华南理工大学物理实验2013绪论

大学物理实验——绪论张伶俐今天的学习内容:1.关于实验课2.实验课的目的3.理论知识大学物理实验课必修课它是独立的一门课，成绩与大学物理无关1、通过对物理实验现象的观察、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和对物理量的测量，掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能，加深对物理学原理的理解。2、培养和提高科学实验能力，包括：自学能力：通过阅读实验教材或参考资料，正确理解实验内容，作好实验前的准备；动手能力：借助教材或仪器说明书，正确使用基本实验仪器；物理实验课的目的思维判断能力：能够运用物理学理论对实验现象进行初步的分析和判断；书面表达能力：能够正确 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和处理实验数据，分析实验结果，撰写合格的实验报告；简单的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 能力：能够根据课题要求，独立完成教学性的设计性实验。物理实验课的目的3、培养从事科学实验的素质理论联系实际和实事求是的科学作风。严肃认真的工作态度。遵守纪律、团结协作和爱护公共财物的优良品德。热爱科学，勇于创新，力戒浮躁，讲究诚信。物理实验课的目的毕业后工作的演练工作素质的培养实验是创新的主要源泉社会需要创新型的人才，需要动手能力强的人才科技研究的主要工作就是设计实验，获得数据成功是一系列良好习惯的结果，习惯是靠训练培养而成实验课是国家花巨资设立的大学课程中惟一的实践训练必修课上课时间和地点地点:B5栋B座2楼和3楼；4.2&5.3(235),3.2&4.1(337),3.4&6.9(336),5.5(236)4.3&4.4(246),5.2&5.4(234),4.6(231),4.7(335)时间:上午8:50-11:50下午14:00-17:00晚上18:30-21:30*按单双周分组上课，两周一次实验课。*不能打乱顺序。*每次1~2个实验，3小时内完成。课程安排大学物理实验课程组成课前课堂课后课前预习认真阅读实验教材、参阅网上资料、弄清实验原理、内容、步骤和方法、了解实验仪器。在以上基础写出预习报告，即实验报告的实验目的，实验仪器，简单原理，后面的实验步骤和数据记录及结果分析留待课后完成。（教师课前进行抽查，无预习报告不得进行实验）理学院首页的资料下载物理实验分组安排http://www.scut.edu.cn/science/物理实验示范中心网站地址：http://202.38.193.222/phylab/index.aspx基础物理精品课程网站（含教学论坛）：http://202.38.193.234/physics/物理实验网上资源课堂流程注意:1.按实验号坐。2.老师先讲30~50分钟，然后学生进行实验，摸索30分钟后依然不明白的，可向老师或同学请教。3.测量数据不得直接填在预习报告上，不得用铅笔写，要另用一张纸记录，必须经指导教师检查并在该记录纸上签名，作为实验报告附录一并上交。实验完毕，整理好仪器才能离开实验室。4.上课不得大声喧哗。课后完成并且按时交实验报告实验后要对实验数据及时进行处理，并写出完整的实验报告。实验报告要求详见课本第1、2、3页，请同学务必仔细阅读、领会：*使用华工的专用实验报告稿纸（B2一楼物流商店有售）。*画曲线图应用坐标纸。*报告一定要订在一起，切记写上姓名。下次上课时组长统一收交实验报告交给签名的任课老师。第二次实验课时交第一次的实验报告，第三次实验时交第二次的实验报告，以此类推。实验号一实验目的二实验仪器三实验原理四实验步骤五数据记录及处理六结果分析预习报告（课前完成）课后完成最后要上交的实验报告平时实验报告成绩（绪论课作业算一次实验）80%，期末考试20%实验报告评分点包括：预习报告检查及问答老师提问、课堂操作、数据记录及误差处理、实验结果及作图、综述讨论及思考题等。如有创新点将格外加分。（优秀，良好…）物理实验课的评分不按规定时间做实验者扣30分，不按时交报告者扣20分；数据不处理扣30分抄袭、篡改、拼凑实验数据一律记零分；迟到5分钟内扣10分，5分钟以上扣20分，30分钟以上不得进入实验室；预习报告未完成扣20分，预习报告马虎者扣5-10分；不良的仪器使用习惯，不爱护仪器设备，酌情扣分。扣罚分规定：实验报告的内容：实验目的实验仪器实验原理数据记录及处理结果分析数据代入公式计算有效数字的保留误差分析测量结果=X±误差:简要叙述实验原理、计算公式、实验电路图或光路图。1、测量什么是测量?使用具有 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 计量单位的仪器（工具）对被测量进行比较，把待测量大小表示出来，即待测量是该计量单位的多少倍。测量的分类按测量结果的手段分类1）直接测量2）间接测量按测量条件的异同分类1）等精度测量对同一个物理量的多次测量都在相同条件下测量2）不等精度测量2、误差（P5-P6）有测量就一定存在测量误差真值(只需要理解，不用硬记)每一个物理量都是客观存在，在一定条件下具有不依人的意志为转移的一定数（真）值。理论上真值是无法得到的。约定真值P5通常将其称为真值误差P5测量值与真值的偏离使用一定的仪器（工具）；在一定的环境（条件）中；由一定的人来进行；由于测量仪器、方法、条件及种种因素的影响。因此，测量值与真值有一定的偏离，误差是不可避免的。并且，测量准确与否通常以误差的大小来衡量。测量过程产生误差的因素:既然误差是不可避免的，那么对误差视而不见吗？误差体现了测量的准确与否，误差分析是实验必不可少的！①绝对误差：②相对误差：为什么引入相对误差：a、10.0V∆V1=1.0V∆V2=0.1Vb、1.0cm，∆X1=1mm；100m，∆X2=1mE1＝10％E2＝1％1)误差的定义2)误差的分类系统误差偶然（随机）误差（重点）粗大误差RX=V/I＝RX+RARX＝V/I–RA2)单摆测重力加速度1)伏安法测电阻系统误差的特点：大小符号一定，或按一定规律可约定的方式变化如何系统误差的消除？①系统误差P5②偶然（随机）误差P5①单峰性：绝对值小的误差出现（概率）多，绝对值大的误差出现的机会少。②对称性（抵偿性）；绝对值相等的误差出现的机会（概率）相等。③有界性；对值非常大的正负误差出现的机会（概率）趋于零。偶然误差服从正态分布，具有以下特点：所以减少偶然误差的方法是作多次测量。形成原因观察者粗心大意,或条件发生突变导致特点值很大无规律注意对含有粗大误差的测量值要按照一定规则剔除。③粗大误差P5举例说明系统误差和偶然误差对结果的影响通常用“正确度”反映系统误差通常用“精密度”反映偶然误差结合起来用“准确度”对测量结果的可靠性进行 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 红色着点偶然误差小，但系统误差大；精密度高，但正确度低。绿色着点系统误差小，但偶然误差大；正确度高，但精密度低。黑色着点偶然和系统误差都小，精确度高。3、偶然误差的分类以及估算估算偶然误差的方法算术平均误差标准差标准不确定度（实验要求采用的方法）偶然误差直接测量偶然误差间接测量偶然误差多次测量单次测量偶然误差的分类1)算术平均误差（书上没详细讲解）①直接测量的误差估算A多次测量X1、X2、X3……Xn△X1、△X2、△X3……△Xn实验结果；B单次测量；通常取仪器误差估读到仪器最小刻度的一半。但准确的说，应该由仪器本身经过检定后以一种规定的形式给出。例如；准确度为0.5、10伏量程电压表，其绝对误差为：∆V=10.00×0.5％＝0.05V②间接测量的算术平均误差(误差传递)（书上没有）①㏑g=㏑4+2㏑π+㏑L-2㏑T间测量量的偶然误差；例，利用单摆测量重力加速度：步骤：①对函数求全微分（或先取对数再求全微分）。②合并同一变量系数。③将微分号改为误差号，并且各项均取绝对值相加。；2)标准差①直接测量量的误差估算A多次测量测量列的标准差:算术平均值的标准偏差:；单次测量值误差的估计与仪器误差即Δ仪有关a仪器误差被标明b仪器误差未被表明,通常取仪器最小刻度的1/21)当仪器误差Δ仪以或的相应置信概率给出时,单次测量的标准偏差分别为:2)若没给出相应置信概率,可以当均匀分布处理:或由仪器本身经过检定后以一种规定的形式给出。例如；准确度为0.5、10伏量程电压表，其绝对误差为：∆V=10.00×0.5％＝0.05VB单次直接测量的标准偏差估算或②间接测量偶然误差的估算步骤用算术平均方法求解类似N的标准差:“”准则适用条件：测量次数n足够大，至少要大于10次格拉布斯准则3)异常数据的判别和剔除4）测量不确定度（误差表示的一种）测量不确定度的基本概念：“测量不确定度”是指对测量结果不能确定的程度，提供测量结果的值以一定概率落在某个区间。测量不确定度表示是国际上评定测量结果可靠性的约定做法，本课程要求测量结果一律用不确定度表示。标准不确定度：用标准偏差表示测量结果的不确定度，称为标准不确定度。按数值的估算方法不同可以分为两类标准不确定度，即A类和B类。A类标准不确定度：用统计方法来分析评定的标准不确定度，用uA表示。B类标准不确定度：用非统计方法评定的标准不确定度，用uB表示。合成标准不确定度：由各标准不确定度分量合成而来的标准不确定度称为合成标准不确定度。标准不确定度定义算术平均值的标准偏差为A类标准不确定度，即：A类标准不确定度的评定B类标准不确定度的评定标准不确定度的B类分量主要来自于测量仪器的仪器误差，在仅考虑仪器误差且均匀分布（即在测量值的某一范围内，测量结果取任一可能值的概率相等）的情况下△仪指计量器具的示值误差，一般取仪器最小分度值的一半，或者是按仪表准确度等级算得的最大基本误差。合成标准不确定度不确定度表示①、直接测量量合成标准不确定度待测量X的测量结果表示为物理意义：待测量X的真值落在区间的概率为68.3％。例题对X进行等精度测量10次，得测量列如下，设仪器误差限为0.05cm。判别有无异常数据，并求测量结果。（1）求平均值（2）求标准偏差1234567891063.5763.5863.5563.5663.5663.6563.5463.5763.5763.55例题（3）取显著水平a＝0.01，查表得g0(10，0.01)＝2.41（4）计算g6(5)g6g0，x6为异常数据，应予以剔除。例题用余下的数据重新计算测量结果（1）求平均值（2）求标准偏差再经格拉布斯准则判别，所有测量数据都符合要求。例题测量的A类标准不确定度分量为：按均匀分布计算测量的B类标准不确定度分量为：例题合成标准不确定度为：测量结果表示为：②、间接测量量的标准不确定度设间接测量量N是各独立的直接测量量x，y，z，的函数，即：各直接测量量表示为：问：4）测量不确定度（误差表示的一种）若各直接量完全独立无关，则：称为各直接测量量标准不确定度的传递系数。3）测量不确定度（误差表示的一种）常用函数的合成标准不确定度计算公式：3）测量不确定度（误差表示的一种）常用函数的合成标准不确定度计算公式3）测量不确定度（误差表示的一种）5)测量结果的表示误差的表示单次测量:多次测量:测量结果的表达:P=68.3%P=95.4%P=99.7%4、有效数字及其运算规则什么是效数字？正确而有效地表示测量和实验结果的数字。它是由前面若干位准确数字和最后一位欠准确（存疑、可疑）数字组成。最后一位虽为欠准确可疑数字，即有误差，但它客观的反映了客观测量结果，因此是有效的。一般地讲，仪器显示的数字均为有效数字均应读出并记录，它客观地反映测量的实际情况。它的位数不能随意增减，并且与单位和小数点位置变化无关。①有效数字位数多，相对误差小，测量仪器精度高。②单位变换时，有效数字位数不变，即与小数点位置无关。例如用直尺测量得到的数据4.00cm不能表示为0.04m即：4.00cm≠0.04m可以表示为：0.0400m或4.00×10－2m③数值中间和末尾的“0”均为有效数字，数值前的“0”则不为有效数字。例如4.050cm～0.04050m1)有效数字基本性质：2)运算原则①可靠数与可靠数运算，结果为可靠数。②可疑数与任何数运算，结果为可疑数,但进位数为可靠数。③结果除可靠数字外，只保留一位可疑数字。a、以加法为例71.3（单位相同）+0.753所以结果为:71.3+0.753=72.172.053b、以乘法为例23.1×2.2所以结果为：23.1X2.2=5146246250.823)有效数字的运算规则①加减法运算②乘除法运算③乘方、开方运算④函数运算⑤尾数舍入规则：为了使等于五的舍入误差产生正、负相消的机会，采用新的较为合理的“4舍6入5凑偶”舍入规则，即：小于5舍，大于5入，等于5时则把尾数凑成偶数。例如：5.76453保留4位有效位数为：5.764（舍5不进位）5.76153保留4位有效位数为：5.762（舍5进位）⑥无理数常数如、等，在公式中通常取比结果多一位有效数字，也可以取无限长位有效数字。例如：在中，可以取1.414，也可以取更多位。4)有效数字的读取要注意什么问题呢?主要注意误差,即如何确定估读数字。4.5cm4.5cm5)测量结果有效数字的选取①实验数据基本原则：记录数据的有效位数以实验仪器为准；结果数据的有效位数以误差为准；绝对误差σ有效数字一般只取一位。②实验结果表示为：（单位）a)若测量得到=4.053789cm，计算得到σ=0.05cm则实验结果为x=4.05±0.05(cm)b)若σ计算结果为0.05436，只保留一位有效数字，取σ=0.05cm因此4.05±0.05436(cm)的表达方式是错误的应写成:4.05±0.05(cm)5、实验数据处理1)列表法P213)图示与图解法3)逐差法P25表头：表**铜丝电阻与温度的关系T/C10.020.030.040.050.060.070.0R/Ω10.410.710.911.311.811.912.3①图示法规则②图解法求直线的斜率和截距注意:测量工具的最小刻度,要用坐标纸最小刻度(1小格)的整数倍来表示。测量工具以直尺（最小刻度为1mm）为例：正确：坐标纸可以用1小格表示1mm;或用2小格表示1mm;…错误：用1小格表示1cm（即用0.1小格表示1mm），或用1.5小格表示1mm等；用小格非整数倍表示最小刻度都是错误的。4)最小二乘法拟合直线作图法的误差较大相关系数表示变量之间的函数关系与线性函数的符合程度,,其值越接近1两变量之间的线性关系越好。,举例如下:第一章2、4、5、6、7绪论课习题：1)上第一次实验课时交绪论课作业,作为一次实验课成绩。2)一定要用坐标作图纸作图，否则无效。3)要求用实验报告纸作即可。特别提醒：重要信息回顾上课地点:B5栋B座2楼和3楼；4.2&5.3(235),3.2&4.1(337),3.4&6.9(336),4.3&4.4(246),5.2&5.4(234),4.6(231),4.7(230)上课时间:上午8:50-11:50,下午14:00-17:00,晚上18:30-21:30课前预习:写预习报告,书写内容包括实验目的，实验仪器，简单原理.后面的实验步骤和数据记录及结果分析留待课后完成。课堂:提前5分钟按实验号坐，数据另一张纸记录，老师签名收拾好仪器方可离开教室。课后:整理数据到预习报告上，完成数据处理及结果分析，一定要进行误差分析，将实验报告交给组长。绪论作业：第一章2、4、5、6、71)上第一次实验课时交绪论课作业,作为一次实验课成绩。2)一定要用坐标作图纸作图，否则无效。3)要求用实验报告纸作即可。首先，每个同学要清楚自己的组次，及自己的上课顺序。