物理实验理论.2010.3.8.ppt

第一章 绪论 1.物理实验课的地位和任务 物理实验课程是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的一门独立设置的必修基础课程。 本课程的基本任务是：学习实验物理知识，了解科学实验的主要过程和基本方法，学习基本实验仪器的使用，训练基本技能，培养和提高学生进行科学实验的能力和素养。 培养和提高学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律、爱护公共财产的优良品德，团结协作的团队精神。 2.物理实验课教学基本要求 学习和掌握常用基本实验仪器的原理、性能和使用方法，学会基本实验技术和一般物理量的测量方法和手段。 学习和掌握实验数据的处理和不确定度的评定，能够根据实验要求写出规范的实验报告。能够正确表述实验结果和对结果进行分析讨论。 学好实验，要求学生要养成良好的实验习惯，不仅要掌握知识，更要通过实验提高自己的综合素质。学习观察、分析、研究实验现象，加深对某些重要物理现象和实验规律的认识和理解。 3.物理实验课主要教学环节与基本规则 一、实验预习 ? 仔细阅读教材， 明确实验目的和任务，弄清实验原理，了解实验内容、测量方法以及实验注意事项。 ? 认真写好预习报告，包括实验名称、实验目的、实验原理等。实验原理要写出主要公式，画好电路图或光路图，简述实验内容和注意事项。根据实验要求设计好记录实验数据的表格（最好单独用一张作业纸）。没有预习报告或预习报告不合格者不能进行实验操作 ? 在上实验课时，应首先了解仪器性能，熟悉仪器的使用方法和使用注意事项，而后进行实验操作。操作过程中不可擅自离位更换仪器（特殊情况需经教师许可才能更换），注意爱护实验设备，不得随意拆装仪器。损坏仪器按学校有关规定处罚。 ?要求每位学生独立完成每一个实验，仪器发生故障时，不要沮丧，应看作是学习的机会，并在教师的指导下学习排除故障的方法。实验结束后，应将实验仪器整理复原。 ? 数据是实验的语言，实验的成功与否要用数据来说明。实验者应把操作所得原始数据真实的记录在实验数据记录表格中，记录原始数据应注意有效数字的位数和物理量的单位。实验结束后，实验数据要交指导老师检查签字后才有效。不得抄袭别人的实验数据，杜绝弄虚作假。 三、撰写实验报告 ?正确处理数据并写出一份简洁、清楚、有见解的实验报告是物理实验基本训练的重要内容之一。数据处理过程包括计算、作图、不确定度分析和评定等，按要求对数据进行处理后应给出明确的实验结果，实验报告还应包括小结和讨论、解答课后思考题等。 （实验报告要求见教材p5） ?交实验报告的时间，每次实验课前交上一次实验的实验报告，由课代表收齐交给实验教师。无故逾期不交报告按无实验报告处理。每位学生应保存好自己的实验报告。 4.规则和纪律 遵守纪律按时到课：不允许随意迟到，无故不上课者一律不予补课。生病或确有事情需请假者，要有相应的假条，并且应在病好、事后及时找任课教师安排补课。 离开实验室前必须整理仪器：学生做完实验必须整理好仪器，填写仪器使用登记，保持实验室整洁卫生。 不得随意翻动实验室其它仪器。 每学期完成四个以上实验，有资格参加期末考试。 第二章 误差与数据处理基础知识 测量及其分类 真值、测量值和测量误差 测量结果与不确定度的评定 有效数字和仪器读数规则 实验数据处理基本方法 2.1. 测量及其分类 现代的物理实验离不开定量的测量，测量是利用仪器设备通过一定的方法，将待测物理量与一个选做为标准的同类物理量进行比较，确定待测物理量大小的过程。 测量的目的：获得测量值(数据)。 按获得结果的方法：测量可分为直接测量和间接测量 按测量条件：测量可分为等精度测量和不等精度测量 等精度测量: 相同测量条件下，对同一被测量进行重复性测量。测量的所有数据称为测量列，测量列中所有数据可信赖程度相同。 2.2. 真值、测量值和测量误差 真值：物理量在客观上存在着的确定数值。 真值是一个抽象的概念，一般无法得到。实际应用中用约定真值：公认真值（物理常数）；计量约定真值；修正过的算术平均值等等。 测量值：用实验手段测量出来的值叫测量值。 测量误差：测量涉及人员,仪器,环境,方法等条件影响，测量结果与被测量真值之间总是存在一定的偏差，称为测量误差。 ? 误差的特点 普遍性：误差存在一切测量之中，贯穿于测量始终。 不可知性：一般真值是未知的，无法得到绝对误差。 ? 误差的分类 （1）系统误差 在相同条件下，对同一测量量的多次测量过程中，保持恒定（大小、正负不变）或按特定规律变化的误差。 例如：仪器零点不准、环境条件、方法或理论误差等。其特征是具有确定性。 （2）随机误差 在相同条件下，对同一测量量的多次测量过程中，每次测量的误差大小正负难以预测，其特征是它的不确定性。 随机误差的来源