大学物理实验教案.doc

大 学 物 理 实 验 教 案 作者姓名 王 悦 学科(教研室) 大学物理教研室 所在院系 电气工程系 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： 系统误差和偶然误差的特点； 不确定度和置信概率的定义和其中的物理意义； 不确定度的分类和具体计算，有效数字的运算法则； 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 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 1．2． 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。 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： (1) 在不考虑空气浮力的条件下，物体在空气中重为，它浸没在液体中的视重。那么，物体受到的浮力为： 和是该物体在空气中及完全浸没液体称量时相应的重量。又物体所受浮力等于所排液体重量，即： 式中是液体的密度，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： 用这种方法测密度，避开了不易测量的不规则体积，转换成只须测量较易测量的重量。一般实验时，液体常用水，为水的密度。 实验步骤： 1.按天平的调节要求，调好天平。 (1)底板的水平调节。 (2)横梁的水平调节。 2.测量不规则金属物体的密度。 (1) 将细绳拴好金属块放在天平左盘上，称出此时质量。 (2) 把盛有大半杯水的烧杯放在天平左边的托架上，将拴好金属块的细绳挂在天平左盘的吊钩上，调整烧杯位置，使金属块浸没在水中，称出此时质量（不要让所称物体接触烧杯）。 (3)按照（4）式计算出金属密度。 三、教学重点与难点 1．掌握什么是流体静力秤法 2．熟悉物理天平的正确使用 四、注意事项 1．物理天平在使用中应注意： (1)启动、止动天平时动作要轻。 (2)要“常止动”．即取放物体、加减砝码、拨动游码、调节平衡螺母前及使用完毕后，必须转动制动旋钮，止动天平，使横梁静放在制动架上，这样可避免刀口受冲击而损坏，还可防止刀口离开刀口垫使横梁掉下，只有在判断天平是否平衡时才启动天平。天平启动或止动时，旋转制动旋钮动作要轻。 (3)加减砝码必须使用镊子，严禁用手，从秤盘中取下砝码后，应立即放入砝码盒，以免丢失或弄脏。 (4)每台天平的左右秤盘、秤盘挂钩等部件，不能左右调换，更不能与其他天平上的部件互换。 2．用流体静力称衡法测物体块密度时应注意： (1)在空气中称量物体块质量时，要使物体块保持洁净、干燥。 (2)用细绳拴住物体块时，最好为活套，这样可方便调整物体块与重物的间距，以利于后面的称衡。 实验03：速度与加速度的测量 本节授课时数：2学时 一、教学内容及要求 1．2．3． 物体做直线运动时，其瞬时速度定义为： 根据这个定义瞬时速度实际上是不可能测量的。因为当→0时，同时有→0，测量上有具体困难。我们只能取很小的及相应的，用其平均速度来代替瞬时速度，即：