物理化学实验理论课学习教案.ppt

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1、 物理化学实验是一门独立的课程，是在普通物理、物理化学实验是一门独立的课程，是在普通物理、无机化学、分析化学等实验基础上的一门综合性的基无机化学、分析化学等实验基础上的一门综合性的基础化学实验。通过物理化学实验的学习，可以掌握物础化学实验。通过物理化学实验的学习，可以掌握物理化学实验的基本方法和技能，培养理化学实验的基本方法和技能，培养(piyng)思维能力、动思维能力、动手手能力、观察能力和处理实验数据、对实验结果进行分能力、观察能力和处理实验数据、对实验结果进行分析和归纳的能力；同时可以加深对物理化学原理、概析和归纳的能力；同时可以加深对物理化学原理、概念的理解。念的理解。 前言前言(qi

2、n yn)第1页/共28页第一页，共29页。一、实验一、实验(shyn)步骤步骤实验前：实验前：充分预习，了解实验目的；写预习报告（两周实验一充分预习，了解实验目的；写预习报告（两周实验一起写），重点要写出实验原理、实验步骤、注意事起写），重点要写出实验原理、实验步骤、注意事项以及项以及(yj)设计记录原始数据的表格；做实验之前设计记录原始数据的表格；做实验之前交给老师批阅。实验预习报告写在实验报告本上。交给老师批阅。实验预习报告写在实验报告本上。试验之前要小测（笔试试验之前要小测（笔试5分钟，内容为原理和实验分钟，内容为原理和实验步骤），检查预习情况，没有通过或没写预习报告步骤），检查预习情

3、况，没有通过或没写预习报告均不准做实验。均不准做实验。第2页/共28页第二页，共29页。3.1(2)偶极距偶极距17*磁化率磁化率18粘度粘度19比表面比表面20*金属金属3，8碳酸钙碳酸钙53.8(3)*磁化率磁化率18偶极距偶极距17比表面比表面20粘度粘度19碳酸钙碳酸钙5*金属金属3，83.15(5)电动势电动势12双液系双液系6偶极距偶极距17*磁化率磁化率18粘度粘度19比表面比表面203.22(6)双液系双液系6电动势电动势12*磁化率磁化率18偶极距偶极距17比表面比表面20粘度粘度193.29(7)燃烧热燃烧热2气泡法气泡法21电动势电动势12双液系双液系6偶极距偶极距17*

4、磁化率磁化率184.5(8)气泡法气泡法21燃烧热燃烧热2双液系双液系6电动势电动势12*磁化率磁化率18偶极距偶极距17 组别组别日期日期一一二二三三四四五五六六 注：“金属相图”（3）实验包含“差热分析”（8）实验内容，预习时同时进行。 “磁化率”(18)实验包含“离子迁移(qiny)数”(14) 实验内容，预习时同时进行。 “极化曲线”(13)实验包含“活度系数”(15) 实验内容，预习时同时进行。第3页/共28页第三页，共29页。u实验室规则：实验室规则：u1 1、不能迟到；如迟到超过、不能迟到；如迟到超过1010分钟就不能做实验。分钟就不能做实验。u2 2、注意仪表（要求穿白大褂；不

5、能穿拖鞋）。、注意仪表（要求穿白大褂；不能穿拖鞋）。u3 3、实验过程中没关手机，本实验成绩扣、实验过程中没关手机，本实验成绩扣3030分。分。u4 4、实验过程中不准看其它与实验无关、实验过程中不准看其它与实验无关(wgun)(wgun)的的书，做与实验无关书，做与实验无关(wgun)(wgun)的事。的事。u5 5、实验过程中不准窜门。、实验过程中不准窜门。u6 6、保持实验室安静，不准高声说话。、保持实验室安静，不准高声说话。u7 7、注意水、电、气的安全问题。、注意水、电、气的安全问题。实验实验(shyn)(shyn)中中第4页/共28页第四页，共29页。u实验过程实验过程(guchn

6、g)(guchng)：（实验之前，老师会对两：（实验之前，老师会对两周的实验进行讲解）周的实验进行讲解）u1 1、安排的组号与仪器号要对应。、安排的组号与仪器号要对应。u2 2、严格按操作规程进行操作，（如有实验要自己、严格按操作规程进行操作，（如有实验要自己连接线路，老师检查无误后才可插上电源），如连接线路，老师检查无误后才可插上电源），如有不懂，及时问老师，不要擅自乱试。有不懂，及时问老师，不要擅自乱试。u3 3、如有仪器损坏（或缺少），及时报告老师。如、如有仪器损坏（或缺少），及时报告老师。如是操作不当，人为损坏仪器的，要按一定比例赔是操作不当，人为损坏仪器的，要按一定比例赔偿。偿。实验

7、实验(shyn)(shyn)中中第5页/共28页第五页，共29页。u实验过程：实验过程：u4 4、公共仪器、药品、工具用完后及时放回原处。、公共仪器、药品、工具用完后及时放回原处。有些试剂药品应回收。有些试剂药品应回收。u5 5、实验后，先将原始数据交与指导教师审查、实验后，先将原始数据交与指导教师审查(shnch)(shnch)合格后，再拆仪器，如不合格应补做或合格后，再拆仪器，如不合格应补做或重做。重做。u6 6、清理实验桌，仪器复原；在仪器使用登记表上、清理实验桌，仪器复原；在仪器使用登记表上签名，经老师检查签名后才可以离开。签名，经老师检查签名后才可以离开。实验实验(shyn)(shy

8、n)中中第6页/共28页第六页，共29页。u写实验报告，决不能改数据或抄其他同学的结果，如一次写实验报告，决不能改数据或抄其他同学的结果，如一次被发现改数据或抄结果，要重写或重做，不听劝告者，实被发现改数据或抄结果，要重写或重做，不听劝告者，实验成绩不及格；如二次改数据或抄结果，则实验课应重修，验成绩不及格；如二次改数据或抄结果，则实验课应重修，严格执行。严格执行。u与预习报告不同之处：以注意事项、数据处理和讨论（一与预习报告不同之处：以注意事项、数据处理和讨论（一般包括对实验结果的误差分析，实验过程中异常现象的分般包括对实验结果的误差分析，实验过程中异常现象的分析和解释，对实验改进的意见，同

9、时必须包括思考题）为析和解释，对实验改进的意见，同时必须包括思考题）为主；本次主；本次(bn c)实验的实验报告应在下周做实验前上交；实验的实验报告应在下周做实验前上交；没按时上交的本实验成绩扣没按时上交的本实验成绩扣30分。分。实验实验(shyn)后后第7页/共28页第七页，共29页。F 坐标纸坐标纸F 坐标比例尺的选择：坐标比例尺的选择：a a）能表示出全部有效数字）能表示出全部有效数字(yu xio sh z)(yu xio sh z)；b b）每小格代表的数值，一）每小格代表的数值，一般为般为1 1、2 2、5 5或它的倍数；或它的倍数；c) c) 充分利用图纸的全充分利用图纸的全部面

10、积，如没有特殊要求，坐标的读数不一定从部面积，如没有特殊要求，坐标的读数不一定从0 0开始；如作出的是直线，则直线的倾斜角最好控开始；如作出的是直线，则直线的倾斜角最好控制在制在30-6030-60之间。之间。F 画坐标轴，标出所代表的物理量及单位。画坐标轴，标出所代表的物理量及单位。二、作图的步骤二、作图的步骤(bzhu)(bzhu)及规则及规则第8页/共28页第八页，共29页。二、作图的步骤二、作图的步骤(bzhu)及规则及规则F代表代表(dibio)(dibio)点（指实验测得的数据在图上的点），点（指实验测得的数据在图上的点），代表代表(dibio)(dibio)点除了表示测的数据的正

11、确数值外，点除了表示测的数据的正确数值外，还应表示它的精密度，如纵轴与横轴上两测量值的精还应表示它的精密度，如纵轴与横轴上两测量值的精密度相近，可用圆点符号表示代表密度相近，可用圆点符号表示代表(dibio)(dibio)点：点：、 、等。如纵轴与横轴上两测量值的精密度等。如纵轴与横轴上两测量值的精密度相差较大，可用矩形符号：相差较大，可用矩形符号：、 等。等。F连曲线，光滑、清晰，尽可能多的通过代表连曲线，光滑、清晰，尽可能多的通过代表(dibio)(dibio)点，如不能，则要求代表点，如不能，则要求代表(dibio)(dibio)点均匀的分布在点均匀的分布在曲线的两侧（即最小二乘法原理）

12、。曲线的两侧（即最小二乘法原理）。第9页/共28页第九页，共29页。二、作图的步骤二、作图的步骤(bzhu)及规则及规则F曲线作好曲线作好(zu ho)(zu ho)后，应标上图的名称和主要的测后，应标上图的名称和主要的测量条件（如温度、压力等）；量条件（如温度、压力等）；F作切线，（最大气泡法求溶液的表面张力），采用镜作切线，（最大气泡法求溶液的表面张力），采用镜像法或平行线法。像法或平行线法。abc镜像法：镜像法：第10页/共28页第十页，共29页。平行平行(pngxng)线法：线法：在选择的曲线段上作二平在选择的曲线段上作二平行线行线AB和和CD，作二线段，作二线段中点连线交曲线于中点连

13、线交曲线于O点，点，过过O点作点作AB或或CD之平行之平行(pngxng)线即为线即为O点的切线。如右点的切线。如右图所示。图所示。平行线法作切线平行线法作切线(qixin)的的示意图示意图ACBDOACBDOACBDOACBDO第11页/共28页第十一页，共29页。三、数学方程式法（直线三、数学方程式法（直线(zhxin)(zhxin)方程常数的求法）方程常数的求法）直线直线(zh(zhxixin)n)：(12ymxb作图法或计算法（ ）平均法，（ ）最小二乘法） 最小二乘法：认为最小二乘法：认为(rnwi)正确的正确的 m, b 值应使残差的值应使残差的平方和最小（残差：平方和最小（残差：

14、 ）iiidm xby21niiQd21222211111()222niiinnnnniiiiiiiiiiim xbymxmbxmx ynbbyy最小21111122202220nnniiiiiiinniiiiQmxbxx ymQmxnbyb第12页/共28页第十二页，共29页。三、数学三、数学(shxu)(shxu)方程式法方程式法1112211nnniiiiiiinniiiinx yxymnxx211112211nnnniiiiiiiiinniiiixyxx ybnxx注意：可用计算机作图得出数学方程式，但只能作注意：可用计算机作图得出数学方程式，但只能作为为(zuwi)参考；实验报告一律

15、采用统一的参考；实验报告一律采用统一的报告纸，不准用计算机打印。报告纸，不准用计算机打印。第13页/共28页第十三页，共29页。四、测量误差四、测量误差误差：观测值与真值之差。误差：观测值与真值之差。偏差偏差(pinch)：观测值与平均值之差。：观测值与平均值之差。真值：在无系统误差的情况下，无限多次测量值的平均值。真值：在无系统误差的情况下，无限多次测量值的平均值。平均值：在相同的实验条件下，有限多次观测值的算术平平均值：在相同的实验条件下，有限多次观测值的算术平均值。均值。第14页/共28页第十四页，共29页。四、测量误差四、测量误差系统误差：测量的平均值与真值之间的差值。恒偏大或恒偏系统

16、误差：测量的平均值与真值之间的差值。恒偏大或恒偏小，在实验条件确定的情况下为一定值。原因小，在实验条件确定的情况下为一定值。原因(yunyn)：a、仪器不良；、仪器不良；b、试剂不纯；、试剂不纯；c、测量、测量方法本身的限制；方法本身的限制；d、个人习惯的不同等。、个人习惯的不同等。（可通过改变实验条件、改进实验方法，更换药品来尽（可通过改变实验条件、改进实验方法，更换药品来尽量减小系统误差）量减小系统误差）根据根据(gnj)误差产生的原因、作用规律和对结果产生的影响不误差产生的原因、作用规律和对结果产生的影响不同，可分为：同，可分为：第15页/共28页第十五页，共29页。四、测量误差四、测量

17、误差偶然误差：一系列测量数据中每一组观测值对平均值的偏差偶然误差：一系列测量数据中每一组观测值对平均值的偏差(pinch)。其绝对值时大时小，符号时正时负。其绝对值时大时小，符号时正时负。产生原因：产生原因：（1 1）对仪器最小分度值以下的估读，很难每次严格相）对仪器最小分度值以下的估读，很难每次严格相同。同。（2 2）测量仪器的某些部件所指示的结果，在重复测量）测量仪器的某些部件所指示的结果，在重复测量时很难每次相同，特别是一些电学仪器。时很难每次相同，特别是一些电学仪器。（3 3）无法控制某些实验）无法控制某些实验(shyn)(shyn)条件的变化。条件的变化。第16页/共28页第十六页，

18、共29页。四、四、测量误差y(x)xx-3 -2-+ +2 +3正 态 分 布 的 误 差 曲 线 图y(x)y(x)代表代表(dibio)(dibio)测定值的概率测定值的概率分布分布 代表代表(dibio)(dibio)标准误差标准误差偶然误差的特点：偶然误差的特点：（1）有界性；）有界性；（2）对称性；）对称性；（3）单峰性；）单峰性；（4）随着）随着(su zhe)测量次测量次数的增加，偶然误数的增加，偶然误差的算术平均值接差的算术平均值接近零。近零。 在相同的实验条件下，对同一组物理量进行测量，其偶然误在相同的实验条件下，对同一组物理量进行测量，其偶然误差的大小和正负差的大小和正负(

19、zhn f)呈正态分布。这种规律称为误差呈正态分布。这种规律称为误差定律。定律。第17页/共28页第十七页，共29页。四、测量误差四、测量误差过失过失(gush)误差：实验者的粗枝大叶、操作不当等引起的。误差：实验者的粗枝大叶、操作不当等引起的。 准确度：测量值与真值的符合程度。准确度好，说明结准确度：测量值与真值的符合程度。准确度好，说明结果正确又精密。果正确又精密。 精密度：又称再现性或重复性，表示测量值偏离平均值精密度：又称再现性或重复性，表示测量值偏离平均值的程度；或各次测量相互的程度；或各次测量相互(xingh)逼近的程度。逼近的程度。由偶然误差决定的。由偶然误差决定的。（1）偶然误

20、差小，精密度高；）偶然误差小，精密度高；（2）系统误差和偶然误差均小，则准确度高。）系统误差和偶然误差均小，则准确度高。第18页/共28页第十八页，共29页。准确度和精密度准确度和精密度测量值真值123第19页/共28页第十九页，共29页。间接测量中的误差传递间接测量中的误差传递 1、平均误差和相对误差、平均误差和相对误差(xin du w ch)的传递的传递 12( ,.)nyf u uu213111212,.,.,.,ddd.dnnnnnuuu uuuuyyyyuuuuuu1122d ,d,.dnnuuuuuu1212.nnyyyyuuuuuu 间接测量中最终间接测量中最终(zu zhn)

21、结果平结果平均误差的普遍公式均误差的普遍公式 第20页/共28页第二十页，共29页。间接测量中的误差传递间接测量中的误差传递 1212121.( ,.)nnnyyyyuuuyf u uuuuu相对相对(xingdu)平均误差的平均误差的公式公式 121212(1).(2).(3)(4)nnnyuuuyuuuuyuyu第21页/共28页第二十一页，共29页。间接测量中的误差传递间接测量中的误差传递 相对相对(xingdu)平均误差平均误差的公式的公式 1212.nnuuuyyuuu 1212121212(.)(.)(.).nnnnnuuuuuuuuuuuuuuu以（以（1）为例：平均误差的公式）

22、为例：平均误差的公式(gngsh) 1212.nnyyyyuuuuuu 12.nuuu 第22页/共28页第二十二页，共29页。标准标准(biozhn)(biozhn)误差传递误差传递 2211()nniiiixxdnn又称均方根又称均方根(fnggn)误差误差12( ,.)nyf u uu12,.nuuu121222222212.nyuuunyyyuuu间接测量中最终结果间接测量中最终结果(ji gu)标准误差的普遍标准误差的普遍公式公式 第23页/共28页第二十三页，共29页。标准标准(biozhn)(biozhn)误差传递误差传递 1212(1)(2)yuuuyu121212122222

23、121222221212121222()()yuuuuuuyyuuuuuuuu1212222212uuyyuu第24页/共28页第二十四页，共29页。标准标准(biozhn)(biozhn)误差传递误差传递 122222122222121222222222()()0.8pIUIUUIIUPPIUIUIUIUUIPIUW PIU测某一电热器的功率测某一电热器的功率(gngl)时，得到时，得到I=(8.400.04)A，U=(99.50.1)V，求该电热器功率，求该电热器功率(gngl)的标准误差。的标准误差。第25页/共28页第二十五页，共29页。有效数字有效数字(yu xio sh z) (y

24、u xio sh z) 1、不能夸大，也不能缩小；、不能夸大，也不能缩小；2、用科学、用科学(kxu)记数法表示有效数字；记数法表示有效数字；3、首位大于、首位大于8，计算时有效数字可多算一位；，计算时有效数字可多算一位；4、有效数字位数确定后，其余数字按、有效数字位数确定后，其余数字按“四舍六入五成双四舍六入五成双”的原则舍去；的原则舍去；5、在加减运算时，小数点后所取位数与最小者相同；、在加减运算时，小数点后所取位数与最小者相同；第26页/共28页第二十六页，共29页。有效数字有效数字(yu xio sh z) (yu xio sh z) 6、乘除运算中，保留各数的有效位数不大于有效数字、

25、乘除运算中，保留各数的有效位数不大于有效数字最小者。最小者。7、作对数运算时，对数尾数的有效数字位数与其它值、作对数运算时，对数尾数的有效数字位数与其它值相当或多一位。相当或多一位。注意：化学系的同学要笔试（注意：化学系的同学要笔试（30）。）。实验评分标准（实验评分标准（70）：）： 预习预习15，态度，态度(ti du)5，操作，操作35， 卫生卫生5，结果，结果25，报告，报告15 。 第27页/共28页第二十七页，共29页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第28页/共28页第二十八页，共29页。NoImage内容(nirng)总结物理化学实验是一门独立的课程，是在普通物理、。物理化学实验是一门独立的课程，是在普通物理、。如作出的是直线，则直线的倾斜角最好控制在30-60之间。曲线作好后，应标上图的名称和主要的测量条件（如温度(wnd)、压力等）。中点连线交曲线于O点，。真值：在无系统误差的情况下，无限多次测量值的平均值。（可通过改变实验条件、改进实验方法，更换药品来尽。根据误差产生的原因、作用规律和对结果产生的影响不。1、不能夸大，也不能缩小第二十九页，共29页。