大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論課ppt課件

1、ppt課件課件.1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 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(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的目的、學(xué)習(xí)任務(wù)，課程的執(zhí)行方法、考核辦法，實(shí)驗(yàn)學(xué)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(xué)物理大學(xué)物理的的，大學(xué)大學(xué)物理物理是以物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，離開了實(shí)是以物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，離開了實(shí)驗(yàn)寸不難行。驗(yàn)寸不難行。p 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段去觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題實(shí)驗(yàn)手段去觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的的，而并非是讓學(xué)生學(xué)習(xí)各種理論知，而并非是讓學(xué)生學(xué)習(xí)各種理論知識。識。 一、一

2、、大物實(shí)驗(yàn)大物實(shí)驗(yàn)與與大學(xué)物理大學(xué)物理的關(guān)系的關(guān)系ppt課件課件.4二、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課目的和任務(wù)二、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課目的和任務(wù)o 通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析、測量，學(xué)習(xí)物理實(shí)通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析、測量，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識，驗(yàn)知識，加深對物理學(xué)原理的理解加深對物理學(xué)原理的理解；o 培養(yǎng)、提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)、提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，如：閱讀實(shí)驗(yàn)材料，正確使如：閱讀實(shí)驗(yàn)材料，正確使用儀器，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步分析判斷，正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)用儀器，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象初步分析判斷，正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，能完成簡單的具有設(shè)計(jì)性內(nèi)容的據(jù)，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，能完成簡單的具有設(shè)計(jì)性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)。o

3、培養(yǎng)、提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培養(yǎng)、提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，如：要具有理論聯(lián)系實(shí)際和如：要具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，主動研究的探實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，主動研究的探索精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。索精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。ppt課件課件.5三、應(yīng)該學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)技巧與技術(shù)三、應(yīng)該學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)技巧與技術(shù)：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(jì)算機(jī)軟件處理方法圖法，最小二乘法及計(jì)算機(jī)軟件處理方法：長度、質(zhì)量、時(shí)間、壓力、電：

4、長度、質(zhì)量、時(shí)間、壓力、電流等；流等；：比較法、轉(zhuǎn)換法、放大法、補(bǔ)償：比較法、轉(zhuǎn)換法、放大法、補(bǔ)償法等；法等；o實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)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(gè)學(xué)期展開，每學(xué)期分為兩個(gè)學(xué)期展開，每學(xué)期16課時(shí)。課時(shí)。 大一：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大一：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 大二上學(xué)期：綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。大二上學(xué)期：綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。o 每個(gè)實(shí)驗(yàn)一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，滿分每個(gè)實(shí)驗(yàn)一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，滿分10分（其中預(yù)習(xí)分（其中預(yù)習(xí)3分、分、

5、實(shí)驗(yàn)操作過程以及數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)操作過程以及數(shù)據(jù)處理7分）。分）。o 期末將本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)加權(quán)平均，轉(zhuǎn)換為優(yōu)期末將本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)加權(quán)平均，轉(zhuǎn)換為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級。秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級。ppt課件課件.7五、實(shí)驗(yàn)流程五、實(shí)驗(yàn)流程1. 購買購買“北京理工大學(xué)珠海學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙北京理工大學(xué)珠海學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙” 2. 每次實(shí)驗(yàn)課都每次實(shí)驗(yàn)課都（實(shí)驗(yàn)名（實(shí)驗(yàn)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(xué)號、班級、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、教師姓名。實(shí)驗(yàn)原理中名、學(xué)號、班級、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、教師姓名。實(shí)驗(yàn)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(jìn)度表及時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，由實(shí)驗(yàn)老師檢按照課表以及進(jìn)度表及時(shí)到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，由實(shí)驗(yàn)老師檢查預(yù)習(xí)報(bào)告。查預(yù)習(xí)報(bào)告。4. 老師就該次實(shí)驗(yàn)講解老師就該次實(shí)驗(yàn)講解1530min，然后學(xué)生分組操作。，然后學(xué)生分組操作。將測量的數(shù)據(jù)以及計(jì)算的結(jié)果續(xù)寫在預(yù)習(xí)報(bào)告上并上將測量的數(shù)據(jù)以及計(jì)算的結(jié)果續(xù)寫在預(yù)習(xí)報(bào)告上并上交。交。報(bào)告要求簡單明了，語言確切，工整整潔。報(bào)告要求簡單明了，語言確切，工整整潔。ppt課件課件.8六、實(shí)驗(yàn)課程表進(jìn)度表、分組六、實(shí)驗(yàn)課程表進(jìn)度表、分組ppt課件課件.9六、實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度表六、實(shí)驗(yàn)課進(jìn)度表ppt課件課件.10o 15級電氣自動化1.2.3班六、實(shí)驗(yàn)

7、課分組六、實(shí)驗(yàn)課分組ppt課件課件.11七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則準(zhǔn)時(shí)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室，準(zhǔn)時(shí)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室，遲到者遲到者會酌情扣會酌情扣分，最高為當(dāng)次實(shí)驗(yàn)的分，最高為當(dāng)次實(shí)驗(yàn)的30%；ppt課件課件.12七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則預(yù)習(xí)報(bào)告交給老師批改，沒有預(yù)習(xí)的預(yù)習(xí)報(bào)告交給老師批改，沒有預(yù)習(xí)的不允許不允許做實(shí)驗(yàn)；做實(shí)驗(yàn)；ppt課件課件.13七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則 不準(zhǔn)不準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)吃東西！在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)吃東西！ppt課件課件.14七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則不得不得在實(shí)驗(yàn)室大聲講話，到處亂竄；在實(shí)驗(yàn)室大聲講話，到處亂竄；不得不得隨意翻動未啟用的儀器設(shè)備。隨意翻動未啟用的儀器設(shè)備

8、。ppt課件課件.15七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則七、實(shí)驗(yàn)學(xué)生守則實(shí)驗(yàn)結(jié)束后：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后： 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果送交老師檢查；送交老師檢查； 關(guān)閉儀器電源，關(guān)閉儀器電源，復(fù)原復(fù)原儀器；儀器； 填寫實(shí)驗(yàn)記錄本，得到老師允許后填寫實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與評估實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與評估 這一部分講解大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(gè)基本單位個(gè)基本單位: 長度：米(m) 時(shí)間：秒(s) 質(zhì)量：千克(kg)

9、電流：安培(A) 熱力學(xué)溫度：開爾文(K) 發(fā)光強(qiáng)度：坎德拉(cd) 物質(zhì)的量：摩爾(mol)。p 另外，還有兩個(gè)輔助單位另外，還有兩個(gè)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(gè)基本單位導(dǎo)出。個(gè)基本單位導(dǎo)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(xí)題一練習(xí)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(xí)題二練習(xí)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(jì)算機(jī)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(shè)備不完善、環(huán)境影響、認(rèn)識能定義：由于方法和設(shè)備不完善、環(huán)境影

12、響、認(rèn)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(shù)平均值，算術(shù)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(shù)平均值測量值與算術(shù)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(xí)題三練習(xí)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(diǎn)與性質(zhì)分類按照誤差的特點(diǎn)與性質(zhì)分類（1）系統(tǒng)誤差）系統(tǒng)誤差（統(tǒng)計(jì)計(jì)算）統(tǒng)計(jì)計(jì)算）（2）隨機(jī)誤差）隨機(jī)誤差（經(jīng)驗(yàn)）經(jīng)驗(yàn)）（3）粗大誤差）粗大誤差ppt課件課件.26評價(jià)測量結(jié)果常用的概念評價(jià)測量結(jié)果常用的概念（1）精密）精密度：反映度：反映隨機(jī)誤差隨機(jī)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(jī)誤差和系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差大小

14、的程度。大小的程度。準(zhǔn)確度高則精確度和正確度高。準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)對比法）實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確度信息的，像刻度尺一類可以、不知道儀器準(zhǔn)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(biāo)卡尺一類離散讀數(shù)的儀器，取最小分度限；游標(biāo)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(jì)算儀器誤差。比如電表類計(jì)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(jī)誤差大致滿足正態(tài)分布隨機(jī)誤差大致滿足正態(tài)分布o(jì) 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(biāo)準(zhǔn)差（均方差）標(biāo)準(zhǔn)差（均方差）隨機(jī)誤差的評估：隨機(jī)誤差的評估：211niixxxn標(biāo)準(zhǔn)差的大小反映了測量數(shù)據(jù)的分散程度。標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算而出現(xiàn)的誤差。如果某個(gè)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(xí)題四練習(xí)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(gè)量值范圍內(nèi)的一個(gè)概念：表示被測

17、量的真值在某個(gè)量值范圍內(nèi)的一個(gè)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(jì)方法處理；可以用統(tǒng)計(jì)方法處理； 不能用統(tǒng)計(jì)方法處理，只能依靠經(jīng)不能用統(tǒng)計(jì)方法處理，只能依靠經(jīng)驗(yàn)以及假設(shè)估計(jì)；驗(yàn)以及假設(shè)估計(jì)；ppt課件課件.3321A1niixxxun n22B3u22ABUuu不確定度計(jì)算不確定度計(jì)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(biāo)準(zhǔn)差是平均值的標(biāo)準(zhǔn)差xppt課件課件.34測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)表示形式測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算計(jì)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(shí)與多幾位，處理時(shí)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(shí)際能夠測量到有效數(shù)字：是指在分析工作中實(shí)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(jì)的，不確定的數(shù)字。計(jì)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(shí)驗(yàn)中的數(shù)字與數(shù)學(xué)上的數(shù)字是不一樣的實(shí)驗(yàn)中的數(shù)字與數(shù)學(xué)上的數(shù)字是不一樣的.如如 n 第一個(gè)非零數(shù)字前的零不是有效數(shù)字：第一個(gè)非零數(shù)字前的零不是有效數(shù)字：0.0304km.n 第一個(gè)非零數(shù)字以及之后的所有數(shù)字（包括零）都第一個(gè)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(yīng)改變有效數(shù)字的位數(shù)單位的變換不應(yīng)改變有效數(shù)字的位數(shù).有效數(shù)字有效數(shù)字?jǐn)?shù)學(xué)的數(shù)學(xué)的 8.35=8.350=8.3500實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)的 8.358.3508.3500 ppt課件課件.37例題與習(xí)題例題與習(xí)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)表示形式測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)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