《基础物理实验I》绪论(中山大学).ppt

1、基础物理实验室基础物理实验室化工学院化工学院1010级级基础物理实验（基础物理实验（I I）绪论课）绪论课(珠海校区实验中心基础物理实验室珠海校区实验中心基础物理实验室)2011年年09月月21日日主讲教师：潘吉浪主讲教师：潘吉浪pjl11 ，18988591261实验室电话:0756-3668181基础物理实验室基础物理实验室实验课安排实验课安排化工学院10级：上课时间：周三下午上课时间：周三下午2：0017：30周四上午周四上午8:0011:30上课老师上课老师:潘吉浪，王钢，杨小坚，桂许春，潘吉浪，王钢，杨小坚，桂许春，王伟良，方锡岩，王伟良，方锡岩，宋树芹宋树芹课程成绩负责课程成绩负责

2、:潘吉浪（潘吉浪（）实验中心网站实验中心网站(http:/211.66.138.185)实验实验教学教学物理学科物理学科教学计划，下载课程表及学生教学计划，下载课程表及学生分组名单等相关资料分组名单等相关资料基础物理实验室基础物理实验室基础物理实验室基础物理实验室主要内容主要内容一、基础物理实验的教学目的和要求一、基础物理实验的教学目的和要求二、课程安排、实验过程及要求二、课程安排、实验过程及要求三、实验数据的处理三、实验数据的处理第第1章章误差理论误差理论第第2章章物理实验数据的处理物理实验数据的处理有效数字有效数字列表法、制图法列表法、制图法线性回归分析（最小二乘法）线性回归分析（最小二乘

3、法）第第3章章仪器误差与测量结果的不确定度仪器误差与测量结果的不确定度四、实验报告四、实验报告基础物理实验室基础物理实验室一、为什么要上基础物理实验课？一、为什么要上基础物理实验课？n物理学是研究物质运动基本规物理学是研究物质运动基本规律的自然科学。律的自然科学。化学化学生物学生物学物理学物理学生命科学生命科学数数学学n其它其它自然科学的实验几乎都是自然科学的实验几乎都是以以各种各种基本物理量的测量为基基本物理量的测量为基础的。础的。n物理学是与数学结合得最紧密、物理学是与数学结合得最紧密、最精确的自然科学最精确的自然科学。基础物理实验室基础物理实验室基础物理实验课程的教学目的基础物理实验课程

4、的教学目的1.掌握实验室常用仪器设备的使用方法；掌握实验室常用仪器设备的使用方法；2.掌握多种基本物理量的测控方法；掌握多种基本物理量的测控方法；3.学习并掌握严谨客观的数据记录方法，和学习并掌握严谨客观的数据记录方法，和基本的实验数据处理方法；基本的实验数据处理方法；4.培养良好的工作习惯、态度等。培养良好的工作习惯、态度等。学习用实验来认识自然规律的方法！学习用实验来认识自然规律的方法！基础物理实验室基础物理实验室基础物理实验课程内容基础物理实验课程内容54学时学时实验实验1.测量误差与不确定度测量误差与不确定度实验实验4.声速和空气比热容比的测量声速和空气比热容比的测量实验实验5.简易万

5、用表的设计简易万用表的设计实验实验6.非平衡电桥研究热敏电阻温度特性非平衡电桥研究热敏电阻温度特性基础物理实验室基础物理实验室实验实验7.霍尔效应霍尔效应实验实验9.示波器的使用示波器的使用实验实验12.光栅常数及光波波长的测定光栅常数及光波波长的测定实验实验13.单缝衍射的相对光强分布单缝衍射的相对光强分布基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求1.预习，撰写预习报告；预习，撰写预习报告；2.实验准备；实验准备；3.进行实验；进行实验；4.撰写实验报告。撰写实验报告。基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求1.预习预习（1）教材）教材,录像录像(可在可在htt

6、p:/211.66.138.185实验中心实验中心网站中物理学科实验室的课件资源网站中物理学科实验室的课件资源),到到实验室实验室现场现场预习（周一上午）。预习（周一上午）。（2）撰写预习报告：使自己能用较短的时间完成实）撰写预习报告：使自己能用较短的时间完成实验。验。原理从简（但需理解）、原理从简（但需理解）、步骤步骤（尽量详细）、（尽量详细）、装置图装置图（徒手作图）、（徒手作图）、数据记录表格数据记录表格。*不看教材，只凭预习报告就应可以完成实验。不看教材，只凭预习报告就应可以完成实验。（3）无预习报告不得进行实验无预习报告不得进行实验!基础物理实验室基础物理实验室预习报告格式举例预习报

7、告格式举例实验实验6用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性日期：日期：2006.09.12室温：室温：25.0.湿度：湿度：75.0%实验人：实验人：实验目的实验目的1.2.实验仪器实验仪器直流稳压电源（直流稳压电源（Model:.）,.实验内容及原理简述实验内容及原理简述测量热敏电阻和铜丝电阻随温度的变化关系曲线测量热敏电阻和铜丝电阻随温度的变化关系曲线.实验设备及实验电线路图实验设备及实验电线路图线路图或装置图线路图或装置图基础物理实验室基础物理实验室实验过程记录实验过程记录10:00开始实验。按线路连接线路，开机预热开始实验。按线路连接线路，开机预热10:2

8、5.测量数据或表格测量数据或表格12:00实验完毕，关机，整理桌面（或保持实验装置实验完毕，关机，整理桌面（或保持实验装置不变）。不变）。基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求2.实验准备：实验准备：(1)学生至少学生至少提前提前5min到实验室。到实验室。*(2)迟到迟到30min且无正当理由按旷课论且无正当理由按旷课论，且该实，且该实验验成绩按零分计算，不得补做。成绩按零分计算，不得补做。*(3)迟到迟到30min若有正当理由则经教师确认后择若有正当理由则经教师确认后择日补做。日补做。交报告、签到、阅交报告、签到、阅读读实验实验注意事项、清点设注意事项、清点设备。教师检查

9、预习报告，提问。备。教师检查预习报告，提问。基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求3.进行实验：进行实验：（1）教师讲解实验原理、实验仪器的操作方法、）教师讲解实验原理、实验仪器的操作方法、要求及安全注意事项；要求及安全注意事项；（2）学生进行实验：观察现象、进行测量、记录）学生进行实验：观察现象、进行测量、记录数据。需保证数据客观、完整（可重现）；数据。需保证数据客观、完整（可重现）；（3）线路连接完毕后经教师检查无误方可通电；线路连接完毕后经教师检查无误方可通电；在换接电路时一定要先将电源关闭，切勿带电操在换接电路时一定要先将电源关闭，切勿带电操作；作；（4）实验过程中教

10、师经常巡视，提问，及时纠正学）实验过程中教师经常巡视，提问，及时纠正学生操作中的错误，帮助解决实验过程的问题；生操作中的错误，帮助解决实验过程的问题；基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求（5）学生有问题无法自行解决应求助教师，尽快）学生有问题无法自行解决应求助教师，尽快解决，尽量保证在规定时间内完成实验。解决，尽量保证在规定时间内完成实验。基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求4.实验完毕：实验完毕：（1）先自行检查和核对数据，自认无误后交任课）先自行检查和核对数据，自认无误后交任课教师检查、教师检查、签名签名。（3）实验时间为）实验时间为4个学时（如个学

11、时（如14节，约节，约3小时），小时），按时下课，实验未完成会影响成绩，故需认真预习。按时下课，实验未完成会影响成绩，故需认真预习。（2）学生整理实验仪器和桌椅后方可离开实验室。）学生整理实验仪器和桌椅后方可离开实验室。基础物理实验室基础物理实验室实验过程及要求实验过程及要求5.撰写实验报告撰写实验报告(实验报告范例：实验报告范例：P34)：（1）组成部分中数据处理和结果表达最重要。）组成部分中数据处理和结果表达最重要。（2）有教师签名的预习报告和原始数据必须附在实）有教师签名的预习报告和原始数据必须附在实验报告之后订在一起缴交。验报告之后订在一起缴交。无教师签名的原始数据，无教师签名的原始数

12、据，该实验记零分。该实验记零分。（3）按时缴交报告：下次实验时放在指定位置。）按时缴交报告：下次实验时放在指定位置。基础物理实验室基础物理实验室三、实验数据处理三、实验数据处理第第1章章误差理论误差理论第第1节节物理量的测量物理量的测量(measure)和实验误差和实验误差(error)1.测量的本质测量的本质把被测量与标准量进行比较。把被测量与标准量进行比较。国际单位（国际单位（IS），基本单位（），基本单位（7个，个，m,kg,s,A,K,cd,mol,注意大小写），导出单位。注意大小写），导出单位。仪器标定（校准，仪器标定（校准，calibration）,计量局（国家权力机构）计量局（国

13、家权力机构）2.测量的分类测量的分类（1）直接测量，间接测量（）直接测量，间接测量（p4）。例如：）。例如：与测量方法、仪器有关的，并非绝对。如：电阻与测量方法、仪器有关的，并非绝对。如：电阻（2）等精度测量，非等精度测量（）等精度测量，非等精度测量（p4）。基础物理实验室基础物理实验室精密度精密度准确度准确度误差的概念及分类误差的概念及分类（1）绝对误差和相对误差（）绝对误差和相对误差（p5）绝对误差（绝对误差（absoluteerror）：）：X=|XA|相对误差（相对误差（relative error）：）：E=X/A（2）系）系统误差、偶然差、偶然误差、粗大差、粗大误差差系统误差系统误

14、差(systemerror)准确度（准确度（accuracy)偶然误差（偶然误差（occasionalerror，也，也称为随机误差，称为随机误差，randomerror)精密度精密度(precision)粗大误差、过失误差（粗大误差、过失误差（grosserror)X AxP(x)基础物理实验室基础物理实验室误差的概念及分类误差的概念及分类（3）直接测量量和间接测量量的误差直接测量量和间接测量量的误差直接直接测量量的量量的误差：差：偶然偶然误差差计算方法。算方法。间接接测量量的量量的误差：差：由由误差差传递公式公式计算。算。例：重力加速度例：重力加速度g=42l/T 2（4 4）测量列的误差

15、，算术平均值的误差公式：）测量列的误差，算术平均值的误差公式：）测量列的误差，算术平均值的误差公式：）测量列的误差，算术平均值的误差公式：例：例：例：例：基础物理实验室基础物理实验室第第2节节偶然误差的分布规律及计算偶然误差的分布规律及计算1.1.偶然误差分布规律偶然误差分布规律高斯分布(正态分布)(标准误差标准误差)x0.5=x-x0(单次次测量量误差）差）Xf(x)1基础物理实验室基础物理实验室2.2.实际测量时误差的计算实际测量时误差的计算用有限次测量来估计无限数列的分布性质。用有限次测量来估计无限数列的分布性质。平均值：平均值：某一次测量值标准误差公式某一次测量值标准误差公式7直接测量

16、量直接测量量：n=14时误差（算术平均误差时误差（算术平均误差p9公式公式10、11）：）：直接测量量直接测量量：n5时误差（算差（算术平均平均值标准准误差差p8公式公式8）：）：间接接测量量：量量：误差差传递（p11公式公式14或者当或者当uxmyn时误差公式差公式可用可用p12第二个公式）第二个公式）基础物理实验室基础物理实验室间接测量量的偶然误差计算间接测量量的偶然误差计算 设设设设间间间间接接接接测测测测量量量量物物物物理理理理量量量量依依依依赖赖赖赖于于于于直直直直接接接接测测测测量量量量量量量量x x和和和和y y，而而而而x x和和和和y y是是是是相相相相互互互互独独独独立立立立的的的的，即即即即任任任任何何何何一一一一个个个个量量量量的的的的变变变变化化化化与与与与其其其其它它它它量量量量无无无无关关关关。设设设设u=f(x,y)u=f(x,y)，当当当当x x有有有有 x x的的的的变变变变化化化化，y y有有有有 y y的的的的变变变变化化化化时，根据全微分的定义，时，根据全微分的定义，时，根据全微分的定义，时，根据全微分的定义，u u的变化量为的变化量为的变化量