大學物理實驗緒論課ppt課件

1、ppt課件課件.1大學物理實驗大學物理實驗 緒論課數(shù)據(jù)的獲得與評估ppt課件課件.2這一部分主要講解大學物理實驗課程的目的、學習任務，課程的執(zhí)行方法、考核辦法，實驗學生守則等內(nèi)容。第一部分第一部分 基本情況說明基本情況說明 ppt課件課件.3p 它不是它不是大學物理大學物理的的，大學大學物理物理是以物理實驗為基礎的，離開了實是以物理實驗為基礎的，離開了實驗寸不難行。驗寸不難行。p 大學物理實驗大學物理實驗的目標是培養(yǎng)學生運用的目標是培養(yǎng)學生運用實驗手段去觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題實驗手段去觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的的，而并非是讓學生學習各種理論知，而并非是讓學生學習各種理論知識。識。 一、一

2、、大物實驗大物實驗與與大學物理大學物理的關系的關系ppt課件課件.4二、大學物理實驗課目的和任務二、大學物理實驗課目的和任務o 通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析、測量，學習物理實通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析、測量，學習物理實驗知識，驗知識，加深對物理學原理的理解加深對物理學原理的理解；o 培養(yǎng)、提高科學實驗能力培養(yǎng)、提高科學實驗能力，如：閱讀實驗材料，正確使如：閱讀實驗材料，正確使用儀器，對實驗現(xiàn)象初步分析判斷，正確記錄和處理實驗數(shù)用儀器，對實驗現(xiàn)象初步分析判斷，正確記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，撰寫合格的實驗報告，能完成簡單的具有設計性內(nèi)容的據(jù)，撰寫合格的實驗報告，能完成簡單的具有設計性內(nèi)容的實驗。實驗。o

3、培養(yǎng)、提高科學實驗素養(yǎng)培養(yǎng)、提高科學實驗素養(yǎng)，如：要具有理論聯(lián)系實際和如：要具有理論聯(lián)系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真的科學態(tài)度，主動研究的探實事求是的科學作風，嚴肅認真的科學態(tài)度，主動研究的探索精神，遵守紀律、團結(jié)協(xié)作和愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德。索精神，遵守紀律、團結(jié)協(xié)作和愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德。ppt課件課件.5三、應該學習的實驗技巧與技術三、應該學習的實驗技巧與技術：不確定度不確定度（評估直接和間接測量結(jié)果）；數(shù)據(jù)處理方法：列表法，作（評估直接和間接測量結(jié)果）；數(shù)據(jù)處理方法：列表法，作圖法，最小二乘法及計算機軟件處理方法圖法，最小二乘法及計算機軟件處理方法：長度、質(zhì)量、時間、壓力、電：

4、長度、質(zhì)量、時間、壓力、電流等；流等；：比較法、轉(zhuǎn)換法、放大法、補償：比較法、轉(zhuǎn)換法、放大法、補償法等；法等；o實驗室實驗室：示波器、電：示波器、電表、分光儀、信號發(fā)生器等；表、分光儀、信號發(fā)生器等；：零位調(diào)整，水平、鉛直調(diào)整，光：零位調(diào)整，水平、鉛直調(diào)整，光路的共軸調(diào)整等。路的共軸調(diào)整等。ppt課件課件.6四、課程考核方法四、課程考核方法o 分為兩個學期展開，每學期分為兩個學期展開，每學期16課時。課時。 大一：基礎實驗大一：基礎實驗 大二上學期：綜合性、設計性實驗。大二上學期：綜合性、設計性實驗。o 每個實驗一份實驗報告，滿分每個實驗一份實驗報告，滿分10分（其中預習分（其中預習3分、分、

5、實驗操作過程以及數(shù)據(jù)處理實驗操作過程以及數(shù)據(jù)處理7分）。分）。o 期末將本學期的實驗報告分數(shù)加權平均，轉(zhuǎn)換為優(yōu)期末將本學期的實驗報告分數(shù)加權平均，轉(zhuǎn)換為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。ppt課件課件.7五、實驗流程五、實驗流程1. 購買購買“北京理工大學珠海學院實驗報告紙北京理工大學珠海學院實驗報告紙” 2. 每次實驗課都每次實驗課都（實驗名（實驗名稱、目的、儀器、原理、數(shù)據(jù)記錄表格），并寫上姓稱、目的、儀器、原理、數(shù)據(jù)記錄表格），并寫上姓名、學號、班級、實驗時間、教師姓名。實驗原理中名、學號、班級、實驗時間、教師姓名。實驗原理中寫出簡要的公式和圖

6、表。寫出簡要的公式和圖表。3. 按照課表以及進度表及時到達實驗室，由實驗老師檢按照課表以及進度表及時到達實驗室，由實驗老師檢查預習報告。查預習報告。4. 老師就該次實驗講解老師就該次實驗講解1530min，然后學生分組操作。，然后學生分組操作。將測量的數(shù)據(jù)以及計算的結(jié)果續(xù)寫在預習報告上并上將測量的數(shù)據(jù)以及計算的結(jié)果續(xù)寫在預習報告上并上交。交。報告要求簡單明了，語言確切，工整整潔。報告要求簡單明了，語言確切，工整整潔。ppt課件課件.8六、實驗課程表進度表、分組六、實驗課程表進度表、分組ppt課件課件.9六、實驗課進度表六、實驗課進度表ppt課件課件.10o 15級電氣自動化1.2.3班六、實驗

7、課分組六、實驗課分組ppt課件課件.11七、實驗學生守則七、實驗學生守則準時到相應實驗室，準時到相應實驗室，遲到者遲到者會酌情扣會酌情扣分，最高為當次實驗的分，最高為當次實驗的30%；ppt課件課件.12七、實驗學生守則七、實驗學生守則預習報告交給老師批改，沒有預習的預習報告交給老師批改，沒有預習的不允許不允許做實驗；做實驗；ppt課件課件.13七、實驗學生守則七、實驗學生守則 不準不準在實驗室內(nèi)吃東西！在實驗室內(nèi)吃東西！ppt課件課件.14七、實驗學生守則七、實驗學生守則不得不得在實驗室大聲講話，到處亂竄；在實驗室大聲講話，到處亂竄；不得不得隨意翻動未啟用的儀器設備。隨意翻動未啟用的儀器設備

8、。ppt課件課件.15七、實驗學生守則七、實驗學生守則實驗結(jié)束后：實驗結(jié)束后： 實驗結(jié)果實驗結(jié)果送交老師檢查；送交老師檢查； 關閉儀器電源，關閉儀器電源，復原復原儀器；儀器； 填寫實驗記錄本，得到老師允許后填寫實驗記錄本，得到老師允許后方可離開。方可離開。ppt課件課件.16第二部分第二部分 實驗數(shù)據(jù)的獲取與評估實驗數(shù)據(jù)的獲取與評估 這一部分講解大學物理實驗教材第一章，主要涉及單位、數(shù)據(jù)的測量、處理，以及誤差的評估等內(nèi)容。ppt課件課件.171-1 國際單位制國際單位制p 在國際單位制在國際單位制(SI)中，有中，有7個基本單位個基本單位: 長度：米(m) 時間：秒(s) 質(zhì)量：千克(kg)

9、電流：安培(A) 熱力學溫度：開爾文(K) 發(fā)光強度：坎德拉(cd) 物質(zhì)的量：摩爾(mol)。p 另外，還有兩個輔助單位另外，還有兩個輔助單位：平面角：弧度(rad) 立體角：球面度(sr)。其他單位都可以由其他單位都可以由7 7個基本單位導出。個基本單位導出。ppt課件課件.18國際單位制中的倍數(shù)因子國際單位制中的倍數(shù)因子因數(shù)因數(shù)詞頭名稱詞頭名稱符號符號英文英文中文中文10109 910106 610103 3gigagigamegamegaKiloKilo吉吉兆兆千千G GM Mk k10102 210101 11010-1-11010-2-2HectoHectoDecaDecaDeci

10、DeciCentiCenti百百十十分分厘厘h hdadad dc c1010-3-31010-6-61010-9-91010-12-12MilliMilliMicroMicroNanoNanoPicoPico毫毫微微納納皮皮m mn np p由于各種物理量變動范由于各種物理量變動范圍很大，因此規(guī)定了圍很大，因此規(guī)定了SI單位的倍數(shù)單位。單位的倍數(shù)單位。ppt課件課件.19練習題一練習題一2 mm_nm33200 mm_cm331 km_m1 kg_g1 s_ms_s_ns83 10 Pa_GPa300 pF_F531 MPa_Pa528 nm_m3338.9 10 kg/m_g/cmppt課

11、件課件.20練習題二練習題二221 kg m/s_g cm/s22221 g cm /s_kg m /s1 kV A_V mA221 g/(cm mm )_kg/ m m在數(shù)字計算機中，1 Gbit_Mbit1 Mbit_kbitppt課件課件.211-2 1-2 測量與誤差測量與誤差o 測量分類：測量分類： 1、按測量方法分類：按測量方法分類：直接測量直接測量 間接測量間接測量 2、按測量條件分類：、按測量條件分類： 等精度測量、不等精度測量等精度測量、不等精度測量 (很少用很少用) o 誤差及其分類誤差及其分類 定義：由于方法和設備不完善、環(huán)境影響、認識能定義：由于方法和設備不完善、環(huán)境影

12、響、認識能力限制，力限制，測量得到的數(shù)據(jù)測量得到的數(shù)據(jù) x與被測物理量與被測物理量真值真值x0的的差差，稱為誤差。，稱為誤差。0 xxppt課件課件.22誤差與分類誤差與分類-按表示方法不同：p 誤差：誤差： 絕對誤差：絕對誤差： 相對誤差：相對誤差： 算術平均值，算術平均值，多次測多次測量求平均（最常用）：量求平均（最常用）： 測量值與算術平均值測量值與算術平均值的差稱為的差稱為偏差或殘差：偏差或殘差： 0 xx0 xx0 x11niixxniivxx一樣么？一樣么？ppt課件課件.23練習題三練習題三ppt課件課件.24絕對誤差和相對誤差的區(qū)別絕對誤差和相對誤差的區(qū)別ppt課件課件.25誤

13、差與分類誤差與分類-按來源分類：p 按照誤差的來源分類按照誤差的來源分類（1）儀器誤差）儀器誤差（2）環(huán)境誤差）環(huán)境誤差（3）方法誤差）方法誤差（4）人員誤差）人員誤差p 按照誤差的特點與性質(zhì)分類按照誤差的特點與性質(zhì)分類（1）系統(tǒng)誤差）系統(tǒng)誤差（統(tǒng)計計算）統(tǒng)計計算）（2）隨機誤差）隨機誤差（經(jīng)驗）經(jīng)驗）（3）粗大誤差）粗大誤差ppt課件課件.26評價測量結(jié)果常用的概念評價測量結(jié)果常用的概念（1）精密）精密度：反映度：反映隨機誤差隨機誤差大小的程度大小的程度（2）正確度：反映）正確度：反映系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差大小的程度大小的程度（3）精確）精確度：反映度：反映隨機誤差和系統(tǒng)誤差隨機誤差和系統(tǒng)誤差大小

14、的程度。大小的程度。準確度高則精確度和正確度高。準確度高則精確度和正確度高。精密度精密度正確度正確度精確度精確度ppt課件課件.271 1- -3 3 誤差的評估與消除誤差的評估與消除o 幾種常見系統(tǒng)誤差幾種常見系統(tǒng)誤差 （1）固定系統(tǒng)誤差（）固定系統(tǒng)誤差（2）線性變化的系統(tǒng)誤差）線性變化的系統(tǒng)誤差 （3）周期變化系統(tǒng)誤差）周期變化系統(tǒng)誤差o 系統(tǒng)誤差的修正方法系統(tǒng)誤差的修正方法 （1）理論分析法（）理論分析法（2）實驗對比法）實驗對比法 （3）殘余誤差法（）殘余誤差法（4）其他方法）其他方法 P10需要注意需要注意：對于儀器誤差限不等于測量數(shù)據(jù)的誤對于儀器誤差限不等于測量數(shù)據(jù)的誤差，而是誤差

15、分布的界限！差，而是誤差分布的界限！ppt課件課件.28系統(tǒng)誤差的評估系統(tǒng)誤差的評估：1、儀器、儀器的，以精確度為儀器差限；的，以精確度為儀器差限；2、不知道儀器準確度信息的，像刻度尺一類可以、不知道儀器準確度信息的，像刻度尺一類可以的儀器，取最小分度的一半作為儀器誤差的儀器，取最小分度的一半作為儀器誤差限；游標卡尺一類離散讀數(shù)的儀器，取最小分度限；游標卡尺一類離散讀數(shù)的儀器，取最小分度作為儀器誤差限。作為儀器誤差限。3、根據(jù)儀器、根據(jù)儀器計算儀器誤差。比如電表類計算儀器誤差。比如電表類儀器的誤差限（范圍）為儀器的誤差限（范圍）為 %級別量程儀器誤差范圍：儀器誤差范圍：ppt課件課件.29o

16、隨機誤差大致滿足正態(tài)分布隨機誤差大致滿足正態(tài)分布o 誤差落在誤差落在之間的概率為之間的概率為68.3%，落在，落在3之間之間的概率為的概率為99.7%.o 標準差（均方差）標準差（均方差）隨機誤差的評估：隨機誤差的評估：211niixxxn標準差的大小反映了測量數(shù)據(jù)的分散程度。標準差的大小反映了測量數(shù)據(jù)的分散程度。ppt課件課件.30o由于錯誤的操作或計算而出現(xiàn)的誤差。如果某個數(shù)據(jù)偏離平均值（-3，+3）就剔除。粗大誤差的處理：粗大誤差的處理：ppt課件課件.31練習題四練習題四ppt課件課件.321-4 1-4 不確定度不確定度 o 概念：表示被測量的真值在某個量值范圍內(nèi)的一個概念：表示被測

17、量的真值在某個量值范圍內(nèi)的一個評定。顯然與誤差的定義不同。評定。顯然與誤差的定義不同。P12o 分類：分類： 根據(jù)處理方法的不同分兩類：根據(jù)處理方法的不同分兩類： 可以用統(tǒng)計方法處理；可以用統(tǒng)計方法處理； 不能用統(tǒng)計方法處理，只能依靠經(jīng)不能用統(tǒng)計方法處理，只能依靠經(jīng)驗以及假設估計；驗以及假設估計；ppt課件課件.3321A1niixxxun n22B3u22ABUuu不確定度計算不確定度計算A類不確定度：類不確定度：B類不確定度：類不確定度：總不確定度：總不確定度：是平均值的標準差是平均值的標準差xppt課件課件.34測量結(jié)果的標準表示形式測量結(jié)果的標準表示形式說明：說明：1、總的不確定度、總

18、的不確定度Ux：一般保留：一般保留1-2位有效數(shù)字，位有效數(shù)字，2、平均值平均值：計算計算平均值平均值的中間過程，有效數(shù)字可保存的中間過程，有效數(shù)字可保存多幾位，處理時與多幾位，處理時與Ux的最低位保持一致，的最低位保持一致，：P13100%xxxxxUUEx（相對不確定度）（相對不確定度）ppt課件課件.35有效數(shù)字有效數(shù)字o 有效數(shù)字：是指在分析工作中實際能夠測量到有效數(shù)字：是指在分析工作中實際能夠測量到的數(shù)字。所謂能夠測量到的是包括最后一位估的數(shù)字。所謂能夠測量到的是包括最后一位估計的，不確定的數(shù)字。計的，不確定的數(shù)字。讀數(shù)：讀數(shù)：2.80cm精確值精確值估讀值估讀值ppt課件課件.36

19、o 說明：說明：n 實驗中的數(shù)字與數(shù)學上的數(shù)字是不一樣的實驗中的數(shù)字與數(shù)學上的數(shù)字是不一樣的.如如 n 第一個非零數(shù)字前的零不是有效數(shù)字：第一個非零數(shù)字前的零不是有效數(shù)字：0.0304km.n 第一個非零數(shù)字以及之后的所有數(shù)字（包括零）都第一個非零數(shù)字以及之后的所有數(shù)字（包括零）都是有效數(shù)字是有效數(shù)字.n 單位的變換不應改變有效數(shù)字的位數(shù)單位的變換不應改變有效數(shù)字的位數(shù).有效數(shù)字有效數(shù)字數(shù)學的數(shù)學的 8.35=8.350=8.3500實驗的實驗的 8.358.3508.3500 ppt課件課件.37例題與習題例題與習題o 1. 按照“四舍六入五湊偶”的規(guī)則，將下列數(shù)字保留至小數(shù)點后第二位3.1416，2.7183，1.4152，1.4149，1.4150，3.5248，3.5251，3.5250o 2. 按照“四舍六入五湊偶”的規(guī)則，將下列數(shù)字保留3位有效數(shù)字12.345，23.45，34.56，4.554，5.675，0.6751，0.7849，0.089050，90150 ppt課件課件.38測量結(jié)果的標準表示形式測量結(jié)果的標準表示形式說明：說明：1、總的不確定度、總的不確定度Ux：一般保留：一般保留1-2位有效數(shù)字，采取位有效數(shù)字，采