1、物理实验中心简介衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心1物理实验中心（教育学院）实验室分类基础实验室演示与探索实验室材料模拟与设计实验室开设课程大学物理实验科学研究基本技能物理竞赛省级A类科技竞赛省级B类理论竞赛始建于2005年，于2010年获中央财政支持地方高校发展专项资金得以扩建。实验室面积达800平方米，教学仪器500多台（套）。物理实验中心竞赛团队长期招人p团队定位：混合型团队混合型团队，即将来自不同学院不同专业的学生编排在一个团队。团队各个成员均需在自己专业设计方面独当一面，勤奋好学，不得有松懈偷懒的行为。p面向对象：在校大一、大二学生。在校大一、大二学生。
2、p课题范围：尽可能走机械设计、微电路设计等结合的路线，研究方向不限，但需要拿出足够的支撑材料说服本中心指导老师，以利于配置优势足够的支撑材料说服本中心指导老师，以利于配置优势资源资源。p保密要求：在参加竞赛之前不向团队成员以外人员泄露课题方向。p参赛范围：不局限于物理竞赛，可自行搜索参加各类竞赛。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心22018年台州学院物理省级A类竞赛衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心3实验须知 认真阅读实验室墙壁所挂各种制度牌。认真阅读成绩评定办法成绩评定办法及每周上课安排每周上课安排。实验前，写好实验预习报告以备检查
3、。实验后，尽快书写实验报告，并在两天内上交在两天内上交。两人组成实验小组，协作实验。实验结束后，实验小组须将实验仪器摆放复原摆放复原。每周2学时，本课程共计32学时。前五个学时讲授实验理论知识，第六个学时为实验理论知识测验（课堂随实验理论知识测验（课堂随考，时间考，时间4545分钟）分钟）。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心4大学物理实验成绩评定办法1.1.总成绩总成绩八个实验报告平均成绩八个实验报告平均成绩*50%50%+平时成绩平时成绩*50%50%特别提示：报告平均成绩达60分及以上，方可及格。成绩公布后，原则上不会修改成绩。2.2.实验报告成绩实验报告成绩
4、预习预习(20(20分分)、数据、数据(20(20分分)、数据处理、数据处理(50(50分分)、小结、小结(10(10分分)特别提示：没有数据处理部分，则成绩不超过2020分分。每次批改成绩均向全班公布，以此提醒所有同学要重视本门科目。3.3.平时成绩平时成绩实验理论知识测验实验理论知识测验(50(50分分)、课堂表现、课堂表现(50(50分分)衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心5衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心6特别提示：1、实验前写好实验预习报告，并在上课前交至讲台。2、实验报告重写安排在平时。最后一次上交后，不允许再拿回去重写
5、。3、不允许代写，发现既判零分。4、每做两个实验上交一次报告册，课代表负责收集报告册并交至6号实验楼211室。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心7理论课上课形式 学生主讲，教师辅讲。理论课(课表里面的理A、理B、理C和理D)安排两组同学分别讲解两个实验，按团队整体表现给予团队加分项。演讲阶段。全班分成八组，分别制作八个实验内容PPT，并推荐一位同学课上讲解。背景或应用、仪器简介、注意事项、数据处理、误差来源等背景或应用、仪器简介、注意事项、数据处理、误差来源等 答疑阶段。总结与补充阶段。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心8实验的开端人
6、物以系统的实验和观察推翻了亚里士多德统治欧洲近两千年的诸多错误观点。创立了实验和数学相结合、真实实验和假想实验相结合等科学研究新方法。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心9伽利略（1564-1642），意大利物理学家、天文学家、哲学家和发明家，被后人誉为“实验科学先驱者”、“近代科学之父”。伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。爱因斯坦衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心10爱因斯坦（1879-1955），犹太裔物理学家，1921年诺贝尔物理奖。实验定义与特征定义 An ex
7、periment is an orderly procedure carried out with the goal of verifying,refuting,or establishing the validity of a hypothesis.特征 人处于主动的地位，控制实验条件、改变客观状况和进程，使自然现象的变化有利于得出规律性的认识。实验必须要可以重复。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心11实验作用验证假设衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心12波动说波动说（惠更斯）（惠更斯）波动说波动说（托马斯（托马斯杨杨光干涉实验）光
8、干涉实验）粒子性粒子性（光电效应实（光电效应实验）验）波粒波粒二象性二象性1919世纪初世纪初2020世纪初世纪初进行了一个进行了一个多世纪的争论多世纪的争论微粒说微粒说（牛顿）（牛顿）实验作用发现未知1895年1月5日，伦琴在实验室发现X射线（又称为伦琴射线）后，推动了医学和材料学的发展。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心13必备知识与技能不确定度正确表示测量结果（例例2-12-1、例例2-22-2）。作图规则（P21P21）。逐差法处理数据（P23P23）。游标卡尺、螺旋测微计的正确使用和快速读数（P45P45）。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教
9、育学院物理实验中心14实验报告格式 实验原理部分 实验原理（含图）实验步骤 注意事项 实验观测记录 设计数据记录表格 实验数据处理 思考题或个人体会衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心15红色标记内容为实验红色标记内容为实验课预习报告检查部分课预习报告检查部分测量误差与数据处理基础物理实验的任务不仅仅是定性地观察物理现象，还需要对物理量进行定量测量，并找出各物理量之间的内在联系。测量仪器、测量方法、测量环境及测量者实验技能都会影响测量精度，所有测量都只能是相对精确。测量结果必须有单位，且要对测量之作出可靠性评价。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物
10、理实验中心16一、测量与误差测量测量：把待测的物理量与一个被选作标准的同类物理量进行比较，确定它是标准测量量的多少倍。标准量称为该物理量的单位，倍数称为带测量的数值。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心17没有单位的数据是没有意义的！没有单位的数据是没有意义的！衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心18真值与误差真值：物理量在客观上存在确定的数值。真值是一个理想概念，一般用约定真值来代替真值。约定真值常用多次测量结果的算数平均值、公认值、理论值、标称值、校准值和相对真值等作为约定真值来使用。误差：测量值与客观真值（或约定真值）之差。衢州学院
11、教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心19绝对误差：绝对误差：相对误差：相对误差：注：一般来说，实验要相对误差控制在在5%以内。仪表误差精确度等级衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心20式中，s为仪表的精确度等级。我国电工仪表精确度等级共分七级，即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0。误差分类系统误差在相同条件下多次测量同一物理量时，误差值的大小和正负总保持不变，或按一定的规律变化（指非统计规律），这类误差称为系统误差。系统误差具有确定性的特征，即要么偏大，要么偏小。系统误差有多种来源，主要有：仪器的示值误差仪器的零值误差仪器机构
12、误差和测量附件误差理论和方法误差按一定规律（指非统计规律）变化的误差。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心21不能依靠在相同条件下多次重复测量来发现系统误差不能依靠在相同条件下多次重复测量来发现系统误差的存在，也不能借此来消除它！的存在，也不能借此来消除它！处理系统误差的通常做法是：首先查出系统误差源；其次通过改进实验方法和实验装置，校准仪器和读取零值等方法对系统误差加以补偿、抵消；最后在数据处理中对测量结果进行一些必要的修正。仪器的系统误差一般生产厂家会给出。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心22误差分类随机误差在相同条件下多次测量同
13、一物理量时，即使已精心排除了系统误差的影响，也会发现每次测量结果不一样，其误差时大时小，时正时负，在测量次数少时，显得毫无规律，但当测量次数足够多时，却服从一定的统计规律。随机误差具有随机性的特征，即有时偏大，有时偏小。是实验中各种因素的微小变动性引起的。例如实验周围环境或操作条件的微小波动；测量对象的自身涨落；测量仪器指示数值的变动性；观测者在判断和估计读数上的变动性衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心23随机误差可尽量减小，但不可消除。随机误差可尽量减小，但不可消除。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心24误差分类粗大误差明显超出规定
14、条件下预期值的误差称为粗大误差。粗大误差是实验过程中，由于某种差错使得测量值明显偏离正常测量结果的误差。例如读错数，记错数，或者环境条件突然变化而引起测量值的错误等。在实验数据处理中，应按一定的规则（如肖维涅准则等）来剔除粗大误差。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心25二、有效数字及其规则有效数字的位数物理测量中，准确读出的数字与人为估读的一位可疑数字合称为有效数字。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心26 数学？测量？24.3mm 24.30mm 在物理实验中测量值的位数不能随意！位数能反映量具精度。有效数字运算结果的取位原则：运算结
15、果保留一位（或两位）可疑数字。对中间运算过程，可采用一种比较简单的取位方法是和参与运算的位数最多的有效数字的位数相同。u加减运算加减运算 保留位数与诸数中小数点后位数最少的一个相同。u乘除运算乘除运算 保留位数与诸因子中有效数字最少的一个相同。u乘方开方运算乘方开方运算 保留位数与被乘方开方的有效数字位数相同。u对数函数、指数函数和三角函数运算结果的有效数字位数必须按照不确定度传递公式来决定。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心27有效数字尾数修约规则 过去采用四舍五入的规则，但入的机会大于舍去的机会，因此引入附加的系统误差。为弥补，采用四舍六入逢五凑偶：拟舍弃数字
16、的最左一位数字小于5，舍去。拟舍弃数字的最左一位数字大于5，进1。拟舍弃数字的最左一位数字等于5时：其后跟有并非为0的数字，进1；其后无数字或皆为零，若所保留的末位数字为奇数，则进1，为偶数或零，则舍去，即“凑偶（单进双不进）”。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心28衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心294.327494.327 4.327694.3284.326514.327 4.327504.328 4.328504.328有效数字的单位换算 十进制单位换算只能涉及小数点位置的改变，而不允许改变有效数字的位数。为了方便地反映有效数
17、字的位数，应尽量采用科学记数法。19.62m=1.96210-2km=1.962104mm=0.01962Km19.62m=19620mm?衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心30衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心31游标卡尺、螺旋测微计的正确使用和读数衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心32三、测量结果的不确定度评定不确定度不确定度：由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，或者说它表征被测量的真值在某个量值范围的一个客观评定。误差是一个理想的概念，一般不能精确知道，但不误差是一个理想的概念，一般不能精
18、确知道，但不确定度反映误差存在分布的范围，可由误差理论求得。确定度反映误差存在分布的范围，可由误差理论求得。测量结果的不确定度根据性质可分成两类：A A类不确定度类不确定度A A：多次重复测量时用统计方法计算的那些分量，如估算随机误差的标准偏差Sx。B B类不确定度类不确定度B B：用其他非统计方法估算的那些分量，如仪器误差。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心33衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心34C C为修正因子为修正因子测量结果的表示衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心35测量结果三要素：最佳估计值、
19、不确定度和单位。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心36不确定度和最佳估计值的取位不确定度只是一个估计范围值，其有效数字一般取一位或两位。我们约定：最后表示测量结果的不确定度取一最后表示测量结果的不确定度取一位有效数字，相对不确定度取两位有效数字位有效数字，相对不确定度取两位有效数字。不确定度：截去尾数只要不为零，一律进位。截去尾数只要不为零，一律进位。最佳估计值：由直接测量量的不确定度决定，按由直接测量量的不确定度决定，按“四舍四舍六入逢五凑偶六入逢五凑偶”的原则来取位。的原则来取位。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心37不同测量的不
20、确定度计算单次直接测量多次直接测量一元函数间接测量多元函数间接测量衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心38单次直接测量衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心39衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心40多次直接测量基础物理实验中，考虑到测量仪器的精确度、测量方法和环境等因素的影响，对同一量做多次测量时，测量次数一般定在510次。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心41衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心42一元函数间接测量衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学
21、院教师教育学院物理实验中心43多元函数间接测量N=f(x,y,z,)N为间接不确定度，x、y、z为直接测量量且相互独立。不确定度：相对不确定度：衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心44多元函数测量结果不确定度表示的一般计算步骤衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心45衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心46四、实验数据处理方法数据处理是指从获得数据起到得出结论为止的加工过程，包括记录、整理、计算、作图和分析等方面的处理。常用的方法有：列表法 作图法 逐差法 最小二乘法线性拟合衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学
22、院教师教育学院物理实验中心47衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心48 项目次数12345列表法衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心49作图法作图要求（强调）手工作图需用铅笔、直尺和坐标纸。推荐软件作图，但不允许数据相同人员使用同款软件。主刻度、分刻度要合理选取。数据点避免使用小圆点小圆点标记，不同类型数据点采用不同标记。求斜率取点时，注意选取线上两点。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心50作图软件推荐：excel、origin、matlab、mathematic、gnuplot等逐差法 当两个被测物理变量之
23、间存在线性函数关系，且自变量为等间距变化，用逐差法处理测量数据具有能充分利用数据等独特的优点。弹簧原长y0，依次挂七个钩码后长度为y1、y2、y3、y4、y5、y6、y7。试求弹簧在每个钩码作用下的平均伸长量。衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心51衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心52物理演示实验室锥体上滚锥体上滚重心重心 鱼洗鱼洗共振，驻波共振，驻波 直升飞机直升飞机角动量守恒转台角动量守恒转台茹可夫斯基凳茹可夫斯基凳飞机升力飞机升力陀螺进动陀螺进动昆特管驻波环驻波演示仪圆环驻波欹器欹器球悬浮球悬浮空中来水空中来水声波可见声波可见手
24、触电池手触电池三相旋转磁场三相旋转磁场光学幻影光学幻影 中心介绍课程介绍理论基础实验项目1234目录CONTENTS可做实验项目实验二 气垫导轨实验实验三 用三线摆法测定物体的转动惯量实验四 气体比热容比的测定实验五 电学元件的伏安特性测量实验六 示波器的原理和使用实验七 用电磁感应法测磁场分布实验八 分光计的调整和棱镜材料折射率的测定实验九 金属丝杨氏模量的测定实验十 声速测量实验十一 电表改装及校准衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心63实验十二 温度传感器特性的研究实验十三 固体导热系数的测定实验十四 光的等厚干涉实验十七 霍尔效应及其应用实验十八 光电效应测定普朗克常数实验十九 弗兰克-赫兹实验实验二十 表面等离子体共振试验群实验一 电磁学自主设计性系列实验群实验二 传感器自主设计性系列实验衢州学院教师教育学院物理实验中心衢州学院教师教育学院物理实验中心64谢合作谢
