大学物理实验课程绪论

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1、大学物理实验课程绪论中国计量学院物理实验中心2011年2月1目录1.为什么要上物理实验课2.测量、误差和不确定度估计3.实验数据处理方法4.怎样上好物理实验课21.为什么要上物理实验课1.1物理实验的作用1.2物理实验课的目的31.1物理实验的作用物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其它自然科学和工程技术的基础。物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起着重要作用。凡物理学的概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的。因此物理学绝不能脱离物理实验结果的验证，实验是物理学的基础。4伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终成为

2、一门科学。经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的。诺贝尔奖得主丁肇中教授在国内大学演讲时曾经说：我是学实验物理的，实验是自然科学的基础，理论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻了理论以后，才可能创建新的理论，理论是不可能推翻实验的。5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。有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖(如:凝聚态物理)。6物理实验与诺贝尔奖

3、在实验物理学方面取得伟大成功者：1.1901年首届诺贝尔物理学奖得主德国人伦琴(W.C.Rentegen)，为奖励他于1895年发现X射线。2.1902年的得主是荷兰人塞曼，奖励他在1894年发现光谱线在磁场中会分裂的现象。3.1903年得主是法国人贝可勒尔(H.A.Becquerel)，他于1896年发现了天然放射性。71997：发明了用激光冷却和俘获原子的方法朱棣文科恩、塔诺季菲利普斯1998：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子苏克林施特默崔琦82001：玻色-爱因斯坦凝聚态康奈尔克特勒维曼92009年诺贝尔物理学奖得主英国华裔科学家—高锟光纤通信美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史

4、密斯半导体成像器件—电荷耦合器件(CCD)图像传感器101.2物理实验课的目的学习实验知识培养实验能力提高实验素养11学习实验知识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和设计思想，掌握和理解物理理论。12培养实验能力借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断；正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告；能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。13提高实验素养培养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；主动研究和创新的探索精神；遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。14物理实验课程不

5、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，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，是大学里从事科学实验的起步，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。希望同学们能重视这门课程的学习，经过半年或一年的时间，真正能学有所得。152.测量、误差和不确定度估计2.1测量与有效数字2.2测量误差和不确定度估算的基础知识162.1测量与有效数字测量有效数字的读取有效数字的运算有效数字尾数的舍取规则171.测量物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的工具或仪器，通过科学的方法，将反映被测对象某

6、些特征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。测量的结果:数值(即度量的倍数)，单位(即所选的物体或物理量)以及不确定度（结果可信赖的程度）。直接测量间接测量测量可分为:18直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较直接得到测量值；如：m，l，I，V间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，求得该被测物理量。v=s/t，杨氏模量E，禁带宽度测量值=读数值(有效数字)+单位有效数字＝可靠数字＋可疑数字（一位）(能读准的数字)(估读的一位数字)它包含了一个测量数据的读出与所用仪器的精度。如:14.5mm,△

7、x米尺=1mm有效数字的位数愈多，相对误差愈小。192.有效数字的读取15.2mm15.0mm20说明:（1）有效位的多少，是测量实际的客观反映，不能随意增减测得值的有效位。（2）有效数字只有最后一位是存疑数字。（3）有效数字的位数与小数点的位置无关；1.25(3位)1.250(4位)0.0125(3位)1.0025(5位)（4）有效数字中数值中间的“0”与末尾的“0”均为有效数字；0.2870mm(4位)；3.00V(3位);数字前面的“0”