《大学物理实验理论》PPT课件

佳值）；△是合成不确定度，即：
A2 B2（. 单位）
不确定度取位规则：在物理实验中，绝对不确定度△一般取一位有效 数字，其尾数采用只进不舍法则。相对不确定度E一般取两位有效数字。
测量值有效数字取位规则：测量值的尾数应与绝对不确定度的尾数取 齐，其尾数的进位采用四舍六入五凑偶法则。
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结果总是稍许差异且变化不定。
随机误差来源于各种偶然的或不确定的因素：①人们的感官的灵敏度的差
异和不稳定；②外界环境的干扰;③被测对象本身的统计涨落；等等。
虽然偶然误差的存在使每一次测量偏大或偏小是不确定的，但是，根据统
计规律，增加测量次数可以减少偶然误差。
（3）过失误差
过失误差是由于观测者不正确地使用仪器、操作错误、读数错误、观察错
★教学形式：网上选课，教师指导，学生独立完成；本学期实验开课时间第3
周开始，第14周左右结束。
★教学地点：机电大楼3楼B区。
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2、成绩评定方式：
★总成绩的评定
总成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成，分成优、良、中、及格、重
修五个等级。
★平时成绩的评定
每个实验先按10分计，其中预习2分、操作4分、数据处理4分,最后累计
4、遵守实验规则 准备充分、礼仪得当、严肃认真、接受检查、善始善终
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二、 误差理论与数据处理的基础知识
（一）、误差的基本概念 1．测量 ★根据测量方法可分为直接测量与间接测量。
直接测量：可用测量仪器或仪表直接读出测量值的测量。 间接测量：测出直接测量值，根据待测物理量与直接测量值的函数关 系，通过计算才能得到测量结果的过程。 ★从测量条件上，测量可分为等精度测量和不等精度测量。 等精度测量：在对某一物理量进行多次重复测量过程中，每次测量条 件都相同的一系列测量称为等精度测量。 不等精度测量：在对某一物理量进行多次重复测量时，测量条件完全 不同或部分不同，各结果的可靠程度自然也不同的一系列测量称为不等 精度测量。 绝大多数实验都采用等精度测量，本教材主要讨论等精度测量。

4
结论
物理实验课是一门基础实验课，是知识的底 层，这底层的重要性是不言而喻的。
希望同学们充分发挥主观积极因素，提高学 习效益，切莫辜负好时光。
二
测量及误差理论
1 测量分类 2 误差与误差分类 3 精密度与准确度 4 随机误差 5 6 7 8 9 10 11 12 仪器的误差限和灵敏度 单次测量的误差估计 不确定度的概念 多次测量的误差估计 间接测量的误差计算 误差传递的基本公式 有效数字的几个概念 物理实验的数据处理方法 曲线拟合
lim i / n 0
n i 1
n
其中：随机误差=测量值-期望（总体均值）
记作：
r
或书中的
k

满足上述条件的误差分布是正态分 布，即
1 f () 2
e

2
2 2
其中， Δ为随机误差，f (Δ) 为随 机误差出现的概率，曲线下面的面积 等于1，即：



f ()d 1
1924年法国人德布罗意（De. Broglie）在光的微粒 性的启发下，明确提出了实物粒子具有物质波动性，即波 和粒子的缔合概念。通常人们将它描述为波粒二重性，即 p=h/λ，这是一个大胆而伟大的假设。物理伟人爱因斯 坦曾称这是照亮我们最难解开物理学之谜的第一缕微弱的 光。并提名德布罗意获诺贝尔奖。 理论上美妙的假设和推论，要成为被公认的物理规 律，必须有实验结果的验证。 De. Broglie指出可以通过 电子在晶体上的衍射实验来证明他的假设。 1927年美国科学家戴维孙和革末用被电场加速过的电 子束打在镍晶体上，得到衍射环纹照片。从而计算并证实 了p 和λ之间关系的假设，使德布罗意的理论得以被公认。 从而分别获得1929年和1937年的诺贝尔物理学奖。

0 3 实验49用超声光栅测定液体中的声 速
0 4 实验50声学实验（一）——声速测 量
0 5 实验51声学实验（二）——建筑声 学技术的应用
0 6 实验52光电效应和普朗克常量的测 量
05
第三篇设计性、研究性实验
第三篇设计性、研究性实验
设计性、研究性实验概 述
第九章热学实验
第十一章光学实验
第八章力学实验
e 实验17用电势差计测
量电动势
c
实验15直流单臂电桥 （惠斯通电桥）测电
阻
e
实验18灵敏电流计基 本特性研究
第二篇基础性、综合性、应用性实验
第五章电磁学实验
实验19用模拟法测绘 静电场
实验21用示波器观测 二极管伏安特性曲线
实验23用感应法测量 磁场
实验20示波器的使用
实验22用霍尔元件测 量磁场
验（二）——劈尖
1
干涉
实验40光偏振及其 应用
6
实验39光的衍射实
验（三）——单缝
5
衍射的光强分布
实验36光的干涉实
2
验（三）——双棱
镜干涉实验
实验37光栅的衍射
3
（一）——光栅常
数测定及特性研究
实验38光的衍射实
4
验（二）——光波
波长的测量
第二篇基础性、综合性、应用性实验
第七章近代物理与信息处理综合性、应用性实验
及其运算
本方法和结果表示
第一篇实验理 论与基础知识
第二章误差与数据处理基础知 识
a
2.7计算机数据处理 软件与计算器统计
功能简介
习题
b
第一篇实验理论与基础知识
第三章测量方法与仪器调整原则和技术

Thank you
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
【精品】PPT课件 大学物理实验
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。

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计算机模拟和仿真
利用计算机进行数值模拟和仿真 实验，验证理论预测和实验结果 。
2024/1/25
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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 。
2024/1/25
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。
固体的电子论
介绍了能带理论、金属电子论、半导体电子 论等。
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核物理和粒子物理基础
原子核的基本性质
包括核力、核子、同位素等基本概念。
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。
2024/1/25
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THANKS
感谢观看
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恒定电流的电场和磁场
恒定电流：电流大小和方 向均不随时间变化的电流 。
2024/1/25
毕奥-萨伐尔定律：计算 电流元在空间任一点产生 的磁场。
奥斯特-马可尼定律：描 述电流产生磁场的规律。
磁场的高斯定理和安培环 路定理：揭示磁场的基本 性质。
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电磁感应
法拉第电磁感应定律
描述变化的磁场产生感应电动势的规律。
01
又称惯性定律，表明物体在不受外力作用时，将保持静止状态
或匀速直线运动状态。
牛顿第二定律
02
又称动量定律，表明物体加速度与作用力成正比，与物体质量
成反比。
牛顿第三定律
03
又称作用与反作用定律，表明两个物体间的作用力和反作用力
总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。

2
匀速圆周运动的实例分析
3
2024/1/29
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圆周运动
2024/1/29
01
变速圆周运动
02
变速圆周运动的特点和性质
03
变速圆周运动的实例分析
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相对运动
2024/1/29
01 02 03
参考系与坐标系 参考系的选择和建立 坐标系的种类和应用
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相对运动
2024/1/29
相对速度与牵连速度 相对速度的定义和计算
2024/1/29
简谐振动的动力学特征
分析简谐振动的动力学特征，包括回复力、加速度 、速度、位移等物理量的变化规律。
简谐振动的能量特征
讨论简谐振动的能量特征，包括动能、势能 、总能量等的变化规律，以及能量转换的过 程。
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振动的合成与分解
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同方向同频率简谐振动的合成
分析两个同方向同频率简谐振动的合成规律，介绍合振动振幅、合 振动相位等概念。
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大学物理的研究方法
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观察和实验
建立理想模型
数学方法
物理学是一门以实验为基础的自然科学， 观察和实验是物理学的基本研究方法，通 过实验可以验证物理假说和理论，发现新 的物理现象和规律。
理想模型是物理学中经常采用的一种研究 方法，它忽略了次要因素，突出了主要因 素，使物理问题得到简化。
数学是物理学的重要工具，通过数学方法 可以精确地描述物理现象和规律，推导物 理公式和定理。
2024/1/29
适用范围
适用于一切自然现象，包括力学、热学、电磁学 、光学等各个领域。
应用举例
热力学第一定律、机械能守恒定律、爱因斯坦的 质能方程等。

实验内容和步骤
1、调节仪器：调节光杠杆和望远镜：
（1）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直
（2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同
（3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、 平面镜在同一直线上，左、右移动望远镜 在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可 微调镜子的角度,直到找到为止。
（4）旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋
L bl 2D
光杠杆的作用在于将微小的伸长量L放大为竖
尺上的位移l。 l 叫ΔL 的光杠杆放大量
l 2D
L b
叫光杠杆放大率
l
△L
θ
b
θ θ
D
光杠杆放大原理图
E FL SL
d 2
S 4
L bl 2D
ESFLLdF2
L bl
8Fd2bLlD
4 2D
尺读望远镜组：
测量时，望远镜水平 地对准光杠杆镜架上 的平面反射镜，经光 杠杆平面镜反射的标 尺虚象又成实象于分 划板上，从两条视距 线上可读出标尺像上 的读数。
动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。
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实验内容和步骤
2、观察金属丝伸长变化
逐次加360g砝码，在望远镜中读计对应 标尺的位置，共7次；然后将所加砝码逐 次去掉（每次减360g），并读取相应读 数。
可编辑课件
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实验内容和步骤
3、测量金属丝长度L、平面镜与竖尺之间的距离D， 金属丝直径d，光杠杆常数b。
r 7
减砝码
r 0
r 1
r 2
r 3
r 4
r 5
r 6
平均值 r 0
r 1
r 2
r 3
r 4
r 5

t t( R, ) t( 0, ) qc R 2
qc R 2t
准稳态时利用中心面（x=0）的温升速率可以 计算材料比热c
qc F
cRF
dt
d
c qc
R t x0
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实验装置及特色
1)实验样品长宽均为厚 度R的9倍可忽略长宽 非无限大
绝热泡沫
加热器 绝热泡沫
2)采取四块样品紧密组 合由两个阻值一致的 薄膜加热器并联供热， 以保证两加热面向中 心的加热热流恒定并 对称相等
热偶丝较细，注意保护，加热面热偶横梁任何情 况下都禁止取下。
直流恒压源严谨短路。 实验结束后，松开仪器，以免泡沫挤压变形。
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问题探讨
实际上，我们只需测量一块样品的热流密度及端 面温升速率，进而求出导热系数和比热。那么本 实验为何使用四块样品，能否只用两块或一块？
本实验中准稳态会无限保持下去吗？为什么不是 时间越长实验数据越好？
± (2.0%+5) 1×10-3=0.024
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2.热导实验
检查4个热电偶（测其电阻，记录） 材料 ；室温t0= ；加热器r/2= ； 加热电压U加热初始= ；加热电压U加热结束= ； 加热电压U加热平均= ；
τ（min） 0 1 2
…
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中心面温度
…
U(t1tc)
温差U(t2t1)
…
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注意事项
3)四块样品组合有利于 在加热面、中心面中 心安装测温元件
① ②③④
O
x
样 样样 样
品 品品 品
加热面热偶 中心面热偶
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热电偶测温原理
介绍概念：接触电势差 温差电现象 接触电势差：两种不同的金属接触时会出现电势差

大学物理实验
主讲教师：高英俊
科学实验是科学理论的源 泉，是自然科学的根 本，也
是工程技术的基础。
实验课程体系


一. 绪论（误差理论与数据处理） 二. 实验项目内容（基础与综合实验）
1. 电表改装与校准 2. 电位差计测电动势 3. 示波器实验 4. 惠斯登电桥测电阻 5. 固体比热测定 6. 杨氏模量测量 7. 液体粘滞系数测定 8. 金属弦振动实验 9. 偏光旋光实验 10. 光的干涉现象实验 11. 简谐振动研究实验 12. 集成霍尔传感器测磁场 13. 夫兰克—赫兹实验 14. 金属电子逸出功的测定 15. 磁化曲线和磁滞回线测量 16. 非线性电路混沌实验
被测量 仪器、方法

标准量
测量结果应包括数值、单位和对测量结果精确程度的评价
以电阻测量为例
R＝910 .3 0.4
测量对象 数值 不确定度 单位
• 函义： R 的真值有相当大（例如95%）的可能（概率）位于区
间 （909.9，910.7）Ω之内。
表达式：
R=(910.3 0.4)Ω
测量分为直接测量和间接测量



精密度：表示对同一被测量作多次测量时，各 次测量值之间彼此接近的程度。精密度高，说 明重复性好，即随机误差小。 正（准）确度：表示测量值与真值接近的程度。 正确度高，说明测量值接近真值的程度高，系 统误差小。 精确度：精确度高，说明精密度和正确度都高， 它反映随机误差和系统误差的综合效果。
(4)合成不确定度
A B 0.0022 2 0.004 2 0.0045 0.005 mm
2 2
Er
0.005 100% 0.06% 8.348

自由落体实验
01
实验步骤
02
1. 准备实验器材，包括计时器、尺子等。
2. 将物体从一定高度释放。
03
自由落体实验
01
02
03
3. 开始计时，记录物体 落地所需的时间。
4. 改变高度，重复实验 。
实验结果：通过实验数 据，分析自由落体的加 速度与高度和时间的关
系。
牛顿第二定律实验
实验目的
研究加速度与力和质量的关系，验证牛顿第二定律。
注意实验器材和设备的保 养与维护，确保其正常运 行。
实验结束后，应按照要求 关闭电源、水源、气源等 ，并整理好实验器材和设 备。
ABCD
在实验过程中，要时刻关 注实验数据和现象，发现 异常情况应及时处理。
对于有毒、有害、易燃、 易爆的实验物品，应妥善 保管，并严格按照规定进 行操作。
实验事故处理与预防
大学物理实验PPT课 件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 实验课程介绍 • 实验基础知识 • 实验项目 • 实验数据处理与结果分析 • 实验安全与注意事项
01
实验课程介绍
实验课程的目的和意义
培养实验技能
通过物理实验，学生可以掌握实验操作技能 ，提高动手能力。
03
实验结果：通过实验数据，分析加速度、作用力和 质量的关系，验证牛顿第二定律。
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实验数据处理与结 果分析
数据处理方法
平均值法
对多次测量的数据求平均值，以减小随机误 差。
中位数法
将所有数据按大小顺序排列，取中间的数值 作为结果，适用于异常值较多时。
差分法
通过计算相邻测量值的差值，消除系统误差 ，提高测量精度。