大学物理实验基础知识2008_shao
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物理实验基础知识教学目标:一、绪论二、测量及其误差三、直接测量测量结果的最佳值与随机误差的计算四、直接测量测量结果的最佳值与随机误差的计算五、不确定度六、数椐处理的基本方法一、绪论1、大学物理实验的地位和作用:科学实验是人们根据一定的研究目的,通过积极的构思,利用科学仪器、设备等物质手段,人为地控制或模拟自然现象,使自然过程或生产过程以比较纯粹的或典型的形式表现出来,从而在有利条件下,探索自然规律的一种研究方法。
(1)科学实验的任务是:研究人类尚未认识或尚未充分认识的自然过程,发现未知的自然规律,创立新的学说、新理论,研制、发明新材料、新方法、新工艺,为生产实践提供科学理论的依据,促进生产技术的进步和革命,提高人们改造自然的能力。
(2)、大学物理实验的地位:物理实验是科学实验的重要组成部分之一,物理实验在科学、技术的发展中有着独特的作用。
历史上每次重大的技术革命都源于物理学的发展。
如热力学、分子物理学的发展,使人类进入热机、蒸汽机时代;电磁学的发展使人类跨入电气化的时代;原子物理学、量子力学的发展,促进了导体、原子核、激光、电子计算技术的迅猛发展。
然而物理学本质上是一门实验科学,三四百年前,伽利略和牛顿等学者,以科学实验方法研究自然规律,逐渐形成了一门物理学科。
从此一切物理概念的确立,物理规律的发现,物理理论的建立都有赖于实验,并受实验的检验。
物理实验在物理学自身的发展中有着重要的作用,同时在推动其他科学、工程技术的发展中也起着重要作用。
特别是近代各学科相互渗透,发展了许多交叉学科,物理实验的构思、物理实验的方法和技术与化学、生物学、天文学等学科相互结合已经取得了丰硕的成果,而且必将发挥更大的作用。
2、大学物理实验的目的和任务物理实验作为一门独立的基础课程,它有以下三方面的目的和任务:(1)、通过实验现象的观察分析和对物理量的测量,使学生进一步掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本伎能;并能运用物理学原理、物理实验方法研究物理现象和规律,加深对物理学原理的理解。
物理全部实验知识点总结在物理实验教学过程中,学生需要掌握一定的实验技能、实验方法和实验原理。
下面将介绍一些常见的物理实验知识点,帮助学生深入理解物理实验内容。
一、物理实验基础知识1. 实验仪器与仪表1.(1)仪器的使用方法1.(2)常见仪器的结构与原理2. 实验操作技能2.(1)观察法2.(2)测量法2.(3)处理实验数据的方法3. 实验误差的分类和处理3.(1)绝对误差3.(2)相对误差3.(3)系统误差与随机误差3.(4)误差的传递规律4. 实验报告的基本结构和写作方法4.(1)实验目的4.(2)实验原理4.(3)实验步骤4.(4)实验数据处理和结果分析4.(5)实验总结与思考二、热学实验1. 热膨胀实验1.(1)热膨胀的概念与原理1.(2)热胀冷缩现象的观察与测量1.(3)热膨胀系数的测定2. 热传导实验2.(1)热传导的概念与原理2.(2)导热系数的测定2.(3)热传导规律的探究3. 热容量实验3.(1)热容量的概念与原理3.(2)固体、液体和气体的热容量测量3.(3)热容量的测定方法4. 热力学实验4.(1)气体的等温膨胀与绝热膨胀4.(2)气体的等压加热和等压冷却4.(3)热力学定律的验证和应用三、力学实验1. 弹簧力的测定1.(1)胡克定律的验证1.(2)弹簧系数的测量1.(3)串联弹簧和并联弹簧的弹簧系数计算2. 动力学实验2.(1)匀变速直线运动的测量2.(2)匀变速圆周运动的测量2.(3)牛顿运动定律的验证3. 力学能量实验3.(1)机械能守恒定律的验证3.(2)功与机械能的转化3.(3)弹簧振子的周期与频率测定四、光学实验1. 光的直线传播实验1.(1)光的直线传播的观察与测量1.(2)光的直线传播的实验装置1.(3)光的直线传播的应用2. 光的反射与折射实验2.(1)光的反射定律的验证2.(2)光的折射定律的验证2.(3)镜面成像和透镜成像的特点3. 颜色的形成实验3.(1)颜色的三原色混合与分解3.(2)颜色的成因与现象五、电学实验1. 电流的测定实验1.(1)电流表的使用方法1.(2)电流的测定技术1.(3)串联、并联电路中的电流分布2. 电阻的测定实验2.(1)欧姆定律的验证2.(2)电阻的测定方法2.(3)串联和并联电阻的计算3. 电学能量实验3.(1)电功率的测定方法3.(2)串联和并联电路中的电功率分布3.(3)电路中的能量转化和消耗通过以上对物理实验的知识点进行梳理,可以帮助学生更好地理解物理实验的内容与要求,对物理现象和规律有更加深入的认识。
物理实验的基础知识物理实验是科学研究中重要的一环,通过实验可以验证理论、探索未知现象,并为进一步研究提供基础数据。
为了进行有效的物理实验,研究者需要掌握一些基础知识和技巧。
本文将介绍物理实验的基础知识,帮助读者提高实验设计和操作的能力。
一、基本物理量和测量方法物理实验的基础是对基本物理量的准确测量。
常见的基本物理量包括长度、时间、质量、电流、温度等。
实验中,我们需要选择合适的测量方法来获得准确的测量结果。
1. 长度的测量长度的测量可以使用尺子、游标卡尺、卷尺等工具。
在进行长度测量时,应确保测量装置与被测量物体接触良好,避免测量误差。
2. 时间的测量时间的测量可以使用时钟、秒表等工具。
在进行时间测量时,应注意启动和停止的准确时机,避免人为误差。
3. 质量的测量质量的测量可以使用天平、电子秤等工具。
在进行质量测量时,应排除外界干扰,确保被测物体稳定且垂直于天平。
4. 电流的测量电流的测量可以使用电流表、万用表等工具。
在进行电流测量时,应注意正确连接电路,并选择合适的量程和测量方法。
5. 温度的测量温度的测量可以使用温度计、热电偶等工具。
在进行温度测量时,应确保温度计与被测物体接触良好,并注意测量位置的选择。
二、误差与数据处理在物理实验中,由于各种原因,测量结果往往与真实值存在差异,这种差异被称为误差。
误差可以分为系统误差和随机误差。
1. 系统误差系统误差是由于仪器、环境等方面的影响而产生的常规偏差。
要减小系统误差,应选用准确度高的仪器,注意环境条件的控制。
2. 随机误差随机误差是由于测量过程中的偶然因素而引起的不确定性。
要减小随机误差,可以多次测量取平均值,并注意提高实验技巧和操作规范性。
对于实验数据的处理,常用的方法包括平均值、标准偏差、相关系数等。
通过统计学方法,可以客观地评估实验结果的可靠程度。
三、实验仪器和装置物理实验需要使用各种仪器和装置来实现实验目的。
根据具体实验内容的不同,所需仪器和装置也有所区别。
物理实验基础知识一、实验室安全实验室是进行物理实验的地方,安全始终是第一位的。
在进行物理实验之前,我们必须了解一些实验室的基本安全知识。
1. 个人安全每位实验人员在进行实验时,应穿戴实验室所规定的工作服和安全装备,如实验眼镜、手套等。
同时,在实验过程中要保持注意力集中,避免分心和慌乱。
2. 实验设备的正确使用在进行物理实验时,必须正确使用实验设备。
任何实验设备都有其使用方法和操作规程,必须熟悉并遵守。
同时,在使用设备之前,要仔细检查设备的完好性,确保没有任何损坏或故障。
3. 化学品的安全使用在一些物理实验中,可能会用到某些化学品。
使用化学品时,必须了解其性质和安全操作要求,并佩戴好相应的防护用品,如实验手套、护目镜等。
化学品的储存和处理也要按照实验室规定进行。
4. 废弃物的处理实验完成后,生成的废弃物必须按照规定进行正确处理。
有些废弃物可能对环境或人体健康造成危害,必须妥善处理,以免造成污染。
二、物理实验常用仪器在物理实验中,常会使用到一些常用的仪器和设备。
下面介绍几种常用的物理实验仪器。
1. 量具和测量工具物理实验中经常需要测量长度、重量、体积等物理量。
因此,常用的量具和测量工具是必不可少的。
例如,游标卡尺、天平、容量瓶等。
2. 光学仪器光学仪器主要用于研究光的性质和光的传播规律。
常用的光学仪器有:凸透镜、凹透镜、光栅、望远镜等。
3. 电学仪器电学仪器主要用于研究电路和电现象。
常用的电学仪器有:万用表、电流表、电压表、示波器等。
4. 热学仪器热学仪器主要用于研究热现象和热力学性质。
常用的热学仪器有:温度计、热电偶、热平衡仪等。
5. 力学仪器力学仪器主要用于研究物体的运动和受力情况。
常用的力学仪器有:弹簧测力计、滑块轨道等。
三、常见的物理实验原理在进行物理实验时,我们需要理解实验的原理和背后的物理规律。
下面介绍几种常见的物理实验原理。
1. 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律。
它指出:物体在没有外力作用下,静止物体会保持静止,运动的物体会保持匀速直线运动。
大物实验知识点总结一、引言大物实验是大学物理必修课程的一部分,通过实验,可以帮助学生更好地理解和掌握物理理论知识,培养学生动手能力和实际操作能力。
本文将对大物实验中常见的知识点进行总结和归纳,以便于学生更好地复习和巩固相关知识。
二、实验仪器和常用设备1. 光学实验常用仪器:干涉仪、衍射仪、光栅、棱镜、透镜等。
2. 电学实验常用仪器:电源、示波器、电压表、电流表、电磁铁等。
3. 力学实验常用仪器:弹簧测力计、滑轮组、光电门、摆锤等。
4. 热学实验常用仪器:热力学实验仪、热电偶、温度计等。
三、光学实验知识点总结1. 光的干涉和衍射实验(1). 干涉实验:干涉是指两个或多个波的波峰和波谷相遇形成明暗相间的干涉条纹。
常见的干涉实验有双缝干涉、单缝干涉、菲涅尔双镜干涉等。
(2). 衍射实验:衍射是波在穿过狭缝或障碍物时发生弯曲和扩散的现象。
衍射实验常见的有单缝衍射、双缝衍射和光栅衍射等。
2. 光的偏振实验偏振是指光在某些介质中只沿一个方向传播的现象,常见的偏振器有偏光片、偏振镜、偏振棱镜等。
偏振实验主要是通过观察偏振光的性质来研究光的偏振规律。
3. 光的衍射光栅实验光栅是一种具有等间距狭缝的透明平面,通过光栅衍射实验可以研究光的波动性质,测量光的波长和频率等。
四、电学实验知识点总结1. 电流和电压的测量电流的测量常用电流表,电压的测量常用电压表,实验中需要注意电路的连接和电流、电压的测量范围。
2. 电阻和电路的实验电阻是指导体对电流的阻碍程度,可以通过串联、并联电路实验来研究电阻的串并联规律,掌握欧姆定律和基尔霍夫定律等。
3. 电磁感应实验电磁感应实验是通过研究导体在磁场中受到感应电流的现象来探究电磁感应规律,实验中常用的设备有电磁铁、导线圈、磁通量计等。
4. 电容和电量实验电容是指导体存储电荷能力的大小,可以通过平行板电容器实验来研究电容的大小和电场分布规律,实验中常用电容器、电荷计等设备。
五、力学实验知识点总结1. 牛顿第二定律实验通过设置一定质量的物体和测力计,可以测量物体所受的力和加速度,验证牛顿第二定律。
物理实验技术的基础知识物理实验是为了验证理论、探索未知、研究现象而进行的一种科学实践。
而物理实验技术作为实验的基础,对于实验的设计、操作和结果的准确性起着至关重要的作用。
本文将介绍一些物理实验技术的基础知识,包括实验器材、测量方法和误差处理等方面。
一、实验器材实验器材是进行物理实验的重要工具,它的选择和使用对于实验结果的准确性有着直接的影响。
常见的实验器材包括天平、显微镜、望远镜、尺子、天文望远镜等。
在选择实验器材时,需要考虑实验的要求、实验条件,以及器材的性能和精度等因素。
同时,在实验操作中,需要注意对器材的正确使用和保养,以确保实验的顺利进行。
二、测量方法测量是物理实验中常见的操作,它是为了确定物理量的数值。
在物理实验中,常见的测量方法有直接测量法、间接测量法和比较测量法等。
直接测量法是通过直接读取测量仪器上的刻度或数值来得到测量结果,如使用尺子测量长度。
间接测量法是通过经过计算和推导,利用物理原理和已知量来求得未知量,如使用杠杆原理测量重力加速度。
比较测量法是通过与已知标准进行比较,来确定待测量的数值,如使用天平比较物体的质量。
在进行测量时,需要注意选择合适的测量仪器和测量单位,以及掌握测量仪器的使用方法。
同时,还需要注意测量时的环境条件,如温度、湿度等因素的影响,以保证测量结果的准确性。
三、误差处理误差是物理实验中难免存在的,它来源于测量仪器的精度限制、实验条件的不完善以及实验操作人员的技巧水平等多个方面。
对于测量误差的处理,常见的方法有平均值法、最小二乘法和加权平均法等。
平均值法是将多次测量结果进行平均,以减小随机误差的影响,得到更接近真值的测量结果。
最小二乘法是通过拟合曲线来估计测量结果,将实验数据点与理论预期值求最小距离,以获得更精确的测量结果。
加权平均法是根据测量结果的可靠性来进行加权平均,以提高测量结果的准确性。
此外,对于系统误差的处理,需要进行误差分析和校正。
误差分析是对实验过程中可能存在的系统误差进行分析和估计,以了解其对结果的影响。
本学期实验知识重点液体粘度的测定液体表面张力旋转液体表面特性误差理论,长度测量与数据处理示波器的原理与应用气垫摆测转动惯量耦合摆实验拉伸法集成霍耳开关传感器与简谐振动惠斯通电桥测电阻伏安法测电阻电位差计的使用电表的改装与校验等厚干涉现象与应用导热系数的测定自组望远镜与显微镜液体粘度的测定1、液体粘滞力的特点,它的数值大小与哪些量有关,方向如何。
2、粘度系数的单位,与温度的关系。
3、小球在油中匀速下落,受几个力作用,落球法测粘度系数的原理。
4、如何知道水平叉丝与镜筒的运动方向平行,如不平行应如何调节。
5、读数显微镜的工作原理是什么,它与螺旋测微器相比有何特点。
6、如何保证小球下落能将激光线挡住进行测量时间,如何调节。
7、推导出一级和二级粘度系数的表达式,与理想情况相比有什么差别。
8、推导合成不确定度公式,在测量数据中任取一次进行误差计算。
液体表面张力1、总体要求:了解位移力敏传感器的工作原理,学习对力敏传感器进行定标及用脱拉法测量液体表面张力系数的方法。
2、为何要读出液膜断裂瞬间的电压示数?3、开始对霍尔传感器进行定标为什么要对仪器进行调零?调零的步骤是什么?各是什么原理?4、想一想金属圆环的厚度对实验误差的影响,影响来自于什么原因?圆环的厚度越大对实验所得的液体表面张力示数的影响误差是增大了还是减少了?液膜断裂时悬挂在环上液体的多少将会影响实验结果。
5、若金属圆环底部不严格水平----不严格平行于液面,会对实验结果带来什么样的误差?这样实际的环与液体接触实际上偏大。
6、想一想温度对液体表面张力系数的影响,温度升高了,系数应当偏大了还是偏小了?具体的原因是什么?液体表面张力系数与温度呈负相关,且近似为线性关系,即温度越高,表面张力系数越小。
具体的原因是界面上的分子能量增大,更易于摆脱液体表面张力的束缚。
7、浓度的影响:在纯液体中加入杂质时,体系的表面张力会发生相应的变化。
根据试验,稀溶液的表面张力和浓度的关系大致可分为3 类: 第一类的特征是浓度增加时,溶液的表面张力随之下降,大多数非离子型的有机物如短链脂肪酸、醇、醛类的水溶液都有此行为。
大学物理实验基础知识一、教学内容大学物理实验的基础知识二、教学目标1.了解大学物理实验课程的基本内容和基本要求。
2.理解测量与误差的概念。
3.掌握不确定度及其评定方法。
学会正确表示测量结果。
4.掌握几种常用的数据处理的方法。
三、教学重、难点1.测量与误差的概念是重点。
2.不确定度及其评定方法是重点也是难点。
3.常用的数据处理的方法是重点也是难点。
四、教学时数3课时(135min)五、教学方式多媒体课件教学六、教学过程及时间分配§1.绪论(25min)1.1 大学物理实验课的要求1、在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能(三基)方面得到严格和系统的训练。
基本知识(basic knowledge)包括:实验的原理、各类仪器的结构和工作机理、实验误差分析与不确定度评定、实验结果的表述方法、如何对实验结果进行分析与判断等。
基本方法(basic method)包括:如何根据实验的目的和要求确定实验的思路与方案、如何选择和正确使用仪器、如何减少各类误差、如何采用一些特殊方法来获得通常难以获得的结果等。
基本技能(basic skill)包括:各种调节与测试技术(粗调、微调、准直、调零、读数、定标……),真空技术(真空获得、维持、测量、应用……),电子技术(微电流检测、弱信号放大……),传感器技术(力传感器、位移传感器、温度传感器、磁传感器、光传感器……),以及查阅文献的能力、自学能力、协作公事能力、总结归纳能力、口头表达能力等。
这种三基训练有时可能会比较枯燥,却是完全必要的,它体现了最基本的实际动手能力,因而必须首先保证这一要求的实现。
没有这种严格的基本训练,很难成为高素质的人才。
2、学习用实验的方法研究物理现象、验证物理规律,加深对物理理论的理解和掌握,并在实践中提高发现问题(find question)、分析问题(analyze question)和解决问题(solve question)的能力。
物理实验技术的基础知识掌握要点物理实验技术是物理学研究的重要基础,它通过实验手段来验证理论和推动科学发展。
掌握物理实验技术的基础知识是每位物理学家和实验人员的必备能力。
下面就介绍一些物理实验技术的基本知识和要点。
第一,实验设备的使用。
在进行物理实验时,我们需要熟悉相关的实验设备,并掌握其使用方法。
比如,在测量长度或时间时,我们需要使用卷尺或计时器;在进行电路实验时,我们需要了解各种电器元件的特性和使用方法。
熟练掌握实验设备的使用,可以保证实验的准确性和可靠性。
第二,实验操作的技巧。
物理实验需要一系列的操作步骤,如样品制备、测量、数据处理等。
在进行实验时,我们需要掌握一些实用的操作技巧,以提高实验效率和减小误差。
比如,在称量样品时,我们可以使用容积瓶装水法来提高称量精度;在进行光学实验时,我们可以使用平行光束光栅来准确测量入射角度。
掌握实验操作的技巧有助于实验的顺利进行和结果的准确获取。
第三,实验数据的处理与分析。
得到实验数据后,我们需要对其进行处理和分析,以得出结论和验证理论。
在处理实验数据时,我们需要判断数据的可靠性,并采取合适的统计方法进行数据处理。
在分析实验数据时,我们需要运用数学和统计学的方法,如曲线拟合、线性回归等,来推导出物理规律和参数。
掌握实验数据的处理与分析技巧,对于实验结果的解释和理论模型的构建至关重要。
第四,实验安全的注意事项。
物理实验中常常涉及到高温、高压、化学品等危险因素,因此,在进行实验操作时,我们必须严格遵守实验安全的规定和注意事项。
比如,在进行高温实验时,我们需要佩戴耐高温手套和护目镜;在进行化学实验时,我们需要使用化学柜和化学防护服。
保证实验操作的安全性,是每位实验人员的基本责任。
第五,实验设计的合理性。
在进行物理实验时,我们需要合理设计实验方案,以保证实验结果的科学性和可靠性。
比如,在进行材料力学实验时,我们需要考虑材料参数的确定和样品尺寸的合理选择;在进行光学实验时,我们需要设计合适的实验装置、光源和检测器。
物理实验的知识点物理实验是物理学学习过程中不可或缺的一部分,通过实验可以直观地观察和验证物理理论,加深对物理现象的理解。
在进行物理实验时,我们需要掌握一些基本的知识点,以确保实验的准确性和可靠性。
本文将介绍一些常见的物理实验知识点,帮助读者更好地进行实验。
第一,实验室安全知识。
在进行物理实验前,我们首先要了解实验室的安全规定和操作要求。
例如,要穿戴实验室所需的防护设备,如实验服、手套、护目镜等。
同时,要熟悉实验室的紧急处理措施,了解如何应对可能发生的事故。
第二,实验仪器的使用。
物理实验中常用的仪器有天平、尺子、显微镜等。
在使用这些仪器时,我们需要了解其使用方法和注意事项。
例如,使用天平时要保持平衡,尽量避免风吹动物体;使用显微镜时要调节焦距,避免眼睛疲劳。
第三,实验数据的处理。
在进行物理实验时,我们需要记录实验数据,并进行数据处理和分析。
为了保证数据的准确性,我们需要掌握一些基本的数据处理方法,如平均值的计算、误差的估计等。
此外,还需要了解一些常见的数据图表的绘制方法,如折线图、柱状图等。
第四,实验原理和实验步骤。
在进行物理实验前,我们需要了解实验的原理和实验步骤。
实验原理是实验的基础,通过了解实验原理,我们可以更好地理解实验的目的和意义。
实验步骤是实验的操作过程,我们需要按照实验步骤进行实验,确保实验的顺利进行。
第五,实验结果的分析和结论。
实验结果是实验的最终产物,我们需要对实验结果进行分析和解释。
在分析实验结果时,我们可以借助一些物理理论和公式,进行定量的分析。
最后,我们需要根据实验结果得出结论,总结实验的目的和结果。
综上所述,物理实验的知识点包括实验室安全知识、实验仪器的使用、实验数据的处理、实验原理和实验步骤,以及实验结果的分析和结论。
掌握这些知识点,可以帮助我们更好地进行物理实验,提高实验的准确性和可靠性。
通过实验的实践,我们可以更深入地理解物理理论,培养科学实验的能力和思维方式。