大学物理实验绪论ppt.

∆ ρ = ρ ⋅ Er
17
从而，求得
ρ = ρ ± ∆ρ
§2 有效数字及运算法则 一、有效数字 1．定义：若干位可靠数字加一位可疑数字构成。 ．定义：若干位可靠数字加一位可疑数字构成。 一位可疑数字构成 例：6.35mA 3位； 102.50Kg 5位；
l=10.34cm 4位。 注意： 数字前面“ ” 注意：①数字前面“0”不是有效数字
1.可靠与可靠 可靠 可靠与可靠→可靠 可靠与可靠
可靠 → 可疑 但进位是可靠的。 2.可疑与 但进位是可靠的。 可疑与 可疑
3.尾数的取舍原则： 4舍6入5凑偶。5凑偶后使末位 尾数的取舍原则： 舍 入 凑偶 凑偶。 凑偶后使末位 尾数的取舍原则 为偶数。 否则将5舍去 舍去。 为偶数 。 否则将 舍去 。 （ 不确定度的相关规定另 外说明） 外说明） ①加减法 结果的有效字位数与诸数中绝对误差最大者的有效数 字的末位对齐。 字的末位对齐。 例：6.35－1.7+5.003=9.6 －
3
结果： 结果： N = ( x − y ) ± ∆ N
15
2、函数关系为乘除的，先求相对不确定度 、函数关系为乘除的，
（1）将函数两边取对数，再对各自变量求偏导， ）将函数两边取对数，再对各自变量求偏导， 再代入公式（ ） 再代入公式（14）
( 2)
∆N 求出N并由 Er = N
求得 ∆ N = Er × N
（1）单次测量 △ A=0 ）
7
（2）多次测量 ） N趋于无穷时， 服从正态分布 趋于无穷时， 趋于无穷时 服从正态分布, 而进行有限次测量，一般服从t分布 学生分布)。 分布(学生分布 而进行有限次测量，一般服从 分布 学生分布 。 大学物理实验中n的次数一般不大于 次 大学物理实验中 的次数一般不大于10次 , 的次数一般不大于 近似，置信概率p为 在5＜n≤10时，作△A＝Sx近似，置信概率 为0.95 ＜ 时 或更大。所以作为简化计算，可直接把S 或更大。所以作为简化计算，可直接把 x的值当 作测量结果的总不确定度的A类分量 类分量△ 作测量结果的总不确定度的 类分量△A。

大学物理学
第四版
绪论
• 一 、物理学简介 • 二 、为什么学？ • 三 、学什么？ • 四 、怎么学？
一、物理学简介
1. 什么是物理学 物理学是研究物质结构、相互 作用和运动形态的基本规律的科学。
2. 物理学的基本理论
经典力学 （17世纪），牛顿
经
典 物
热学
（18~19世纪），卡诺、焦耳、克劳修斯、 麦克斯韦、玻耳兹曼等
理 电磁学 （19世纪），库仑、安培、奥斯特、
法拉第、麦克斯韦等
近 代
相对论
（20世纪初），爱因斯坦
物 理 量子力学 （20世纪），玻尔、普朗克、德布罗意、
海森伯、薛定谔等
3. 物理学的研究对象
空间尺度：
质子 （10-15 m） 基本粒子
哈勃半径 超星系团
1027
星系团
原子核
10-15
1024
银河系
和谐统一
ppt课件.
24
四、怎样学习大学物理
一、与中学的物理课比较
1. 是物理学的又一次更深的循环
概念深化 知识扩展 理论性增强
ü物理模型。如：质点、刚体…… ü物理条件。如：守衡条件 ü文字解与结果分析。
ppt课件.
25
2. 高等数学的运用
矢量与标量； 矢积与标积； 坐标分解； 微分；微元； 线积分……
2. 物理框架： 知识结构、知识的来龙去脉、知识的相 互联系
3. 物理思路： 如何观察、分析、思考、研究、处理问题
4. 物理方法： 科学就是一种方法
5. 体会和欣赏物理学中的真、善、美
★ 物理学之美
• 物理学的本质是真－客观规律、真理 • 物理学的价值是善－能够造福人类 • 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称，

物理学的研究对象—物质(二)
➢ 物质是无限可分的 吗?
➢ 什么是场物质? ➢ 微电子学\光电子学 ➢ 介观物理与纳电子
学
J.J. Thomson’s Plum Pudding Model of the Atom (1897)
He proposed that the electrons are embedded in a positively charged ‘pudding’
The Nobel Prize in Physics 1906
Joseph John Thomson United Kingdom University of Cambridge Cambridge, United Kingdom b.1856 d.1940
"in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases"
What is a Galaxy?
太阳系在银河系中不过是沧 海一栗，银河系在宇宙中仅 为天地之一落叶
Sun’s Stellar Region
200,000 light-years
Galaxy ：a massive collection of stars, gas, and dust kept together by gravity
大爆炸宇宙学
➢ 1940s Gamov和Alpher首先 提出宇宙起源于约150亿年 前一次猛烈的巨大爆炸。
➢ 宇宙的爆炸是空间的膨胀， 物质则随着空间膨胀（宇宙 是无中心的）。
➢ 随着宇宙膨胀和温度降低， 构成物质的原初元素相继形 成。

物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学。
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
现代物理学
以相对论、量子力学等为 代表，揭示了微观世界的 奥秘和宇宙大尺度的结构。
大学物理课程的目的和要求
1 2
掌握物理学的基本概念和原理
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
THANKS
感谢观看
麦克斯韦-安培定律
将磁场的变化与电场联系起来，是电磁场理论的基础。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组 描述电磁场的基本规律，包括高 斯定律、高斯磁定律、法拉第电 磁感应定律和麦克斯韦-安培定律。
电磁波的应用 如无线电通信、雷达、微波炉等。
电磁波 由变化的电场和磁场相互激发而 产生的在空间中传播的电磁振荡。
大学物理ppt课件完 整版
目 录
• 绪论 • 力学 • 热学 • 电磁学 • 光学 • 近代物理学基础
01
绪论
物理学的研究对象
物质的基本结构和相互作用
研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包 括微观粒子和宏观物体之间的相互作用。
物质的运动和变化规律
研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程 以及相应的物理量之间的关系。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使其完全转换为有用的功而不产生其他影响。也就是说，热 机的效率不可能达到100%。
卡诺定理和热力学温标

3.2,4.1 3.4,6.9 4.3,4.4 5.2,5.4 4.6
4.7
5.5
3.4,6.9 4.3,4.4 5.2,5.4 4.6
4.7
5.5 4.2,5.3
4.3,4.4 5.2,5.4 4.6
4.7
5.5 4.2,5.3 3.2,4.1
5.2,5.4 4.6
4.7
5.5 4.2,5.3 3.2,4.1 3.4,6.9
测量结果的估算:
③误差的合成: 误差
偶然误差 x 未消除的系统误差 d
总误差:
2 x
d2
该合成方法也就是用标准 差来表示误差的优点.
测量结果的估算:
④测量的结果表示:
三个要素 ( x 、 x 、单位）
结果：x x （单位）（基本的表达方法）
意义：a、区间的概念。
x
b、几率的概念。 x
x
物理实验课的主要教学环节
四、实验报告的格式和内容 实验名称 实验目的 实验仪器 实验原理：
简要叙述实验原理、计算公式、实验电 路图或光路图。 实验内容和主要步骤
物理实验课的主要教学环节
四、实验报告的格式和内容 实验数据处理：
将原始记录数据转记于实验报告上（签 名的原始数据记录纸附在报告后），计 算要遵循有效数字的运算规则进行，用 标准不确定度评估测量结果的可靠性。 结果与讨论：
课程介绍：
大学物理实验是高等学校学生进行科学实 验基本训练的一门独立的必修基础课，是学生 进入大学后系统的学习实验方法和实验技能的 开端。同时，在培养科学工作者的良好素质及 科学世界观方面也起着潜移默化的作用。
教学目的：
➢在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能方面受到 较系统的训练。 ➢包括：有关仪器的选择和使用、基本的测量技能和方法、 实验数据的处理、对结果的误差做出分析和判断、完成实 验报告等。 ➢培养和提高科学实验能力。 ➢包括：自学能力、动手实践能力、创新思维能力、书面 表达能力、和简单设计能力等。

.
世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类头
发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有望应
用于量子计算机研制领域。
.
癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
能够把物理学的思想、观点、规律和方法运用到工 程技术的实际中； --------- （解决问题）
注意物理学的发展，不断探索如何把物理学的新成果 引入到工程技术中。-------- （不断创新）
.
五、 怎样学好物理学？
1. 树立信心，正面思想 2. 沉心静气，看书思考 3. 课前预习，课堂笔记 4. 课后复习，认真作业
星图像。
.
人造大脑
数码眼睛——视觉输入 机械臂——绘制出它对视觉输入 作出的反应。
这个模拟大脑非常先进，甚至 能通过IQ测试的基本测试。
由250万个模拟神经元组成，它 能执行8种不同类型的任务。这些 任务的范围从描摹到计算，再到 问题回答和流体推理，可谓五花 八门。测试期间，科学家亮出一 系列数字和字母，让Spaun记入 储存器，然后科学家亮出另一种 字母或符号，作为指令，告诉 Spaun借助它的记忆力做什么。
工
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
学应 用
解人
定 性 的
类 理
数和
定
美
量
学
的
生
化
物 物理 学
自然法则
.
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推理 、演算 新理论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论

消去t，得轨道方程
x 2 y 2 R2
22
二、位移r
1、定义 ：由起始位臵指向终了位臵的有向线段；△t时间 内位臵矢量的增量
Z
S
A
A
B
r
r1
X
r
r2
r1
Y
r1
B
r2
r r2 r2 r1
r r2 r1 r | r2 | | r1 | 直角坐标系中 r xi yj zk
vA
v
o
vB
v a t
2 v dv d r a lim 2 t 0 t dt dt
28
2、加速度在直角坐标系中
dv dv x dv y dvz a i j k dt dt dt dt
d 2 x d 2 y d 2z 2 i 2 j 2 k dt dt dt
5
绪
论
物理学是关于自然界最基本形态的科学。它研究物质的结 构，相互作用以及物质的运动。
一、物理学的研究对象
1、研究物质的两种形态
实物和场是物质的两种基本形态 ▲关于实物物质结构
实物包括微观粒子和宏观物体，它的范围是从基本粒子的亚 核世界到整个宇宙。
▲关于场物质结构 例如：电磁场、引力场、各种介子场。
7
三、物理学的发展历程
经典物理、近代物理、现代物理
四、物理学的意义
1、物理学是一切自然科学的基础； 2、物理学推动技术革命和社会文明。
8
大学物理
第一篇 第二篇 第三篇 第四篇 第五篇 力学基础 热 学 电 磁 学 波动光学 量子物理
9

拓展实验内容
在现有基础上，可以进一步拓展 实验内容，增加更多的物理量和 测量方法，以丰富学生的实践经 验。同时，可以引入现代科技手 段，如虚拟仿真技术等，提高实 验的趣味性和互动性。
加强实验教学管理
加强实验教学管理是提高教学质 量的重要保障。可以进一步完善 实验教学制度、加强实验教学评 估和反馈机制等措施，以提高实 验教学水平和管理效率。
实验操作步骤
正确安装和调整实验器材，确保 其处于良好的工作状态。
对于实验中出现的异常情况应及 时处理和记录。
根据实验步骤逐步进行操作，并 注意观察和记录数据。
在操作过程中注意安全，遵守实 验规则和仪器使用规范。
实验后数据处理
对实验数据进行整理和分 1
析，确保其准确性和可靠 性。
4
根据实验结果撰写实验报 告，并总结实验的经验和 教训。
析实验数据，培养了他们的科学素养和实践能力。
03
团队协作精神增强
在实验过程中，学生们需要相互协作、共同完成实验任务。这种团队协
作的精神不仅有助于提高实验效率，还能够增强学生们的沟通和合作能
力。
实验改进与展望
优化实验方案
针对本实验的不足之处，可以进 一步优化实验方案，提高实验的 精度和可靠性。例如，改进实验 器材、优化测量方法等措施可以 提高数据的准确性和可靠性。
实验操作流程回顾
实验的操作流程包括实验前的准备、实验操作、数据记录与处理以及实验报告的撰写。学生们在实验过程中表现出了 良好的实验素养，能够按照规定的步骤进行操作，并准确记录数据。
实验数据与结论分析
通过对实验数据的分析，学生们能够得出符合预期的结论，验证了实验原理和公式的正确性。同时，学 生们还能够根据实验结果进行误差分析和讨论，提高了对实验结果的认识和理解。

52
4.偶然误差的估算 标准差
任何测量都不可能做无限次，
只能是有限次。如对 x 量测量 了n 次得一 测量列 {x1 . X2---xn},由测量列决定的标准差为：
sx
(x xi )2 n1
可作为偶然误差的估算。
h
53
当测量次数趋于无穷时有
( x)2
n
lim Sx
lim (x xi )2 (n 1)
近似值X：是对真值的近似描述，与测 量量所用的理论方法及仪器有关。
误差：
EX或 E X100%
是评价测量值准确与否的客观标准。
h
30
2. 误差的种类
系统误差 偶然误差 过失误差
h
31
仪器误差
天平不等臂所造成的
系统误差
h
32
aA
bB
O
a A
b
B
不偏心时，由于
a a ，b 所b 以
可用弧长反映角度的
大小。
由于偏心，使之用弧
长反映角度 时产
生的系统误差。如：
A A B 这B 是 由偏心
造成的。
h
33
理论 由于理论推导中的近似,产生的
系统误差
如： B n I 0 螺线管为无限长，管壁磁漏可
忽略。
h
34
公式 h 1（g忽t 2略了空气阻力等）
2
意大利科学 家伽利略在比 萨斜塔上做的
铁球落地实验 。两个不同重 量的铁球从高 处落下，同时 着地。说明理 论在一般情况 下都能较准确 地反映物体真 实的运动规律
测量中表现出确定的规律即统计规
律。可用来对偶然误差的影响程度
作出客观的评价。
h

精品课件
(四) 间接测量结果的表示和总不确定度的估计
1) 间接测量结果的最佳值： 令 F F ( ： x ,y ,z , ) 则 F F ( ： x ,y ,z , )
即：间接测量量的平均值等于将各直接测量量的平均 值带入函数关系式后的结果。
2) 间接测量结果的总不确定度： U F( F x)2U x 2( F y)2U y 2( F z)2U z2
通常，用多次测量的算术平均值作为测量的最
佳值来代替真值。即：
xx
1) 绝对误差
绝对误差是指被测量的测量值与其真值之差， 它与被测量具有相同的量纲，表示的是测量值偏离
其实际值的大小。
精品课件
2) 相对误差
相对误差是指某一待测物理 量的绝对误差与其测量的最佳值 之比，它是没有量纲的，通常写 成百分数的形式。
(三)直接测量结果的表示和总不确定度的估计
测量结果的表达式： xxU
它表示被测量的真值在（xU,xU的） 范围内
的可能性(概率)。 不确定度是指由于测量误差的存在而对被测
量 的真值不能肯定的程度。 总不确定度：
U UA2 UB2
精品课件
1) 总不确定度U的 A类分量 U A
——指用统计的方法计算出的不确定度分量
（直接测量）
4) 粗差的判定与剔除 当测量列的不确定度 U 3Sx时，待测量真值
的 仅为随0机.3误%，差因落此在（ ，3S x3称Sx为，3S测x）量这列个的区极间限以误外差的。概率
5）单次直接测量的误差估算：
单次测量中，A类不确定度为零， B类不确定度只 考虑仪器误差：
合成不确定度 ： U 仪
（2）方法误差。由于实验方法本身或理论不完善 所造成的误差（如用伏安法测电阻时未计及电表的内阻）

温标的选择
在热力学中，常用的温标有摄氏 温标、华氏温标和热力学温标。 其中，热力学温标以绝对零度为 起点，与热量传递的方向无关， 因此更为科学。
热力学第一定律
01
热力学第一定律的表述
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能 或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保 持不变。
02
质点运动的描述
01 位置矢量与位移
02
位置矢量描述质点在空间中的位置，位移是质点位置
的变化量
03
位移是矢量，具有大小和方向，其方向与从初位置指
向末位置的有向线段一致
质点运动的描述
速度与加速度 速度是质点运动的快慢程度，加速度是速度变化的快慢程度 速度和加速度都是矢量，具有大小和方向
圆周运动
圆周运动的描述
能量守恒定律
能量守恒定律的表述
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从 一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
能量守恒定律的适用范围
无论是宏观世界还是微观世界，无论是低速运动还是高速运动，能量守恒定律都适用。
能量守恒定律的数学表达式
ΔE = W + Q，其中ΔE表示系统内能的增量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸 收的热量。
通过牛顿运动定律可以预测物体 在受力后的运动状态，为物理学 研究提供基础。
非惯性系中的力学问题
01
非惯性系定义
02
惯性力概念
相对于地面做加速或减速运动的参考 系称为非惯性系。
在非惯性系中，为了解释物体的运动 ，需要引入一种假想的力，即惯性力 。
03
非惯性系中牛顿运动 定律的应用
在非惯性系中，牛顿运动定律仍然适 用，但需要考虑惯性力的影响。例如 ，在旋转的参考系中，物体受到的惯 性力会导致其偏离原来的运动轨迹。