大學物理實驗實驗緒論實驗室行為規(guī)范的養(yǎng)成文檔

大學物理實驗緒論

深圳大學物理實驗中心實驗課程評分課程評分：總共36學時，9個實驗?？荚囆问剑翰僮骺荚嚕詈笠粋€實驗是考試內(nèi)容考試內(nèi)容：最后一個實驗考試要求：沒有教師講解、指導，獨立完成，并當堂提交報告成績計算：平時成績×0.7+考試成績×0.3平時成績——前8個報告的平均分平時成績評分操作35分+5分（1）有無錯誤操作。（2）有無偽造數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄是否完整、規(guī)范。（3）有無獨立完成。（4）有無按時完成。（4）有無規(guī)范收尾預習20分（1）遲到扣分。（2）通過提問等方式檢查預習情況，對實驗完全沒有概念的扣分。（3）原理、步驟敘述不完整清晰、缺圖等酌情扣分。（4）課前沒有預習不允許做實驗。報告40分（1）數(shù)據(jù)處理和結(jié)果陳述30分。（3）回答問題10分大學物理實驗課的任務

行為習慣

能力提升興趣培養(yǎng)第一節(jié)：課程基本要求第二節(jié)：誤差理論與數(shù)據(jù)處理主要內(nèi)容第三節(jié)：實驗數(shù)據(jù)的軟件處理一、課程基本要求1、掌握測量誤差的基本知識，具有正確處理實驗數(shù)據(jù)的基本能力。2、掌握基本物理量的測量方法。3、了解常用的物理實驗方法，并逐步學會使用。5、掌握常用的實驗操作技術。4、掌握實驗室常用儀器的性能，并能夠正確使用。內(nèi)容基本要求1.通過對物理現(xiàn)象的觀察、分析和對物理量的測量，學習科學實驗知識，加深對物理學原理的理解。2.培養(yǎng)和提高治學能力和工作能力。（1）自行閱讀實驗教材或資料，概括歸納要點，做好工作前的準備；（2）借助教材或儀器說明書正確使用儀器；（3）運用物理學理論對實驗現(xiàn)象進行分析；（4）正確記錄和處理實驗數(shù)據(jù)，繪制曲線，說明實驗結(jié)果，撰寫合格的實驗報告。（5）完成簡單的設計性實驗。3.培養(yǎng)科學精神，提高科學素養(yǎng)，逐步具備理論聯(lián)系實際和實事求是的科學作風，嚴肅認真的工作態(tài)度，鍥而不舍的探索欲望，團結(jié)協(xié)作的團隊意識，遵守紀律、愛護公物和環(huán)境的優(yōu)良品德。作用和意義實驗室行為規(guī)范的養(yǎng)成：認真閱讀實驗中心學生守則（墻面上）實驗課要嚴格按照輪換表，不能隨意更換實驗分組進入實驗室三件事：

1、打卡、2、簽預習報告、3、簽到表上簽字進入實驗室按組號入座，使用本組儀器，如有損壞需和教師聯(lián)系更換，不可隨意挪用他組的儀器。壞儀器放在講桌上，并說明故障表現(xiàn)。實驗時要嚴格按照操作規(guī)范和要求，每個實驗要先閱讀注意事項認真預習，按時完成實驗報告。數(shù)據(jù)采集完畢后，先請教師簽字、數(shù)據(jù)無誤再拆線整理儀器，凳子歸位、填寫登記表方可離開。保持實驗室衛(wèi)生：

1、不要在實驗室吃東西，遺留物品及垃圾；

2、不要刻畫桌面；

3、不要用筆在儀器面板上留下痕跡；

4、橡皮殘渣清理到垃圾樓實驗室行為規(guī)范的養(yǎng)成：實驗課程程序1、課前預習：

（1）上課前應通讀教材，以求對當次實驗有個全面了解，然后按照指定的預習重點，精讀有關數(shù)學模型，明確要測量的物理量，對主要儀器的功能及使用方法形成一個初步印象。

（2）課前預習必須做書面預習報告，課上請老師審閱。無預習報告或預習報告不合格者不準上課。預習報告一般包含下列內(nèi)容（參照范例）2、實驗過程（1）提前五分鐘進入實驗室，按組號入座。不能亂竄座位!進任何實驗室，都不要擅自動手，以免造成儀器損壞或發(fā)生事故。嚴格按操作要求進行操作，損壞儀器要按規(guī)定賠償。（2）注意在細節(jié)上培養(yǎng)科學作風.如儀器布局合理整齊;操作姿式正確文明；電學儀器經(jīng)教師檢查后才能通電；不要觸摸光學元件的工作表面；實驗完畢及時斷開電源，整理儀器并恢復到原來的陳列狀態(tài)；主動請老師指導操作、檢查數(shù)據(jù)、驗收儀器。

（3）記錄完整實驗數(shù)據(jù)，實事求是。有些實驗條件（如溫度、儀器規(guī)格等）比較重要，但不一定參加運算，不要漏記。

實驗數(shù)據(jù)不得隨意改動，僅當確認測量有誤時才能修改。先在原數(shù)據(jù)上輕輕地劃一條橫線，再把重新測到的數(shù)據(jù)工整地寫在一旁，必要時應注明更改理由。不應重筆描畫、涂抹黑塊甚至撕扯挖補，這樣既影響卷面整潔，也失去了分析錯誤的依據(jù)。有時毀掉的數(shù)據(jù)反而是正確的。

不要用鉛筆記錄數(shù)據(jù)!（4）保持實驗環(huán)境的安靜整潔，不得在室內(nèi)吸煙、吃零食、扔廢紙、藏掖果皮、吐口香糖，大聲喧嘩和隨意走動。要愛護室內(nèi)設施,不要刻畫桌面.

實驗課絕不以“數(shù)據(jù)完美”評定成績，切不可主觀意愿更改數(shù)據(jù)，更不允許抄襲、拼湊和偽造數(shù)據(jù)。只有依靠真實數(shù)據(jù)，才能看到事物的本來面貌。操作完畢應主動請教師審核實驗記錄并簽字，不經(jīng)教師簽字的記錄無效?？蓮囊韵聨追矫婵紤]：遲到、提問、完成時間、違規(guī)操作、數(shù)據(jù)記錄規(guī)范、儀器收尾（斷電、儀器、桌凳回位）等

教師在課堂上要對學生的操作情況有記錄!3、實驗報告——在預習報告的基礎上添加內(nèi)容（１）數(shù)據(jù)整理后重新寫入報告正文（原始數(shù)據(jù)必須附在報告中）（２）

數(shù)據(jù)處理及結(jié)論。數(shù)據(jù)處理包括結(jié)果計算、不確定度評定和曲線圖等內(nèi)容。凡屬計算，均應有文字公式、代入數(shù)據(jù)和計算結(jié)果等主要運算步驟。不要漏寫單位。結(jié)論包括測量結(jié)果的規(guī)范表示和觀察現(xiàn)象、研究規(guī)律所得出的結(jié)論。（３）

實驗總結(jié)與思考題:對本實驗的原理、方法、儀器、不確定度評定的進一步探討或改進建議。要有具體分析，切忌泛泛空談。有則寫，無則免。（４）回答思考題【注：實驗報告要求統(tǒng)一的封面包裝。

路徑：深大主頁—實驗與設備管理處—示范中心——物理——報告模版/download.asp?path=/大學物理實驗(1)(2)第二節(jié)：誤差理論與數(shù)據(jù)處理

誤差理論包括：誤差的定義、分類、來源、誤差的控制以及不確定度的評估等

數(shù)據(jù)處理包括：計算步驟、作圖、作表、有效數(shù)字運算、實驗結(jié)果表示等

一、測量和誤差二、誤差的種類和來源四、有效數(shù)字五、結(jié)果表示三、不確定的評定一、測量和誤差

1、測量（measurement）所謂測量就是以確定量值為目的的一組操作。

2、真值（truevalve[

ofaquantity]）

真值是與給定的特定量定義一致的值。由于測量技術、條件以及真值本身的性質(zhì)，真值是不可得的，測量結(jié)果根據(jù)需要有限度地接近真值。實驗中用算術平均值代替真值參與運算。3、誤差（error[ofmeasurement]）

計算時：（2）誤差的表示（1）定義：絕對誤差：

相對誤差：

1、系統(tǒng)誤差：（systematicerror）

二、誤差的分類和來源

是指在相同條件下（實驗方法、儀器、環(huán)境、人員相同）對同一物理量測量時誤差的正、負始終保持不變（要么始終偏大，要么始終偏??；不可能一會偏大，一會偏?。?。

系統(tǒng)誤差處理：根據(jù)具體問題采取一些措施,例如進行零值修正、改進實驗方案等在一定程度上去克服它。

對于在現(xiàn)有條件下無法克服的系統(tǒng)誤差要進行不確定度評定。要在報告中有所體現(xiàn)。（1）儀器的固有缺陷。

（2）理論方法有誤差。（3）個人誤差：

產(chǎn)生的原因：2、偶然（隨機）誤差：（1）單峰性（2）對稱性（3）有界性（4）抵償性特點：偶然誤差分布曲線

隨測量次數(shù)的增加,偶然（隨機）誤差遵從統(tǒng)計規(guī)律,其分布函數(shù)：

某次測量的測量結(jié)果與在重復性條件下對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。P=0.683測量列中單次測量的標準偏差：偶然誤差分布曲線平均值的標準偏差：三、不確定度的評定1、不確定度評定的意義

即使采用了正確的測量方法，由于測量儀器和測量者的問題，測量結(jié)果仍不可能是絕對準確的，它必然有不確定的成分。實際上，這種不確定的程度是可以用一種科學的、合理的、公認的方法來表征，這就是“不確定度”的評定，在測量方法正確的情況下，不確定度愈小，表示測量結(jié)果愈可靠。不確定度必須正確評價。評價得過大，在實驗中會懷疑結(jié)果的正確性而不能果斷地作出判斷，在生產(chǎn)中會因測量結(jié)果不能滿足要求而需再投資，造成浪費；評價得過小，在實驗中可能得出錯誤的結(jié)論；在生產(chǎn)中則產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，造成危害。

（1）A類評定不確定度△A：統(tǒng)計方法得到的2、關于不確定度的一些基本概念和分類

不確定度是表征測量結(jié)果具有分散性的一個參數(shù)，它是被測量的真值在某一量值范圍內(nèi)的一個評定。

所謂“標準不確定度”是指以“標準偏差”表示的測量不確定度估計值，簡稱不確定度，記為△。

標準不確定度一般可分為以下二類：

（2）B類評定不確定度△B：非統(tǒng)計方法得到的合成標準不確定度△：（1）A類評定不確定度：對單次測量，不計算A類不確定度。3、直接測量標準不確定度的評定

（2）B類評定不確定度：

為簡單起見,我們只考慮儀器不確定度,而且按平均分布處理△儀參看教材P10

是用非統(tǒng)計方法獲得的,由測量不確定度和儀器不確定度兩部分組成。

和差形式函數(shù)f，測量結(jié)果N的標準不確定度為：乘除形式函數(shù)f，測量結(jié)果N的相對不確定度為：3、間接測量的標準不確定度的傳遞常用函數(shù)的不確定度傳遞公式函數(shù)表達式合成標準不確定度公式相對不確定度四、有效數(shù)字有效數(shù)字：測量值讀準了的位數(shù)加上一位估讀位組成有效數(shù)字。1、有效數(shù)字的概念有關有效數(shù)字的幾點說明：

（1）有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點的位置無關。例如：0.00430m=0.430cm=4.30mm皆為三位有效數(shù)字。（有效數(shù)字前的零不是有效數(shù)字）（2）數(shù)字中間的0和末尾的0均算有效數(shù)字，所以末尾的零不能隨意增減。例如：200.5mm和30.50cm都是四位有效數(shù)字。(3)常數(shù)不用取有效數(shù)字，但在計算時等常數(shù)所取的位數(shù)不應少于其他數(shù)值的有效數(shù)位。(4)在任何數(shù)值中，數(shù)值的最后一位應與誤差位對齊。

正確，錯誤。例如：2、儀器的估計讀數(shù):1、和儀器的不確定度對齊cm123讀數(shù)L=25.6（mm）儀器名稱

量程分度值零值誤差鋼直尺300mm1mm

——例1:實驗報告中要在實驗儀器一項中繪制并填寫儀器表格例2:有的儀器是五進制的，應將最小格分成5份來估讀；有的儀器是二進制的，應將最小格分成2份來估讀，即游碼左緣靠近刻線讀偶數(shù)，靠近半格讀奇數(shù)，所謂“靠近”，包括稍欠和稍超。12345678900.10.20.30.40.50.6當然在日常生活中，測量一般是不進行估讀的。3、有效數(shù)字的運算（1）加減運算：（2）乘除運算

（3）乘方開方運算（4）測量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)的確定：

由不確定度決定有效數(shù)字的數(shù)位。其最后一位要與不確定度所在的那一位取齊，多余的位數(shù)按尾數(shù)修約規(guī)則進行取舍。4、數(shù)據(jù)處理過程中的計算步驟

有效數(shù)字保留按運算規(guī)則取舍，中間結(jié)果要比規(guī)則多保留一位五、結(jié)果表示：（單位）1、結(jié)果屬于計算出一個量值的例:絕對不確定度相對不確定度(1)作圖用紙一般應采用標準坐標紙，圖紙的大小應能反映物理量的有效數(shù)字；作圖區(qū)域應占圖紙的一半以上。(2)取自變量為橫坐標（向右增大）；取因變量為縱坐標（向上增大）。畫出縱、橫坐標軸，并與圖紙上印的線條密切重合，但坐標軸不一定取圖紙所印表格的邊線，坐標軸的標度值不一定從零開始。(3)根據(jù)自變量（及因變量）的最低值與最高值，選取合適的作圖比例，應取圖紙上的1格所表示的原數(shù)據(jù)的量值變化為1、2、5等數(shù)（或它們的十進倍率）。(4)每隔相同距離，沿軸畫一垂直于軸的短線（稱為標度線），并在其附近注以標度值，標度值的位數(shù)不必取實驗數(shù)據(jù)中的全部有效數(shù)字位數(shù)，例如2.50只標2.5即可。（一般在各坐標軸上可標5－10個標度值。）(5)對每一坐標軸，要標明物理量的名稱及單位符號。（標注的方法與表格相同。）2、屬于作圖的：(6.)數(shù)據(jù)點要用端正的“＋”或“△”等符號來表示。數(shù)據(jù)點應在符號的中心，符號的大小應相當于不確定度的大??；但為簡單起見，也可統(tǒng)一取2－3mm。在一張圖紙上作多條曲線時，不同的數(shù)據(jù)組應使用不同的符號來表示數(shù)據(jù)點，并在圖中適當位置說明不同符號的不同意義。求斜率時取點的符號應采用有別于這些數(shù)據(jù)點的符號，例如用正三角形“△”，并在其旁標以坐標（坐標值應正確寫出有效數(shù)字）；求斜率時所取點的位置應靠近直線的兩端，為計算方便起見，可選取橫坐標為整數(shù)。

(7)擬合直線或曲線的線條務必勻、細、光滑。不通過圖線的數(shù)據(jù)點應勻稱地分布在圖線的兩側(cè)，且盡量靠近圖線。

(8)在實驗報告的圖紙中，應寫上圖名、日期、圖紙上的中英文字及數(shù)字等均需寫端正。

以上是針對用手工作圖的。當然也可以借助計算機作圖，則有些規(guī)則（如數(shù)據(jù)點在符號的中心，線條勻、細、光滑，書寫端正等）是自動滿足的。雖然計算機可以任意取比例，使曲線（或直線）充滿圖紙，但實驗作圖時不宜采用這種方法，兩標度線間的量值變化仍應取1、2、5及其十進倍率為佳，因為只有這樣，才易于使用者讀圖。

(6.4,4)(1.6,1)246n(cm)0246810圖：砝碼質(zhì)量與鋼絲伸長量關系曲線日期：2007-3-1擬合函數(shù)關系：斜率：m(kg)內(nèi)接外接1、誤差計算2、圖形繪制3、線性擬合第三節(jié)：實驗數(shù)據(jù)的軟件處理（1）算術平均值：1、

誤差計算N的平均值：在G3單元格中直接輸入“=AVERAGE(B3:F3)”后回車。（2）絕對誤差：（3）相對誤差：B3的絕對誤差：在H3單元格中直接輸入“=ABS(B3-G3)”后回車。B3的相對誤差：在I3單元格中直接輸入“=H3/G3”后回車=H3/G31、

誤差計算（4）測量值的標準偏差：L3=K3/POWER(COUNT(B3:F3),2)（5）平均值的標準偏差：測量值標準偏差：在K3單元格中直接輸入“=STDEV(B3:F3)”后回車。1、

誤差計算方法二：用鼠標選取B3：G3單元格，單擊工具欄上符號“Σ”旁的下拉式三角箭頭并選取“平均值”，5次測量的平均值將自動顯示在G3單元格式中。1、

誤差計算方法三：選中J3單元格單擊工具欄中插入“函數(shù)”，在彈出對話框中選擇“統(tǒng)計”類別中的“AVEDEV”函數(shù)，點擊確定后彈出“函數(shù)參數(shù)”對話框，在Number1空白處用鼠標選擇“B3:F3”，點擊確定。1、

誤差計算2圖形繪制步驟一：建立Excel數(shù)據(jù)表。點擊工具欄中插入“圖表向?qū)А边x項，則出現(xiàn)圖表向?qū)υ捒?；步驟二：選擇圖表類型。在“圖表類型”窗口中選擇第五種，即“XY散點圖”，在“子圖表類型”中選擇左下角的“折線散點”，點擊“下一步”按鈕

彈出圖表源數(shù)據(jù)對話框

；步驟三：確定圖表坐標軸。在“數(shù)據(jù)區(qū)域”空白處用鼠標選擇“B3:B8”，在“系列產(chǎn)生在”標題后面的兩個選項中，用鼠標選擇“列”，切換到“系列”對話框，在“x值”后空白處用鼠標選擇“A3:A8”，點擊“下一步”按鈕彈出“圖表選項”對話框；2圖形繪制步驟四：添加圖表標注。在“標題”卡的“圖表標題”窗口中輸入“伏安法測電阻u～I關系圖”，在x軸窗口中輸入“I(mA)”，在Y軸窗口中輸入“U(V)”，選中網(wǎng)格線選項的全部四項，單擊下一步；點擊“完成”按鈕，至此實驗數(shù)據(jù)點就在圖表上描繪出來了。2圖形繪制3線性擬合步驟：選中圖表菜單中“添加趨勢線”，在類型中選擇“線性”類，在“選項”中選中復選框“顯示公式”和“顯示R平方值”，單擊確定。Excel趨勢線類型當在MicrosoftExcel的圖表中添加趨勢線時，提供了較為常用的六種不同的趨勢預測/回歸分析類型。實驗數(shù)據(jù)的類型決定了應選擇使用的趨勢線類型。趨勢線的可靠性——R

當趨勢線的

R2等于或近似于1時，趨勢線最可靠。用趨勢線擬合數(shù)據(jù)時，Excel會自動計算其R2

。如果需要，可以在圖表上顯示該值。4EXCEL中所提供的趨勢線模型

線性趨勢線是適用于簡單線性數(shù)據(jù)集的最佳擬合直線。如果數(shù)據(jù)點構(gòu)成的圖案類似于一條直線，則表明數(shù)據(jù)是線性的。線性趨勢線通常表示事物是以恒定速率增加或減少。

多項式趨勢線是數(shù)據(jù)波動較大時適用的曲線。它可用于分析大量數(shù)據(jù)的