普通物理力学热学试验-汕头大学试验信息平台.PDF

普通物理 力学热学实验 （物理系本科生用） 汕头大学物理系力热学实验室 2015 年 1 月编印 绪 论 科学实验是科学理论的源泉，是工程技术的基础。作为培养德、智、体、美 全面发展的高级工程技术人才的高等工业学校，不仅要使学生具备比较深广的理 论知识，而且要使学生具有从事科学实验的能力，以适应科学技术的不断进步和 社会主义建设迅速发展的需要。 物理学从本质上来说是一门实验科学。物理实验是物理学的基础，物理定律、 物理学的理论等无一不是建立在实验基础上的。任何物理理论，都必须依靠实验 提供精确的材料来验证，如果新的理论与实验事实不一致，则不论理论体系本身 在数学上、逻辑上多么严密，都不得不进行修正，甚至于被否定，这已经被历史 事实所证明。 事实正是这样，在物理学史上许多关键问题的解释，最后都是诉诸于实验。 例如，杨氏双缝光的干涉实验证实光的波动说，迈克尔逊—莫雷实验证实以态不 存在，赫兹实验证实麦克斯韦的电磁理论等，实验都起了决定性的作用。近代物 理学的例子就更多了。因此，物理实验教学与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。 随着科学技术的发展，用于物理实验的仪器越来越精细和广泛，用实验可以 验证更深一层的理论，推动理论研究的发展，从而启示新的科学思想，提供新的 实验方法。能用精确的数据阐明各类事物的细微差异，证明一定的假设，并使假 设转化为理论，指出理论的适用范围。近代科学的历史表明，物理学领域内所有 研究成果都是理论和实验密切结合的结晶。 在学习物理学时，我们务必明了物理学具有上述特点，正确处理理论课与实 验课的关系，不可偏废一方。 物理实验课的地位、作用和任务： 1．中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习并掌握进行物理实 验的基础知识、基本方法和基本技能，了解科学实验的主要过程，培养学生初步 具有科学实验的能力，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础。 2．通过对物理现象的观察和分析，对物理量的测量，加深对物理学某些概 念、规律和原理的理解。 3．培养学生严肃的工作作风，实事求是的科学态度和勇于探索、勇于克服 困难、爱护财产、遵守纪律的优良品德。 应当指出，对于一个工程技术人员来说，如果没有扎实的理论知识，没有足 1 够的现代科学实验能力，不仅不能作出创造性的成果，也难于适应科学技术飞速 发展的需要，难以担负起建设社会主义祖国的重任。 具体要求是： 1．能够自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备； 2．运用实验原理和方法去研究某些物理现象，并对其进行具体测量，从而 得出结论； 3．从实验要求或课题出发，根据实验原理，确定和选择适当的仪器设备， 完成简单的设计性实验，并能获得正确的结果； 4．熟悉常用仪器的基本原理，了解其结构和性能，并能正确使用它们，熟 悉基本实验方法。在实验中，注意培养分析和排除故障的能力； 5．正确记录和处理实验数据，绘制曲线，分析影响实验结果的原因，撰写 合格的实验报告； 只要你能抓住重点，认真刻苦的努力学习，严格按照本课程的要求，我们相 信，你一定会获得成功。 2 (摘自《基础物理实验》沈元华 陆申龙主编) 实验数据的处理 物理实验的目的是探寻和验证物理规律，而许多物理规律是用物理量之间的定 量关系来表达的。在物理实验中可以获得大量的测量数据，这些数据必须经过认 真地、正确地，有效地处理，才能得出合理的结论，从而把感性认识上升为理性 认识，形成或验证物理规律。所以，数据处理是物理实验中一项极其重要的工作， 本章将介绍一些最基本的数据处理方法，包括误差分析，不确定度评定、有效数 字及作图拟合法等。 第一节 实验误差的分析 一个待测物理量的大小，在客观上应该有一个真实的数值，叫作“真值”。由 于测量方法、测量仪器、测量条件及测量者的种种问题，实际测得的数值即测量 值，只能是一个真值的近似值。测量值与真值之差称为误差。测