大学物理 绪论课教案演示文稿_1

大学物理实验学习指导课程简介与要求;误差与不确定度;数据处理基本方法;有效数字本次课2学时，是大学物理实验预备课，不可缺席，不可怠惰。主讲教师：郑建洲1.课程的属性1）国家教委规定的6门必修基础课之一2）实际工作乃至从事科学实验的重要基础（宏观提示）**高等学校比什么？图书馆实验室300万3层楼作用第1张是学术性的（知识含量）；第2张是职业性的；第3张是竟业性的（事业心和开拓精神）。21世纪人才观质量观：3张通行证：**缺一不可达标人才的四大支柱：做人，发展做事（带有科技含量）betogetherlivedoknowtoLearning2.物理实验课的地位作用与任务（微观描述）。见讲义1-2页。1）科学实验的基本知识（误差与数据处理、常规仪器的规范使用、基本测量方法和实验方法、基本实验操作技术）2）培养与提高科学实验的基本能力（自学能力、动手实践能力、思维判断能力、科学报告表达能力、简单的实验设计能力）3）培养和提高从事科学实验的素质。理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，不怕困难、主动进取的探索精神，遵守操作规程、爱护公共财产的优良品德，以及在实验过程中相互协作、共同探索的合作精神。附：2005年度大学物理实验教学计划第一轮基本测量（5楼玻璃屋）三线摆法测转动惯量（515）伏安法测电阻实验研究（511）电子束偏转实验研究（519）第二轮照相实验（525）惠斯登电桥测电阻（502）电表改装及校表（518）密立根油滴法则测电子电荷（505）第三轮牛顿环实验霍尔效应测磁场示波的使用及频率测量测温电桥的设计第四轮万用表的设计与组装测温电桥的安装与使用金属线胀系数的测量数码照相与图象处理3．课程的基本程序与考核1）课程学习的基本程序（讲义1.1.4P2-3，反复研读）a.实验前的预习，写好预习报告（用专用本书写）。第一环节（最重要*，同时锻炼自学能力）。反复细致阅读教材，达到通原理、明步骤、能答题（思考题）。在此基础上写好预习报告：原理简明、步骤完整、设计规范数据记录表格（单独一页，记录原始数据，须教师签字并同实验报告一起交）、回答思考题（或提出疑问）。**附加预习:对电磁学实验题目的预习必须阅读“电磁学实验基本知识P216”,光学实验看P234。b、实验课堂程序与规范（第二环节：科学素养与动手能力的训练。严格遵守实验室规章制度，合理规范使用仪器）＊＊程序说明（135分钟）：检查预习情况（同时给出预习分）—10分钟教师重点提示与答疑（不同阶段教法不同)—20分钟实验操作：熟悉仪器-明确方案-试做-正式操作**实验操作与记录原始数据在教师重点讲解与提示的基础上，结合实验仪器进一步理解、把握实验内容。在答疑、试做等的准备基础上进行正式的实验操作，同时记录原始实验数据（用数据表格），切忌涂、描原始数据，如有记错，划掉重写*（示范）。仔细阅读教材(P2)1.1.4-(2)。原始数据记录演示单位：cm3.2563.256半径５.６３０５.６２８５.６３８５.６２７５.６４７５.６２４高度4321次数项目c.实验结束的检验与检查请教师检验实验数据并签字（合格，否则利用开放实验室时间重做）；整理实验仪器至初态，填写课堂实验记录本，经教师检查仪器完好、整齐并签字，同时教师给出操作分（3分）。完成本次实验，离开实验室。d．实验报告的书写（培养馔写科学实验报告的能力）用统一的“物理实验报告纸”按要求规范书写，详见讲义（P3）1.1.4-（3）。**实验报告书写要点（5分）：格式规范；数据处理过程清晰完整；结果表达正确；有实验总结（误差分析、体会、建议等）；尤其注意记录、处理、结果的有效数字。2）课程考核办法平时成绩：作过的所有实验成绩的累计平均。每个实验成绩由预习成绩、课堂操作成绩、实验报告成绩三部分综合给出。期末考试成绩：实验课程结束后，全院工科各专业统一笔试。内容为：误差与数据处理基本知识、做过实验的相关问题。课程总成绩为平时成绩与考试成绩按一定比例合成（暂定为各占50%）。**本课程3学分，两学期报一次总成绩。3）有关处罚的规定a、上课迟到5分钟以上及实验预习不合格者，取消当次实验资格(视具体情况可考虑缴费补做)。b、不按规定要求操作仪器，造成仪器损坏者，须照价赔偿，并给予相应的处分。C、因事、病假造成缺课的同学须于指定时间交费补做(特殊情况除外，比如献血等)。4．误差知识与数据处理重点提示1)测量与误差的几个基本概念（误差越小越好吗）测量、直接测量、间接测量、测量条件真值、约定真值、最佳值（公认值、理论值、较高仪器测量值、平均值）误差、偏差、绝对误差、相对误差、随机误差、系统误差、粗差、*仪器误差2）测量列标准偏差及算术平均值标准偏差*等精度测量：相同测量条件下对同一被测对象进行的多次测量。*准等精度测量：符合逐差条件，逐差后的量，物理实验中用的较多（要学会判断是否等精度测量）**正态分布：等精度测量列遵从的分布（也是随机误差所服从的分布）nxxx,,,21xxxiia单峰性。即小误差概率大，大误差概率小。b对称性。即正误差与负误差的机会相等。C归一性。即曲线下面积归一化后等于1。**正态分布（随机误差）特点p(x)xOμ+σμ-σμ测量次数n为有限，故μ、σ存在、不可知。)(1nxnniinxnii2)(d）正态分布的重要参数期望值（真值）标准误差niixnx1最佳值1)(2nxxSix标准偏差（著名的贝塞尔公式，计算器上有）的统计意义xs%68),(的概率xxisxsxx%95)2,2(的概率xxisxsxx%7.99)3,3(的概率xxisxsxxxisxx3的测量值作为坏数据剔除平均值的标准偏差xixSnnnxxS1)1()(2S的统计意义：X被测量真值的概率95%被测量真值的概率68%；),(xxsxsx)2,2(xxsxsx定义：测量不确定度是测量结果带有的一个参数。用以表征赋予被测量值的合理分散性，它是被测量值在某个量值范围内的一个评定。意义：表示由于测量误差的存在，而对被测量真值不能确定的程度。不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机误差分量和未定系统误差分量的联合分布范围。它可以近似理解为一定置信概率下的误差限值。理解为误差分布基本宽度的一半，误差一般以高的概率95%落在之间。3）不确定度及其意义分类：A类不确定度，B类不确定度。22BAUUU*不确定度总是不为零的正值，而误差可以为正或负值，不确定度原则上总可以评定算出，而误差一般不能计算。AUBU4)测量结果表达式在报道测量结果时，应给出测量结果表达式，根据国家的有关规范及国际上通常的做法，测量结果表达式应写成：（单位）或（单位）式中，是最佳值；是不确定度；是相对不确定度，/用百分数表示。Uxx%)1001(xUxxxUUx5)直接测量结果的不确定度评定22295.0BAinsBxAUUUUSUP则置信概率取1)(4422222nxxSSnSUixinsxinsx由计算器给出，是仪器的基本误差限。insxS**计算器的统计功能用法讲解（统计计算和回归计算）补充说明：单次测量的不确定度U=?，那么测量的随机分布特征是一个客观存在,不随测量次数的不同而变化；于是：U，而我们取是因为：a要求不高,粗略的估算误差,忽略随机误差；b已知随机误差很小；c条件限制,只能单次测量。ixsU?AU2AU22)2(insinsU***实验室常用仪器的误差限钢直尺1mm0.5mm钢卷尺1mm1.2mm游标卡尺0.050.05mm游标卡尺0.020.02mm外径千分尺0.010.004mm一般可取最小分度的一半其他仪器见13页2.3.6及实验室规定。6）间接测量不确定度的评定（见P18-21）*记住公式2.16，2.17，2.18，2.19，2.22**记住简单特例:jjjxay2)(jxjyUaUjjxjyajjxUayUxbyjj2)(例122232132142xxxyUUUUxxxy例22322213221)()2()(/3321xUxUxUyUxxxyxxxy7）有效数字及其运算法则概念：（举例说明）读数、运算结果特点：多一位不可，夸大测量条件；少一位不行，降低测量条件。意义：有效数字的末位是不确定度（即误差）所在位。因此有效数字的截断取决于不确定度。“0”与“常数”的有效数字；科学记数法。**读数与运算规则合理估读特殊分度值：根据实际一位是可疑位。卡尺类：无估读，最后位（这一类最多）直尺类：准确位加估读读数举例：最小分度值5mA的仪表51015运算规则位数常数：不影响有效数字相同等与；函数：相同乘除法：与位数最少者取齐加减法：与末位最高者xexxsin结果表达式：最佳值末位与不确定度所在位对齐，如最佳值多位，须按规则舍入。8)测量结果有效数字的规定不确定度：只取一位，下一位4舍5入最佳值：按运算规则取，末位大于5则入，小于5则舍，等于5凑偶结果表达式最佳值),,(321xxxfyUxxxfy),,(321列表法：25页2.6.1。熟练掌握，最常用(与平时成绩相关)；做图法：25页，重点掌握，考试内容；逐差法：28页，重点掌握，常用，考试内容。9）实验数据处理的基本方法绪论课作业：30页练习题（1）（3）（4）（5）（6）（7）（8）通知：请班长到物理实验室买实验报告纸等（每人20份实验报告纸、4张坐标纸、1本预习报告册共10元）地点：第一教学楼514（物理实验办公室）分组：第一组，学号的前一半；第二组学号的后一半。班级名称：计算机031班上课时间：单周二5、6节上课日期3.93.234.64.205.45.186.16.15第一组实验题目*三线摆伏安法测密度电子束照相电桥电表改密立根题目序号1081，2262331229房间号515511玻璃屋519525502517505第二组实验题目*伏安法三线摆电子束测密度电桥照相密立根电表改题目序号810261，23232912房间号511515519玻璃屋502525505517