大学物理实验教案

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大学物理实验教案

大学物理实验教案铜陵学院电气工程系 Created by 王悦

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大学物理实验教案

作者姓名王悦

学科(教研室)

所在院系

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大学物理实验教案铜陵学院电气工程系 Created by 王悦

第一讲：误差与数据处理

本节授课时数：2学时

一、教学内容及要求

1、测量与误差

1. 了解测量的含义，理解测量的分类和测量四要素并会判断；

2. 掌握误差的分类和误差的来源并会计算误差；

3. 熟练运用直接测量偶然误差的估计公式进行误差估计；

4. 了解系统误差的处理。

2、不确定度的概念

1. 了解不确定度的分类；

2. 熟练掌握直接测量不确定度和间接测量的不确定度的计算。

3、有效数字的处理

要求熟练掌握各种运算中的有效数字位数的取舍原则。

4、数据处理

1. 了解数据图表法的优点和缺点，会熟练作图和制表，给学生强调容易忽视的细节：比如图名，物理量的表示和单位以及描点的要求。

2. 熟练掌握用作图法求直线的斜率和截距的方法。理解如何把曲线改直。

3. 熟练使用逐差法，了解其使用的前提和优点。

4. 了解最小二乘法的由来和优点，能够熟练使用公式了解相关系数的意义。

二、教学重点与难点

重点：

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1. 系统误差和偶然误差的特点；

2. 不确定度和置信概率的定义和其中的物理意义；

3. 不确定度的分类和具体计算，有效数字的运算法则；

4. 数据处理中的逐差法和最小二乘法。

难点：不确定度的传递和有效数字的运算法则。

三、教学后记

通过绪论课，不少同学应该都建立这样的思想：实验不仅仅是动手的过程，而操作后的数据是一个比较复杂和相当重要的工作。对于现在和以后的实验，不确定度的分析是占有很重要的地位。

实践部分：11个实验不同专业学生做的略有不同

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实验01：基本长度的测量

本节授课时数：3学时

一、教学内容及要求

1．学习游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜的测量原理和使用方法。

2．掌握误差及有效数字的概念；学习直接测量量的数据处理方法。

二、教学设计

1、游标卡尺构造及读数原理

2、螺旋测微器(千分尺)

3、读数显微镜

1．首先检查螺旋测微计的零点读数，并记录下来。然后用螺旋测微器测量小钢珠直径，不同位置测量6-8次，计算体积和不确定度，并写出测量结果。

2．用游标卡尺测量空心圆柱体不同部分的外径、内径、高度，各测量6-8次。计算空心圆柱体的体积及不确定度，并写出测量结果。

3．首先将读数显微镜的叉丝调节清楚。将头发丝理直，放到读数显微镜的载物台上，使头发丝与镜筒平移方向垂直，再将发丝调节清楚。转动鼓轮，平移镜筒，测量发丝的直径，在三个不同的部位测量6次，取平均值。

三、教学重点与难点

1．掌握三种长度测量工具的正确读数方法

2．误差分析方法

四、教学后记

学生在讲解后能比较顺利进行各种测量，但是往往忘记记录零点误差。

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实验02：静力称衡法测不规则固体的密度

本节授课时数：3学时

一、教学内容及要求

1. 学会物理天平的正确使用。

2. 掌握用流体静力秤法测定不规则固体的密度。

二、教学设计

静力称衡法测不规则固体的密度

方法介绍：这一方法的基本原理是阿基来德原理。物体在液体中所受的浮力等于它所排开液体的重量。

按密度定义：

m (1) V??

在不考虑空气浮力的条件下，物体在空气中重为

W?mg，它浸没在液体中的视重W1?m1g。那么，物

体受到的浮力为：

F?W?W1?(m?m1)g (2)

又物体所受浮m和m1是该物体在空气中及完全浸没液体称量时相应的重量。

力等于所排液体重量，即：

式中?0是液体的密度，V是排开液体的体积，亦为物体的体积。g为重力加速度。由式(1)，(2)，(3)可得待测固体的密度：

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0Vg (3)?1?m?0 (4)m?m1

用这种方法测密度，避开了不易测量的不规则体积V，转换成只须测量较易测量的重量。一般实验时，液体常用水，?0为水的密度。

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