《大学物理实验》讲析
《大学物理实验绪论》课件
案例二：验证牛顿第二定律
实验目的
通过实验验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与质量成反比。
实验原理
在相同力的作用下，质量越大，加速度越小；在相同质量的情况下，作用力越 大，加速度越大。通过测量力和加速度的关系，可以验证牛顿第二定律。
案例二：验证牛顿第二定律
实验步骤
1. 准备实验器材，包括小车、滑轮、砝码、弹簧测力计等。
实验步骤 1. 准备实验器材，包括计时器、尺子、重物等。
2. 将尺子固定在墙上，让重物从尺子顶端自由下落。
案例一：测量重力加速度
3. 使用计时器记录重物下落的时间。
实验结果：通过测量和计算，可以得 出重力加速度的值，并与其他已知值 进行比较，验证实验的准确性。
4. 根据测量数据计算重力加速度的值 。
实验结果分析
数据处理
对实验数据进行整理、计算和图表绘制，确 保数据的准确性和可读性。
结果分析
根据实验数据，分析实验结果是否符合预期 ，探讨可能影响实验结果的因素。
误差分析
对实验中的误差来源进行分析，评估误差对 实验结果的影响。
实验结论与建议
实验结论
根据实验结果和误差分析，总结实验的主要发现和结论。
实验原理
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，会产生加强或减弱的现象，形成明 暗相间的干涉条纹。光的干涉是光学中的重要现象之一。
案例三：光的干涉实验
实验步骤
1. 准备实验器材，包括激光器、分束器、反射镜 、光屏等。
2. 将激光器发出的光束通过分束器分成两束相干 光波。
案例三：光的干涉实验
1
3. 让两束光波在空间某一点叠加，并观察干涉现 象。
防止机械伤害
在使用机械设备或进行具有危险性的实验操作时，应佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品，遵守安全操作规程。
《大学物理实验课件》
实验中仪器和器材的准备要 提前规划，确保充分准备， 并按要求使用。
实验中人身安全和设备安全 都至关重要。在实验中，必 须要严格遵守实验室安全规 定。
常见物理实验数据处理方法
统计学方法
对实验数据进行分析和处理，使用 统计学方法是常见的数据处理方法 之一。
计算机模拟方法
对于复杂的物理现象，利用计算机 进行模拟，可以帮助我们更好地理 解现象和数据。
乐器共鸣的实验
通过共鸣质点的实验，研究乐器共 鸣原理，识别共鸣频率以及分析其 特征。
噪声的实验
从噪声的概念、产生原因、危害以 及对策等方面展开研究，提高对环 境保护和健康保护的认识。
现代物理实验实例介绍
康普顿散射实验
通过康普顿散射的实验方式，了 解电子的波动性质及其与光的相 互作用等相关知识。
夫琅禾费衍射实验
通过探究磁场的基本特性和 形成原理，更好地了解电学 与磁学之间的关系。
探究电磁感应现象和法拉第 电磁感应定律原理，深入了 解电磁学的实际应用。
通过实验探究电磁波的基本 特性和传播规律，加深理解 电磁波的重要意义。
声学物理实验实例介绍
声音的产生和传播
从声音的产生、传播以及声音特性 角度来研究声音，了解声音在空气 中传播的基本规律。
研究夫琅禾费衍射和其它衍射现 象，探究光的波动模型。
扫描隧穿显微镜
通过扫描隧穿显微技术，了解原 子和分子表面的电子结构和图像。
实验室安全知识和技巧
安全演练
在实验室中定期开展安全演练， 提高应急处置水平。
戴手套、警示牌、护目 镜等
在实验过程中，需要注意佩戴 手套和护目镜等防护措施。
备份实验资料
在进行实验前，需要备份实验 数据和文献资料等重要信息。
大学物理实验误差理论
• 误差的表示方法： 误差的表示方法： ∆x × 100% －绝对误差 ∆x －相对误差 E = • 误差分类 －系统误差
x
－随机误差
6
系统误差
• 定义：在相同条件下多次测量同一物理量时，其误差的大小和符号 定义：在相同条件下多次测量同一物理量时，
保持不变， 或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差。 保持不变， 或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差。
• 区别：产生的原因不同、误差的性质和处理的方法不 同。前者是非统计量，处理方法针对具体的实验情况 来确定；后者是随机量，在处理上有一套完整的统计 方法。 • 共同之处：系统误差与随机误差都是测量误差的一个 随机误差都是测量误差的一个 分量
9
精密度、准确度、精确度
• 精密度高：指随机误差小，测量的 随机误差小，测量的数据很集中。 • 准确度高：指系统误差小，测量的平均值偏离真值小。 系统误差小，测量的平均值偏离真值小 系统误差 • 精确度高：指随机误差和系统误差都非常小，才能说 随机误差和系统误差都非常 系统误差都非常小，才能说 测量的精确度高。
4
测量的要素
• • • • •
测量对象 测量手段（仪器、方法） 测量手段（仪器、方法） 测量结果 测量单位 测量条件
5
测量误差及其分类
误差∆x＝测量结果 误差 ＝测量结果x －真值 x0 • 误差特性：普遍性、误差是小量 误差特性：普遍性、
– 由于真值的不可知，误差实际上很难计算 由于真值的不可知， – （有时可以用准确度较高的结果作为约定真值来计 算误差） 算误差）
①小误差出现的概率比大误差出现的概率大； 小误差出现的概率比大误差出现的概率大； ②多次测量时分布对称，具有抵偿性——因此取多次测量的平 多次测量时分布对称，具有抵偿性 因此取多次测量的平 因此 均值有利于消减随机误差。 均值有利于消减随机误差。
《大学物理实验》课程简介
《大学物理实验》课程简介及教学大纲课程编号：适用专业：工科类通用学制：四年本科学时：60学时学分：石家庄经济学院教务处审定二零零五年三月编写朱孝义张素萍审定张道明讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛目录一．物理实验课的地位、任务和作用 (4)二．实验内容及基本要求 (4)三．实验课程安排及课时分配 (7)四．对各个实验的具体教学要求 (8)本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。
一、物理实验课的地位、任务和作用物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。
物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。
本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。
本课程基本任务：1．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，加深对物理学原理的理解。
2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括：（1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。
（2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。
（3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。
（4）能够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。
（5）能够完成简单的设计性实验。
3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。
二、实验内容及基本要求1．绪论：教学内容（教师讲授）（1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。
（2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义液体表面张力系数测定一、实验简介液体具有尽量缩小其表面的趋势，好象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细现象等等。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有焦利氏秤法（拉脱法）、毛细管法、平板法、滴重法、最大泡压法等。
本实验采用焦利氏秤法（拉脱法）。
该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。
二、实验原理液体表面层（其厚度等于分子的作用半径）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
表面层内的分子合力垂直于液面并指向液体内部，所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使液体表面自然收缩想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。
拉力F 存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度l 成正比，即 F ＝σl式中σ称为表面张力系数，它的大小与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。
三、实验方法金属丝框缓慢拉出水面的过程中，金属丝框下面将带起一水膜，当水膜刚被拉断时，诸力的平衡条件是/2F mg F =+而/F l σ= 得到2F mg lσ-=焦利秤的构造如图所示，它实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。
一般的弹簧秤都是弹簧秤上端固定，在下端加负载后向下伸长，而焦利秤与之相反，它是控制弹簧下端的位置保持一定，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。
三线对齐为了保证弹簧下端的位置是固定的，必须三线对齐，即玻璃圆筒E上的刻线、小平面镜上的刻线、E上的刻线在小平面镜中的象，三者始终重合。
在力F作用下弹簧伸长Δl，根据虎克定律可知，在弹性限度内F = kΔl，将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上式即可计算该弹簧的k值，由k值就可测外力F四、实验内容1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数(1) 把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码盘依次安装到秤框内的金属杆上。
大学物理实验误差理论讲解
2 (x)2
方差
(x)2
标准误差
由误差理论，可以证明算术平均值的实验标准偏差
x
n
2
xi x
i 1
nn 1
37 2019/6/10
如果我们把测量结果表示为
x x x
则表示在（x x）范围内包含真值 x 的
可能性是68.3%
38 88522
1
0
30 2019/6/10
算术平均值 ＝（1.01+1.02+2*1.03+8*1.04+8*1.05+ 5*1.06+2*1.07+2*1.08+1.09)/30=1.05
偏差Δxi -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
17 2019/6/10
仪器误差
天平不等臂所造成的 系统误差
18 2019/6/10
aA
a A
bB
O
b
B
转轴与几何中心重合
，由于 aa bb
所以可用弧长反映角
度的大小。
由于偏心，使之用
弧长反映角度 时产
生的系统误差。如： AABB 这是由偏心
造成的。
19 2019/6/10
在一组等精度的重复测量
f(Δx)
中，其偏差位于(, )
范围内的概率为100%。
0
Δx
34 2019/6/10
f (x)
1
e
x
2
2
2
2
σ：（1）常数，（2）误差（从量纲的角度来 判断）如图所示，可以证明：
f(Δx)
大学物理学实验讲义
大学物理学实验(讲稿)（力、热、光、电）**: ***授课时间:所在院系: 物理与电子信息学院预备知识：不确定度的概念：不确定度是由于测量误差的存在而造成对被测量值不能确定的程度。
因此，我们应将测量中的不可靠量值叫误差，导致测量结果的不可靠量值叫不确定度。
一、 直接测量量的不确定度计算：A 类不确定度：（随机误差）)1()(2--=∑N N x xu iA （通用式）B 类不确定度：（未定系统误差）3仪∆=B u （p=0.683） （通用式）总不确定度：22B A u u u +=（通用式）仪∆获得的三个途径：（1）由仪器或说明书给出（指以前称为仪器误差）。
（2）由仪器的准确度等级给出：100量程）（等级仪⨯=∆（3）估计连续读数的仪器：分度值仪21=∆；非连续读数的仪器：分度值仪=∆； 数子式仪器：仪∆取末位数字的21±±或。
单次测量的不确定度计算：由于00)(==-A i u x x 故，3仪∆==B u u二、 间接测量量的不确定度计算：设：...),,(z y x f N = 传递公式：...)()()(222222+∂∂+∂∂+∂∂=z y x N u zf u y f u x f u 例如：园柱体的密度公式为h d m v m 24πρ==则222)()2()()(hu d u m u u h d m ++=ρρ ρρρρ⨯=)()(u u （单位）式中：—待测物体的直径。
—d —待测物体的高度。
—h —待测物体的质量。
—m三、 测量结果表示：3)18.091.8()(cm g u ±=±=ρρρ （第一位为1时可多取1位）3)05.080.7()(cm gu ±=±=ρρρ （测量值不足两位补零与不确定度位数对齐）实验一 单摆一、实验目的1、用单摆测定本地的重力加速度；2、掌握用作图法验证理论公式；3、了解测量中主要误差来源及处理方法。
大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]
![大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/6e6e060e5627a5e9856a561252d380eb62942302.png)
大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]动量守恒定律是经典力学中一条重要的定律，它表明在一个孤立系统中，对于每个物体，其动量在时间上是守恒的，即在碰撞过程中，两个物体的总动量保持不变。
为进一步验证动量守恒定律，本实验使用气垫导轨进行了实验并得到相关结果。
一、实验原理1. 动量的定义动量被定义为一个物体的质量与速度的乘积。
即$$p = mv$$其中，p是动量，m是质量，v是速度。
2. 动量守恒定律动量守恒定律是指，在一个孤立系统中，所有物体的总动量在时间上守恒。
即$$\sum p_i = \sum p_{i}^{\prime}$$其中，i表示碰撞前的物体，i'表示碰撞后的物体。
二、实验仪器本实验使用了气垫导轨、气垫滑块、光电探测器和电脑等仪器。
三、实验步骤1. 实验前的准备在实验开始前，需要将气垫导轨用棉布擦拭干净，以保证平滑度。
同时，需将气垫导轨仪器静置20~30分钟，让气压平衡后才能进行实验。
2. 开始实验首先将准备好的气垫滑块放在导轨的一端，并确定其初始速度。
接着，用光电探测器测量气垫滑块移动的距离和时间，从而得到其初速度和末速度。
最后，用计算机处理数据并分析结果，验证动量守恒定律。
四、实验结果通过实验，我们得到了以下数据：初始速度v1 = 0.54 m/s根据实验数据，我们可以计算出两个滑块碰撞前后的动量。
碰撞前，两个滑块的动量分别为：p1 = m1 v1 = 0.7×0.54 = 0.378 kg m/s碰撞后，两个滑块的动量分别为：根据动量守恒定律可以得知，碰撞前后两个滑块的总动量应该保持不变，即：p1 + p2 = p1' + p2'0.851 = 0.277通过计算可以发现，计算结果不相等（右侧结果=0.277<左侧结果=0.851），这可能与实验中存在的误差有关。
错误的部分可能来自于对初始速度和末速度的测量误差，以及计算过程中的近似假设，例如滑块在运动过程中受到的阻尼力等。
应用化学大学物理实验讲解
绪论二、目与要求1)通过观察、测量与分析，加强对物理概念与理论认识；2)学习物理实验根底知识，根本方法。
培养根本实验技能；3)培养严肃认真，实事求是科学态度与工作作风。
三、实验过程1.准备〔预习〕1)理论准备：从实验指导书与有关参考书中充分了解实验理论依据与条件。
2)仪器准备：了解所有实验仪器工作原理，工作条件与操作规程；了解实验室为何选用这样装置与仪表，还有否其它实验装置可用。
3)观测准备：掌握实验步骤与考前须知，设计记录表格，记录表格既要便于记录，又要便于整理数据。
2.观测与记录〔实验〕：1)仪器安装与调整：按操作规程调整仪器以到达正常工作条件2)观测：在明确了实验目与测量内容、步骤，并能正确使用仪器后，可以进展正式观测。
3)记录：实验记录是以后计算与分析问题依据，在实际工作中那么是珍贵资料，记录应记在专用实验数据原始记录表上，要如实记下各观测数据，简单过程以及观测到现象。
实验过程中要随时整理数据，测量完毕后要尽快整理好实验数据，计算出结果并绘出必要图线。
数据整理工作，应尽可能在实验课上完成，并且为了根据整理中问题作必要补充测量，一般是在计算完毕后再收拾仪器。
实验报告要求简单明了，用语确切，字迹清楚。
实验报告包括：1)实验名称2)实验目3)实验仪器4)实验原理及步骤5)记录、数据整理及结论6)问题研究四、误差理论与数据处理〔一〕测量与误差概念1.测量及其分类：测量：指为确定被测量对象量值而进展被测物与仪器相比拟实验过程。
测量分为直接测量与间接测量2.误差及其分类：把测量值X与真实值a之间差异叫误差。
1)系统误差在一定条件下〔方法、仪器、环境、人一样〕屡次测量同一个量时，符号与绝对值保持不变或按一定规律变化误差。
引起原因：实验理论与方法不完善、实验仪器缺陷或不完善、实验环境变化、观察者不良习惯与偏向消除方法：设计合理实验方案、理论分析得出修正公式2)偶然误差在一样条件下，屡次测量同一个物理量时，其误差符号与大小变化不定，没有确定规律误差。
大学物理实验讲义
实验01 塞曼效应实验在物理学的发展过程中，人类为光本性的探讨经过了相当曲折的过程。
1845 年，法拉第发现光的振动面在磁场中发生旋转，揭示了光学现象与磁学现象之间存在联系，启发人类不能孤立地研究光，必须将光学现象和其它物理现象联系起来考虑。
1860 年，麦克斯韦的理论研究指出光的电磁本质，1892 年赫兹的实验证实了光是电磁波。
1896年塞曼（zeeman）在强磁场和精密的光谱仪器，使原子光谱分裂成数条完全偏振的光谱现象，此现象被称为塞曼效应，洛仑兹电子论对其的解释，使洛仑兹的“电子论取得了它最伟大的胜利”（劳厄）。
塞曼效应在对光本性认识中的作用被认为是继X光(1895)之后物理学最重要的发现之一。
1902 年塞曼因这一成就与洛仑兹共获诺贝尔物理奖。
塞曼效应是研究原子结构和能级参数的重要手段，也是激光技术、测量技术中的重要手段。
∆≤0.14cm-1），故采用法布里-玻罗标由于塞曼效应分裂谱线的间距极小（波数间距γ~∆值。
准具来分析谱线的精细结构，并用照相或摄谱装置记录测量塞曼分裂线的波数间距γ~【实验目的】1、观察汞546.1 nm 光谱线的塞曼效应；2、了解用法布里-波罗干涉仪测量波长差值的方法；3、测量汞546.1 nm 塞曼分裂光谱线的波长差，并且测定e /m的值。
【仪器用具】由笔形汞灯、汞灯支架、汞灯电源、可移动永久磁铁、聚光透镜、可切换滤光片盘、偏振片、FP标准具、成像透镜、观测目镜、测微千分表、CCD摄像头等部件组成三、实验原理1896年，塞曼（P. Zeeman）发现把光源放置于足够强的磁场中时，磁场作用于光体，使其光谱发生变化，可把每一条谱线分裂成几条偏振化的谱线，这种现象称为塞曼效应。
塞曼效应实验证实了原子具有磁矩和空间取向量子化，这一现象得到洛仑兹理论的解释。
1902年塞曼因这一发现与洛仑兹共享诺贝尔物理学奖。
1、原子的磁矩原子由原子核和电子组成，电子绕原子核具有轨道运动和自旋运动，相应的轨道角动量、轨道磁矩、自旋角动量及自旋磁矩可表示为：μL = eP L / 2m (1)P L = [ L (L+1)]1/2 h / 2π(2)μS = eP S / m (3)P S = [ S ( S +1)] h / 2π(4)式中L为轨道量子数，S 为自旋量子数，e为电子电荷，m为电子质量，h为普朗克常数。
大学物理实验教案
掌握分光计的调整方法， 学会使用分光计测量角度 。
分光计、平面镜、三棱镜 等。
调整望远镜和载物台的水 平，使它们垂直于分光计 的主轴。调整望远镜的目 镜和物镜，使其聚焦在无 穷远处。
将平面镜放置在载物台上 ，调整其角度，使反射光 线与望远镜的光轴重合。 记录望远镜的读数和平面 镜的角度。
将三棱镜放置在载物台上 ，调整其角度，使光线通 过三棱镜后产生最小偏向 角。记录望远镜的读数和 三棱镜的角度。根据折射 定律计算三棱镜的顶角和 折射率。
数据处理与结果分
析
对实验数据进行处理，计算热传 导系数，并分析实验结果与理论 值的差异及可能原因。
热力学第一定律验证实验
热力学第一定律简介
介绍热力学第一定律的内容和意义，以及验证实验的目的和原理。
实验装置与步骤
详细介绍实验装置（如绝热容器、加热器、温度计等）和实验步骤（如加热过程、温度 测量和数据记录等）。
光的干涉和衍射现象观察
实验目的
实验器材
观察光的干涉和衍射现象，理解光的波动 性质。
激光器、双缝干涉装置、单缝衍射装置等 。
观察双缝干涉现象
观察单缝衍射现象
将激光器发出的光照射到双缝干涉装置上 ，观察在屏幕上出现的干涉条纹。记录条 纹间距和光源波长，计算双缝间距。
将激光器发出的光照射到单缝衍射装置上 ，观察在屏幕上出现的衍射图样。记录衍 射角和光源波长，计算单缝宽度。
通过实验测量不同电容的伏安特性曲线，分析电容的充电和放电 过程及其影响因素。
电感的伏安特性研究
通过实验测量不同电感的伏安特性曲线，分析电感的自感和互感现 象及其影响因素。
电容和电感的串联与并联
设计实验探究电容和电感串联与并联时的伏安特性及其变化规律。
《大学物理实验》课件
拓展实验内容
在现有基础上，可以进一步拓展 实验内容，增加更多的物理量和 测量方法，以丰富学生的实践经 验。同时，可以引入现代科技手 段，如虚拟仿真技术等，提高实 验的趣味性和互动性。
加强实验教学管理
加强实验教学管理是提高教学质 量的重要保障。可以进一步完善 实验教学制度、加强实验教学评 估和反馈机制等措施，以提高实 验教学水平和管理效率。
实验操作步骤
正确安装和调整实验器材，确保 其处于良好的工作状态。
对于实验中出现的异常情况应及 时处理和记录。
根据实验步骤逐步进行操作，并 注意观察和记录数据。
在操作过程中注意安全，遵守实 验规则和仪器使用规范。
实验后数据处理
对实验数据进行整理和分 1
析，确保其准确性和可靠 性。
4
根据实验结果撰写实验报 告，并总结实验的经验和 教训。
析实验数据，培养了他们的科学素养和实践能力。
03
团队协作精神增强
在实验过程中，学生们需要相互协作、共同完成实验任务。这种团队协
作的精神不仅有助于提高实验效率，还能够增强学生们的沟通和合作能
力。
实验改进与展望
优化实验方案
针对本实验的不足之处，可以进 一步优化实验方案，提高实验的 精度和可靠性。例如，改进实验 器材、优化测量方法等措施可以 提高数据的准确性和可靠性。
实验操作流程回顾
实验的操作流程包括实验前的准备、实验操作、数据记录与处理以及实验报告的撰写。学生们在实验过程中表现出了 良好的实验素养，能够按照规定的步骤进行操作，并准确记录数据。
实验数据与结论分析
通过对实验数据的分析，学生们能够得出符合预期的结论，验证了实验原理和公式的正确性。同时，学 生们还能够根据实验结果进行误差分析和讨论，提高了对实验结果的认识和理解。
大学物理实验中的波动与振动分析
大学物理实验中的波动与振动分析波动与振动是大学物理课程中的重要内容之一。
通过物理实验的手段，可以更好地理解和研究波动与振动的特性和规律，从而提升对物理学的理解和应用能力。
本文将对大学物理实验中的波动与振动进行分析。
一、实验背景和目的波动与振动是物理学的基本概念，广泛应用于多个领域。
通过进行波动与振动的实验，可以更好地理解其特性和规律，为理论的学习打下坚实的基础。
本实验旨在通过实验手段，探索波动与振动的相关原理，深入了解其性质和特征。
二、实验器材和步骤1. 实验器材：- 弹簧：用于研究弹性振动的特性，可以选择不同大小和材质的弹簧。
- 振动装置：用于产生振动，例如弹簧振子、简谐振子等。
- 高频发生器：产生高频信号，用于产生波动。
- 波动绳：用于研究波动传播的特性。
- 频率计：用于测量振动或波动的频率。
- 振动传感器：用于测量或检测振动的特征参数。
- 示波器：用于显示振动或波动的图像。
- 实验台和支架：用于固定实验器材。
2. 实验步骤：a. 振动实验：1) 根据实验要求选择合适的振动装置。
2) 将振动装置固定在实验台上。
3) 通过高频发生器产生振动信号，并调节频率。
4) 使用振动传感器测量振动的频率和振幅。
5) 使用示波器观察振动的图像，并记录关键数据和观察现象。
b. 波动实验：1) 将波动绳固定在实验台上，并保持一定的张力。
2) 通过高频发生器产生波动信号，并调节频率。
3) 使用示波器观察波动的传播和幅度变化。
4) 使用频率计测量波动的频率。
5) 记录关键数据和观察现象。
三、实验结果与分析1. 振动实验：- 通过调节高频发生器的频率，可以观察到振动信号的频率变化，并通过示波器显示出振动的图像。
- 随着频率的增加，振动的幅度可能发生变化。
- 使用振动传感器进行测量，可以得到振动的频率和振幅。
2. 波动实验：- 通过高频发生器产生波动信号，并使用波动绳进行传播实验。
- 使用示波器观察波动的传播和幅度变化。
大学物理实验课程教学大纲(三本)
《大学物理实验》课程实验教学大纲（城市学院）课程名称：大学物理实验英文名称：Experiment Course of Physics课程类别：Z860课程类型：基础课，理科必修实验学时：160学时（理论4学时，实验156学时。
分两个学年完成）；学分：8适用对象：物理专业先修课程：无一、实验目的（一）本课程的地位、目的、作用和任务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。
它的发展不仅推动了整个自然科学，而且对人类的物质观、时空观、宇宙观乃至人类文化都产生了深刻的影响。
物理学的研究必须以客观事实为基础，必须依靠观察和实验。
物理实验在物理学的发展过程中起着重要的和直接的作用。
实验可以发现新事实，实验结果可以为物理规律的建立提供依据。
归根结底物理学是一门实验科学，无论物理概念的建立还是物理规律的发现都必须以严格的科学实验为基础，并通过今后的科学实验来证实。
实验物理与理论物理相辅相成。
规律、公式是否正确必须经受实践检验。
只有经受住实验的检验，由实验所证实，才会得到公认。
物理学又是当代技术发展最主要的源泉。
物理实验的方法、思想、仪器和技术已经被普遍地应用在各个自然科学领域和技术部门以及其他学科领域。
本课程是高校各理工科专业开设的一门基础实验课，它与普通物理理论课程既有紧密的联系，又互相独立。
它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，实验结果也比较有定论。
它不仅可以加深大家对理论的理解，更重要的是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，是大学生进行自主学习、创新训练及科学研究的第一步，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。
本课程的主要目的和任务：1.通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使学生进一步掌握物理实验的“基本知识，基本方法和基本技能”（即“三基”能力）；并能运用物理学原理和物理实验方法来研究物理现象和规律，加深对物理学原理的理解。
大学物理实验讲义笔记(教师版修改)
大学物理实验绪论课讲义（4课时）主讲教师：白光富一、绪论部分（阐明物理实验的地位和作用，引入测量与误差部分的内容）（10-15分钟）物理实验在物理学中的地位：人类认识自然界的三种基本方法：理论方法、实验方法、计算机模拟。
物理实验是联系现实世界与理论知识的桥梁。
大学物理实验在大学教育中的地位和任务：随着人类社会的进步，科学技术越来越发展，科学实验越来越重要，任何一种新技术，新材料，新工艺都必须通过实验才能获得，且对实验人员的素质要求越来越高，因此对大学生特别是理工科的大学生，需要在物理实验的基本理论、基本方法、基本手段上进行比较系统的训练。
具体来讲，学完该门课程后，同学们在以下方面应有提高：1）通过观察，测量的分析，加强对物理概念和理论的认识；2）学习物理实验的基本知识，基本方法和基本技能；3）培养严肃认真，实事求是的科学态度与工作作风。
物理实验课的过程：实验前（理论准备、仪器准备、观测的准备）实验中（核、调、测、记）实验后（数据的整理与分析）报告要做到简洁、规范。
特别是数据表达更需要规范，在中学物理实验中一般是将实验结果表达成xx，（先向学生提问，再写出）我们通过后面的介绍，大家将认识到这种表达=x∆±方法是不严格的，下面我们对误差处理的内容进行详细的讨论。
二、测量与误差（35-40分钟）测量：指的是借助一定的仪器、量具将待测的物理量，与选定的标准量进行比较的过程。
按测量次数分为单次、多次测量。
按是否能用测量仪器直接测得结果分直接、间接测量。
测量是人类主观认识客观的过程，必然与客观值之间有一定的偏差，这称为误差。
分析误差对于我们来说是很有意义的：1）认识与改造客观2）精确的组织实验3）评价与确保质量4）促进理论的发展（牛顿引力理论、雷诺惰性气体）按定义误差可分为以下几种：绝对误差：真值—给出值（真值又可以分为理论真值、计量真值、标准器真值等，给出值可分为测得值，实验值，标称值、示值等）；相对误差：误差的绝对值/真值。
《大学物理实验》实验教学大纲(一)
《大学物理实验》实验教学大纲（一）一、课程简介《大学物理实验》是对大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课。
它在培养大学生实践能力和知识方面有其它课程不可替代的作用。
将为学生终生学习和继续发展奠定必要基础。
该门课程是原国家教委设立的六门重点课程之一，它的主要目的是：使学生在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识和方法，得到实验技能的训练，从而初步了解学实验的主要过程与基本方法，为今后进一步学习奠定良好的基础。
二、教学目的与要求（一）、教学目的：1、通过观察物理实验现象，培养学生分析问题和解决问题的初步能力。
2、培养学生科学实验能力：（1）通过阅读实验教材和对照实物做实验前的准备。
（2）通过阅读仪器说明书，正确使用常用仪器。
（3）正确记录和处理实验数据，拟定合格的实验报告。
（4）通过拟定实验报告，培养学生科技写作能力和语言表达能力。
3、培养学生严谨的治学态度和实事求是的科学作风。
4、能完成简单的设计性实验，培养学生主动精神和创新意识。
（二）、教学要求：1.能够完成预习，进行实验和撰写报告等主要实验程序。
2．能够调整常用实验装置，并基本掌握常用的操作技术。
例如：零位调整；水平、铅直调整；光路的共轴调整；消视差调节；逐次逼近调节。
3.了解物理实验中常用的实验方法和测量方法。
例如：比较、放大、转换等方法。
4.能够进行常用物理量的一般测量。
5.了解常用仪器的性能，并学会使用方法。
6.能用计算机处理实验数据，学习计算机仿真实验。
7.了解测量误差的基本知识，具有正确处理数据的初步能力。
其中包括：测量误差的基本概念；直接测量量的误差计算；数据处理的一些基本方法。
三、实验项目绪论目的、任务：使学生了解实验的要求，掌握实验数据测量、处理的有关理论。
基本要求：了解物理实验的要求，学习误差理论及有效数字处理，对本学期的实验内容做初步的了解，重点难点：误差理论，数据处理的一般方法及过程。
实验报告的一般格式。
《大学物理实验》PPT课件
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4.偶然误差的估算 标准差
任何测量都不可能做无限次，
只能是有限次。如对 x 量测量 了n 次得一 测量列 {x1 . X2---xn},由测量列决定的标准差为：
sx
(x xi )2 n1
可作为偶然误差的估算。
h
53
当测量次数趋于无穷时有
( x)2
n
lim Sx
lim (x xi )2 (n 1)
近似值X：是对真值的近似描述，与测 量量所用的理论方法及仪器有关。
误差：
EX或 E X100%
是评价测量值准确与否的客观标准。
h
30
2. 误差的种类
系统误差 偶然误差 过失误差
h
31
仪器误差
天平不等臂所造成的
系统误差
h
32
aA
bB
O
a A
b
B
不偏心时，由于
a a ，b 所b 以
可用弧长反映角度的
大小。
由于偏心，使之用弧
长反映角度 时产
生的系统误差。如：
A A B 这B 是 由偏心
造成的。
h
33
理论 由于理论推导中的近似,产生的
系统误差
如： B n I 0 螺线管为无限长，管壁磁漏可
忽略。
h
34
公式 h 1（g忽t 2略了空气阻力等）
2
意大利科学 家伽利略在比 萨斜塔上做的
铁球落地实验 。两个不同重 量的铁球从高 处落下，同时 着地。说明理 论在一般情况 下都能较准确 地反映物体真 实的运动规律
测量中表现出确定的规律即统计规
律。可用来对偶然误差的影响程度
作出客观的评价。
h
大学物理实验讲义实验10杨氏模量的测定
大学物理实验讲义实验10杨氏模量的测定实验 1 拉伸法测量杨氏模量杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。
其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。
【实验目的】1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。
2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。
3. 学习用逐差法和作图法处理数据。
4. 掌握不确定度的评定方法。
【仪器用具】杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜【实验原理】1. 杨氏模量的定义本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝 )仅受轴向外力作用后F 与应变L的伸长或缩短。
按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力成正比。
SL设有一根原长为l ，横截面积为 S 的金属丝（或金属棒），在外力 F 的作用下伸长了L ，则根据胡克定律有F E( L)（ 1-1）SL式中的比例系数 E 称为杨氏模量，单位为 Pa （或N · m –2）。
实验证明，杨氏模量E 与外力 F 、金属丝的长度L 、横截面积 S 的大小无关，它只与制成金属丝的材料有关。
若金属丝的直径为d ，则 S1 d 2，代入（ 1-1）式中可得 44FLE（ 1-2）d 2 L（1-2）式表明，在长度、直径和所加外力相同的情况下，杨氏模量大的金属丝伸长量较小，杨氏模量小的金属丝伸长量较大。
因此，杨氏模量反映了材料抵抗外力引起的拉伸（或压缩）形变的能力。
实验中，测量出F、 L、 d、 L 值就可以计算出金属丝的杨氏模量 E 。
2.静态拉伸法的测量方法测量金属丝的杨氏模量的方法就是将金属丝悬挂于支架上，上端固定，下端加砝码对金属丝 F ，测出金属丝的伸长量L ，即可求出 E 。
大学物理实验教案
大学物理实验教案一、教学目标1、让学生通过实验，深入理解大学物理中的基本概念和规律。
2、培养学生的实验操作技能，包括仪器的使用、数据的测量和处理等。
3、提高学生观察、分析和解决问题的能力，培养科学思维和创新精神。
4、培养学生严谨的科学态度和实事求是的工作作风。
二、教学重难点1、重点（1）掌握实验的基本原理和方法。
（2）熟练操作实验仪器，准确测量实验数据。
2、难点（1）对实验数据的误差分析和处理。
（2）运用所学知识对实验结果进行分析和讨论。
三、教学方法1、讲授法：讲解实验的目的、原理、步骤和注意事项。
2、演示法：教师示范实验操作过程，让学生直观地了解正确的操作方法。
3、分组实验法：学生分组进行实验，培养合作能力和实践操作能力。
四、教学过程1、实验前的准备（1）教师提前准备好实验所需的仪器设备，并确保其性能良好。
（2）学生预习实验内容，了解实验目的、原理和步骤。
2、课堂讲授（1）讲解实验目的和意义，让学生明确为什么要进行这个实验。
（2）详细阐述实验原理，通过理论推导和实例分析，帮助学生理解实验的科学依据。
（3）介绍实验仪器的名称、功能和使用方法，强调操作要点和安全注意事项。
（4）说明实验步骤和数据记录要求，让学生清楚知道实验的具体操作流程。
3、实验操作（1）学生分组进行实验，每组人数根据实验的复杂程度和仪器设备的数量确定。
（2）教师在学生实验过程中进行巡视，及时纠正学生的错误操作，解答学生的疑问。
（3）鼓励学生相互协作，共同完成实验任务。
4、数据处理与分析（1）学生完成实验后，对测量的数据进行整理和计算。
（2）教师引导学生分析数据，判断数据的合理性，找出可能存在的误差。
（3）指导学生运用误差理论对实验结果进行误差分析，评估实验的准确性。
5、实验报告（1）要求学生按照规定的格式撰写实验报告，内容包括实验目的、原理、仪器设备、实验步骤、数据记录与处理、结果分析和讨论等。
（2）教师认真批改实验报告，及时反馈学生的实验情况，对存在的问题提出改进意见。
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《大学物理》实验讲析
Manufacture :Zhu Qiao Zhong
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（2）培养实验操作的基本能力，其中包括： ①通过阅读实验教材或资料，做好实验前的准备—自学能力。 ②借助实验教材或仪器使用说明书正确使用仪器—动手能力。 ③运用物理学理论对实验现象进行初步分析判断—分析能力。 ④正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明结果，撰写合格 实验报告—表达能力。 ⑤完成简单的具有设计性内容的实验—实验设计能力。 （3）培养学生的科学实验素养，要求学生具有理论联系实际 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 索精神，遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。
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④拧动仪器上的旋钮或转动部分时，要用力均匀、缓慢地 旋转。 ⑤注意仪器的零点（记下零点读数进行修正），必要时需 进行调零。 ⑥ 砝码、透镜、表面镀膜反射镜等器件，为了保持其测 量精度和光洁不许用手去摸，也不要随便用纸或布去擦。 ⑦使用电学仪器要注意电源电压、极性，并需经教师允许 后方能接通电源。 ⑧不要动用别组的仪器。仪器不够用时要请示教师。 ⑨实验完后要将仪器整理、恢复到实验前的状态。
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4.读数原则
不同的仪器和仪表，读取方法也有所不同。分述如下： （1）对于一般线性刻度的仪器仪表（连续式的），应估读 到其最小分度值的十分之几。 （2）对于下列几种类型的仪器仪表，一般不进行或不可能 估读： ①对于非线性刻度的仪器仪表一般不要求估读。例如热电 偶真空计的指示压力读数。 ②对于不确定度与分度值非常接近的仪器仪表，进一步估 计其读数将无实际意义。例如游标卡尺。 （3）对于示值产生跳变的仪表（不连续式的），读数时 不可能进行估读。例如数显仪表。
引用值： xmax — 全量程值(或量程上限)
xmax 100% 最大引用误差： En xmax
最大绝对误差： xmax xmax a%
a：准确度等级
按国家标准，电工仪表、流量测量用仪表的准确度分7个 等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 级。
《大学物理》实验讲析 Manufacture :Zhu Qiao Zhong
《大学物理》实验讲析
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2.测量的分类
直接测量 测量 间接测量 单次测量 多次测量 等精度测量 不等精度测量
等精度测量(相同条件测量)： 相同的测量方法、人员、条件下使用相同的测量装置并在相 同的地点短时间内重复测量 (强调短时间是为了保持相同的测 量环境) 。
1 ( x1 x2 xn ) n
1 n ∴ x a ( x i ) n i 1
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2.误差的分类（按性质分）
(1)系统误差： 在同一条件下多次测同一量时，表现为确定的 变化规律的误差。
系统误差的修正：测量值加上一个修正值 。
(2)偶然误差（随机误差）： 在同一条件下多次测同一量时，测得的值总有差异而且变 化不定的误差。（原因：温度变化、电压波动、空气湍流、 微弱振动…） 偶然误差总体服从统计规律。例如用手按秒表测单摆的振 动周期每次不尽相同的情形，就是偶然误差造成的；但如果 测量200次，平均效果满足统计规律。 (3)粗大误差（过失误差）：
P2 P2 D lg ( B); or : D 10lg (dB) P1 P1
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②引用误差：在多挡或连续刻度的仪器仪表中广泛采用的相对 误差。这类误差在电学实验中常常用到，
xi 示值误差 En 100% 100% 引用值 xmax
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二、误差的基本知识 二、误差的基本知识
1.真值和误差 真值：被测量在其所处的确定条件下，实际具有的量值。
误差：测量值与真值之差。记为：x
又称绝对误差。
xa
式中，x是测量结果，a是被测量的真值，△x′为测量误差，
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3、测量的评价
1.精密度： 多次测量测得值的离散程度。 精密度高说明偶然误差较小，但不说明系统误差的大小。 2.准确度： 测量数据的平均值偏离真实值的程度。 准确度高说明测量结果的系统误差较小，但不说明测量即 偶然误差的大小不明确。 3.精确度： 测量结果与真值的一致程度。 精确度高说明大多数的测量值都集中在真值附近，系统误 差和偶然误差都比较小。在科学实验中，总是希望能尽量提 高测量的精确度。
《大学物理》实验讲析
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⑥ 观测记录 全部实验中有用的原始数据要尽量以表格的形式列出，并 正确地表示出有效数字和单位。
⑦ 数据处理 根据实验目的，求出最后测量结果，同时应进行误差分析。 最后的结果应包括测量值、误差和单位。 如果实验是为了观察某一物理现象或规律，可扼要地写出 实验结论。 ⑧ 讨论与分析
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制作:红河学院理学院 Zhu Qiao Zhong
《大学物理》实验绪论
§1 §2 §3 §4 物理实验的地位和作用 物理实验课的过程与各教学环节 测量误差的基本概念 有效数字
§5
物理实验数据处理的基本方法
《大学物理》实验讲析
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实验中要做到四多（多观察、多动手、多分析、多判断）， 三反对（反对侥幸心理、反对机械地操作、反对实验的盲目性）。
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学生进入实验室后应按下列仪器的安装和调整要求 进行实验：
使用仪器进行测量时，必须满足仪器的正常工作条件（水平 或铅直放置，工作电压或光照等），要耐心细致地调整仪器， 不要急于进行测量。使用仪器必须按操作规程进行，不是测量 的需要或不明确操作规程，千万不要动用仪器。以下举出几点 共同性的注意事项： ①安排仪器时，尽量做到便于调节、观察、读数和记录。 ②灵敏度高的仪器（例如天平，灵敏电流计）都有制动器， 不进行测量时，应使仪器处于制动状态。 ③秒表、温度计、放大镜等小件仪器，在用完之后要放到仪 器盒中。
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3.测量仪器
测量仪器是指用以测量被测对象量值的所有器具。如游标 卡尺、天平、停表、电流表、电压表、惠斯通电桥等等。 由于测量的目的不同，对仪器准确度的要求也不同，所以 仪器有一定的准确度等级。例如，1级螺旋测微计，测量范 围小于50mm，最大误差不超过±0.004mm；1.0级电流表，测 量范围为0～500mA的基本误差限位±5mA。 实验时要恰当地选取仪器，最基本的是测量范围和准确度 指标。当被测量超过仪器的测量范围时，首先会对仪器造成 损伤，其次可能测不出量值（如电流表），或勉强测出（如 天平），但误差将增大。 测量结果给出被测量的量值应包括数值和单位两部分（不 标出单位的数值不能是量值）。
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完整的实验报告应包括下述几部分内容
① 实验名称
② 实验目的 ③ 实验仪器 列出主要仪器的型号、精密度及编号。 ④ 实验原理 应简要地说明并列出实验所要用的主要公式、电（光）路 图。若教材与实际所用的不符，应取实际所用的原理。 ⑤ 实验步骤 列出主要的实验步骤。
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§2
物理实验课的过程与各教学环节
一、大学物理实验课的一般程序和要求
1.预习：(1)理论的准备；(2)实验仪器的准备；(3)观测的准备。 2.实验： (1)明确实验的要求、难点和注意事项；了解仪器的使用说 明和操作规范。 (2)仪器（或实验装置）的调节。 (3)观测。实验中必须仔细观察、认真操作、防止急躁。 (4)记录。实验记录是计算结果和分析问nufacture :Zhu Qiao Zhong
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3. 数据的处理和撰写实验报告 实验报告是实验工作的总结，要用简明的形式说明实验的情 况、结果和个人的体会。为了写好实验报告，应该做到认真学 习实验数据的处理方法；有根据地、具体地进行误差分析；正 确地表示出测量结果，并对结果做出合乎实际的说明和讨论； 记录并分析实验中发生的现象；认真回答思考问题；将自己在 实验中碰到的问题和体会进行分析讨论等。
不能解释为合理且明显偏离了测量结果的突出误差。
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2.误差的分类（按表示方式分）
(1)绝对误差：
x x a
x r 100% a
(2)相对误差：绝对误差与真值之比
在有些实验中，还可能涉及到分贝误差、示值误差和引用 误差。 ①分贝误差：指通信信号经长距离传输，其功率比的对数衰 减。即
为此，就需研究误差的来源、性质及其对测量结果的影响。 而测量误差是一门专门的科学，深入讨论它需要有丰富的实验 经验和较多的数学知识。希望同学们着重了解它的物理内容， 学会简单的计算，领会误差分析的思想对于做好实验的意义 。
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测量得到的所有数据，毫无例外的都包含有一定的误差，因 而实际上测量的目的不是在于得到真值，而是设法得到最接近 真值的测得值。所以，测量的任务是：