中學生物理實驗緒論.ppt

1、,中 學 生 夏令 營 物理實驗 緒 論,周 進二O一O年七月十四日,夏令營的目的,1。 培養(yǎng)學生的實驗動手能力 學會一些簡單實驗儀器的使用 通過實驗加深對一些物理概念的理解以及它們的應用 2。 為物理競賽做實驗方面的準備（本次安排的實驗是根據(jù)江蘇省物理競賽中對實驗要求進行的。）,夏令營注意事項：,1。同學在夏令營期間外出需要書面請假。 請假條可以請同學轉(zhuǎn)交潘永華老師（在玉輝樓B413實驗室） 如事情比較急請先電話請假（潘永周 2。由于天氣比較熱，同學實驗結(jié)束后，可以在完成實驗的實驗室中自習和休息，在正常實驗時間進入下一個實驗室。大家要愛護實

2、驗儀器保證后面同學實驗正常進行。,3。 晚上10點前回到宿舍，實驗室管理人員清點人數(shù)，10：30分負責老師檢查。 4。身體如有不適，可以去校醫(yī)院，實驗時向帶實驗老師反映，晚上向宿舍管理員反映。 5。注意飲食衛(wèi)生，不要洗冷水澡，保管好自己的錢物。不要玩電梯。 6。宿舍由于磁卡管理，同學們進出宿舍需要掛牌子，打開水和洗澡去管理室用身份牌換磁卡，請同學節(jié)約用水。 7.飯票請根據(jù)需要購買。,8.宿舍安排到20日中午，需要延長的請?zhí)崆叭炫c潘永華老師聯(lián)系。 9。作習時間：每個實驗2.5小時 每天上午、下午、晚上安排三個實驗。時間 上午9：00（實驗室一般8：40開門） 下午2：00 晚上5：30 注意：

3、上午老師乘校車來學校，可能因為堵車來遲，請同學們等一下，不要走遠。 10.不住宿的同學回去時注意：D1線晚上8：00結(jié)束，地鐵10：00?？紤]安全，同學最好結(jié)伴而行。,一、物理競賽的基本情況 二、實驗內(nèi)容實驗要求 三、實驗數(shù)據(jù)分析,一、物理競賽的基本情況,全國中學生物理競賽分三個階段： 初賽： 由各地級市組織（僅考理論）其中6參 加 復賽。 復賽 由各省物理學會組織 由理論和實驗兩部 分組成，江蘇省由理論考試前200名左右 學生參加實驗考試 （其中理論160分，實驗40分，考試時間各為3小時） 決賽 各省復賽前3名獎勵名額 理論命題由主辦省市組織，今年是北京大學負責,江蘇情況,江蘇中學生物理競

4、賽在全國水平比較高，在與其它學科比較口碑也比較好。 在過去的幾年中共獲得國際金牌5塊 亞洲金牌7塊，派出的學生全部獲得了金牌。這在各省中是最好的。 江蘇省每年約5萬學生參加，參加復賽大約3000人，一等獎300名左右，（去年大約50名可以有保送資格）。二等獎2030。,實驗內(nèi)容、地點,二、實驗內(nèi)容實驗要求,實驗一 光電效應 丙319 實驗二 球形界面上的反射和折射 丙321 實驗三 透鏡組基點的測量 丙320 實驗四 單縫衍射 丙323 實驗五 楊氏模量 丙301 實驗六 拉脫法測表面張力系數(shù) 丙302 實驗七 混合量熱法測定冰的熔解熱 丙302 實驗八 物體冷卻規(guī)律的研究 丙303,實驗九

5、聲速的測量 乙316 實驗十 二極管伏安特性測量 乙314 實驗十一 電表的改裝 乙307 實驗十二 示波器（黑盒子） 乙316 實驗十三 地磁水平分量的測量 乙309 實驗十四 霍爾效應的研究 乙314 實驗十五 牛頓環(huán)測定透鏡 丙322 實驗十六 測定玻璃折射率 丙317 實驗十七 奧賽講座 丙309 實驗十八 物理演示實驗 丙309,實驗循環(huán)表,1,18,13,12,2,3,4,5,11,8,7,6,16,15,14,9,10,1,17,實驗要求,實驗分三個階段： 預習、實驗、報告 預習階段： 需要將所做實驗預習一遍，準備好預習報告，包含實驗題目、目的和使用儀器（該部分可以作為正式報告的

6、一部分）。,實驗階段：,老師講解15分鐘 主要是實驗原理和儀器的使用 同學要注意儀器的使用方法，按實驗要求進行操作，實驗測量數(shù)據(jù)必須用有色筆記錄，與實驗報告同時交，老師將當場面批。 實驗完成后，必須將實驗儀器整理好才能離開實驗室。,實驗報告,要完整： 包含題目、目的、儀器、（請大家實驗前完成） 原理 （老師講解時記錄），其中原理應列出主要的理論公式和實驗線路圖。 數(shù)據(jù)記錄和處理。 數(shù)據(jù)處理有代數(shù)式和算術(shù)式和結(jié)果，注意有效位數(shù)。 可能的話，需要給出實驗測量誤差。,實驗報告中圖表的要求,列表：可以將物理量之間的一樣對應關系簡明、醒目，有助于發(fā)現(xiàn)其間的規(guī)律，比如遞增或遞減。要注意： （1）表格設計

7、（2）欄目中物理量注明名稱和單位 （3）順序與測量順序一致。,作圖方法和規(guī)則,物理量列表 坐標的選擇 物理量 單位 實驗測量點的標定符號 連線的方法 注明實驗條件和從圖上獲得的某些有用參數(shù) 標定圖的名稱及其必要的說明,電流,I,/mA,1.0,2.0,3.0,10,20,30 40,50,A(I1,V1),B(I2.V2),電壓U/V,圖一 交流回路中電壓與電流關系,三、實驗數(shù)據(jù)處理,1。測量與誤差 2。誤差計算的基本方法 3。有效數(shù)字的基本知識,1。測量與誤差,（1） 真值、測量值和誤差 物理實驗中離不開對物理量的測量 真值: 反映物理量的客觀存在的真實數(shù)值，用A表示。 實驗中常以標準值或理

8、論值或平均值代替真值。 測量值: 用實驗手段測量出來的值用X表示 測量誤差測量值真值 XXA,x,a,x,a,x,a,x,a,x,a,x,a,精密度低 精密度高,準確度低 準確度高,精確度低 精確度高,(2) 測量的精密度、準確度、精確度,（3）系統(tǒng)誤差和偶然誤差 系統(tǒng)誤差： a）儀器誤差 如電表刻度不準，天平不等臂、砝碼質(zhì)量不準確等。 b）方法誤差 例如，單擺的周期計算公式成立的條件是擺角趨于零，再加上公式中沒有考慮空氣浮力和擺線質(zhì)量影響等因素，這就決定了測量結(jié)果必然存有誤差。,c）個人誤差 由于人的心里和生理因素實驗時反應和感覺靈敏度的差別產(chǎn)生誤差。 d）環(huán)境誤差 測量時周圍環(huán)境如溫度、氣

9、壓、振動電磁場等影響與標準狀態(tài)不一致產(chǎn)生的誤差。 一般來說，系統(tǒng)誤差可以設法減小或部分加以消除。,偶然誤差 偶然誤差： 又稱隨機誤差。如實驗環(huán)境溫度的起伏，空氣的不規(guī)則流動，電源電壓的隨機微擾，等等，但有一定的統(tǒng)計規(guī)律。 設物理量的真值A0，測量量Ai，根據(jù)誤差的定義，各次測量的誤差 xi = AiA0 i = 1, 2 , , n,2.誤差計算的基本方法,1 ) 直接測量誤差的計算 設物理量的真值A，測量量Xi，根據(jù)誤差的定義，各次測量的誤差 Xi = XiA i = 1, 2 , , n,a）單次測量 可按儀器注明的誤差作為單次測量的誤差，或者取儀器上最小刻度的一半作為單次測量的誤差。 例

10、如： LL L（287.50.5）mm,平均值：一般來說算術(shù)平均值是測量的最佳值或近真值。 算術(shù)平均偏差：,b）多次測量,用算術(shù)平均偏差表示： 用標準差表示： 當測量數(shù)足夠多時，隨機誤差滿足一定的分布。通常用平均值標準偏差來表示：,2 ) 物理量（測量結(jié)果）的表示：,絕對誤差與相對誤差,絕對誤差（誤差）：,相對誤差（百分誤差）：,x,誤差計算原則：,當間接測量誤差計算中 含加減運算時，先計算絕對誤差,后計算相對誤差較為方便。 當計算公式中含有乘除，乘方或開方運算時，先算相對誤差，后算絕對誤差較為方便。,例：N=A B 相對誤差為：,若 N=A / B 同樣可推導出相同的結(jié)論：,乘除運算的相對誤

11、差等于 各直接測得量的相對誤差之和。,1)有效數(shù)字的定義 測量結(jié)果中數(shù)位可靠數(shù)字和一位具有誤差的可疑數(shù)字，統(tǒng)稱為測量結(jié)果的有效數(shù)字。,（a）測量結(jié)果是4.5厘米，兩位有效數(shù)字。 （b）測量結(jié)果為4.48厘米，三位有效數(shù)字。一般來說，可疑數(shù)字只取一位。,3.有效數(shù)字的基本知識,2)幾點應注意的問題,1、有效數(shù)字的位數(shù)和小數(shù)點的位置無關 例如： 8.37cm = 0.0837m，仍然是三位有效數(shù)字。 1.000c m 與1.0cm兩者測量精確度不同 。 在測量結(jié)果的單位變換中，有效數(shù)字的位數(shù)不變。 2、無論直接或間接測量的結(jié)果，其有效數(shù)字位數(shù)取舍的最后依據(jù)是：末位的可疑數(shù)字必須與誤差所在的位對齊 如，經(jīng)計算得出某體積測量結(jié)果10.67cm3,而誤差是0.3cm3，則最后結(jié)果應為 (10.70.3)cm3。 3、一般來說，絕對誤差和相對誤差都只取一位有效數(shù)字。如果相對誤差超過10，可取二位,3)有效數(shù)字的運算規(guī)則,1、可靠數(shù)字與可靠數(shù)字相運算，其結(jié)果仍為可靠數(shù)字 2、可靠數(shù)字與可疑數(shù)字相運算，或可疑數(shù)字之間相運算，其結(jié)果均為可疑數(shù)字。（進位除外） 3、運算的結(jié)果一般只保留一位可疑數(shù)字。末尾多余的可疑數(shù)字取消時，一般可采用“四舍六入”五湊偶原則。例：將下列數(shù)據(jù)保持四位有效數(shù)字。 3.14159 3.142 2.71729 2.717 4.51050 4.510 3.21