物理实验资料物理实验绪论.ppt
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1、物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室物理实验绪论物理实验绪论 物理实验室:病理楼二层东侧 TEL:82801419物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室物理实验绪论物理实验的意义、目的及要求实验误差有效数字作图的基本要求物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分物理实验的意义 物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学,是自然科学的基础学科,是学习其它自然科学和工程技术的基础。物理实验可以发现新的物理规律;验证新提出物理规律的正确性;还可以求得一些必要的数据(物理常数等)。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分
2、物理实验目的1.掌握基本测量仪器的使用;掌握基本测量仪器的使用;2.掌握常用的实验方法及实验数据的处理方法;掌握常用的实验方法及实验数据的处理方法;3.加深和巩固课堂上所学到的理论;加深和巩固课堂上所学到的理论;4.培培养养严严谨谨认认真真、实实事事求求是是的的工工作作作作风风及及分分析析问题、解决问题的能力问题、解决问题的能力。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分物理实验内容物理实验内容如下:物理实验内容如下:示示波波器器的的使使用用;转转动动定定律律;温温度度传传感感器器;压压力力传传感感器器+信信息息光光学学+语语音音观观测测;氢氢原原子子光光谱谱+全全息息
3、照照相相;核核磁磁共共振振;超超声声特特性性研研究究;波波动动光光学学等实验。(详见实验安排等实验。(详见实验安排)注:转动定律;压力传感器,语音观测,超声特性研究;波动光学等实验内容见网址“相相关关链链接接-医医学学部部课课程程中中心心-课课程程资资源源-课课程程总总览览-医医学学人人文文学学院院/公公共共教教学学部部-物理学(第四栏,不是第二栏的物理学)物理学(第四栏,不是第二栏的物理学)-通知通知”物理实验绪论物理实验绪论物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分物理实验要求1.课前预习并写出预习报告实验课前应认真预习实验讲义,特别是物理课上不讲或没讲到的内容。课
4、前写出预习报告,内容包括实验的名称、目的、主要仪器、基本原理及记录实验数据的表格(如讲义中没有,需自己设计)。预习报告写在实验报告纸上物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分2.实实验验过过程程中中必必须须及及时时记记录录原原始始数数据据,测测读读与与记记录录一一次次完完成成。注注意意根根据据仪仪器器的的精精度度和和实实验验条条件件正正确确运运用用有有效效数数字字。原原始始数数据据用用钢钢笔笔或或圆圆珠珠笔笔直直接接记记录录在在预预习习报报告告上上。实实验验中中必必须须坚坚持持实实事事求求是是的的科科学学态态度度,决决不不应应抄抄袭袭凑凑数数。对对数数据据如如有有疑疑
5、问问,应应记记下下有有关关现现象象及及过过程程,若若无无确确切切理理由由,不不能能随随便便扔扔弃弃数数据据,对对测测错错、记记错错的的数数据据不不要要涂涂改改或或擦擦除除,而而应应在在错错误误数数据据上上轻轻划划一道线,然后另行测记。如:一道线,然后另行测记。如:13.95 12.95物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分实实验验完完成成后后,将将所所测测得得的的数数据据交交给给教教师师审审阅阅,经经教教师师认认可可并并在在预预习习报报告告上上签签字字后后,方方可可收收拾拾整整理理实实验验仪仪器器。教教师师未未予认可,必须重做或补做。予认可,必须重做或补做。如如生生
6、病病或或有有特特殊殊情情况况,需需持持请请假假条条方方给予准假,并与教师协商及时补做实验。给予准假,并与教师协商及时补做实验。两次以上实验未做者,没有实验成绩两次以上实验未做者,没有实验成绩。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分实实验验仪仪器器要要在在掌掌握握使使用用方方法法、实实验验步步骤骤、注注意意事事项项后后按按规规定定操操作作仪仪器器。如如不不按按要要求求操操作作致致使使仪仪器器损损坏坏,将将按按学学校校规规定定由由责责任任人人(视视情情节节)照价或加倍赔偿损失照价或加倍赔偿损失。有有些些实实验验配配备备计计算算机机采采集集、处处理理实实验验数数据据。严严
7、禁禁删删改改计计算算机机中中的的任任何何文文件件、程程序序。如如有有违违反取消实验资格,不给物理成绩。反取消实验资格,不给物理成绩。实验室卫生由学生轮流打扫。实验室卫生由学生轮流打扫。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分3.处理实验数据、完成实验报告实实验验结结束束后后根根据据实实验验结结果果完完成成实实验验报报告告。在在实实验验报报告告上上给给出出计计算算过过程程、最最终终实实验验结结果果及及实实验验曲曲线线。完完成成教教师师指指定定的的思思考考题题并并对对实实验验结结果果进行分析讨论。进行分析讨论。所有实验图、表中的直线必须用尺子。所有实验图、表中的直线必须用
8、尺子。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分实验报告应包括以下内容:实验题目;实验时间;实验完成人及同组人;仪器台号。实验目的;仪器及用具,主要仪器应注明规格、编号;实验原理,简要说明实验所依据的基本原理、所用的基本公式;实验数据(列表表示);计算过程(典型计算);实验结果,包括要求计算的误差;要求完成的图;讨论,包括对实验及结果的分析、讨论;实验后的思考。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第一部分第一部分希希望望同同学学们们通通过过物物理理实实验验在在动动手手操操作作的的同同时时也也要要动动脑脑思思考考。在在实实验验报报告告中中要要求求有有对对实实
9、验验结结果的分析和实验后的思考。如:果的分析和实验后的思考。如:实验中遇到困难的处理;实验中遇到困难的处理;实验设计的特点是什么?普遍意义何在?实验设计的特点是什么?普遍意义何在?对实验设计提出问题及改进的设想和建议;对实验设计提出问题及改进的设想和建议;对对实实验验中中出出现现的的异异常常现现象象的的分分析析、判判断断及及处处理过程等。理过程等。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室 1.课前预习并写出预习报告内容包括实验的名称、目的、主要仪器、基本原理及记录实验数据的表格(如讲义中没有,需自己设计)。预习报告写在实验报告纸上。2.实验结果经教师检查无误后在预习报告上签字认可。3
10、.实验数据处理:在实验报告上给出计算过程、最终实验结果及实验曲线。完成教师指定的思考题并对实验结果进行分析讨论。总结总结物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室测量与量与误差差第二部分第二部分物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分一、物理量的测量直接测量 直接测得量 在一定条件下利用一定的仪器将被测的量与同类在一定条件下利用一定的仪器将被测的量与同类量的标准单位的进行比较,直接得出它的量值量的标准单位的进行比较,直接得出它的量值例如:例如:用直尺测量长度;以表计时间;天平称质量;用直尺测量长度;以表计时间;天平称质量;间接测量 间接测得量被被测测量量的的量
11、量值值要要用用相相关关的的直直接接测测量量量量值值通通过过公公式式运运算算间间接接地地获获得得;如如测测量量平平均均速速度度 v=s/t。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分二、测量误差任任何何实实际际测测量量中中测测量量结结果果都都只只能能是是被被测测量量的的近近似似值值,无无法法确确定定被被测测量量的的真真值值。这表现为:这表现为:在在同同样样条条件件下下对对同同一一被被测测量量重重复复进进行行测量所得到的结果一般都不会相同。测量所得到的结果一般都不会相同。测测量量结结果果因因受受所所用用测测量量仪仪器器准准确确度度和和分辨率的限制不会绝对准确。分辨率的限制不
12、会绝对准确。某某些些测测量量过过程程本本身身会会改改变变被被测测量量原原来来的状态。的状态。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分我我们们把把测测量量值值与与真真值值之之差差称称为为测测量量误误差差。即:即:误差误差=测量值测量值-真值真值随随着着科科学学的的进进展展、人人们们经经验验的的丰丰富富和和测测量量技技术术的的提提高高,误误差差可可以以控控制制得得愈愈来来愈愈小小,但但不不能能使使误误差差降降低低到到零零。实实验验的的任任务务是是:尽尽量量消消除除各各种种因因素素的的影影响响,测测出出在在该该条条件件下下被被测测量量的的最最佳佳值值;对对该该值值的的误误差
13、差做做出出估估计。计。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分根根据据误误差差的的性性质质和和产产生生原原因因,可可将将误误差差分为分为系统误差系统误差和和随机误差随机误差。系系统统误误差差是是由由于于某某些些确确定定的的原原因因产产生生的的,对对于于测测量量结结果果的的影影响响也也是是确确定定的的。即即测测量量结结果果总总向向某某一一确确定定方方向向偏偏离离,或或按按一定的规律变化。其主要来源有:一定的规律变化。其主要来源有:1.仪仪器器误误差差 由由于于仪仪器器本本身身的的缺缺陷陷而而引引起的误差。起的误差。如仪器的刻度不准,天平的两臂不等,如仪器的刻度不准,天平
14、的两臂不等,千分尺的零点读数等等。千分尺的零点读数等等。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分2.理理论论(方方法法)误误差差 由由于于测测量量所所依依据据的的理理论论公公式式的的近近似似性性,实实验验条条件件不不能能达达到到理理论论公公式式所所规规定定的的要要求求,或或测测量量方方法法有有缺缺点所带来的误差。点所带来的误差。如如单单摆摆周周期期公公式式 的的成成立立条条件件是是摆摆角角趋趋于于零零。在在小小角角度度情情况况下下只只是是近近似似公公式式。用用它它来来测测量量重重力力加加速速度度g也也是是一一个个近近似似值值。又又如如用用伏伏安安法法测测电电阻阻 R=
15、U/I 时时,若若不不对对电电表表内内阻阻的的影影响响进进行行修修正正,测测得得的的电阻就有方法误差。电阻就有方法误差。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分3.环环境境误误差差 测测量量过过程程中中,周周围围的的温温度度、气气压压、电电磁磁场场等等环环境境条条件件的的恒恒定定的的或或有有规规律的变化引起的误差。律的变化引起的误差。如如在在20下下标标定定的的标标准准电电池池或或标标准准电电阻阻在在30下使用等。下使用等。系系统统误误差差的的特特点点是是在在相相同同条条件件(仪仪器器、方方法法、环环境境条条件件及及观观测测者者均均不不变变)下下多多次次测测量量同同一
16、一物物理理量量时时,误误差差的的绝绝对对值值和和符符号号保保持持恒恒定定。系系统统误误差差不不能能用用增增加加测测量量次次数数的方法使之减小。的方法使之减小。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分系系统统误误差差常常常常是是影影响响实实验验结结果果准准确确程程度度的的主主要要因因素素。因因此此,在在实实验验中中发发现现并并消消除除系系统统误误差差是是很很重重要要的的。如如果果能能够够确确定定某某些些系系统统误误差差的的数数值值,就就可可以以把把它它从从实实验验结结果果中中扣扣除除,消消除除其其影影响响。这这种种数数值值已已知知的的系系统统误误差差称称为为“已已定定系
17、系统统误差误差”。测量值测量值=读数读数-误差误差(修正值修正值)如如千千分分尺尺测测长长度度、伏伏安安法法(电电流流表表内内置置)测测电电阻阻等等实实验验中中的的零零点点误误差差、电电流流表表内内阻阻等等引引起起的系统误差可以用这种方法消除。的系统误差可以用这种方法消除。物理实验绪论物理实验绪论北京大学医学部物理学教研室第二部分第二部分不不是是所所有有系系统统误误差差都都可可以以确确定定其其数数值值。还还有有一一类类系系统统误误差差,只只知知道道它它存存在在于于某某个个大大致致范范围围,而而不不知知道道它它的的具具体体数数值值。可可称称为为“未未定定系系统统误误差差”。例例如如仪仪器器的的最
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