大学物理实验――绪论

大学物理实验绪论大学物理实验规范与要求一、大学物理实验的意义与任务在理工科院校，物理实验是一门独立开设的课程，是学生进入大学后首先接受动手能力系统训练的实践课程，是各专业后继实验课程的基础之一。通过物理实验对学生进行系统地实验技能训练，可使学生学到很多在实际工作非常有用的知识和技能，同时，物理实验还有益于培养科学的工作态度，在实验中逐步养成勤于思考、善于观察、认真细致、一丝不苟的良好习惯和工作作风。概括起来，它的主要任务有以下三个方面。（1）通过对物理现象的观察、分析和对物理量的测量与处理，学习物理实验的基本知识，加深对物理基本概念、基本规律的理解。学习物理实验的实验方法及其物理思想，有助于思维与创造能力的培养。（2）使学生获得必要的实验知识和操作技能，培养学生初步具有正确使用仪器进行测量、记录和处理数据、正确绘制实验图表、完整表示实验结果、分析实验结果及其产生误差原因以及撰写合格实验报告等方面的能力。进一步培养学生具备运用知识进行综合分析和设计创新的能力。（3）培养学生严格、细致、实事求是、刻苦钻研、一丝不苟的科学态度，以及爱护国家财产的良好品质；培养学生善于动脑、乐于动手、讲究科学方法、遵守操作规程、注意安全等良好习惯。二、大学物理实验课的要求实验与理论课不同，它的特点是学生在教师的指导下自己动手，独立地完成实验任务。通常，每个实验的学习都要经历3个阶段。1、课前预习实验前必须认真阅读实验讲义，做好必要的预习，才能按质、按量、按时完成实验。同时，预习也是培养阅读能力的学习环节。阅读时要以实验目的为中心，搞清楚实验原理、操作要点、数据处理及其分析方法等；要反复思考实验原理、仪器装置及操作、数据处理等方面如何达到实验目的。预习时要精心构思，并回答实验讲义后的全部“预习思考题”。二、大学物理实验课的要求2、进行实验进入实验室首先根据教材或仪器说明书熟悉仪器，特别注意仪器使用的注意事项，在实验操作前要认真听老师的讲解，在老师的指导下了解仪器的使用方法。对于连线较为复杂的实验，应先连线，经老师检查确认无误后方可接通电源进行实验。进行实验时，应合理操作、集中精力、仔细观察、认真思考，把实验数据和观察到的实验现象及时细心记录下来，实验数据要记录在实验讲义后的“实验数据记录”中，所有实验数据均要以表格方式记录。实验做完后，实验记录经老师检查合格签字，同时要在实验记录本每小组（指甲组或乙组）选派一个人代表本组签名并将实验仪器整理好后方可离开，并由部分同学打扫实验室卫生。要按时完成实验，不能拖堂，实在做不完者以后再补。二、大学物理实验课的要求3、撰写实验报告撰写实验报告，这是完成一个实验题目的最后程序，也是对实验进行全面总结分析的一个过程，必须予以充分重视。撰写实验报告要求如下：（1）封面上每项内容都必须填写，特别是班级学号一定要写清楚，指导教师的名字在实验室的前后黑板上都有，做实验时务必记下，实验日期就写做实验的日期（2）实验仪器：要求列出实验中实际使用的仪器的名称、规格、型号、编号和数量。（3）实验步骤：根据实际操作过程写出主要的实验步骤和安全注意事项。（4）数据处理：按照实验要求计算有关物理量，计算时先将文字公式化简，再代入数值进行运算。按照规范形式写出完整的实验结果。误差计算要预先写出误差公式。需要画图时必须画在坐标纸上。（5）思考题：完成实验指导教师规定的思考题，必要时还需写出对该实验的体会和建议。大学物理实验讲义及实验报告实验1磁场的测量与描绘班级学号_____________________学生姓名_____________________指导老师_____________________实验日期_____________________中原工学院物理实验中心成绩三、大学物理实验课安排1、中原工学院大学物理实验分为大学物理实验（上）和大学物理实验（下）两门课程，各1.5学分、25学时，是必修课，其中大学物理实验（上）包括1次绪论课和7次实验，其中1次为设计性实验，每次实验3学时（设计性实验为4课时），绪论课整个教学班统一上，主要讲述大学物理实验规范、误差理论、数据处理方法，重点讲实验课安排。大学物理实验（下）没有绪论课，上课时直接到实验室做实验，实验安排登录物理实验中心网站或电子邮箱查询。大学物理实验（下）包括8次实验，其中2次为设计性实验，每次实验3学时（设计性实验为4课时）。大学物理实验分为上下两门课，每门课一旦重修，则需要跟下一届学生将所有实验重做一遍并合格方能通过。三、大学物理实验课安排2、大学物理实验分组表和进度表中的学号为成绩单中的序号（含留级同学），两学期相同，请务必记住，若某个同学在分组表中没有，可自行选择本班所分组中任一组的甲组或乙组，一经选择，两学期不变。3、交实验报告的方式、时间和地点。每次上实验课时以组为单位（含甲乙组）到上次做实验的实验室交实验报告，每组推选一位组长，负责收发实验报告，实验报告要整本交，不许撕开，其它时间交实验报告时若实验室不开门，可将实验报告交到物理系办公室（2＃345房间或2＃338房间）。交实验报告要以组为单位统一交，不允许个别交。一般实验指导老师当堂即可批改完毕，请组长在下课前将实验报告取回发给大家。4、若实验课排在第5大节，上实验课时间：下午5：45—8：00。三、大学物理实验课安排5、节假日（如清明节、五一节、端午节、中秋节、国庆节、元旦）及运动会冲掉的实验课不再补做，但设计性实验不受节假日影响，必须要做。6、各种实验资料如每学期大学物理实验分组与进度表等可从物理实验中心网站下载，网址为：pec.zzti.edu.cn，或从物理实验中心电子邮箱下载，邮箱为：[e-mail]，密码：wlsyzx。7、大学物理实验不到万不得已不要缺课，实在不能上课时，请尽快与所缺实验项目的指导老师联系，约定补做该实验。实验室及房间号实验项目及编号第一实验室2#326磁场的测量与描绘（实验1）电表的改装（实验2）第二实验室2#325用扭摆法测量物体的转动惯量（实验3）用霍耳位置传感器测杨氏模量（实验4）第三实验室2#332用电位差计测热电偶的电动势（实验5）霍尔效应及其应用（实验6）第四实验室2#335示波器的使用（实验7）用显示驻波法测定空气中的声速（实验8）第五实验室2#342设计性实验：物理电学设计性实验（实验14）（第一学期上）三、大学物理实验课安排8、实验室及实验项目分布三、大学物理实验课安排8、实验室及实验项目分布实验室及房间号实验项目及编号第六实验室2#348设计性实验：组装显微镜和望远镜（实验13）（第二学期上）第七实验室2#235设计性实验：光敏传感器光电特性的研究（实验15）（第二学期上）第八实验室2#225分光计的调节和使用（实验9）用牛顿环测量球面的曲率半径（实验10）第九实验室2#226迈克尔逊干涉实验（实验11）光强综合测试（实验12）三、大学物理实验课安排8、实验室及实验项目分布其中实验编号为1—8、9—12的为两学期同时开设实验，每学期每位同学做其中一半（实验编号为偶数或奇数），设计性实验的做法是：大学物理实验（上）一个：物理电学设计性实验（实验14），大学物理实验（下）两个：组装显微镜和望远镜（实验13）和光敏传感器光电特性的研究（实验15）四、关于设计性实验1、设计性实验在大学物理实验进度表中没有编排，其做实验时间采用预约制。预约该实验要求以班为单位、提前一周左右到实验室，预约实验时要在预约记录本上填写班级、做实验时间以及班长或学习委员的联系方式，同时了解该实验的要求、实验室所提供仪器的种类、数量及功能。预约实验要求一个班的所有同学都必须去，不能由别人代表，更不能一个班派一个代表去。2、预约实验后按实验要求及实验室所提供仪器设计实验方案，并回答“预习思考题”，然后按照预约时间做实验，以后的要求与其他实验相同。本学期设计性实验指导老师：丁星星，联系方式：13653831523五、成绩考核大学物理实验（上）共计8次课，包括1次绪论课和7次实验课，7次实验课其中1次为设计性实验，每次实验包括两个成绩，即预习和课堂操作成绩及实验报告成绩，均按百分制打分，然后取平均作为该次实验成绩，绪论课课后作业要求做在实验报告册上，也按百分制打分，等同1次实验成绩，这样，整个大学物理实验（上）包括8个成绩，期末成绩总评的方法是：设计性实验成绩占总成绩的30％，其他7个成绩取平均占总成绩的70％。大学物理实验（下）包括8个实验成绩，其中2个是设计性实验成绩，占总成绩的40％，其它6个实验成绩取平均占总成绩的60％。大学物理实验误差与数据处理一、测量与误差1、测量：将待测物理量与规定作为标准单位的同类物理量通过一定的方法进行比较，比较所得的倍数即为待测物理量的测量值。分类：直接测量、间接测量。例：（长方体的密度），m、a、b、c为直接测量，为间接测量。2、误差：测量值与真值之间的差值，真值即物理量所具有的客观真实值。abcm）真值（）测量值（）绝对误差（NNN3、分类：（1）系统误差：在同一实验条件（实验方法、仪器、环境和实验人员都不变），多次测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或者按一定的规律变化，这种误差叫系统误差。包括：仪器误差、方法误差、个人误差、环境误差。（2）偶然误差：在同一条件下，对某一量进行测量时，即使排除了产生系统误差的原因，仍然会出现绝对值和符号都以不可预测的方式变化的误差。（3）过失误差：实验人员人为过失造成的、完全可以避免的误差。二、测量误差的估算（对偶然误差）1、单次测量结果绝对误差的估算：可根据仪器或说明书上注明的仪器误差（）作为单次测量的绝对误差，没有注明的按仪器最小刻度值的一半计算。如：游标卡尺=0.01mm2、多次测量结果绝对误差的估算：（1）测量结果的算术平均值：对某物理量进行K次测量（真值），近真值，—）（NNKNNKNNNKNKiin12111仪仪仪）误差估算：（2KiiKiiNNKNKNa1111、算术平均误差：KiiKiiNNKNNNNKb1212111）（：代替用）（差）：、标准误差（方均根误仪近似地：）类不确定度（），类不确定度（的评定，分为：的真值所处的量值范围的程度，是表征被测量测量值不能肯定测量误差的存在而对被、不确定度：是指由于BABABAc,,2222仪总的不确定度：ABA统称为绝对误差,,N%,100%,100NENNEdNN或、相对误差：%100NEN相对不确定度：3、间接测量误差的计算)1()))),,(,,),,,(222222zyxzfyfxfNzyxfNzyxNzyxfN（（（的标准误差为：，则直接测量量间接测量量，设：的标准误差为直接测量量的标准误差，为间接测量量其中（（（的相对误差为：zyxNzfyfxfNENzyxzyxN,,,,)2()ln)ln)ln222222若是加减法时用（1）式，若是乘除法时用（2）式。ELdmLdmELLddmmLdmLdmLRmLdmLdm,))2))ln)ln)ln1ln2ln1lnlnln2lnln4lnln4P6122222222222（（（（（（，，）：圆柱体密度：（实验讲义例),,(zyxfN三、有效数字1、有效数字：可靠数字与可疑数字统称为有效数字。有效数字位数：从数据最左边非零数字算起直到最右边一位，最右边一位为可疑数字。kgkgmmmcmcmcm51037260.4437260,20.2402420.0420.223,42.204,420.