大学物理实验课程!.
大学物理实验教材
大学物理实验教材(总38页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-大学物理实验数学专业用目录绪论 (1)实验1伏安法测电阻 (14)实验2电表的改装及多用表的使用 (17)实验3横波在弦线上传播的研究 (21)实验4用电流场模拟静电场 (23)实验5牛顿环 (26)实验6用落球法测液体的粘滞系数 (29)附：实验报告样板 (35)绪论大学物理实验课是高等院校理科的一门必修基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。
它与物理理论课具有同等重要的地位。
这里主要介绍测量误差理论、实验数据处理、实验结果表述等初步知识，这是进入大学物理实验前必备的基础。
物理实验可分三个环节：1）课前预习，写预习报告。
2）课堂实验，要求亲自动手，认真操作，详细记录。
3）课后进行数据处理，完成实验报告。
其中：预习报告的要求：1）实验题目、实验目的、实验原理（可作为正式报告的前半部分）。
2）画好原始数据表格 (单独用一张纸)。
实验报告内容：（要用统一的实验报告纸做）1)实验题目；2)实验目的；3)实验原理：主要公式和主要光路图、电路图或示意图，简单扼要的文字叙述；4)主要实验仪器名称、规格、编号5)实验步骤：写主要的，要求简明扼要；6) 数据处理、作图（要用坐标纸）、误差分析。
要保留计算过程，以便检查；7) 结论：要写清楚，不要淹没在处理数据的过程中；8) 思考题、讨论、分析或心得体会；9) 附：原始数据记录。
测量误差及数据处理误差分析和数据处理是物理实验课的基础，是一切实验结果中不可缺少的内容。
实验中的误差分析，其目的是对实验结果做出评定，最大限度的减小实验误差，或指出减小实验误差的方向，提高测量结果的可信赖程度。
对低年级大学生，重点放在几个重要概念及最简单情况下的误差处理方法。
一、测量与误差1、测量：把待测量与作为标准的量（仪器）进行比较，确定出待测量是标准量的多少倍的过程称为测量。
大连理工大学大学物理实验
详细描述
包括量子力学、原子分子物理、固体物理等领域的前沿实验，以及利用现代技术 手段进行精密测量的实验。
CHAPTER 03
实验操作与技巧
实验操作流程
实验预习
提前了解实验目的、原理、步骤和注意事项 ，为实验操作做好准备。
实验操作
按照实验步骤进行操作，注意观察实验现象 ，记录实验数据。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，运用数学方法 处理数据，得出结论。
CHAPTER 04
实验安全与注意事项
实验室安全规定
进入实验室前必须穿好实验 服，禁止穿拖鞋、短裤等不 规范服装进行实验。
实验前应仔细阅读实验指导 书，了解实验原理、步骤和 注意事项。
实验室内禁止吸烟、饮食和 喧哗，保持安静整洁的环境 。
实验过程中不得随意触碰实 验仪器和设备，严格按照操 作规程进行实验。
感谢您的观看
详细描述
包括光的干涉、衍射、偏振等现象的实验，以及透镜成像、 光谱分析等光学实验。
电磁学实验
总结词
通过实验掌握电磁学的基本原理和实验方法。
详细描述
包括研究电场、磁场、电磁感应等现象的实验，以及电磁波的传播与接收等实 验。
近代物理实验
总结词
了解近代物理的发展趋势和前沿技术，掌握近代物理实验的基本技能。
对实验数据进行检验，确保数据的准确性和 可靠性。
实验报告撰写
报告结构
实验报告应包括实验名称目的、原理、步骤、 数据记录、数据处理、结论等部分。
图表制作
根据需要制作表格或图表，直观展示实验数据和 结果。
ABCD
语言表述
使用准确、简练的语言表述实验内容和结果，避 免使用主观性语言。
参考文献
大学物理实验课程教学大纲物理实验中心河北工业大学
大学物理实验课程实验教学大纲课程名称：大学物理实验英文名称：University Physics Experiment实验学时：60学时（春天学期30学时；秋季学期30学时）适应专业：全校理工科各专业一、实验目的：物理学是研究物质运动一般规律及物质大体结构的科学，是自然科学的基础。
它的进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。
物理学的研究必需以客观事实为基础，必需依托观察和实验。
物理实验在物理学的进展进程中起着重要的和直接的作用。
实验能够发觉新事实，实验结果能够为物理规律的成立提供依据。
归根结底物理学是一门实验科学，无论物理概念的成立仍是物理规律的发觉都必需以严格的科学实验为基础，并通过此后的科学实验来证明。
实验物理与理论物理相辅相成。
规律、公式是不是正确必需经受实践查验。
只有经受住实验的查验，由实验所证明，才会取得公认。
物理学又是今世技术进展最主要的源泉。
物理实验的方式、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和其他学科领域。
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，又彼此独立。
它不同于一般的探索性的科学实验研究，每一个实验题目都通过精心设计、安排，实验结果也比较有定论。
它不仅能够加深大家对理论的理解，更重要的是可使同窗取得大体的实验知识，在实验方式和实验技术诸方面取得较为系统、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，同时在培育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“大体知识，大体方式和大体技术”（即“三基”能力）；并能运用物理学原理和物理实验方式来研究物理现象和规律，加深对物理学原理的理解。
2.培育与提高学生从事科学实验的素质。
其中包括：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；不怕困难，主动进取的探索精神；遵守操作规程，珍惜公共财物的优良道德；和在实验进程中彼此协作，一路探索的团队合作精神。
大学物理实验教学
、以及常用的实验方法；对常用的物理量进行一般测量；具有初步的实验设计能力。
2. 培养与提高学生的创新思维、创新意识、创新能力。
通过对物理实验现象的深入观察，建立合理的模型、定量研究物理规律；对实验 现象进行分析判断，学习运用理论指导实验，加深对理论的理解。
绪论
1.物理实验的地位和作用 2.测量误差和不确定度 3.实验数据的列表与作图 4.怎样上好物理实验课
§1.物理实验的地位和作用
• 物理学是一门以实验为基础的科学.
大学物理实验课是对学生进行科学实验基础训练的单独开设的一门重要实验课程。
• 学习物理，理论课和实验课同样重要.
• 物理学是其他工程技术科学的基础.
被测量 仪器、方法
标准量
测量结果应包括数值、单位和对测量结果精确程度的评价
以电阻测量为例
R＝910 .3 0.4
测量对象 数值 不确定度 单位
• 函义： R 的真值有相当大（例如95%）的可能（概率）位于区
间 （909.9，910.7）Ω之内。
表达式：
R=(910.3
0.4)Ω
测量分为直接测量和间接测量
力学—土木，机械；电磁学—电气、电子、通信；光学—信息、通信、网络 热学—化工、能源、动力：原子物理—化学、生物、纳米技术、量子计算机. 例如：三峡大坝；核能发电；航空航天工程；现代信息网络；光、量子计算 机技术；
●
大学物理实验教学的目的和任务
1. 培养与提高学生科学实验的基本素质，确立正确的科 学思想和科学方法。
xf ( x)dx f ( x)dx
x x0
x0 x
2
《大学物理实验A》教学大纲
《大学物理实验》(A类)教学大纲课程名称：大学大学物理实验课程编号：实验学时：实验学分：面向专业：非物理学本科一、本实验课的性质、任务与目的（一）课程性质大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是一门独立的、实践性很强的基础课，是学生进入大学后，受到系统实验方法和实验技能基本训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。
大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，又有各自的任务和作用。
（二）课程的任务与目的1、通过对实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习物理实验知识，加强对相关物理学原理的理解。
2、培养与提高学生的科学实验能力：①能自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备；②借助教材或仪器说明书能正确使用仪器；③能够运用物理理论对实验现象进行初步分析；④能正确记录数据，掌握列表法、作图法和遂差法等数据处理方法，初步具备处理数据、分析结果、用不确定度表示实验结果、撰写实验报告的能力，能撰写完整规范的实验报告；了解并学会使用本课程的网上教学系统。
⑤能够完成简单的设计性实验。
3、培养与提高学生的科学实验素质，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和遵守纪律、爱护公共财产的优良品质。
4、掌握实验的基本知识、基本方法、基本技能，为后继的实验课程的学习打下必备的基础。
二、本实验课的基本理论大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是国家教育部规定的一门独立的实验课程，本实验课是基于大学物理理论的重于实验方法和实验技能训练的实验课程。
（一）误差基本理论（在绪论课中介绍，并在各实验的学习中逐步掌握）：1、测量与误差的基本知识2、测量的不确定度和测量结果评定3、有效数字4、数据处理方法(列表法、作图法和逐差法)（二）各实验原理所依据的物理理论知识1、力学、热学、电磁学、光学以及近代物理的基本知识2、各实验的设计思想和基本原理三、实验方式与基本要求实行分层次教学：基础（必做）实验教学→开放（选做）实验教学1、基础实验教学为了培养学生的基本实验知识和基本实验操作能力，对于基础（必做）实验的教学要求：（1）由指导教师讲解实验的基本原理、基本要求、目的、操作规程及注意事项。
大学物理实验_教案下载
课程名称：大学物理实验授课对象：大学物理专业学生教学目标：1. 理解实验的基本原理和方法，掌握实验的基本操作技能。
2. 培养学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
3. 增强学生的科学素养和实验技能，为今后的科研工作打下基础。
教学重点：1. 实验原理的理解和掌握。
2. 实验操作技能的培养。
3. 实验数据的处理和分析。
教学难点：1. 复杂实验原理的理解。
2. 实验误差的分析和处理。
教学过程：一、导入1. 介绍实验的目的和意义。
2. 强调实验操作规范和安全注意事项。
二、实验原理讲解1. 详细讲解本次实验的原理和操作步骤。
2. 分析实验中可能出现的误差和影响因素。
三、实验操作示范1. 教师现场演示实验操作，包括仪器的组装、调整和操作方法。
2. 强调操作中的关键步骤和注意事项。
四、学生分组实验1. 学生分组进行实验，每组由一名组长负责。
2. 组长组织组员按照实验步骤进行操作，教师巡回指导。
五、实验数据处理与分析1. 教师讲解实验数据的记录和处理方法。
2. 学生对实验数据进行整理和分析，得出实验结果。
六、实验报告撰写1. 教师讲解实验报告的撰写格式和内容。
2. 学生根据实验结果撰写实验报告。
七、总结与讨论1. 教师总结本次实验的收获和不足。
2. 学生讨论实验过程中遇到的问题和解决方法。
教学资源：1. 实验指导书2. 实验原理课件3. 实验数据记录表4. 实验报告模板教学评价：1. 实验操作技能：考察学生在实验过程中的操作规范和熟练程度。
2. 实验数据处理与分析：考察学生对实验数据的处理能力和分析能力。
3. 实验报告：考察学生撰写实验报告的能力。
课后作业：1. 复习本次实验的原理和操作步骤。
2. 完成实验报告的撰写。
教学时间安排：1. 导入：5分钟2. 实验原理讲解：10分钟3. 实验操作示范：15分钟4. 学生分组实验：60分钟5. 实验数据处理与分析：15分钟6. 实验报告撰写：15分钟7. 总结与讨论：10分钟教学总结：本次大学物理实验课程旨在让学生掌握实验的基本原理和操作技能，提高学生的科学素养和实验能力。
大学物理实验课程教学大纲
大学物理实验课程教学大纲“大学物理实验”课程是本科生进入大学后的第一门科学实验课程。
它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有无可替代的重要作用。
我校目前每年上大学物理实验课的学生多达五千人，三十三万人时以上。
在创建高水平大学和高素质人才中发挥着重要作用。
我校大学物理实验课程以培养学生实践能力、创新思维和创新能力为目标，围绕我校培养高素质拔尖人才的宗旨，建立了能激发学生学习兴趣、培养学生自主学习能力、实践能力、探究精神、创新思维、创新能力的物理实验课程体系、教学内容、教学模式和教学方法。
大学物理实验课程按四个层次（四级物理实验）分别面向全校各相关专业的学生开课。
每级物理实验的教学在一个学期内完成，四级物理实验分别对应着四个学期的物理实验教学。
一级物理实验（基础物理实验）必修一、教学目标及要求本级物理实验主要包含基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能的训练和基本测量方法与误差分析等知识领域，涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理学等各个学科。
本级物理实验是大学物理实验的基础性、普及性实验，是本科生接受系统实验方法、实验技能训练的开端。
本课程面向理、工、文、商等各专业学生开课。
二、实验教学安排及教学内容1.第3周、第4周：绪论(1)物理实验课程在人才培养中的地位和作用(2)不确定度与数据处理2.第4周：配合不确定与数据处理的实验实验1. 单摆的设计和研究,实验2. 时间测量随机误差的分布规律实验3.第5周---16周：学生按课表大循环做实验每周完成下列实验中的1个实验,每个实验4学时。
“示波器测量时间”、“用天平测量质量”、“直流电表和直流测量电路”、“用热敏电阻测量温度”、“半导体温度计的设计与制作”、“声速的测量”、“直线运动与碰撞”、“钢丝杨氏模量的测量”、“切变模量的测量”、“固体比热容的测量”、“表面张力系数的测定”、“落球法测定液体的粘度”、“交流电及整流滤波电路”、“测量螺线管的磁场”、“透镜参数的测量”、“分光计的调节与使用（8学时）”、“干涉法测微小量”、“用密立根油滴实验测电子电荷”、“光电效应法测普朗克常量”4.第17周：考试按课表大循环学生自主设计完成一个实验，当场交实验报告。
大学物理实验教学大纲(48学时)
《大学物理实验》课程教学大纲（Experiment of college physics）一、基本信息课程编号：L2121101、L2121102课程类别：公共基础课适用层次：本科适用专业：理、工科开课学期：2、3学期学分：2学分学时：48学时(理论3学时，实验45学时)考核方式：考查二、教学目的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。
本课程的具体任务是：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。
三. 基本要求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；根据给定的电路图正确接线等。
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、模拟、补偿、平衡和干涉等方法。
4.能够进行常用物理量的一般测量。
例如：长度、质量、时间、热量、温度、电流强度、折射率等。
5.了解常用仪器的性能，并学会使用方法。
例如：测长仪器、测温仪器、变阻器、直流电表、通用示波器、低频信号发生器、常用电源和常用光源等。
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》课程教学大纲
《大学物理实验》课程教学大纲《大学物理实验》课程教学大纲一、课程概述《大学物理实验》是高等教育阶段一门重要的实验课程，旨在通过系统性的实验训练，培养学生具备严谨的科学思维、实验操作技能和数据分析能力。
本课程的学习将为学生在物理学科以及其他理工科领域的研究和实践中打下坚实的基础。
二、课程目标1、理解物理学的基本原理和实验方法，掌握实验数据的记录、处理和分析技巧。
2、培养学生的实验设计能力，使他们能够独立思考并解决问题。
3、帮助学生建立严谨的科学态度，培养他们的团队协作精神和创新能力。
三、课程内容本课程将按照由浅入深的原则，涵盖以下内容：1、物理实验的基本知识和技能：包括实验数据处理、误差分析、实验方法的选择等。
2、基本物理量的测量：如长度、时间、质量、温度、电流等。
3、力学实验：包括物体运动规律的研究、刚体转动惯量的测量等。
4、热学实验：研究热力学过程，如热传导、热辐射等。
5、电学实验：研究电路特性，如电阻、电容、电感的测量等。
6、光学实验：研究光的传播、干涉、衍射等规律。
7、现代物理实验：涉及量子力学、原子分子物理、凝聚态物理等领域。
四、教学方法1、理论讲解：教师简要介绍实验原理、目的、方法和步骤，让学生明确实验的目的和意义。
2、实验操作：学生根据实验指导书进行实验操作，教师现场指导，解答学生疑问。
3、数据处理与分析：学生独立完成实验数据的处理和分析，教师进行巡回指导。
4、讨论与总结：学生撰写实验报告，进行课堂汇报，教师进行评价和总结。
五、评估方式1、实验操作评价：根据学生的实验操作技能、实验态度和团队协作能力进行评价。
2、实验报告评价：根据实验报告的完整性、逻辑性、科学性和准确性进行评价。
3、课堂讨论评价：根据学生的参与度、思考深度和问题解决能力进行评价。
六、课程安排本课程安排为12周，每周一次，每次2学时，共计24学时。
具体安排如下：1、第1周：课程介绍与实验安全教育。
2、第2-3周：基本物理实验知识和技能的学习。
大学物理创新实验(一)2024
大学物理创新实验（一）引言概述:大学物理创新实验（一）是一门重要的实践教学课程，旨在培养学生的动手能力、创新思维和科学研究方法。
本文将从实验设计、仪器使用、数据处理、结果分析和实验总结五个方面，分别探讨大学物理创新实验的核心要素。
正文：一、实验设计:1. 确定实验目标和研究问题2. 综合考虑实验条件和限制3. 设计合适的实验方案4. 安排实验步骤和时间节点5. 决定实验所需材料和设备二、仪器使用:1. 熟悉实验仪器和设备的性能和使用方法2. 进行仪器的校准和调试3. 学习正确使用仪器的操作步骤和安全注意事项4. 根据实验设计，合理选择和调整仪器参数5. 实验中及时处理仪器故障和维护保养仪器三、数据处理:1. 确定实验数据的采集方法2. 使用适当的仪器和软件记录实验数据3. 对实验数据进行整理和归类4. 进行数据的初步分析和处理5. 使用统计方法对实验结果进行验证和确认四、结果分析:1. 利用图表等可视化手段展示实验数据2. 解读实验数据中的规律和趋势3. 比较实验结果与理论预期的差异4. 探讨实验中存在的误差来源和影响因素5. 提出实验改进的建议和未来研究的思路五、实验总结:1. 总结实验结果和分析讨论的成果2. 评价实验的可行性和有效性3. 总结实验中的问题和挑战4. 分享实验经验和心得体会5. 展望未来的实验研究方向和发展潜力总结:大学物理创新实验（一）是一门重要的实践教学课程，通过实验设计、仪器使用、数据处理、结果分析和实验总结五个方面的学习，培养学生的动手能力、创新思维和科学研究方法。
通过本课程的学习，学生能够掌握实验设计的核心要素，熟练掌握各类实验仪器的使用方法，熟悉数据处理和结果分析的基本流程，并能提出实验改进和进一步研究的方向。
大学物理实验
例1.2.2 知道某游标卡尺的仪器最大允许误差为 Δ 仪 = 0.05 mm，使用矩形分布计算B类 标准不确定度。
仪 0.05 u 0.029 mm k 3
24
一些仪器的误差限请参阅讲义第13页的相关 内容。 如果仪器的误差限在上述表中没有列出，则 可取该仪器最小分度值的一半作为它的误差限。
Sx越小，表示测量值越密集，离散程度越小.
Sx较大
Sx较小
系统误差
在对同一被测量量的多次测量中，保持
恒定或以可预知的方式变化的误差
产生系装调整误差 （3）个人误差 （4）方法误差或理论误差
消除系统误差的方法
（1）已定值系统误差： 修正值＝测量值－零点读数 （2）未定值系统误差：不可消除
U rel ( ) U c ( )
x( y x ) y
求 U
ln ln Uc ( x) Uc ( y) x y
2
2
则
y 2x x Uc ( x) Uc ( y) x( y x ) y( y x )
2 2
例：间接测量标准不确定度计算
已知,
ln ln 解：先求 和 y x 由于 ln ln x ln( y x) ln y ，所以 y 2x 1 ln 1 x( y x ) x x y x x 1 ln 1 y( y x ) y y x y
对于测量值分散区间的半宽为 a 的确定方式为 1）如果检定证书、说明书等资料明确给出了不确 定度及包含因子 ki 时，a U ( xi ) 。 标准不确定度
a U ( xi ) u ( xi ) ki ki
大学物理实验(国防科技大学建设的慕课)
趣味：以与实验项目相关的历史或者与身边物理相关且易于实践的故事为出发点引入实验。
军味：力图将实验背景和运用和军事运用紧密结合。
课程目标
1.掌握物理实验基本知识，学会观察、分析和对物理量进行测量，并掌握其中的基本方法和技术。 2.通过物理实验培养实践能力。包括独立实验能力、理论联系实际能力、分析解决问题能力、创新和团队协 作意识。 3.提高科学素养。求实严谨的作风，严肃认真的态度，勇于探索的精神，以及遵章守纪的优良品德。
课程大纲
（注：课程大纲排版从左到右列 ）
开课信息
（注：据中国大学MOOC网显示，该课程授课教师为何焰兰、彭刚、欧阳建明、沈志、罗剑、刘振祥、刘一 星。 ）
课前预备
学习者应具有高等数学和高中物理相关背景，学习过相关课程。 （注：表格内容参考资料 ）
课程特色
在该实验课程的项目背景、原理、仪器、总结与探讨的视频介绍中融入“三味”即品位（科学性）、趣味以 及军味（军事应用）。
考核标准
大学物理实验MOOC总成绩必须超过60分才能发放证书，超过90分为优秀。
所获荣誉
2019年1月8日，大学物理实验慕课被中华人民共和国教育部认定为“国家精品在线开放课程”。
教师简介
何焰兰，国防科技大学理学院物理系教授，大学物理实验慕课负责人。 彭刚，国防科学技术大学理学院物理系教授，物理实验教学，石墨烯纳米材料与器件研究科研骨干。 欧阳建明，男，博士，现为国防科技大学理学院物理系副教授。长期从事大学物理实验教学工作。 沈志，国防科学技术大学理学院物理系副教授。主要从事电磁发射技术研究和理论物理、实验物理教学和军 队继续教育工作。 罗剑，国防科技大学文理学院物理系实验物理教研室讲师，毕业于华中科技大学物理学院。主要从事磁约束 聚变等离子体物理和激光与等离子体相互作用物理研究。 刘振祥，男，国防科技大学理学院物理系教授，工学博士，从事脉冲功率技术、电磁发射技术方面的研究， 并长期从事大学物理理论和实验教学。 刘一星，国防科大理学院物理系讲师，硕士研究生毕业的慕课）
《大学物理实验》PPT课件
52
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。
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《大学物理实验》课程教学大纲
《大学物理实验》课程教学大纲适用于本科机械设计制造及其自动化专业学分：3 总学时：48 理论学时：0 实验学时：48一、课程简介大学物理实验是对理工科大学生进行科学实验基础训练的一门独立的必修课，它包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理等方面的基础实验内容，是一门实践性课程，是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端。
通过本课程的学习使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，它旨在培养学生科学素质、动手能力和创新能力等，将为学生后续课程学习和科研工作奠定必要的基础，本课程以基本物理量的测量方法，基本物理现象的观察和研究，常用测量仪器的结构和使用方法为主要内容进行教学，对学生的基本实验能力、分析能力、表达能力和综合性运用能力进行严格的培养。
本课程分两学期进行，每学期24学时。
二、课程实验教学目的与要求实验教学目的：它包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理等方面的基础实验内容，通过《大学物理实验》课程的教学，使学生加深对物理现象及基础理论知识的理解，掌握基本仪器的使用方法。
旨在培养大学生科学素质、动手能力和创新能力等，将为学生后续课程学习和科研工作奠定必要的基础.实验教学要求：1. 掌握大学物理实验的基本理论和实验技术知识。
2. 熟练掌握某些物理量的测量原理和常用的测量方法；正确选择与使用实验仪器，合理拟定实验程序和步骤；能准确完成实验数据记录与处理，撰写合格的实验报告。
3. 培养学生严格、细致、实事求是、刻苦钻研、一丝不苟的科学实验态度。
4. 培养学生查阅相关文献的能力；设计实验方案、观察实验现象、分析和解决问题的能力；正确、科学、合理地绘制实验图表的能力；科学规范地撰写实验报告能力；创新意识和创新能力。
三、实验项目及学时分配注：实验类型为选做和必做；实验类别为综合性、设计性、创新性、验证性、演示性等。
说明：本课程总学时为48学时，其中8个必做实验计24学时，从19个选做实验中选择8个实验计24学时。
《大学物理实验》课程标准
《大学物理实验》课程标准第一部分前言一、课程的性质及特点高职专业：基本实验技能训练课程，必修课。
是对学生进行科学实验方法和实验基本技能的训练，是培养和提高学生科学素养以及理论联系实际和分析问题、解决问题的能力的实践性课程。
物理教育专业：基础实验课，必修课锦州师范高等专科学校物理系成立以来，在1992年前主要从事中学物理教师培养的教学工作，大学物理实验作为培养学生具有一定实验技能，以实验促进对理论知识的理解和掌握而设置，实验教学为理论教学服务；1992年以后，师范专业逐渐过渡为非师范专业，作为基础课程大学物理及大学物理实验保留下来，2001年非师范专业全部转为高职专业，物理系承办工业电气自动化（2005年改为电气自动化）和电子信息工程技术两个高职专业，2005年又申办了数控设备应用与维护专业，大学物理实验主要教学任务是培养学生基本实验操作能力。
课程内容包括普通物理中力、热、光、电四个部分中的最基本部分实验，多为验证性内容。
2005年初，本课程负责人从教务处调任物理系教学副主任后，与系里领导、老师多次研究后认为，必须对该门课程进行大幅度改革，主要进行了以下方面的工作。
（1）教学目标的改革原大学物理实验作为一门为大学物理理论课服务的一门验证性实验课题已不符合课程设置的要求，高职教育是一种以职业能力形成为中心的教育，实践教学的地位得到大幅度提高，理论教学反过来为实践教学服务的思想必须得到贯彻。
因此该门课程的教学目标不在作为理论课程的依附，而是应加强其课程的独立性，培养学生的动手能力及创新思维，充分体现高等职业教育以实践能力的形成为中心的教育理念。
（2）进行教学内容改革由于现在承办的高职专业为工类二产专业，均是与电力、电子相关的专业，原大学物理实验中力、热、光实验与专业培养目标，与培养规格偏差较大，因此对此部分进行削减，加强电磁实验部分，并侧重为电学部分。
并将内容确定为基础性，提高性及设计性实验三个层次，使学生能力逐级提高。
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三、算术平均值与误差的估算
2.多次直接测量的平均值及误差估算
在同等条件下，对物理量X 进行多次测量，得 到测量列（x1，x2，…，xn ） （1）多次测量值的算术平均值
1 1 X ( x1 x2 x3 ...... xn ) xi n n i1
n
（2）算术平均偏差
d1 x1 x d 2 x2 x
2、误差 （1）真值与误差 真值:某物理量在一定客观条件下的真实大小,称为该物 理量的真值 真值是一个理想化的概念！ 测量误差: 测量结果和真值之间的差异。 误差来源：A.小于仪器刻度的值是测量者估计的； B.仪器分度线本身不可能绝对准确； C.外界环境等的变化对测量产生一定影 响。
测量值总是实验基础上的成果可以连续几次获奖。
• 1997：发明了用激光冷却和俘获原子的方法
Steven Chu
Cohen-Tannoudji
William D.
Phillips
• 1998：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子
Robert B. Laughlin
Horst L. Stormer
物理实验课的目的和任务是：
1.传授系统的实验方法和实验技能，培养从事科学实 验的基本能力。通过实验要求学生做到：弄懂实验 原理，了解一些物理量的测量方法；熟悉常用仪器 的基本原理和性能，掌握其使用方法；能够正确记 录、分析判断实验结果，并能写出比较完备的实验 报告。 2. 培养实事求是的科学态度和坚韧不拔的工作作风。 3. 通过对物理实验现象的观察、分析和对物理量的测 量，加深对基本物理概念和基本物理定律的认识和 理解。 4. 提高科学思维、分析与创新能力，逐步树立、深化 “实践第一、勇于创新”的观念
1 1 n X ( d1 d 2 d3 ...... d n ) di n n i 1 测量值的结果表示为： x x x
x
...... d n xn x
我们说，测量值与平均值之差，称为偏差或残差，而前面 所讲的误差为测量值与真值之差，两者是有差别的。由于真值 一般无法得到，但当测量次数很多时，多次测量的平均值最接 近于真值，因此实际计算时用偏差代替误差。
Daniel C. Tsui
• 2001：玻色-爱因斯坦凝聚
Eric A. Cornell Wieman
Wolfgang Ketterle
Carl E.
丁肇中
Samuel Chao Chung Ting (1936～ )
实验物理学家 与美国物理学家里奇特因发现 J/ψ粒子 而获得1976年诺贝尔物理学奖
（3） 均方根偏差（标准偏差）→ 标准误差
二、测量和误差的基本概念
1. 测量
（1）定义：以确定被测对象量值为目的的全部操作。 测量是物理实验的基础。
或者说，测量是将待测量与选作标准的同类量进行 比较， 得出倍数值。该标准量为单位，倍数值为 数值。
L 3.15 cm
数值
单位
L 3.15
表示一个被测对象的测量值时必须包括数值和单位
（2）分类: 按测量方法进行分类
随机误差
•定义:在同一条件下，对同一量进行多次测量时，如果 没有系统误差，测量结果仍会出现一些无规律的起伏， 这种偶然的，不确定的偏离叫做偶然误差。 •产生原因：偶然误差是由于人的感官灵敏程度和仪器 精密程度有限以及实验中难以确定的因素（如温度、 湿度、电源电压的起伏、空气流动、振动等的影响。） 而引起的。 •特点：随机性（忽大忽小，忽正忽负，没有规律）， 但当测量次数比较多时服从统计规律。最常见的就是 正态分布（高斯分布）。 •消除方法：多次测量取平均值
粗大误差：由于实验者粗心大意或环境突发性干扰
而造成的,该测量值为坏值，在处理数据时应予以剔除。
三、算术平均值与误差的估算
1.单次直接测量的误差估算 （1）取仪器误差 （2）取仪器最小刻度的一半（若没有给出仪器误差） 说明：对有游标的器具和非连续读数的仪器（电子秒 表，数字仪表），取分度值。对连续读数仪器，取分 度值的一半。 例如：电子秒表：23.06±0.01（秒） 因为电子秒表为非连续读数仪器，它的最小分 度为0.01秒 若米尺的分度值为1mm，由于是连续读数仪 表，仪器误差取分度值的一半0.5mm。
提
纲
1. 为什么要上物理实验课 2. 测量、误差和不确定度估计 3. 作图法和最小二乘法 4. 怎样上好物理实验课 5. 学生网上选课须知
以诺贝尔物理学奖为例：
• 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的 奖中很多是实验和理论物理学家分享的。 • 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个 实验的检验。
（2）误差的分类 根据误差性质和产生原因可将误差分为以下几类:
系统误差
• 定义：在一定的条件下（指仪器、方法、环境和观测 者一定），多次测量同一量时，误差的大小和符号均 保持不变；而当条件改变时，误差按某种确定的规律 变化（如递增、递减、周期性变化等） • 分类：仪器误差；理论误差（方法误差）；个人误差 •产生原因：仪器，理论推导，实验方法，操作，环境 等。 •特点：确定性、有规律性、可修正性 •消除方法：改进、修正、矫正。
科學家 最重要 的品質 是誠實 !!!!!!!!
一、物理实验课的地位、作用和任务
杨振宁教授：“物理学是以 实验为本的科学。” “大学物理实验”是对高等 学校学生进行科学实验基本训练 的的一门独立的必修基础课程； 是学生在大学接受系统实验方法 和实验技能训练的开端。
为什么要开设实验课？ 实验课的主要目的是什么？