大学物理实验绪论

大学物理实验绪论

大学物理实验熊永红Email：459157906@qq.com电信1101-1106班\n有关物理实验竞赛通知学校相关政策：全国大学生物理实验竞赛—最高奖前三名保研享受指标单列，按级别享受奖励0.5—1.5分湖北省大学生物理实验创新设计竞赛—按获奖级别享受奖励0.5-1分CUPT全国物理学术---按获奖级别享受奖励0.5-1分\n通知1、班长或学习委员带上班级同学名单（学号和姓名）（包括留学生），于上绪论课后的第二天，到科技楼北楼117室确认同学信息，领取实验卡。2、在第一次实验课之前各班班长带20元押金到科技楼北楼315室尤小平老师处领取报告柜钥匙。3、绪论作业必须在第三周星期四前交到科技楼北楼315室尤小平老师处。4、科技楼北楼117室有实验报告纸、数据记录纸和坐标纸，以班级为单位可前去购买。\n绪论作业1.认真阅读教材第一章，31-32页的绪论练习题4①②、5、7（要求写在实验报告纸上）2、必须在第3周星期四以前，班长或学习委员以班为单位收齐作业，在上班时间，将作业交到科技楼北楼(315)尤小平老师处，过期不收。\n开设的实验项目&地点教室104&105108&112111&115116&120项目直流电桥伏安特性示波器声速测量教室203&206207&208216&220东七408&414项目分光计多功能摆密立根油滴霍尔效应可根据自己的专业特点和兴趣，选做6个实验\n课前讨论问题你们为什么要上物理实验课？为什么要设置物理实验课程？如何上好物理实验课程？\n为什么要设置物理实验课程？认识论、方法论、时空观是研究和探索物质世界奥秘和规律的学科从基本粒子到浩瀚宇宙（跨越了10-28-1028米，10-25-1038秒）揭示宇宙中各种事物间的内在联系和本质\n培养学生的科学素质求知欲望严谨的科学作风科学实验方法和技巧科学的思维方式和创造能力团结互助和协同作战的团队精神等为什么要设置物理实验课程？\n诺贝尔奖得主丁肇中教授在中山大学谈实验与理论实验在物理研究中具有突出地位，但理论也非常重要。一个实验物理学家对理论一定要有深刻的了解，他做每一个实验都要寻求理论依据。但是理论又依赖于实验，再好的理论没有实验证明都是无效的。理论永远推翻不了实验，但实验可以推翻理论。当实验把理论推翻了之后，可以寻找新的理论。理论是认识事物的依据，实验是事实。为什么要设置物理实验课程？\n小故事：丁肇中发现J粒子丁肇中的第一位导师是理论物理学家，有一次对他说：“做一个普通的理论物理学家对物理学的贡献是可忽略不计的，而做一个普通的实验物理学家对物理学总是有贡献的”（大意）。丁肇中于是就“对导师说byebye”而转向实验物理。\n1976年12月10日，在诺奖颁奖典礼的宴会上，丁肇中用流利的中文发表了一段演讲：SamuelC.C.TingTheNobelPrizeinPhysics1976得到诺贝尔奖，是科学家最大的荣誉。我是在旧中国长大的，因此，想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。中国有句话‘劳心者治人，劳力者治于人’，这种落后的思想对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究，而避免实验工作。事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学更是从实验中产生的。我希望由于我这次得奖，能够唤起发展中国家学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。\n1976年12月10日，丁肇中在诺奖颁奖典礼的宴会上，发表演讲的中文手稿：\n为什么要设置物理实验课程？了解物理实验的设计思想和原理，掌握一些物理量的测量方法，熟悉常用仪器的基本原理和性能及使用方法，学会正确的数据记录和数据处理方法，用不确定度来评估实验结果的可靠程度，写出完备的实验报告。通过实验观察和分析，加深对物理学基本概念、规律和理论的理解，学会科学的思维方式、严谨的科学态度和科学的实验方法和技巧，独立进行科学实验研究。为今后的学习和各自研究领域的开拓性、创新性的工作打下一个坚实的基础。\n如何上好物理实验课？以？为导向?研究什么？研究方法？现象&规律演绎&建模分析&讨论给出科学结论发现新问题进行深入研究以？为主线将课堂无法解决的问题和想法带到基地和DIY实验室深入研究和探讨\n预习：针对预备问题认真阅读实验教材，通过学习与思考后写出预习报告（必预习）包括：实验名称、目的、原理简述、实验内容，设计数据表格，讨论预备问题,表现突出者有奖励分！实践：带着问题进入实践环节与老师和同学讨论，在实践中要遵守实验室规则，像科学工作者那样要求自己，细心观察实验现象，认真钻研和探索实验中的问题。总结：整理观测结果，数据处理与分析，得出科学结论，提出新问题。实验报告要求：文字通顺，字迹端正，数据齐全，图表规矩，结论表述正确，讨论认真。基本程序&规范\n华中科技大学物理实验报告学生名称张**系别电信专业与班号1101实验室房号东七408成绩——实验时间：第3周，星期四，上√午、下午、晚上（打√）教师签字报告柜号101实验名称：霍尔效应与应用实验编号：01实验目的：学习重点和要素实验原理：实验原理简述(含电路图或装置示意图)及主要计算公式，公式中各物理量的含义等。对问题的思考：讨论预备问题或思考题，或通过预习提出疑难问题。实验仪器：仪器名称、级别、型号、所选用的量程等。实验内容：根据实验内容，画好记录数据表格详细记录或描述实验现象和规律数据处理：整理实验数据表格，写出计算公式及主要的计算过程，画出图表，不确定度的传递公式和计算。结果分析和表述：结果表达式，分析误差主要来源。思考题、小结或讨论：解答思考题或分析实验中发现的新问题，也可写实践感悟或改进的建议。也可以放到网上讨论。有奖励分\n测量与不确定度---PP(7—31)§1测量§2不确定度1.研究不确定度的意义2.不确定度的基本概念3.直接测量不确定度的评估§3不确定度的传递与合成间接测量不确定度的评估§4数据处理与实验结果的表述1.有效数字2.常用的数据处理方法3.实验结果的正确表述\n§1测量—定义、单位、分类定义将待测物理量与选作计量标准的同类物理量进行比较，并得出其倍数的过程。单位采用国际单位制分类直接测量、间接测量等精度测量、不等精度测量\n§1测量—测量方法熟悉仪器量程：仪器所能测量的最大值。一般选择量程要使被测值在(M/2)>UA电流可以单次测量\n直径测量的B类不确定度：平均值：A类不确定度：电流密度J：\n相对合成不确定度合成不确定度结果表达式实验结果测量值不确定度单位\n§4数据处理与实验结果的表述有效数字1）含一位可疑数，该可疑数与测量结果的不确定度看齐。2）与小数点的位置或单位无关；但提倡采用国际单位制，用科学计数法将有效位数的首位作个位，其余各位均处于小数点后，再乘以10的方幂。例如：2001nm=2.001×10-4cm=2.001×10-6m\n3）尾数的取舍法则:当测量值的可疑位数的后一位不等于5时，采用大于5进，小于5舍的方法，而当可疑位数的后一位正好等于5时，可疑位奇数变偶数。L=32.65cm32.6cm,L=32.75cm32.8cm，几种数据处理的常用方法：实验所揭示的函数关系，总是要以某种数学形式表达出来，通常是首先构成数值表格或图线，然后画成便于分析的函数图象，再总结归纳成数学方程式。\n温度t(C)20.025.030.035.040.045.0电阻R()21981869153012671034890T＝273.2+t(K)293.2298.2303.2308.2313.2318.21×10-3/T(1/K)3.4113.3533.2983.2453.1933.1431nRT7.6957.5337.3337.1446.9416.79列表法1、反映物理量之间的对应关系2、便于及时发现和分析问题3、提高数据处理的效率1、简单明了2、标注物理量和单位3、有效数字4、表名半导体热敏电阻的电阻与温度的关系作用要求列表法是图示法解析法的基础\n作图规则1、选坐标纸2、定坐标轴横轴-自变量纵轴-因变量3、标注物理量名及单位4、坐标分度与测量仪器最小刻度对应5、描点、连线6、坐标变换7、标注图名图示法图1.热敏电阻温度曲线数据点图名连线物理量单位坐标分度值\n回归法方程的回归(P27—29)作图法虽然直观清晰，但图线的表示不如函数那样准确和量化，在作图纸上人工拟合曲线有主观的随意性。如何从实验数据得到确切的方程式呢？常用的方法是方程回归法。回归法，首先要确定函数形式。可以根据理论的推断或从实验数据的变化趋势来判断。一元线性回归是回归法中最基本的问题，在一元线性回归中确定a和b，相当于在作图法中求直线的截距和斜率。现在市售计算器，大多数都有回归计算功能，还有众多的专用数据处理软件。作为计算机系的同学还可以结合自身专业特点，自己编写数据处理的程序。\n结束语科学实验是高等教育中一个必不可少的重要教学环节。物理是探索物质世界奥秘和规律的学科，具有很强的交叉性、互溶性和外延性，是许多新兴的前沿学科的基础和源头。例如：巨磁电阻、光纤通讯物理学与其它学科的“嫁接”、“交汇”都可能产生巨大的能量，成为促进现代高科技发展和新兴学科诞生的催化剂。例如：DNA的结构\n希望若干年后我们同学中涌现出著名科学家&卓越工程师&知名企业家千里之行始于足下！主动学习挖掘“潜能”实现梦想！预祝大家取得优异的成绩！\n2012.2.23\n07年诺贝尔物理奖得主皮特-克鲁伯格瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布，将2007年度诺贝尔物理奖授予法国科学家艾尔伯-费尔和德国科学家皮特-克鲁伯格，以表彰他们发现巨磁电阻效应的贡献。对于科学界而言，这一发现绝对是一个巨大的惊喜，因为这项技术是最近几年硬盘小型化实现过程中的关键。1997年，第一个基于“巨磁电阻”效应的数据读出头问世，并很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。如今，笔记本电脑、音乐播放器等各类数码电子产品中所装备的硬盘，基本上都应用了“巨磁电阻”效应，这一技术已然成为新的标准。\n光纤之父---高锟高锟于1966年发表“光通讯”基础理论，提出以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线，用以传送容量几近无限的信息传送，被外界笑称为“痴人说梦”，但他的理论于90年代被广泛利用，造就了今天互联网的大发展，被誉为“光纤之父”。荣获2009年诺贝尔物理奖（第8位华裔科学家）。\n应用:科学研究、军事工程、计算机和微电子制造、有源和无源光电产品、量子通讯、精密传感、高功率二极管激光泵浦光源、医学诊断和治疗、超快和高能量激光器、……\n沃森与克里克亲密合作物（理&生物）《核酸的分子结构——DNA的结构》该研究成果是打开生命遗传之谜大门的钥匙，是20世纪生物学上最伟大的成就之一。分享1962年的诺贝尔生理医学奖。\n案例李伟斌的黑体辐射基础实验…邓泽微等的扫描红外成像、野外气象站…王晴岚的数显风速仪邱自成等的混沌电路麦远棠等薄膜制备实验研究扬威等的红外热成像无损检测王家奎等的永磁发电机李海等的LED热阻测量刘亮等的“动栅式”分光计严雪飞等的位移光纤传感器设计……