1、,中 學(xué) 生 夏令 營(yíng) 物理實(shí)驗(yàn) 緒 論,周 進(jìn)二O一O年七月十四日,夏令營(yíng)的目的,1。 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力 學(xué)會(huì)一些簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)儀器的使用 通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)一些物理概念的理解以及它們的應(yīng)用 2。 為物理競(jìng)賽做實(shí)驗(yàn)方面的準(zhǔn)備（本次安排的實(shí)驗(yàn)是根據(jù)江蘇省物理競(jìng)賽中對(duì)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行的。）,夏令營(yíng)注意事項(xiàng)：,1。同學(xué)在夏令營(yíng)期間外出需要書(shū)面請(qǐng)假。 請(qǐng)假條可以請(qǐng)同學(xué)轉(zhuǎn)交潘永華老師（在玉輝樓B413實(shí)驗(yàn)室） 如事情比較急請(qǐng)先電話請(qǐng)假（潘永周 2。由于天氣比較熱，同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可以在完成實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室中自習(xí)和休息，在正常實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)入下一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。大家要愛(ài)護(hù)實(shí)

2、驗(yàn)儀器保證后面同學(xué)實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。,3。 晚上10點(diǎn)前回到宿舍，實(shí)驗(yàn)室管理人員清點(diǎn)人數(shù)，10：30分負(fù)責(zé)老師檢查。 4。身體如有不適，可以去校醫(yī)院，實(shí)驗(yàn)時(shí)向帶實(shí)驗(yàn)老師反映，晚上向宿舍管理員反映。 5。注意飲食衛(wèi)生，不要洗冷水澡，保管好自己的錢物。不要玩電梯。 6。宿舍由于磁卡管理，同學(xué)們進(jìn)出宿舍需要掛牌子，打開(kāi)水和洗澡去管理室用身份牌換磁卡，請(qǐng)同學(xué)節(jié)約用水。 7.飯票請(qǐng)根據(jù)需要購(gòu)買。,8.宿舍安排到20日中午，需要延長(zhǎng)的請(qǐng)?zhí)崆叭炫c潘永華老師聯(lián)系。 9。作習(xí)時(shí)間：每個(gè)實(shí)驗(yàn)2.5小時(shí) 每天上午、下午、晚上安排三個(gè)實(shí)驗(yàn)。時(shí)間 上午9：00（實(shí)驗(yàn)室一般8：40開(kāi)門） 下午2：00 晚上5：30 注意：

3、上午老師乘校車來(lái)學(xué)校，可能因?yàn)槎萝噥?lái)遲，請(qǐng)同學(xué)們等一下，不要走遠(yuǎn)。 10.不住宿的同學(xué)回去時(shí)注意：D1線晚上8：00結(jié)束，地鐵10：00?？紤]安全，同學(xué)最好結(jié)伴而行。,一、物理競(jìng)賽的基本情況 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)要求 三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,一、物理競(jìng)賽的基本情況,全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽分三個(gè)階段： 初賽： 由各地級(jí)市組織（僅考理論）其中6參 加 復(fù)賽。 復(fù)賽 由各省物理學(xué)會(huì)組織 由理論和實(shí)驗(yàn)兩部 分組成，江蘇省由理論考試前200名左右 學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)考試 （其中理論160分，實(shí)驗(yàn)40分，考試時(shí)間各為3小時(shí)） 決賽 各省復(fù)賽前3名獎(jiǎng)勵(lì)名額 理論命題由主辦省市組織，今年是北京大學(xué)負(fù)責(zé),江蘇情況,江蘇中學(xué)生物理競(jìng)

4、賽在全國(guó)水平比較高，在與其它學(xué)科比較口碑也比較好。 在過(guò)去的幾年中共獲得國(guó)際金牌5塊 亞洲金牌7塊，派出的學(xué)生全部獲得了金牌。這在各省中是最好的。 江蘇省每年約5萬(wàn)學(xué)生參加，參加復(fù)賽大約3000人，一等獎(jiǎng)300名左右，（去年大約50名可以有保送資格）。二等獎(jiǎng)2030。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、地點(diǎn),二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)要求,實(shí)驗(yàn)一 光電效應(yīng) 丙319 實(shí)驗(yàn)二 球形界面上的反射和折射 丙321 實(shí)驗(yàn)三 透鏡組基點(diǎn)的測(cè)量 丙320 實(shí)驗(yàn)四 單縫衍射 丙323 實(shí)驗(yàn)五 楊氏模量 丙301 實(shí)驗(yàn)六 拉脫法測(cè)表面張力系數(shù) 丙302 實(shí)驗(yàn)七 混合量熱法測(cè)定冰的熔解熱 丙302 實(shí)驗(yàn)八 物體冷卻規(guī)律的研究 丙303,實(shí)驗(yàn)九

5、聲速的測(cè)量 乙316 實(shí)驗(yàn)十 二極管伏安特性測(cè)量 乙314 實(shí)驗(yàn)十一 電表的改裝 乙307 實(shí)驗(yàn)十二 示波器（黑盒子） 乙316 實(shí)驗(yàn)十三 地磁水平分量的測(cè)量 乙309 實(shí)驗(yàn)十四 霍爾效應(yīng)的研究 乙314 實(shí)驗(yàn)十五 牛頓環(huán)測(cè)定透鏡 丙322 實(shí)驗(yàn)十六 測(cè)定玻璃折射率 丙317 實(shí)驗(yàn)十七 奧賽講座 丙309 實(shí)驗(yàn)十八 物理演示實(shí)驗(yàn) 丙309,實(shí)驗(yàn)循環(huán)表,1,18,13,12,2,3,4,5,11,8,7,6,16,15,14,9,10,1,17,實(shí)驗(yàn)要求,實(shí)驗(yàn)分三個(gè)階段： 預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、報(bào)告 預(yù)習(xí)階段： 需要將所做實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)一遍，準(zhǔn)備好預(yù)習(xí)報(bào)告，包含實(shí)驗(yàn)題目、目的和使用儀器（該部分可以作為正式報(bào)告的

6、一部分）。,實(shí)驗(yàn)階段：,老師講解15分鐘 主要是實(shí)驗(yàn)原理和儀器的使用 同學(xué)要注意儀器的使用方法，按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)必須用有色筆記錄，與實(shí)驗(yàn)報(bào)告同時(shí)交，老師將當(dāng)場(chǎng)面批。 實(shí)驗(yàn)完成后，必須將實(shí)驗(yàn)儀器整理好才能離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。,實(shí)驗(yàn)報(bào)告,要完整： 包含題目、目的、儀器、（請(qǐng)大家實(shí)驗(yàn)前完成） 原理 （老師講解時(shí)記錄），其中原理應(yīng)列出主要的理論公式和實(shí)驗(yàn)線路圖。 數(shù)據(jù)記錄和處理。 數(shù)據(jù)處理有代數(shù)式和算術(shù)式和結(jié)果，注意有效位數(shù)。 可能的話，需要給出實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差。,實(shí)驗(yàn)報(bào)告中圖表的要求,列表：可以將物理量之間的一樣對(duì)應(yīng)關(guān)系簡(jiǎn)明、醒目，有助于發(fā)現(xiàn)其間的規(guī)律，比如遞增或遞減。要注意： （1）表格設(shè)計(jì)

7、（2）欄目中物理量注明名稱和單位 （3）順序與測(cè)量順序一致。,作圖方法和規(guī)則,物理量列表 坐標(biāo)的選擇 物理量 單位 實(shí)驗(yàn)測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)定符號(hào) 連線的方法 注明實(shí)驗(yàn)條件和從圖上獲得的某些有用參數(shù) 標(biāo)定圖的名稱及其必要的說(shuō)明,電流,I,/mA,1.0,2.0,3.0,10,20,30 40,50,A(I1,V1),B(I2.V2),電壓U/V,圖一 交流回路中電壓與電流關(guān)系,三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,1。測(cè)量與誤差 2。誤差計(jì)算的基本方法 3。有效數(shù)字的基本知識(shí),1。測(cè)量與誤差,（1） 真值、測(cè)量值和誤差 物理實(shí)驗(yàn)中離不開(kāi)對(duì)物理量的測(cè)量 真值: 反映物理量的客觀存在的真實(shí)數(shù)值，用A表示。 實(shí)驗(yàn)中常以標(biāo)準(zhǔn)值或理

8、論值或平均值代替真值。 測(cè)量值: 用實(shí)驗(yàn)手段測(cè)量出來(lái)的值用X表示 測(cè)量誤差測(cè)量值真值 XXA,x,a,x,a,x,a,x,a,x,a,x,a,精密度低 精密度高,準(zhǔn)確度低 準(zhǔn)確度高,精確度低 精確度高,(2) 測(cè)量的精密度、準(zhǔn)確度、精確度,（3）系統(tǒng)誤差和偶然誤差 系統(tǒng)誤差： a）儀器誤差 如電表刻度不準(zhǔn)，天平不等臂、砝碼質(zhì)量不準(zhǔn)確等。 b）方法誤差 例如，單擺的周期計(jì)算公式成立的條件是擺角趨于零，再加上公式中沒(méi)有考慮空氣浮力和擺線質(zhì)量影響等因素，這就決定了測(cè)量結(jié)果必然存有誤差。,c）個(gè)人誤差 由于人的心里和生理因素實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)和感覺(jué)靈敏度的差別產(chǎn)生誤差。 d）環(huán)境誤差 測(cè)量時(shí)周圍環(huán)境如溫度、氣

9、壓、振動(dòng)電磁場(chǎng)等影響與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致產(chǎn)生的誤差。 一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)誤差可以設(shè)法減小或部分加以消除。,偶然誤差 偶然誤差： 又稱隨機(jī)誤差。如實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度的起伏，空氣的不規(guī)則流動(dòng)，電源電壓的隨機(jī)微擾，等等，但有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 設(shè)物理量的真值A(chǔ)0，測(cè)量量Ai，根據(jù)誤差的定義，各次測(cè)量的誤差 xi = AiA0 i = 1, 2 , , n,2.誤差計(jì)算的基本方法,1 ) 直接測(cè)量誤差的計(jì)算 設(shè)物理量的真值A(chǔ)，測(cè)量量Xi，根據(jù)誤差的定義，各次測(cè)量的誤差 Xi = XiA i = 1, 2 , , n,a）單次測(cè)量 可按儀器注明的誤差作為單次測(cè)量的誤差，或者取儀器上最小刻度的一半作為單次測(cè)量的誤差。 例

10、如： LL L（287.50.5）mm,平均值：一般來(lái)說(shuō)算術(shù)平均值是測(cè)量的最佳值或近真值。 算術(shù)平均偏差：,b）多次測(cè)量,用算術(shù)平均偏差表示： 用標(biāo)準(zhǔn)差表示： 當(dāng)測(cè)量數(shù)足夠多時(shí)，隨機(jī)誤差滿足一定的分布。通常用平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示：,2 ) 物理量（測(cè)量結(jié)果）的表示：,絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差,絕對(duì)誤差（誤差）：,相對(duì)誤差（百分誤差）：,x,誤差計(jì)算原則：,當(dāng)間接測(cè)量誤差計(jì)算中 含加減運(yùn)算時(shí)，先計(jì)算絕對(duì)誤差,后計(jì)算相對(duì)誤差較為方便。 當(dāng)計(jì)算公式中含有乘除，乘方或開(kāi)方運(yùn)算時(shí)，先算相對(duì)誤差，后算絕對(duì)誤差較為方便。,例：N=A B 相對(duì)誤差為：,若 N=A / B 同樣可推導(dǎo)出相同的結(jié)論：,乘除運(yùn)算的相對(duì)誤

11、差等于 各直接測(cè)得量的相對(duì)誤差之和。,1)有效數(shù)字的定義 測(cè)量結(jié)果中數(shù)位可靠數(shù)字和一位具有誤差的可疑數(shù)字，統(tǒng)稱為測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字。,（a）測(cè)量結(jié)果是4.5厘米，兩位有效數(shù)字。 （b）測(cè)量結(jié)果為4.48厘米，三位有效數(shù)字。一般來(lái)說(shuō)，可疑數(shù)字只取一位。,3.有效數(shù)字的基本知識(shí),2)幾點(diǎn)應(yīng)注意的問(wèn)題,1、有效數(shù)字的位數(shù)和小數(shù)點(diǎn)的位置無(wú)關(guān) 例如： 8.37cm = 0.0837m，仍然是三位有效數(shù)字。 1.000c m 與1.0cm兩者測(cè)量精確度不同 。 在測(cè)量結(jié)果的單位變換中，有效數(shù)字的位數(shù)不變。 2、無(wú)論直接或間接測(cè)量的結(jié)果，其有效數(shù)字位數(shù)取舍的最后依據(jù)是：末位的可疑數(shù)字必須與誤差所在的位對(duì)齊 如，經(jīng)計(jì)算得出某體積測(cè)量結(jié)果10.67cm3,而誤差是0.3cm3，則最后結(jié)果應(yīng)為 (10.70.3)cm3。 3、一般來(lái)說(shuō)，絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差都只取一位有效數(shù)字。如果相對(duì)誤差超過(guò)10，可取二位,3)有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則,1、可靠數(shù)字與可靠數(shù)字相運(yùn)算，其結(jié)果仍為可靠數(shù)字 2、可靠數(shù)字與可疑數(shù)字相運(yùn)算，或可疑數(shù)字之間相運(yùn)算，其結(jié)果均為可疑數(shù)字。（進(jìn)位除外） 3、運(yùn)算的結(jié)果一般只保留一位可疑數(shù)字。末尾多余的可疑數(shù)字取消時(shí)，一般可采用“四舍六入”五湊偶原則。例：將下列數(shù)據(jù)保持四位有效數(shù)字。 3.14159 3.142 2.71729 2.717 4.51050 4.510 3.21