《如何做好奥林匹克物理实验》课件.ppt

如何做好奥林匹克物理实验 华南师大附属中学 黄爱国 物理学是一门实验科学，物理定律的建立，无一不以实验为基础，并受到实验的检验。实验素质的好坏、实验水平的高低，是衡量一个同学学习物理水平的标志之一。因此在物理竞赛中，实验部分要占总分的30%—40%。下面从两方面来谈如何做好奥林匹克物理实验。 一、实验设计的原则 尽量减小由于实验原理不完善带来的系统误差。 尽量减小由于测量仪器不准确带来的误差。 尽量减小外界环境对实验的影响。 尽量减小由于实验原理不完善带来的系统误差 一般实验的原理往往存在不完善的地方，在设计实验时应根据要求选择最佳的实验方案 例.用伏安法测定电阻的阻值 内接法 电压补偿消除了实验原理带来的实验误差 尽量减小由于测量仪器不准确带来的误差。 尽量少用直接测量，多用比较的方法。 多用替代的方法。替代的方法是用一个标准的已知量替代被测量，并调节此标准，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。 例.惠斯通电桥 请思考：怎样用不等臂天平测物体的质量 器材：不等臂天平、直尺、砝码、细沙、被测物体。 尽量减小外界环境对实验的影响 利用补偿法在实验中人为地增加一些因素，以抵消或减小一些难以避免的外界条件的影响。 用异号法，在实验设计时进行有意识的安排，使系统误差的两部分符号相反，以达到减小系统误差的目的。 例.测定冰的熔解热 适当选取量热器的初温高于室温，使系统在前一部分时间内向周围环境放热。 适当控制实验条件，使系统的末温低于室温，使系统在后一部分时间内从周围环境吸热。 二、实验数据处理 函数法 列表法 图象法 逐差法 外推法 线性回归法 函数法 函数法是用计算的方法求出实验结果，并确定其误差的范围 列表法作用 将数据列表，简单而明确的表示有关的物理量之间的对应关系，易于参考比较测量结果，及时发现问题和分析问题。 数据列表还可以提高处理数据的效率，减小错误，利于计算和分析误差，必要时可对数据随时查对。 列表法的要求 表应写出名称。 表中的项目应写名称和单位。 表中的数据应正确反映测量结果的有效数字。 图象法 作用：形象直观表示物理量的变化规律、有平均的效果、能帮助发现错误。 作图规则：（1）必须用坐标纸；（2）通常以横轴代表自变量、纵轴代表因变量；（3）标点以“+”表示、连线连成直线或光滑曲线；（4）应标明图的名称。 用图象法求直线斜率 取两点P1（X1、Y1）和P2（X2、Y2） 用图象法求直线截距 取三点P1（X1、Y1）、P2（X2、Y2）和P3（X3、Y3） 曲线化直 直线 抛物线 双曲线 平方 反比 指数 曲线 匀变速运动 单摆 玻—马定律 库仑定律 阻尼振动 逐差法 一般用于等间隔线性变化测量中所得得数据处理 逐差法 例：长为X1弹簧，逐次在下端加m千克的砝码，测出长度分别为X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10。 外推法 将图线延长，从而获得一些在原来实验范围之外得物理数据。 线性回归法 通过数学的方法确定代表某组实验数据的最佳图线。 思考题： 测量弹簧的有效质量和经度系数 器材：支架、弹簧、砝码、秒表 思考题：测定一个凹透镜的焦距 器材：一个激光器、两个凸透镜、光具座、被测凹透镜 （2）利用平行光测焦距 （3）利用图象法外推得到凹透镜的焦距 * 外接法 电流补偿 消除了实验原理带来的实验误差 伏安法测电阻的I—U曲线 斜率 截距 例：长为X1弹簧，逐次在下端加m千克的砝码，测出长度分别为X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10。 将这组等间隔连续测量数据按次序分成高低两组：一组X1、 X2、X3、X4、X5另一组X6、X7、X8、X9、X10。 a与h成正比，作a-h图，外推的h=0时，a=0，即小车在光滑水平地面上作匀速直线运动 例：用打点计时器研究小车在光滑水平面上的运动情况 利用图象法求出斜率和截距 （1）激光扩束 *