物理实验绪论2市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

物理试验课程简介第1页第1页一、物理试验课地位、作用 物理试验是高等学校对理工科学生进行科学试验基本训练一门独立必修基础试验课，是本科生系统接受试验办法和试验技能训练开端，学时数不少于54学时。我校物理试验学时数为68学时左右，学分为3学分。物理试验是科学试验先驱，表达了大多数科学试验共性，在试验思想、试验办法以及试验手段等方面是各学科科学试验基础。物理试验课覆盖面广，含有丰富试验思想、办法、手段，同时能提供综合性很强基本试验技能训练，是培养科学试验能力、提升科学试验素质主要基础。因此高等学校将物理试验作为理工科学生必修基础课，希望大家能认真看待第2页第2页二、教学目的1、含有能独立完毕试验操作、正确统计、处理和分析试验数据能力2、掌握基本物理量测量办法和基本仪器使用4、纯熟掌握惯用试验操作技术总之，通过物理试验训练增长试验知识、提升试验素质、加强科学性3、理解惯用物理试验办法并学会利用第3页第3页三、如何上好物理试验课1、课前预习 预习汇报要写在专用预习汇报本上，每次上学时教师要检查预习汇报，给预习汇报打分，预习汇报成绩占平时成绩20%。没有预习者不得做试验 通过阅读教材弄明白本次试验内容及所依据原理，需要测量那些量，分别需要用什么办法、仪器来测量，仪器使用，试验条件及注意事项，进而拟定试验关键环节及数据统计表格，写出预习汇报。预习汇报包括：试验原理、试验内容和环节、数据统计表格（不能抄书，自己总结简述原理，原理图和公式以及公式成立条件要给出来）第4页第4页2、课堂试验：进入试验室后应遵守试验室规则，按照一个科学工作者规范要求自己：结识和清点所用仪器，弄清其使用办法和注意事项，有条理地按照试验条件布置、调试仪器操作时要注意安全，细心观测试验现象，认其钻研和摸索试验中问题，做到手脑并用。不要盼望试验会一帆风顺，要把碰到问题看作是学习良机，冷静地分析和处理它，仪器发生故障时，也要在教师指导下学习排除故障办法 要把着重点放在试验能力培养上，而不是测出几种数据就认为完毕了任务 试验完毕后，要将试验数据交给教师审查、签字，然后整理仪器离开试验室 第5页第5页3、写试验汇报：撰写出一份简练、明了、工整、有见解试验汇报，是每一个大学生必须具备汇报工作结果或进行书面交流能力，是试验课训练主要方面之一。试验汇报内容：按汇报纸栏目写，要求字迹清楚、图表规矩、结果明确、讨论认真。按时交汇报。试验汇报要在下次试验学时交上，注明单（双）周几上课及编号汇报纸每人20张，3元，以班为单位到楼下传达室找余师傅购买第6页第6页 物理试验可分两学期完毕，第一学期为基础性试验，第二学期为综合提升性试验和设计研究型试验。四、本课程教学安排 这学期分单双周上课，本班为单（双）周上课，上学时间为八周，第一周讲物理试验基础知识，后七周做试验。每七天四学时，做1个试验。上学时间为早晨8：0011：00，下午2：105：10（1：404：40），课间不休息。第7页第7页试验题目及循环顺序：1惠斯通电桥（307）2示波器使用（302）3分光计调整和使用（402）4等厚干涉应用（403）5钢丝杨氏模量测定（502）6固体导热系数测定（503）7霍尔效应及应用（303）8演示试验（106）一组：12345678 二组：21436587第8页第8页五、教学要求 1、不准迟到、早退，有事请假。2、试验课前必须预习，写预习汇报 3、每个同窗都分派一个试验编号，进入试验室时，按编号签到并交上次试验汇报，然后对号入座 4、要爱护仪器，仪器有问题，及时向老师汇报，不得随便从其它试验台上搬仪器，或者到其它试验台上做试验。仪器损坏要按试验室要求补偿 5、做完试验后，要整理仪器，数据及仪器要经教师检查签字，方可离开教室（每次课后，每组留几种同窗打扫卫生）6、试验汇报在下次上学时按时交上，不按时交要扣汇报成绩。没有教材不能做试验第9页第9页六、试验成绩评估试验成绩平时成绩（占70%）期末考试成绩（占30%）操作和笔试预习(10%)纪律和操作（40%）试验汇报（50%）最后成绩折合后分为优、良、中、及格和不及格五个等级，若不考试，平时成绩为试验课成绩七、学生分组编号第10页第10页物理试验基础知识第11页第11页一一.测量误差测量误差1.测量与误差几种基本概念直接测量间接测量 等精度测量 非等精度测量测量 单次测量 多次测量测量值应包括数值、单位及对测量结果质量评估（用不拟定度）第12页第12页误差绝对误差相对误差系统误差随机误差按特性分为 第13页第13页2.系统误差起源及处理AVR仪器误差环境误差个人误差起源理论办法误差定值系统误差未定系统误差（仪器允差、基本误差都属于这一类，不代表误差大小，仅代表误差取值范围）第14页第14页对于定值系统误差能够引入修正量或者通过适当办法（替换法、互换法、异号法等）消除系统误差对于未定系统误差要对误差范围进行估算，以便对测量结果进行评价。发觉和消除系统误差并不是一件简朴事情，要靠对详细问题作详细分析，要靠经验积累与丰富，大家在试验中要学习和培养这方面能力，在此后教学中会适当地向大家简介这方面知识。第15页第15页3.随机误差起源及处理由偶然不拟定原因引起：仪器性能和测量者感官分辨力统计涨落环境条件微小波动测量对象本身不拟定性（如小球直径）由于随机误差由于是一些不拟定引起，因此试验中无法消除随机误差，但在等精度条件下对同一物理量进行很多次测量会发觉这些测量值服从正态分布第16页第16页分布特点：多次测量平均值作为测量值，能够减小随机误差存在极限误差：可知：考虑到测量次数有限，测量值服从t分布，原则差预计值为称为原则偏差000正态分布T分布第17页第17页二测量结果不拟定度二测量结果不拟定度 1.不拟定度及其分类 不确定度：是表征被测量真值所处量值分布范围评定。（与误差不同）在修正了已定系统误差之后，余下所有误差按评估办法分为A、B两类不拟定。第18页第18页 A类不拟定度：多次测量时，用统计办法评估不拟定度分量。用UA表示。B类不拟定度：用非统计办法评估不拟定度分量。用UB表示。不拟定度相对不拟定度（1）（2）第19页第19页 （1）直接测量量不拟定度估算 2.不拟定度估算不拟定度估算 在相同条件下对某一物理量x测量了n次，它A类不拟定度用原则偏差表示为（3）式中，tp是与测量次数n、置信概率p相关常数，能够由t分布数据表中查到。xi是测量值，是算术平均值。第20页第20页 B类不拟定度我们主要考虑仪器误差，并且简化地商定将仪器误差当做不拟定度B类分量。即直接测量量量不拟定度：单次测量时单次测量时（4）（5）（6）第21页第21页仪器误差：仪器误差：1.惯用仪器允差、仪器阐明书标明仪器误差2.依据电表等级拟定仪器误差3.对指针式仪表为最小分度值二分之一，对数字仪表为最小分度值第22页第22页惯用仪器允差仪器名称量程分度值允差钢卷尺1m2m1mm1mm0.8mm1.2mm游标卡尺125mm0.02mm0.05mm0.02mm 0.05mm螺旋测微计025mm0.01mm0.004mm物理天平500g0.05g满量程0.08g 量程0.06g 量程0.04g普通温度计01001 1数字万用表第23页第23页（2）间接测量量不拟定度估算间接测量量不拟定度估算 设间接测量量N与直接测量量x,y,z.函数关系为算术平均值 不拟定度相对不拟定度（7）（8）（9）第24页第24页第25页第25页三测量结果表示三测量结果表示（单位）（P=）或（单位）（P=）结果表示含义是：在 -U,+U区间内包括真值得概率是0.95。第26页第26页四四.有效数字有效数字1.定义定义 25cm26cm24.74cm25.40cm26.00cm 有效数字多少之间，反应测量结果准确度，相应同一测量量，有效数字越多测量准确度越高 测量值有效数字位数取决于测量仪器和被测对象大小，单位变换不改变有效数字位数第27页第27页2.仪器读数规则仪器读数规则 在用仪器、仪表进行读数时，应读到仪器误差所在位：指针式（或估读式）仪表应读到最小分度值1/10、1/5或1/2（恰为整刻度，补零至可疑位）游标卡尺、步进式读数仪表（电阻箱）不估读 特殊情况，直读数据有效数字由仪器灵敏阈决定（比如：电桥测电阻时）数字仪表读至稳定显示那一位G第28页第28页3.运算结果有效数字运算结果有效数字 加减运算278.2+12.451=（297.651）乘法运算乘方、开方运算对数运算5.34820.5=（109.634）Lg543=(2.7348)三角函数运算注：运算中常数有效数字为无穷多，计算中不予考虑；中间运算可多保留一位指数函数运算第29页第29页4.不拟定度及测量结果有效数字不拟定度及测量结果有效数字 不拟定度普通取一位有效数字，当首位数字为1或2时，可取两位有效数字，相对不拟定度取两位有效数字 测量结果有效数字末位与不拟定度末位对齐5.数据取舍规则数据取舍规则 数据在进行取舍时采用“四舍六入五凑偶”，工程上考虑安全起见，通常将不拟定度取大一些，其尾数取舍一律采用进位 3.54253.543.54663.553.54503.543.55503.563.54513.55第30页第30页五五.举例举例求合金圆柱体密度 次数123456Di/cm1.05021.04881.05161.04801.04951.0470Hi/cm2.0002.0022.0001.9982.0002.002 /cm0.00100.00040.00240.00120.00030.0022 /cm0.0000.0020.000-0.0020.0000.002第31页第31页第32页第32页第33页第33页 第34页第34页六六.数据处理数据处理1.列表法列表法 次次 数数 1 2 3 4 5 6高度高度h/mm 80.36 80.38 80.36 80.38 80.34 80.36直经直经D/mm 19.465 19.466 19.465 19.464 19.467 19.466 测铜棒高度和直径图表名称测量条件物理量及单位注意数字有效数字第35页第35页2.作图法作图法242U/VI/A.坐标轴、坐标轴代表物理量及单位、刻度及刻度值、图名称、条件、作者、日期等通过试验点曲线要做成光滑曲线或折线第36页第36页3.逐差法逐差法设两个变量之间满足线性关系Y=a+Bx,且自变量X等间隔改变，求自变量改变X时，因变量改变量Y将测量数据分成两组、和让两组中相应项相减第37页第37页4.最小二乘法最小二乘法242U/VI/A.、已知Y和X满足直线关系，且测数据点下列：，求Y和X关系表示式设第38页第38页5.曲线改直曲线改直、第39页第39页