中学生物理实验绪论.ppt

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1、,中 学 生 夏令 营 物理实验 绪 论,周 进 二O一O年七月十四日,夏令营的目的,1。 培养学生的实验动手能力 学会一些简单实验仪器的使用 通过实验加深对一些物理概念的理解以及它们的应用 2。 为物理竞赛做实验方面的准备（本次安排的实验是根据江苏省物理竞赛中对实验要求进行的。）,夏令营注意事项：,1。同学在夏令营期间外出需要书面请假。 请假条可以请同学转交潘永华老师（在玉辉楼B413实验室） 如事情比较急请先电话请假（潘永华13073459118 周进13073466120） 2。由于天气比较热，同学实验结束后，可以在完成实验的实验室中自习和休息，在正常实验时间进入下一个实验室。大家要爱护

2、实验仪器保证后面同学实验正常进行。,3。 晚上10点前回到宿舍，实验室管理人员清点人数，10：30分负责老师检查。 4。身体如有不适，可以去校医院，实验时向带实验老师反映，晚上向宿舍管理员反映。 5。注意饮食卫生，不要洗冷水澡，保管好自己的钱物。不要玩电梯。 6。宿舍由于磁卡管理，同学们进出宿舍需要挂牌子，打开水和洗澡去管理室用身份牌换磁卡，请同学节约用水。 7.饭票请根据需要购买。,8.宿舍安排到20日中午，需要延长的请提前三天与潘永华老师联系。 9。作习时间：每个实验2.5小时 每天上午、下午、晚上安排三个实验。时间 上午9：00（实验室一般8：40开门） 下午2：00 晚上5：30 注意

3、：上午老师乘校车来学校，可能因为堵车来迟，请同学们等一下，不要走远。 10.不住宿的同学回去时注意：D1线晚上8：00结束，地铁10：00。考虑安全，同学最好结伴而行。,一、物理竞赛的基本情况 二、实验内容实验要求 三、实验数据分析,一、物理竞赛的基本情况,全国中学生物理竞赛分三个阶段： 初赛： 由各地级市组织（仅考理论）其中6参 加 复赛。 复赛 由各省物理学会组织 由理论和实验两部 分组成，江苏省由理论考试前200名左右 学生参加实验考试 （其中理论160分，实验40分，考试时间各为3小时） 决赛 各省复赛前3名奖励名额 理论命题由主办省市组织，今年是北京大学负责,江苏情况,江苏中学生物理

4、竞赛在全国水平比较高，在与其它学科比较口碑也比较好。 在过去的几年中共获得国际金牌5块 亚洲金牌7块，派出的学生全部获得了金牌。这在各省中是最好的。 江苏省每年约5万学生参加，参加复赛大约3000人，一等奖300名左右，（去年大约50名可以有保送资格）。二等奖2030。,实验内容、地点,二、实验内容实验要求,实验一 光电效应 丙319 实验二 球形界面上的反射和折射 丙321 实验三 透镜组基点的测量 丙320 实验四 单缝衍射 丙323 实验五 杨氏模量 丙301 实验六 拉脱法测表面张力系数 丙302 实验七 混合量热法测定冰的熔解热 丙302 实验八 物体冷却规律的研究 丙303,实验九

5、 声速的测量 乙316 实验十 二极管伏安特性测量 乙314 实验十一 电表的改装 乙307 实验十二 示波器（黑盒子） 乙316 实验十三 地磁水平分量的测量 乙309 实验十四 霍尔效应的研究 乙314 实验十五 牛顿环测定透镜 丙322 实验十六 测定玻璃折射率 丙317 实验十七 奥赛讲座 丙309 实验十八 物理演示实验 丙309,实验循环表,1,18,13,12,2,3,4,5,11,8,7,6,16,15,14,9,10,1,17,实验要求,实验分三个阶段： 预习、实验、报告 预习阶段： 需要将所做实验预习一遍，准备好预习报告，包含实验题目、目的和使用仪器（该部分可以作为正式报告

6、的一部分）。,实验阶段：,老师讲解15分钟 主要是实验原理和仪器的使用 同学要注意仪器的使用方法，按实验要求进行操作，实验测量数据必须用有色笔记录，与实验报告同时交，老师将当场面批。 实验完成后，必须将实验仪器整理好才能离开实验室。,实验报告,要完整： 包含题目、目的、仪器、（请大家实验前完成） 原理 （老师讲解时记录），其中原理应列出主要的理论公式和实验线路图。 数据记录和处理。 数据处理有代数式和算术式和结果，注意有效位数。 可能的话，需要给出实验测量误差。,实验报告中图表的要求,列表：可以将物理量之间的一样对应关系简明、醒目，有助于发现其间的规律，比如递增或递减。要注意： （1）表格设计

7、 （2）栏目中物理量注明名称和单位 （3）顺序与测量顺序一致。,作图方法和规则,物理量列表 坐标的选择 物理量 单位 实验测量点的标定符号 连线的方法 注明实验条件和从图上获得的某些有用参数 标定图的名称及其必要的说明,电流,I,/mA,1.0,2.0,3.0,10,20,30 40,50,A(I1,V1),B(I2.V2),电压U/V,图一 交流回路中电压与电流关系,三、实验数据处理,1。测量与误差 2。误差计算的基本方法 3。有效数字的基本知识,1。测量与误差,（1） 真值、测量值和误差 物理实验中离不开对物理量的测量 真值: 反映物理量的客观存在的真实数值，用A表示。 实验中常以标准值或

8、理论值或平均值代替真值。 测量值: 用实验手段测量出来的值用X表示 测量误差测量值真值 XXA,x,a,x,a,x,a,x,a,x,a,x,a,精密度低 精密度高,准确度低 准确度高,精确度低 精确度高,(2) 测量的精密度、准确度、精确度,（3）系统误差和偶然误差 系统误差： a）仪器误差 如电表刻度不准，天平不等臂、砝码质量不准确等。 b）方法误差 例如，单摆的周期计算公式成立的条件是摆角趋于零，再加上公式中没有考虑空气浮力和摆线质量影响等因素，这就决定了测量结果必然存有误差。,c）个人误差 由于人的心里和生理因素实验时反应和感觉灵敏度的差别产生误差。 d）环境误差 测量时周围环境如温度、

9、气压、振动电磁场等影响与标准状态不一致产生的误差。 一般来说，系统误差可以设法减小或部分加以消除。,偶然误差 偶然误差： 又称随机误差。如实验环境温度的起伏，空气的不规则流动，电源电压的随机微扰，等等，但有一定的统计规律。 设物理量的真值A0，测量量Ai，根据误差的定义，各次测量的误差 xi = AiA0 i = 1, 2 , , n,2.误差计算的基本方法,1 ) 直接测量误差的计算 设物理量的真值A，测量量Xi，根据误差的定义，各次测量的误差 Xi = XiA i = 1, 2 , , n,a）单次测量 可按仪器注明的误差作为单次测量的误差，或者取仪器上最小刻度的一半作为单次测量的误差。

10、例如： LL L（287.50.5）mm,平均值：一般来说算术平均值是测量的最佳值或近真值。 算术平均偏差：,b）多次测量,用算术平均偏差表示： 用标准差表示： 当测量数足够多时，随机误差满足一定的分布。通常用平均值标准偏差来表示：,2 ) 物理量（测量结果）的表示：,绝对误差与相对误差,绝对误差（误差）：,相对误差（百分误差）：,x,误差计算原则：,当间接测量误差计算中 含加减运算时，先计算绝对误差,后计算相对误差较为方便。 当计算公式中含有乘除，乘方或开方运算时，先算相对误差，后算绝对误差较为方便。,例：N=A B 相对误差为：,若 N=A / B 同样可推导出相同的结论：,乘除运算的相对

11、误差等于 各直接测得量的相对误差之和。,1)有效数字的定义 测量结果中数位可靠数字和一位具有误差的可疑数字，统称为测量结果的有效数字。,（a）测量结果是4.5厘米，两位有效数字。 （b）测量结果为4.48厘米，三位有效数字。一般来说，可疑数字只取一位。,3.有效数字的基本知识,2)几点应注意的问题,1、有效数字的位数和小数点的位置无关 例如： 8.37cm = 0.0837m，仍然是三位有效数字。 1.000c m 与1.0cm两者测量精确度不同 。 在测量结果的单位变换中，有效数字的位数不变。 2、无论直接或间接测量的结果，其有效数字位数取舍的最后依据是：末位的可疑数字必须与误差所在的位对齐

12、 如，经计算得出某体积测量结果10.67cm3,而误差是0.3cm3，则最后结果应为 (10.70.3)cm3。 3、一般来说，绝对误差和相对误差都只取一位有效数字。如果相对误差超过10，可取二位,3)有效数字的运算规则,1、可靠数字与可靠数字相运算，其结果仍为可靠数字 2、可靠数字与可疑数字相运算，或可疑数字之间相运算，其结果均为可疑数字。（进位除外） 3、运算的结果一般只保留一位可疑数字。末尾多余的可疑数字取消时，一般可采用“四舍六入”五凑偶原则。例：将下列数据保持四位有效数字。 3.14159 3.142 2.71729 2.717 4.51050 4.510 3.21550 3.216,4、在运算中，常数、无理数，如2，1/2，等的位数可以认为是无限制的。所取位数应足够多，以免引入计算误差。 一般来说，位数不同的有效数字相乘或相除时，其结果的有效数字位数与参与运算的各数字中有效数字位数最少者相同。 当遇到在一个式子中有多个数字连续乘除时，对于计算结果位数的确定，一般不必逐个运算去考虑，而只取参加运算诸数最少者的位数，或再增加一位即可。,