大学物理实验指导书(电子版)
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大学物理演示实验讲义课程的开展形式与内容原则上为:1,任课老师可选择其中的2~3个演示实验进行演示与讲解,其他的实验可让学生自行进行操作,并要求学生思考现象后面蕴含物理原理。
2,实验报告可让学生自行选择其中自己感兴趣的2~3个演示实验进行撰写。
应包括实验现象的描述,重点应放在对原理的阐述和理解上。
特别要强调的是:1、演示实验都是一套设备,需要对学生特别强调对设备的爱护。
2、需要重点提示学生对自身安全的保护。
实验室功能介绍本实验室将全面支持同学们的大学物理课学习;本实验室为同学们提供了数十个定性或半定量实验。
本实验室还为同学们提供了大量的趣味物理展品。
实验和资料将帮助你理解物理概念,帮助你体会实验构思的巧妙,帮助你把理论与实践更好地结合起来,帮助你开阔知识视野。
总之是为了帮助你早日成才!本实验室采取互动方式教学,除了观察教师为你做的演示实验以外,你还可以选择自己最感兴趣的项目亲自动手做实验;你可以利用导学系统去学习,去思考,去探索;你还可以在课外参加创新实践活动,参加实验室建设,发展自己的个性与特长。
兴趣是最好的老师,在这个实验室的经历将会使你终生难忘!1. 锥体上滚【实验目的】:1.通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象,使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心,趋于稳定的运动规律。
2.说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明物体势能和动能的相互转换。
【实验仪器】:锥体上滚演示仪图1,锥体上滚演示仪【实验原理】:能量最低原理指出:物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。
本实验中在低端的两根导轨间距小,锥体停在此处重心被抬高了;相反,在高端两根导轨较为分开,锥体在此处下陷,重心实际上降低了。
实验现象仍然符合能量最低原理。
【实验步骤】:1.将双锥体置于导轨的高端,双锥体并不下滚;2.将双锥体置于导轨的低端,松手后双锥体向高端滚去;3.重复第2步操作,仔细观察双锥体上滚的情况。
【注意事项】:1.移动锥体时要轻拿轻放,切勿将锥体掉落在地上。
大学物理实验指导书--9个项目 -实验一多普勒效应综合实验【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系,验证多普勒效应。
2、由f-V关系直线的斜率求声速。
【实验原理】根据声波的多普勒效应公式,当声源与接收器之间有相对运动时,接收器接收到的频率f为:f = f0(u+V1cosα1)/(u�CV2cosα2)(1)式中f0为声源发射频率,u为声速,V1为接收器运动速率,α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角,V2为声源运动速率,α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。
若声源保持不动,运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动,则从(1)式可得接收器接收到的频率应为:f = f0(1+V/u)(2)当接收器向着声源运动时,V取正,反之取负。
若f0保持不变,以光电门测量物体的运动速度,并由仪器对接收器接收到的频率自动计数,根据(2)式,作f ―V关系图可直观验证多普勒效应,且由实验点作直线,其斜率应为 k=f0/u ,由此可计算出声速 u=f0/k 。
由(2)式可解出:V = u(f/f0 �C 1)(3)若已知声速u及声源频率f0 ,通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数,由微处理器按(3)式计算出接收器运动速度,由显示屏显示V-t关系图,或调阅有关测量数据,即可得出物体在运动过程中的速度变化情况,进而对物体运动状况及规律进行研究。
【仪器安装】图1 多普勒效应验证实验及测量小车水平运动安装示意如图1所示。
所有需固定的附件均安装在导轨上,并在两侧的安装槽上固定。
调节水平超声发射器的高度,使其与超声接收器(已固定在小车上)在同一个平面上,再调整红外接收器高度和方向,使其与红外发射器(已固定在小车上)在同一轴线上。
将组件电缆接入实验仪的对应接口上。
安装完毕后,让电磁铁吸住小车,给小车上的传感器充电,第一次充电时间约6~8秒,充满后(仪器面板充电灯变绿色)可以持续使用4~5分钟。
物理实验要求(电子专业)请负责的同学将下列要求传达到每位同学!!1.请同学们按照实验分组表的顺序进行实验,实验地点见下表。
2.上课前请每位同学自己打印一份实验指导手册。
3.大学物理实验进入实验室要签名,请同学们一定按时到达实验地点。
4.实验地点在大学校区的物理实验楼(物理教学实验中心),高尔夫球场西侧。
5.实验全部完成后将个人的所有实验报告一起上交,以班级为单位由各班负责同学统一收齐后上交(注意按学号排序),截止时间为实验完成后一周内。
实验地点:目录实验一利用直流电桥测量电阻 (2)实验二示波器的原理与使用 (4)实验三声速的测定 (7)实验四霍尔效应实验 (8)实验五 RLC串联谐振电路的研究 (10)实验一 利用直流电桥测量电阻实验目的1.掌握惠斯通电桥的原理,并通过它初步了解一般桥式线路的特点。
2.学会使用惠斯通电桥测量电阻。
实验仪器QJ23型电桥,电阻箱,检流计,滑线变阻器,直流稳压电源等。
实验原理惠斯通电桥(也称单臂电桥)的电路如图1所示,四个电阻R 1、R 2、R b 、R X 组成一个四边形的回路,每一边称作电桥的“桥臂”,在一对对角AD 之间接入电源,而在另一对角BC 之间接入检流计,构成所谓“桥路”。
所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC 而言。
它的作用就是把“桥”的两端点联系起来,从而将这两点的电位直接进行比较。
B 、C 两点的电位相等时称作电桥平衡。
反之,称作电桥不平衡。
检流计是为了检查电桥是否平衡而设的,平衡时检流计无电流通过。
当电桥平衡时,B 和C 两点的电位相等,故有AC AB V V = CD BD V V = (1) 由于平衡时0=g I ,所以B 、C 间相当于断路,故有21I I = b X I I = (2) 所以 11R I R I X X = 22R I R I b b =可得 X b R R R R 21= (3) 或 b X R R R R 21=(4)这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。
大学物理实验I指导书(2024秋季普通班)一、教学内容1. 实验原理:介绍测量物体质量、密度和比热容的基本原理,如阿基米德原理、密度的定义以及比热容的计算公式等。
2. 实验步骤:详细说明实验操作的顺序,包括仪器的安装、调节、测量和数据记录等。
3. 实验数据处理:教授如何对实验数据进行处理,包括误差分析、数据拟合等。
4. 实验安全:强调实验过程中需要注意的安全事项,如正确使用仪器、防止实验伤害等。
二、教学目标1. 使学生掌握测量物体质量、密度和比热容的基本原理和方法。
2. 培养学生的实验操作能力,提高实验技能。
3. 培养学生的数据处理能力,使他们能够对实验数据进行合理的分析和处理。
三、教学难点与重点1. 难点:实验数据的处理和分析,包括误差分析、数据拟合等。
2. 重点:实验原理的理解和实验操作的熟练掌握。
四、教具与学具准备1. 教具:计算机、投影仪、实验仪器(如天平、密度计、热源等)。
2. 学具:实验报告册、实验讲义、测量工具(如尺子、量筒等)。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过一个简单的实验,使学生了解测量物体质量、密度和比热容的重要性。
2. 讲解实验原理:详细讲解测量物体质量、密度和比热容的基本原理。
3. 演示实验操作:教师演示实验操作步骤,学生跟随操作。
4. 数据处理与分析:教授如何对实验数据进行处理和分析,包括误差分析、数据拟合等。
5. 实验安全讲解:强调实验过程中需要注意的安全事项。
6. 随堂练习:学生进行实验操作,教师巡回指导。
7. 例题讲解:通过例题,使学生掌握实验数据的处理方法。
六、板书设计1. 实验原理:阿基米德原理、密度的定义、比热容的计算公式。
2. 实验步骤:仪器的安装、调节、测量和数据记录。
3. 数据处理:误差分析、数据拟合。
4. 实验安全:正确使用仪器、防止实验伤害。
七、作业设计1. 题目:测量物体质量、密度和比热容的实验报告。
答案:详见实验报告。
2. 题目:根据实验数据,进行误差分析和数据拟合。
(⼤学物理实验)磁场测量与描绘实验指导书磁场测量与描绘实验指导书在⼯业⽣产和科学研究的许多领域都要涉及到磁场测量问题,如磁探矿、地质勘探、磁性材料研制、磁导航、同位素分离、电⼦束和离⼦束加⼯装置、受控热核反应以及⼈造地球卫星等。
近三⼗多年来,磁场测量技术发展很快,⽬前常⽤的测量磁场的⽅法有⼗多种,较常⽤的有电磁感应法、核磁共振法、霍尔效应法、磁通门法、光泵法、磁光效应法、磁膜测磁法以及超导量⼦⼲涉器法等。
每种⽅法都是利⽤磁场的不同特性进⾏测量的,它们的精度也各不相同,在实际⼯作中将根据待测磁场的类型和强弱来确定采⽤何种⽅法。
本实验仪采⽤电磁感应法测量通有交流电的螺线管产⽣的交变磁场,通过这个实验掌握低频交变磁场的测量⽅法,加深对法拉第电磁感应定律和毕奥—萨伐尔定律的理解及对交变磁场的认识。
⼀、实验⽬的1.学习交变磁场的测量原理和⽅法。
2.学习⽤探测线圈测量交变磁场中各点的磁感应强度。
3.掌握载流直螺线管轴线上各点磁场的分布情况。
4.了解螺线管周围磁场的分布及其描绘⽅法。
5.加深理解磁场和电流的相互关系。
⼆、实验原理1.交变磁场的测量原理当导线中通有交变电流时,其周围空间就会产⽣交变磁场。
当直螺线管通过电流时,在螺线管内就产⽣磁场。
如果通过的电流是交变电流,则产⽣的磁场就是交变磁场。
在交变磁场中各点的磁感应强度是随时间变化的,我们⼀般⽤磁感应强度的有效值来描述磁场。
交变磁场的测量可以⽤探测线圈和交流数字毫伏表组成的闭合回路进⾏测量。
将探测线圈置于被测的磁场中,则根据法拉第电磁感应定律,通过探测线圈的交变磁通在回路中感应出电动势。
通过测量此感⽣电动势的⼤⼩,就可计算出磁感应强度B 的⼤⼩和⽅向。
2. B 的⼤⼩和⽅向确定通常为了精确测量磁场中某⼀点的磁感应强度,探测线圈都做得很⼩,因此线圈平⾯内的磁场可以认为是均匀的。
如图1所⽰,若线圈的横截⾯积为S ,匝数为N ,置于载流螺线管产⽣的待测交变磁场B 中,线圈平⾯的法线n 与磁感应强度B 的夹⾓为θ,则通过该线圈的磁通量θφcos NSB =。
本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==大物实验指导书篇一:大学物理实验指导书(电子版)大学物理实验指导书(电子版)上海海运学院 201X.05目录绪论┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 3 实验数据的处理方法┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 7 实验一.长度的测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9 实验二.测量钢丝杨氏模量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11 实验三.扭摆法测定物体转动惯量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅13 实验四.空气比热容比测定实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅17 实验五.线膨胀系数测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 18 实验六.常用电学仪器的使用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅- 19 实验七.惠斯登电桥测电阻┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 22 实验八.电位差计测电动势┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 24 实验九.电表改装┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅26 实验十.示波器的使用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅28 实验十一.等厚干涉的应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 31实验十二.用光栅测定光波的波长┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅33实验十三.旋转液体物体特性测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅34实验十四.波尔共振┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅36 实验十五.用梁的弯曲测量材料的杨氏模量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅38 实验十六.仿真实验—偏振光的研究┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅39 实验十七.光纤传输技术┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅42 实验十八.激光全息照相┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅44实验十九.迈克尔逊干涉仪的应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅46 实验二十.光拍法测量光速┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅49 实验二十一.光电效应┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅52 实验二十二.霍尔效应及其应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅55 实验二十三.荷质比实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅58 实验二十四.金属电子逸出功实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅62 实验二十五.声速测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅66 实验二十六.夫兰克赫兹实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅69 实验二十七.密立根油滴实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅73 实验二十八.多量程直流电表的设计┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅77绪论早在五十年代,我国物学家钱三强就指出:今天的科学技术发展可以概括为“科学技术化和技术的科学化”,也就是说:科学和技术关系越来越密切,科学与技术相互渗透。
《大学物理》实验指导书宋书剑袁宝华编著电子技术省级实验教学示范中心实验一、测量误差与数据处理 (1)实验二、静电场描绘 (3)实验三、电表改装与校准 (6)实验四、用霍尔元件测磁场 (11)实验五、用霍尔元件测螺线管磁场 (16)实验六、用惠斯通电桥测电阻 (21)实验七、分光计的调整 (23)实验八、用分光计测棱镜玻璃的折射率 (25)实验一测量误差与数据处理一、实验目的1.了解关于测量误差的基本理论,了解数据处理的基本方法。
2.掌握不确定度的概念及其评定方法。
3.掌握有效位数的概念及修约规则。
二、实验内容了解误差的定义、分类及处理方法,不确定度的概念,直接测量量的不确定度的评定方法。
掌握间接测量量的不确定度的评定方法。
实验数据的有效位数的概念和修约规则。
原始数据的读取方法、最终实验结果的有效位数的确定及表示方法。
三、实验仪器静电场描绘仪 THME-1 一台四、实验原理测量误差可分为随机误差、系统误差和粗大误差。
1. 随机误差误差的单独出现,其符号和大小没有一定的规律性,但就误差的整体来说,服从统计规律,这种误差称为随机误差。
它是测量中多种独立因素的微量变化的综合作用结果。
2. 系统误差在相同测量条件下重复测量某一被测量时,误差的大小和符号不变或按一定的规律变化,这样的测量误差称为系统误差。
系统误差又分为已定系统误差和未定系统误差。
3. 粗大误差粗大误差(也称过失误差)的数值远远超出随机误差或系统误差。
粗大误差往往是由测量人员的疏忽或测量环境条件的突然变化引起的。
五、实验注意事项牢记不确定度的概念及不确定度的评定方法。
实验数据的有效位数及修约规则。
六、实验步骤1.了解测量误差的定义、分类及其处理方法。
2.学会不确定度的概念,了解为什么引入不确定度评定测量结果,不确定度与算术平均误差的区别。
理解直接测量量的不确定度的评定方法和间接测量量的不确定度的评定方法,掌握不确定度的概念及其评定方法。
3.学会直接测量量的不确定度的评定方法、间接测量量的不确定度的评定方法、实验数据的有效位数的修约规则和实验最后结果的表示。
实验2 质点运动学
相对运动:通过选取适当的发射角拦截目标物体,并使水平误差最小。
本程序已经预设了演示模式。
启动程序后将自动发射拦截目标,如下图所示。
图中显示目标飞行高度(默认值)为1000m ,速度为500m/s 。
拦截弹头在高度1000m 处拦截目标的水平误差为0.9m 。
完成一次拦截后须点击“程序运行按钮”重新启动程序才可以进行下次拦截。
界面中其它参数的含义如下图所示。
其中:
H ——目标飞行高度(m ) v t ——目标飞行速度(m/s )
——发现目标时的观察角(degree )
v ——拦截弹头飞行速度(m/s ) θ——拦截弹头发射角(degree ) vt ——拦截弹头飞行距离
v t t ——目标在发射拦截弹头后的飞行距离
验证在已知目标飞行速度v t 、 拦截弹头飞行速度v 时,观察角α 与发射角θ 之间的关系为
v
v t
+
=
θθ
αcos sin tan 当v=v t 时有 θ = 2α。
本实验就是在上述条件下完成,即发射角为2倍观察角,且不考虑重力加速度的影响。
实验任务:
1.设定不同的发现目标距离、目标飞行高度、目标飞行速度;
2.根据程序显示的观察角,选定10个不同的拦截发射角、使拦截弹头与目标的水平误差最小(最好在50m 以内);
3.记录拦截完成后的实际观察角和拦截发射角、拦截水平误差记入下表中
t
v )cos (t
v t t
v )sin (θ
4.根据上表讨论拦截水平误差跟参数之间的关系。
本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==大学物理学习指导书篇一:201X级用_《大学物理学习指导书》(下)(1-20单元答案附录)B第一单元毕奥—萨伐尔定律[知识点精要]?1.毕奥—萨伐尔定律:电流元Idl在P点产生的磁感应强度为:????0Idl?rdB?34?r????0qv?r2.运动电荷产生的磁场:B?4?r33.磁场的叠加原理导线L中的电流在P点产生的磁感应强度等于每个电流元单独存在时,在P点产生的磁感应强度的矢量和,即?????0Idl?rB??dB?4??r3或 B??Bi??4.三种特殊形状载流导线产生的磁场:(1)―无限长‖直线电流周围的磁场B??0I2?a?0I2a(2)载流线圈圆心处的磁场B?(3)均匀密绕―无限长‖直载流螺线管内的磁场 B??0nI??5.磁矩: Pm?ISn[典型例题]:例1-1.有一折成如图所示的无限长导线,已知电流I=10A,半圆半径R=0.5cm,试求圆心O点的磁感应强度。
解:O点的磁场可看成是半无限长载流导线AB、CD和半圆弧BC电流产生的磁场的叠加。
AB、BC产生的磁场方向相同,均垂直纸面向里;CD产生的磁场为零。
故B0??0I?0I?I1??0?0(?1) 4?R4R4R?1例1-2 图示为两条穿过Y轴垂直于X-Y平面的平行长直导线的俯视图,两条导线皆通有电流I,但方向相反,它们到X轴的距离皆为a。
(1)推导出X轴上P点处的磁感应强度B(X)的表达式。
(2)求P点在X轴上何处时,该点的B取得最大值。
解:B1?B2??0I由对称性,X轴上任一点P的磁感应强度 B一定沿X轴方向。
设B 与X轴夹角为φ,那么B?2B1cos??2?0I ?a??0Ia?(a2?x2)显然x=0处,B最大,为:B?例1-3 圆盘半径R,表面电荷面密度是σ,圆盘绕轴线以匀角速度ω旋转时,求圆盘中心的磁感应强度。
大学物理实验指导书(电子版)上海海运学院2010.05目录绪论┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 3 实验数据的处理方法┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 7实验一.长度的测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅9实验二.测量钢丝杨氏模量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅11实验三.扭摆法测定物体转动惯量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅13实验四.空气比热容比测定实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅17实验五.线膨胀系数测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 18实验六.常用电学仪器的使用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅- 19实验七.惠斯登电桥测电阻┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 22实验八.电位差计测电动势┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 24实验九.电表改装┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅26实验十.示波器的使用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅28实验十一.等厚干涉的应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 31实验十二.用光栅测定光波的波长┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅33实验十三.旋转液体物体特性测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅34实验十四.波尔共振┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅36实验十五.用梁的弯曲测量材料的杨氏模量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅38实验十六.仿真实验—偏振光的研究┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅39实验十七.光纤传输技术┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅42实验十八.激光全息照相┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅44实验十九.迈克尔逊干涉仪的应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅46实验二十.光拍法测量光速┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅49实验二十一.光电效应┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅52实验二十二.霍尔效应及其应用┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅55实验二十三.荷质比实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅58实验二十四.金属电子逸出功实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅62实验二十五.声速测量┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅66 实验二十六.夫兰克赫兹实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅69 实验二十七.密立根油滴实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅73 实验二十八.多量程直流电表的设计┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅77绪论早在五十年代,我国物学家钱三强就指出:今天的科学技术发展可以概括为“科学技术化和技术的科学化”,也就是说:科学和技术关系越来越密切,科学与技术相互渗透。
因此教育界普遍关心的问题,不仅是工艺和设计程序的传授而应把重点放在创造精神和研究能力的培养上。
为此,必须注意和加强学生实验技能的培养和训练。
加强实验技能的培养,不是一门普通物理实验课所能完成的,各种实验技术都是一门专门的学问,但是任何复杂的实验工作总离不开基本物理量的测量。
一.物理实验课的任务主要有下述三个方面:1. 对学生进行实验基本知识、方法、技能技巧方面的培养的训练。
要求学生掌握一些常用物理量的测量方法,基本上具备观察现象测量数据。
处理和分析结果到完整地写出实验报告的能力。
2. 在实验中通过自己动手、观察、测量、分析、更深入理解物理理论。
3. 培养严肃认真、实事求是的科学作风和爱护国家财产、遵守纪律的优良品德。
二.测量与误差1. 基本概念测量可分为直接测量与间接测量两种。
直接测量就是用量具或电表直接与被测之量比较所得的量。
间接测量就是测出与待测量有一定关系的诸量,然后计算出该待测量。
一个物理量在客观上有着确定的数值成为真值。
测量值与真值之间的差别称为误差。
误差按其产生原因与性质分为两类:① 系统误差产生系统误差的主要原因:仪器、测量方法和计算方法的不完善。
② 偶然误差产生偶然误差的主要原因:人的感觉器官的限制及实验环境等干扰。
偶然误差的出现服从统计规律,因此通过多次测量求平均值的方法可以减小偶然误差。
③ 粗大误差明显超出规定条件下预期的误差。
实验中尽量避免。
2.不确定度测量不确定度是表征被测量量的真值以一定的概率落在某一个量值范围内的不肯定程度的一个估算。
一般用U 表示。
不确定度分类:① A 类不确定度:统计分析方法评定,记作A U ;② B 类不确定度:非统计分析方法评定,记作B U ;③ 合成不确定度:将A 类不确定度和B 类不确定度用一定规则合成,常用公式B A U U U +=。
3.直接测量结果的不确定度计算①对某个物理量测量几次,每次测量结果分别为n i l l l l l ,...........,,321,求出算术平均值:n l n i i l ∑==1②求标准偏差l σ 贝塞尔公式()a n l l n i i l --=∑=12σ③A 类不确定度A Ul A n tU σ=(系数n t 查书本第六页 表1) 注:测量次数6到10次时1≈n t④B 类不确定度B U仪∆≈B U (仪∆查书本第七页表2)⑤合成不确定度 B A l U U U +=⑥结果表示 l U l l ±=不确定度与测量结果平均值之比称为相对不确定度。
%100⨯=l U E l4. 间接测量的不确定度计算设),,( z y x f N =,则不确定度传递公式: +⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=222222z y x N U z f U y f U x f U 结果表示:N U N N ±= %100⨯=NU E N N三.有效数字及其运算1. 什么叫有效数字?在测量和计算时,正确而有效地表示测量和运算结果的数字,称为有效数字。
它由若干位可靠数加一位估计数构成。
2. 处理有效数字时应注意几点:① 凡数字后面的“0”是有效数字;② 在数字前面的“0”不是有效数字;③ 有效数字与小数点位置无关。
3. 运算规则① 加减法只保留一位可疑数字;② 乘除法以最少有效数字位数为标准;③ 不确定度的有效数字只取一位。
计算结果的表示要求:N U N N ±=(N U 保留一位有效数字,N 和N U 对齐)四.实验报告的要求实验报告两个部分来完成,在实验之前先作预习部分。
预习前留一页空白页在实验结束后再完成实验部分,数据数据写在预习前空白页,预习部分和实验部分的报告做在同一份实验报告纸上。
实验报告包括:1. 实验名称。
2. 目的要求.。
3 .简单原理。
4. 步骤。
5.使用器材。
6.记录和计算。
7. 误差讨论和分析其中1,2,3,4为预习内容五.习题答案1.(1)000150.0公里41050.1-⨯=公里11050.1-⨯=公里(2)5890毫米=310890.5⨯毫米890.5=米2.(1)27 (2)7.0210⨯ (3)3.28610⨯(4)3101.1⨯ (5)5100.6⨯ (6)1.03.(1)8.9±0.1 3厘米 (2)0.0085±0.0001 单位(3)310)1.02.6(-⨯± (4)410)02.017.3(⨯±(5)310)05.036.1(⨯± (6)110)02.009.3(⨯±4. (1) V R I X 1072.0350⨯=⨯=⨯= V U R U I U I R X 72222=+=V X 10)7.00.7(⨯±= %10=X E (2) 85.32=N 1))(()1()1(2222222=+-++=z y x N U z y xU z U z U133±=N %3=N E (3) Ω=1.2R 2.0232221=++=R R R R U U U UΩ±=2.01.2N %10=N E (4) 139=N4)2()(22222=+=T D N U DT U T U ππΩ±=4139N %3=N E5. (1) cm a 00.2= cm n a a i i a 02.01)(512=--=∑=σcm U a A 021.005.1==σ cm U B 05.0= cm U U U B A 05.022=+=cm a 05.000.2±= %2=a E (2) cm L 00.8= cm U U a N 2.0)4(22==cm L 2.00.8±= %2=L E (3) 200.4cm s = cm U a U a s 2.0)2(22==22.00.8cm s ±= %2=S E6.9=n g m 123.36=g m 002.017)01491614(106=-++++++=-σg U m A 002.0==σ g U B 004.0= g U U U B A 004.022=+= g m 004.0124.36±= %01.0=m E7.mm d 044.8= mm d 002.019)9149141(106=-++++++=-σ mm U d A 002.0==σ mm U B 004.0= mm U U U B A 004.022=+=mm d 004.0044.8±=mm h 856.50= mm d 02.019)44444(104=-++++=-σmm U d A 02.0==σ mm U B 02.0= mm U U U B A 03.022=+=mm h 03.086.50±=2222223)4()2(mm U d U dh U h d V =+=ππ 32585mm V = mm V 32585±= g m 04.035.20±= 3/007872.0mm g =ρ322222/00002.0)()1(mm g U V m U V U V m =-+=ρ 3/00002.000787.0mm g ±=ρ40)()(22=-=∑∑i i xx x n x l 2848448.206)()(mm y x ny x l i i i i xy =-=∑∑∑ 1712111.5==k b mm b R 19.24==λ实验数据的处理方法在物理实验中,选择好的数据处理方法十分重要。
常用的有图示法,图解法,逐差法等。
一、 图示法任意两个物理量之间的关系即可从用一个解析函数表示,这时图示法就成为一种主要的表示方法了,图示法的另一优点是物理量之间的关系,可用曲线表示,一目了然。
在很多场合下应用图线来解决实际问题十分方便,因此图示法是实验技能中的一项基本功,应该很好地掌握它。
具体作法如下:1. 作图必须用毫米方格纸。
2. 确定坐标⑴确定纵坐标和横坐标分别表示哪个物理量,通常以横坐标为自变量,纵坐标为因变量并划两条粗线表示纵轴和横轴。
⑵写上坐标名称、单位,并在两个坐标轴上每隔一定的距离写上标度。