率大； (2) 无穷多次测量时服从正态分布； (3) 具有抵偿性。 取多次测量的平均值有利于消减随机误差。 2.1 常用基本概念 6.算术平均值：假定对一个物理量进行了n次测量测得的值为xi (i =1, 2，…，n)，当n有限时xi 的算术平均值 可以作为被测量的最佳估计值，当测量次数n为无穷大时，算术平均值等于真值。 2.1 常用基本概念 7.实验标准差：当n有限测量时，测量值的实验标准差为： 实验标准差的意义：实验标准差是表示测量结果分散度的物理量。标准差小：表示测得值很密集，随