36大学物理实验绪论课

大学物理实验绪论课北京化工大学何惠梅三个内容:一.绪论（物理实验课的地位和作用、目的和任务、实验课的基本程序和要求）二.误差分析和不确定度的基础知识三.数据处理的基本方法§1.绪论物理实验的地位物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。§1.绪论物理实验的作用物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其他自然科学和工程技术的基础。物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起着重要作用。伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终成为一门科学。经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的。§1.绪论物理实验的作用80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个实验的检验。有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。§1.绪论物理实验的作用1997：激光制冷StevenChuCohen-TannoudjiWilliamD.PhillipsRobertB.LaughlinHorstL.StormerDanielC.Tsui1998：量子霍耳效应§1.绪论物理实验的作用EricA.CornellWolfgangKetterleCarlE.Wieman2001：玻色-爱因斯坦凝聚§1.绪论物理实验的目的及任务学习实验知识：通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想，进一步加深对理论课程的理解。培养科学实验能力：借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断；正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告；能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。提高实验素养：培养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；主动研究的探索和创新精神；遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。物理实验课程不同于一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。希望同学们能重视这门课程的学习，经过一年的时间，真正能学有所得。§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个教学环节、考核方式、纪律要求物理实验课的三个环节1.实验预习2.实验操作3.实验报告§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求1.实验预习--画好数据表格、书写预习报告实验前阅读实验教材，了解实验目的，原理、内容。明白要测什么量、使用什么方法、什么仪器、主要操作要点及注意事项等。§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求1.实验预习--画好数据表格、书写预习报告书写预习报告：一份合格的预习报告应包括如下内容1)实验名称：表示做什么实验2)实验目的：说明为什么做这个实验，做该实验达到什么目的3)实验原理：阐明实验的理论依据，本实验要测什么量，写出待测量计算公式的简要推导过程，画出有关的电路图、光路图、或实验装置示意图等4)实验仪器：列出主要实验仪器的名称、型号、规格等。5)实验步骤：扼要地说明实验的关键步骤6)注意事项：实验中的主要注意事项用正式报告纸书写，可作为正式报告的一部分§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求1.实验预习--画好数据表格、书写预习报告画好数据表格：单独用一张不小于32开的无格白纸；记录数据时不能用铅笔记录。表格上要标明文字符号所代表的物理量及其单位，以及表格的名称上实验课的时候老师要检查你的预习报告及数据表格。对于没有或达不到要求者，老师有权要求补完报告后再进行该次实验。§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求2.实验操作：根据资料和老师在实验课上的简要介绍、调整仪器、观察现象、记录测量数据。1）老师一般先作简要讲解，分析实验的难点及操作中的注意事项。2）在实验中遇到自己无法解决的问题时，应随时与教师讨论，向老师请教。损坏仪器应根据具体情况，按一定比例赔赏。3）将测得的实验数据用钢笔或圆珠笔填写在数据记录表格中，记录时要特别注意所记数据的有效位数。4）记录完毕保持仪器测量状态，自己先根据实验原理核对测量数据是否合理，若时间允许，可对数据进行计算、处理。发现不合理数据，可重新进行测量，若确认数据无误，将数据交给老师签字。若老师签字时发现数据或测量结果不正确时，可要求学生重做。5）实验过程中因错误而作的修改，需要老师签字，这种情况不需涂改。6）实验完毕，整理好实验仪器，最后完成实验的学生应该打扫卫生。§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求3.实验报告：课后报告的内容有：1.实验数据记录：实验测得的数据必须重新整理到正式报告中，并以表格形式列出，正确表示有效位数和单位。2.数据处理：包括计算平均值，计算不确定度，作图，写出最后的测量结果等；要保留计算过程，以便检查；3.结果讨论分析：包括对测量结果的总结评价，对难于定量计算的误差因素的定性分析。结合自己的实验数据具体分析，指出主要的误差因素。还可包括对实验的看法、见解、需同老师讨论的问题或完成老师布置的思考题。预习完成的部分有：实验名称、实验目的、实验原理和内容、实验仪器、主要操作步骤等不必重写，可在讨论或小结里用自己的实验体会加以补充。最后附上教师签字的原始记录§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求考核方式：平时分+考试1．平时分平时的实验操作+实验报告，计分采用4+6的方式，每份报告总分为10分，完成8个实验后，最高总分可以得到80分，以此成绩进行全校排队。课堂操作占4分，主要考察学生听课情况，实际动手能力，数据记录合理性，数据采集的真实性等几大方面，严格禁止学生剽窃他人数据，伪造数据。普通物理实验课成绩评定标准•总则：•依据学校关于考查课的成绩评定要求，物理实验课的最终成绩将以字母制评定。成绩的评定方式如下：•一、根据学生的每次实验课的实验操作情况和实验报告的撰写情况，以“10分制”给出该学生该次实验的成绩。最高成绩为10分，最低成绩为0分。学生8次实验的成绩总和即为该生的平时成绩。•在数据处理过程中篡改原始数据、编造实验结果以及抄袭他人实验报告者均按零分处理。（被抄袭者同样为零分！）•二、物理实验教学中心将根据学生的平时成绩进行全校排名，中心将遴选出成绩排名靠前的20%和靠后的5%的学生，并对他们进行一次考试。根据考试成绩，对于靠前的20%的学生的字母制成绩将评定为A+、A或A-；对于靠后的5%的学生的字母制成绩将评定为D或F。未参加考试的学生的字母制成绩将根据具体情况按比例给出，但最高不超过B+，最低不低于D+。•三、平时实验成绩不全的学生的成绩将直接评定为F。•四、成绩一经评定将不作更改。•细则：•一、成绩评定准则•平时成绩以“十分制”给出。其中实验操作为4分、实验报告为6分。具体评分标准如下：（注：206实验室的两个实验因其操作过程较为繁复，而数据处理部分较为简单，因此分值更改为“操作6分、报告4分”，故以下成绩评定要求亦进行相应调整，具体情况由相应任课教师协商决定。）•平时操作：（满分为4分）•(1)无预习报告者，扣1分。•(2)迟到10分钟以内扣1分。迟到10分钟以上者不允许进行当日实验，补做实验后扣2分。•(3)由于本人原因，在规定的3个学时（即135分钟）内未能完成该次实验课的实验内容者扣2分。•(4)无故未按时做实验者，补做实验后扣3分。••(5)在上课期间，做与本次实验无关事情者，根据具体情况扣1—4分。•(6)违反操作规程，损坏实验装置或实验仪器者，视情节扣1—4分。•(7)让人代做、编造数据、抄袭他人数据者扣4分。有此类行为的学生应重新完成该实验，并提交相应的实验报告，否则将视为“缺实验”。•实验报告：（满分为6分）•实验报告成绩分为两个部分。其中文字部分（含实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验内容和步骤以及实验原始数据的誊写）占2分，具体实验数据处理占4分。以下为各部分具体分值：•文字部分（共2分）•实验名称：0.5分•实验目的：0.5分•实验仪器：0.5分•实验内容和步骤：0.5分•实验原理：2分•实验数据誊写：1分•注：文字部分最多只能扣除2分！•数据处理部分（共4分）•数据处理方法：2分•——列表、作图、逐差、回归等四种数据处理方法在具体应用时，应规范使用！•数据运算（含实验结论）：2分•——有效数字运算、公式推导、结果表达式应正确！•注：1.若实验报告中未按要求进行数据处理，则报告得分为0分！•2.特大错扣2分，一个大错扣1分，一个小错0.5分。•A．特大错：用直接测量量的计算方法对间接测量量进行数据处理。•B．大错：有效数字的保留不当，误差估算不符合要求，作图不规范（原点、坐标分度设置不当以及坐标横纵轴设置错误），公式推导错误，纯计算错误等。迟交实验报告亦算作一个大错。•C．小错：表格无名称、未绘制表格、表格中物理量及单位标注错误，图形无名称、坐标轴的物理量、单位及坐标分度标注错误，没有注明单位或单位错误，报告太潦草不易辨认等。•二、预习报告及实验报告要求•1.预习报告•预习报告应包括：实验名称、实验目的、实验仪器和实验原理(包括必要的文字叙述、电路图或光路图、测量所依据的理论公式以及公式的推导或说明)。•2.实验报告•a.报告内容包括：实验名称、实验目的、实验仪器和实验原理(以上要求和预习报告相同)。•b.言简意赅地叙述本次实验的实验内容和步骤。•c.数据记录和处理(表格、计算、图表)、实验结果和分析讨论。•三、实验要求•1.具有完整的预习报告，能正确的回答出教师的提问，实验过程中操作规范，数据记录正确且满足误差要求。•2.在规定的3个学时（即135分钟）内未能完成本次实验课的实验内容者需在本课程结课前2周补做完成，并将补做完成的实验报告及时提交给相应的任课教师。补做时间自行安排！§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求纪律要求：1.实验前必须认真预习并写出预习报告。2.准时到实验室上课，迟到超过10分钟者不准进行当日的物理实验。3.做实验时态度要严肃认真，积极思考。注意保持实验室安静、整洁。不得自行调换仪器，如遇仪器发生故障应及时报告指导教师。4.操作仪器、连接线路必须按照有关规程和注意事项进行。违反规程或违反纪律而损坏仪器时，应填写仪器损坏报告单并按学校规定赔偿。§1.绪论物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个环节、考核方式、纪律要求纪律要求：5．数据测量完毕后，应交给指导教师检查，当教师在你的原始记录上签字后。才能整理仪器，离开实验室。6．每个实验班应安排值日组清扫实验室。7.不能无故缺课。缺课者不得参加考试。实验课不及格者无补考机会，只能重修。8.教师签字的原始记录纸不得丢失，如丢失则需补做该实验。§2.误差和不确定度的基础知识§2.1测量与误差§2.2误差的定义、分类及简要处理方法§2.3测量结果的不确定度评定§2.4如何处理误差§2.1测量与误差1、测量：将被测量与一个选作单位的同类量进行比较，其倍数即作被测量的测量值。测量值由数值和单位两部分组成，缺一不可。读数：11.60cm§2.1测量与误差2、测量的