1、 大学物理实验绪论大学物理实验绪论( (二二) ) 大学物理实验精品课程网站大学物理实验精品课程网站: : e- 直接测量的程序直接测量的程序 数据处理的基本方法数据处理的基本方法 物理实验的基本测量方法物理实验的基本测量方法 物理实验的基本调整技术物理实验的基本调整技术 最佳值最佳值 E1.0%取取1位位 E 1.0%取取2位位 Uxx x 相对误差相对误差 结果表示结果表示 不确定度不确定度 22 (1) (0.683) x P n S Ut n %100 x U E x 当首位数字当首位数字 3时，时，U取一位数字，取一位数字， 当首位数字当首位数字 3时，时，U取两位数字取两位数字 对
2、齐对齐 结果表示：结果表示： ()(6.380.05) gxxU (P=0.683)(P=0.683) 用天平（仪器误差用天平（仪器误差 ）测某一物体的重量，数据如下：）测某一物体的重量，数据如下： g02. 0 仪 次数次数 1 2 3 4 5 6 7 8 平均值平均值 重量重量g 6.47 6.26 6.52 6.50 6.40 6.25 6.30 6.31 6.376 0.111 不确定度：不确定度： 2222 (1) 0.111 (0.683)(1.08)(0.683 0.02)0.044g 8 P n x UtS x s 相对误差：相对误差： %8 . 0 x U E 计算器统计计算
3、功能计算器统计计算功能(SD (SD 或或 stat),stat),计算计算SxSx 最佳值最佳值 不确定度传递不确定度传递 结果表示结果表示 相对误差相对误差 2 2 2 2 yxN U y f U x f U 0.683)P)(单位（ N UNN 间接测量量表述间接测量量表述 ),(zyxfN 100% N U E N 直接测量的程序直接测量的程序 记录仪器型号及误差记录仪器型号及误差 测量得测量得x1(以有效数字记录以有效数字记录) 重复测量得重复测量得x2、 x3 x1、x2、x3 是否相等是否相等 是是 被测物理量相对比被测物理量相对比 较稳定较稳定, 无需再测无需再测 存在随机误差
4、存在随机误差, 需追加测量次数需追加测量次数, n 6 否否 实验数据处理方法实验数据处理方法 列表法列表法：按一定形式和顺序列成表格。：按一定形式和顺序列成表格。 图示法和图解法图示法和图解法 （例：弹簧拉伸）（例：弹簧拉伸） 最小二乘原理与曲线拟合最小二乘原理与曲线拟合 逐差法逐差法 实验中记录的原始数据需经过适当的处理和计算实验中记录的原始数据需经过适当的处理和计算 才能反映出事物的内在规律或得出测量值，这种处理才能反映出事物的内在规律或得出测量值，这种处理 的计算过程称为的计算过程称为数据处理数据处理 。 列表法列表法 1. 记录实验原始数据记录实验原始数据，清楚反映物理量之间的一一对
5、应关系。，清楚反映物理量之间的一一对应关系。 3. 数据在列表时，应按以下数据在列表时，应按以下原则原则： （1）表格应简明、齐全、清楚有条理、分类明显，便于反映）表格应简明、齐全、清楚有条理、分类明显，便于反映 各物理量之间的关系。各物理量之间的关系。 （2）各栏目均应标明名称和单位。单位应按国标规定标明。）各栏目均应标明名称和单位。单位应按国标规定标明。 名称若为自定义符号，应加以说明。名称若为自定义符号，应加以说明。 （3）表中的数据应正确反映测量结果的有效数字。）表中的数据应正确反映测量结果的有效数字。 2. 列入数据处理过程中的一些列入数据处理过程中的一些重要中间结果重要中间结果。
6、用分度值为用分度值为0.0020.002cmcm的游标尺测量一空心园柱体，的游标尺测量一空心园柱体， 测得其内径测得其内径d d、外径、外径D D 及高及高H H 的数值如下表所示。的数值如下表所示。 0.002cm仪 平均值平均值 4 4.81038103 3 3.30003000 1 1.50505050 sx 0 0.0029400294 0 0.00260026 0 0.00210021 1.506 3.381 4.812 6 1.504 3.302 4.810 5 1.506 3.300 4.808 4 1.508 3.296 4.806 3 1.504 3.298 4.871 2
7、1.502 3.302 4.812 1 dcm Dcm Hcm 测量次数测量次数 原始数据记录表原始数据记录表 4.814 3.302 列表法列表法 物理量的物理量的 名称和单位名称和单位 有效数字有效数字 正确正确 注意注意: 不合理数据判断不合理数据判断 和修改方法！和修改方法！ 不要乱涂乱改！不要乱涂乱改！ 请用钢笔或圆珠笔记录数据请用钢笔或圆珠笔记录数据! 不可以用铅笔不可以用铅笔! 图示和图解法的优点图示和图解法的优点 清晰地看到定性关系清晰地看到定性关系 方便地比较不同特性方便地比较不同特性 合理地从图上得到有用的信息合理地从图上得到有用的信息 二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线
8、 电阻随温度的变化关系电阻随温度的变化关系 图示和图解法图示和图解法 图线的种类图线的种类： 物理量的物理量的关系曲线关系曲线、元件的、元件的特性曲线特性曲线、仪器仪表的、仪器仪表的定标曲定标曲 线线等。这类曲线一般是光滑连续的曲线或直线。等。这类曲线一般是光滑连续的曲线或直线。 仪器仪表的仪器仪表的校准曲线校准曲线。这类图线的特点是两物理量之间并。这类图线的特点是两物理量之间并 无简明的函数关系，其图线是无规则的折线。无简明的函数关系，其图线是无规则的折线。 计算用图线计算用图线。这类图线是根据较精密的测量数据经过整理。这类图线是根据较精密的测量数据经过整理 后，精心地绘制在标准图纸上，以便
9、计算和查对。后，精心地绘制在标准图纸上，以便计算和查对。 -180 -150 -120 -90 -60 -30 0 0.96001.00001.0400 /0 () 图示和图解法图示和图解法 测量数据的处理方法测量数据的处理方法 作图法：作图法： 直观、形象，但准确度要差一些直观、形象，但准确度要差一些 实验图线绘制的要点实验图线绘制的要点： 图纸的选择图纸的选择 坐标轴的确定与分度坐标轴的确定与分度 实验点的标志实验点的标志 图线的描绘图线的描绘 图的注解和说明图的注解和说明 解析点的选取 作图步骤与规则：作图步骤与规则： 本课程中主要采用直角坐本课程中主要采用直角坐 标纸（毫米方格纸）。标
10、纸（毫米方格纸）。 应能包含所有的实验点。应能包含所有的实验点。 并且尽量并且尽量不损失实验数据不损失实验数据 的有效数字位数的有效数字位数 不扩大误差不扩大误差 图示和图解法图示和图解法- 选择坐标纸选择坐标纸 F/g L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.58 22.40 23.85 25.65 27.02 28.80 以横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量以横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量. . 注明坐标轴所代表的注明坐标轴所代表的物理量的名称及单位物理量的名称及单位。 在坐标轴上每隔一定间距，标注坐标分度。在坐标轴上每隔一定间距，标注坐标分度。
11、 图示和图解法图示和图解法-确定坐标轴确定坐标轴 Fg L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 自变量自变量 因变量因变量 坐标轴的分度应使实验点的坐标值都能正确、迅速、方坐标轴的分度应使实验点的坐标值都能正确、迅速、方 便地找到，用便地找到，用 3 3、6 6、7 7、9 9表示一个单位是表示一个单位是不合理不合理的。的。 不损失有效数字。不损失有效数字。 图线应充满整个图纸。图线应充满整个图纸。坐标轴的坐标轴的起点不一定从零开始起点不一定从零开始 图示和图解法图示和图解法-如何正确标注坐标分度？如
12、何正确标注坐标分度？ Fg L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 用标志符号用标志符号“+ +”标出各测量数据点的坐标位置。标出各测量数据点的坐标位置。 在一张图上同时画几条曲线时，各条曲线应采用不同的在一张图上同时画几条曲线时，各条曲线应采用不同的 标志符号表示，如标志符号表示，如“”、“”、“”等。一般不等。一般不 用用“ ” 使用使用削尖的削尖的HB铅笔铅笔 图示和图解法图示和图解法-正确标出测量标志点正确标出测量标志点 Fg L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 12
13、0.0 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 用直尺、曲线板，根据实验点的分布趋势作光滑连续的用直尺、曲线板，根据实验点的分布趋势作光滑连续的 曲线或直线（除校准曲线外，一般都不连成折线）。曲线或直线（除校准曲线外，一般都不连成折线）。 不强求每个实验点都落在曲线或直线上，而只要使得实不强求每个实验点都落在曲线或直线上，而只要使得实 验点均匀地分布在曲线或直线的两侧。验点均匀地分布在曲线或直线的两侧。 图示和图解法图示和图解法-连接实验图线连接实验图线 Fg L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.00 22.00 24.00 26
14、.00 28.00 在图纸的明显位置上标明图线的名称、作者、作图日期在图纸的明显位置上标明图线的名称、作者、作图日期 必要的简短说明（如实验条件、数据来源、数据表格、必要的简短说明（如实验条件、数据来源、数据表格、 简单的计算等）。简单的计算等）。 图示和图解法图示和图解法-图注与说明图注与说明 Fg L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 弹簧拉伸弹簧拉伸 LF关系曲线关系曲线 比例比例: : 横轴横轴: : 1cm=10.0g 纵轴纵轴: : 1cm=1.00cm 图名图名 若直线方程为：若直线方
15、程为：y = a + b xy = a + b x 则：斜率则：斜率 b b ： 截距截距a a： 12 12 xx yy b 12 2112 xx yxyx a 图示和图解法图示和图解法-计算直线的斜率和截距计算直线的斜率和截距 两点式计算两点式计算 在直线上取两点（解析点）在直线上取两点（解析点）, , 不能取用原始实验数据不能取用原始实验数据。 用与实验点不同的记号标记，并在旁注明其坐标值。用与实验点不同的记号标记，并在旁注明其坐标值。 注意书写注意书写正确的有效数字正确的有效数字。 为减小误差，为减小误差，所取两点应所取两点应在实验范围内尽量彼此远离在实验范围内尽量彼此远离 图示和图解
16、法图示和图解法-选取解析点选取解析点 Fg L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 弹簧拉伸弹簧拉伸 L L- -F F关系曲线关系曲线 比例比例: : 横轴横轴1 1cm=10.0gcm=10.0g 纵轴纵轴1 1cm=1.00cmcm=1.00cm (35.0, 21.90) (108.0, 27.80) Fg L/cm F/g L/cm 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 20.58 22.40 23.85 25.65 27.02 28.80 20.0 40.0 60
17、.0 80.0 100.0 120.0 (35.0, 21.90) (108.0, 27.80) 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 12 12 FF LL K 0 .350 .108 90.2180.27 =0.0808 cm/g 斜率斜率 弹簧拉伸弹簧拉伸 LF关系曲线关系曲线 比例比例: : 横轴：横轴：1cm=10.0g 纵轴纵轴: : 1cm=1.00cm n /nm 1.6500 500.0 700.0 1.6700 1.6600 1.7000 1.6900 1.6800 600.0 400.0 玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图 n /nm
18、1.6500 500.0 700.0 1.6700 1.6600 1.7000 1.6900 1.6800 600.0 400.0 玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图 不当图例展示不当图例展示(一一) 曲线太粗，不曲线太粗，不 均匀，不光滑。均匀，不光滑。 应该用直尺、应该用直尺、 曲线板等工具曲线板等工具 把实验点连成把实验点连成 光滑、均匀的光滑、均匀的 细实线。细实线。 改正为：改正为： 定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线 1.2000 1.6000 0.8000 0.4000 P/105Pa t/ 60.00 140.00 100.00 o 120.00 80.00 40.00
19、 20.00 定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线 1.0000 1.1500 1.2000 1.1000 1.0500 P/105Pa 50.00 90.00 70.00 20.00 80.00 60.00 40.00 30.00 t/ 改正为：改正为： 不当图例展示不当图例展示(二二) 图纸使用不当。图纸使用不当。 实际作图时，实际作图时， 坐标原点可以坐标原点可以 不从零开始。不从零开始。 错错 图图 正正 确确 的的 图图 I/A R/W W 最小二乘法线性拟合最小二乘法线性拟合 设两物理量设两物理量 x x、y y 满足线性关系满足线性关系 y y = =a a + +bxbx，
20、 等精度地测得一组互相独立的实验数据等精度地测得一组互相独立的实验数据 x xi i，y yi i i = i = 1,n1,n 当所测各当所测各y yi i 值与拟合直线上的值与拟合直线上的 a +bxa +bxi i之间偏差的之间偏差的 平方和最小，即平方和最小，即 所得系数所得系数a,ba,b最好最好, ,拟合公式即为最佳经验公式拟合公式即为最佳经验公式。 2 1 () n ii i Qyabx 最小 0)( 2 0) 1)( 2 1 1 n i iii n i ii xbxay b Q bxay a Q 最小二乘法线性拟合最小二乘法线性拟合 微积分中极值微积分中极值 的必要条件的必要条
21、件 解方程得解方程得: : n i i n i i n i ii n i i n i i n i i n i i n i i n i i n i i n i ii xnx yxnxy b xnx xyxyx a 1 2 2 1 111 1 2 2 1 1 2 111 2 2 xx xyyx 2 2 2 xx yxxxy 最小二乘法线性拟合最小二乘法线性拟合 最小二乘法线性拟合最小二乘法线性拟合 相关系数相关系数r r ： 最小二乘法处理数据除给出最小二乘法处理数据除给出 a a、b b 外，外， 还应给出相关系数还应给出相关系数 r r 。 r r 定义为：定义为： r r 表示两变量之间的函
22、数关系与线性的符合程度表示两变量之间的函数关系与线性的符合程度。 | |r r| |1 1，x x、y y 间线性关系好间线性关系好， |r|r|0 0 ，x x、y y 间无线性关系间无线性关系，拟合无意义拟合无意义。 物理实验中一般要求物理实验中一般要求 r r 绝对值达到绝对值达到0 0. .999999以上以上。 22 )()( )( )( yyxx yyxx r ii ii n x x i n y y i 其中其中 线性关系（相关系数）线性关系（相关系数） 最小二乘法最小二乘法-常用数据处理软件常用数据处理软件 物理实验中心机房物理实验中心机房(237(237室室) ) 提供免费计算
23、机作图与打印提供免费计算机作图与打印 仅限教学要求内容仅限教学要求内容(2(2个实验个实验),), 每个实验：每个实验：B5B5纸纸1 1张张/ /人人 Origin Excel a a、b b、r r 的具体求解方法：的具体求解方法： 1. 1. 用计算机用计算机Excel Excel 程序程序; ; 2.2. 用计算机用计算机OriginOrigin软件。软件。 注意：注意：用最小二乘法处理前一定要先用用最小二乘法处理前一定要先用 作图法作图作图法作图, ,以剔除异常数据以剔除异常数据! 将数据输入后将数据输入后 选择选择AnalysisAnalysis 0.50 1.00 1.50 2.
24、00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 x/cm t/s 位置随时间变化曲线位置随时间变化曲线 0.002.004.006.008.0010.00 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 I/mA U/V L60cm L80cm 图图1 1 不同光照条件下太阳能电池伏安特性曲线不同光照条件下太阳能电池伏安特性曲线 将数据输入后将数据输入后 选择数据绘图选择数据绘图 华东理工大学物理实验
25、教学中心华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology 在曲线上双击在曲线上双击 选择选择B B- -SplineSpline线型线型 华东理工大学物理实验教学中心华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology 曲线光滑曲线光滑 选择适当宽度等选择适当宽度等 华东理工大学物理实验教学中心华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology 在标度数字上双击在标度数字上双
26、击 可改变有效位数等可改变有效位数等 华东理工大学物理实验教学中心华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology 选择读取数据选择读取数据 由误差理论可知：算术平均值最接近于真值，由误差理论可知：算术平均值最接近于真值， 因此实验中应进行多次测量。但是，在下例中多次因此实验中应进行多次测量。但是，在下例中多次 测量并不能达到好的效果。测量并不能达到好的效果。 例：例：测量弹簧的倔强系数测量弹簧的倔强系数 每增加每增加1个砝码其相应的弹簧长度变化量为：个砝码其相应的弹簧长度变化量为： 677 122 011 xxx x
27、xx xxx 砝码质量砝码质量/Kg 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 弹簧伸长位置弹簧伸长位置/cm x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 逐逐 差差 法法 只有首末两次的测量值才对单次测量的平只有首末两次的测量值才对单次测量的平 均值起作用，而一切中间量都失去意义。均值起作用，而一切中间量都失去意义。 这就是说，多次测量和单次测量没有差别这就是说，多次测量和单次测量没有差别, 失去了多次测量减小误差的优越性。失去了多次测量减小误差的优越性。 77 )(.)()( 07671201 xxxxxxxx x 逐逐 差差 法法
28、 为保持多次测量的优越性，把数据分为两组。为保持多次测量的优越性，把数据分为两组。 3 2 1 0 x x x x 7 6 5 4 x x x x 374 263 152 041 xxx xxx xxx xxx 1234 4 4 xxxx x 这种处理数据的方法称为这种处理数据的方法称为逐差法逐差法。逐差法的。逐差法的优点优点在于可以在于可以 充分利用实验中测量采集的数据，达到对数据取平均（即保持充分利用实验中测量采集的数据，达到对数据取平均（即保持 多次测量的优越性，减少偶然误差）的效果，而且还可以最大多次测量的优越性，减少偶然误差）的效果，而且还可以最大 限度地保证不损失有效数字、减少相对
29、误差。是实验中常用的限度地保证不损失有效数字、减少相对误差。是实验中常用的 处理数据的方法。处理数据的方法。 逐逐 差差 法法 为了直观和便于处理，也常用列表格方法来表示，以免搞错。为了直观和便于处理，也常用列表格方法来表示，以免搞错。 注意注意: 逐差法使用的条件逐差法使用的条件 1 1、 函数具有函数具有 y y = =kxkx+ +b b 的线性关系或的线性关系或x x的多项式形式的多项式形式 （y y = = a a0 0a a1 1x xa a2 2x x2 2a an nx xn n） 2 2、自变量、自变量x x为等间距变化为等间距变化, ,即即x x的每个改变量的每个改变量 x
30、 x都相等都相等, , x x即为间距即为间距, , 两物理量之间又呈线性关系时两物理量之间又呈线性关系时 。 物理实验的基本测量方法物理实验的基本测量方法 掌握物理实验的思想方法，有助于实验工掌握物理实验的思想方法，有助于实验工 作与科学研究的开展和科学能力的提高。作与科学研究的开展和科学能力的提高。 比较、放大、补偿、比较、放大、补偿、 模拟模拟. 转换转换 （非电量电测，非光量的光测）（非电量电测，非光量的光测） 干涉计量干涉计量 直接比较法直接比较法 将待测量与经过校准的仪器或量具进行直接比较，测出其大小。将待测量与经过校准的仪器或量具进行直接比较，测出其大小。 电表是根据比较法电表是
31、根据比较法 设计而成的仪器。设计而成的仪器。 比较法比较法 补偿平衡比较法补偿平衡比较法 平衡测量、补偿测量或示零测量是平衡测量、补偿测量或示零测量是 物理实验和科研中常用的测量方法。物理实验和科研中常用的测量方法。 平衡电桥测电阻平衡电桥测电阻 补偿测量未知电池电动势补偿测量未知电池电动势 比较法比较法 I=0 Ex E0 电电 位位 差差 计计 替代比较法替代比较法 当某些物理量无法直接比较时，利用物理量之间的函数关系制当某些物理量无法直接比较时，利用物理量之间的函数关系制 作成相应的仪表、仪器进行比较测量。作成相应的仪表、仪器进行比较测量。 曹冲称象、糖量计、比重计、温度计曹冲称象、糖量
32、计、比重计、温度计 比较法比较法 放大法放大法： 机械放大法机械放大法 通过某种方法将被测量放大后，再进行测量。通过某种方法将被测量放大后，再进行测量。 把螺纹细分而进行放大。把螺纹细分而进行放大。 20 0 d 放大法放大法 累积放大法累积放大法 光学放大法光学放大法 周期测量周期测量 模拟法模拟法： 对不易测量的量，用对模型的测量代替对原型的测量。对不易测量的量，用对模型的测量代替对原型的测量。 风洞实验风洞实验 物理模拟物理模拟 静电场模拟静电场模拟 数学模拟数学模拟 转换测量法：转换测量法：根据物理量之间的各种效应根据物理量之间的各种效应 和函数关系利用变换原理进行测量和函数关系利用变
33、换原理进行测量 参量换测法参量换测法： 能量换测法能量换测法：主要利用传感器进行非电量电测：主要利用传感器进行非电量电测 2 sin 2 sin min A A n ll sf E / / 温度电测温度电测 声速测量声速测量 霍尔法测磁场霍尔法测磁场 测酸、碱、盐溶液的浓度测酸、碱、盐溶液的浓度. . I IC C 转换测量法：转换测量法： 用压电传感器用压电传感器 测驾驶员座椅的测驾驶员座椅的 受力分布。受力分布。 待测粮食待测粮食 传送带传送带 粮食烘干装置粮食烘干装置 待测粮食的含水量与待测粮食的含水量与 反射光强反射光强 有关有关 I0 I 转换测量法：转换测量法： 利用声波反射，判断
34、前方障碍物利用声波反射，判断前方障碍物 （冰山、暗礁、船只、鱼群等）。（冰山、暗礁、船只、鱼群等）。 非电量电测非电量电测 转换测量法：转换测量法： 非光量的光测非光量的光测 地球地球 月球月球 直角反射器直角反射器 通过测发射与接收两光信号的时间通过测发射与接收两光信号的时间 ，在，在C已知的条件下，可知已知的条件下，可知 地球、月球之间距离为地球、月球之间距离为38万公里。激光万公里。激光 具有良好的方向性。故制成各种激光测具有良好的方向性。故制成各种激光测 距仪。距仪。 t 2 53秒秒 转换测量法：转换测量法： 干涉计量法干涉计量法: :现代精密计量的基础。现代精密计量的基础。 待测平
35、面待测平面 平晶平晶 待测平面待测平面 平晶平晶 零位调整零位调整 水平、铅直调整；水平、铅直调整； 视差消除视差消除 共轴调整共轴调整 逐次逼近法逐次逼近法 先定性、后定量原则先定性、后定量原则 物理实验的基本调整与操作技术物理实验的基本调整与操作技术 最大程度减小系统误差，提高实验结果的准确度。最大程度减小系统误差，提高实验结果的准确度。 水准仪水准仪 电学实验基本要求电学实验基本要求 先接线，后通电先接线，后通电 先断电，后拆线先断电，后拆线 仪器布局合理仪器布局合理 “便于连线，利于操作，便于连线，利于操作， 易于观察，保证安全易于观察，保证安全” 一个一个回路接线一个一个回路接线 光
36、学实验基本要求光学实验基本要求 等高共轴调节：各透镜的光轴等高共轴调节：各透镜的光轴 以及其它光学元件中心重合以及其它光学元件中心重合 “先粗调，后细调先粗调，后细调” 不要用手捏在光学面上不要用手捏在光学面上 严禁激光直射眼睛严禁激光直射眼睛 5 明确实验目标和测量对象明确实验目标和测量对象 实验方法的选择实验方法的选择 测量方法的选择测量方法的选择 测量仪器的选择与配套测量仪器的选择与配套 测量条件的选择测量条件的选择 数据处理方法的选择数据处理方法的选择 物理实验方案的设计物理实验方案的设计 这部分内容这部分内容 非常重要非常重要 题目举例题目举例 Freezing droplets P
37、lace a water droplet on a plate cooled down to around -20 C. As it freezes, the shape of the droplet may become cone-like with a sharp top. Investigate this effect. 关键词关键词：水滴：水滴 - -20 20 带有尖顶的锥形带有尖顶的锥形 研究目的研究目的：探究形成尖顶的原因和影响因素：探究形成尖顶的原因和影响因素 铜板铜板 铝板铝板 玻璃板玻璃板 大理石板大理石板 -10.3 -21.5 -27.1 -15.8 铜板铜板 研究结果
38、研究结果实验条件选择实验条件选择 关键词：关键词：巧克力、温度范围巧克力、温度范围 研究目的：研究目的：巧克力“热滞”的温度范围及相关影响因素巧克力“热滞”的温度范围及相关影响因素 熔化温度和凝固温度熔化温度和凝固温度 不一致的现象不一致的现象 题目举例题目举例 研究结果研究结果实验方法选择实验方法选择 242628303234363840 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 温度T/ 黏度pa s 升温过程 降温过程 升温过程中升温过程中 黏度突变后趋于稳定黏度突变后趋于稳定： 熔化点熔化点 凝固点凝固点 巧克力升降温过程的黏度巧克力升降
39、温过程的黏度-温度温度T图（“图（“热滞回线热滞回线”）”） 题目举例题目举例 Ball Bearing Motor A device called a “Ball Bearing Motor” uses electrical energy to create rotational motion. On what parameters do the motor efficiency and the velocity of the rotation depend? 关键词关键词：滚珠轴承，电驱动旋转：滚珠轴承，电驱动旋转 研究目的研究目的：探究效率和转速的影响因素：探究效率和转速的影响因素 研究
40、结果研究结果测量方法选择测量方法选择 光探头 激光器 直流电源 示波器 滚珠轴承 中国大学生物理学术竞赛中国大学生物理学术竞赛 CUPTCUPT（中国大学生物理学术竞赛）是中国借鉴国（中国大学生物理学术竞赛）是中国借鉴国 际青年物理学家锦标赛（际青年物理学家锦标赛（IYPTIYPT）的模式创办的国）的模式创办的国 内全国性赛事。内全国性赛事。 是一项本科学生参与，以团队辩论和对抗为形式是一项本科学生参与，以团队辩论和对抗为形式 的物理竞赛。的物理竞赛。 学生们根据给定的开放性物理问题进行研究，学生们根据给定的开放性物理问题进行研究， 就解决给定开放性物理问题的基本知识、理论分就解决给定开放性物
41、理问题的基本知识、理论分 析、实验方案、结果讨论等进行辩论。析、实验方案、结果讨论等进行辩论。 CUPT CUPT 已成功举办6 6届，我校参加 了全部比赛，成绩斐然。 成为国内具有重要影响力的大学生物理竞技赛事成为国内具有重要影响力的大学生物理竞技赛事 之一。之一。 本次校内选拔赛旨在选拔本次校内选拔赛旨在选拔 20162016上海市和全国上海市和全国 CUPTCUPT的参赛队员，的参赛队员， 同时也为跨学科跨年级交流提供了一个良好的平同时也为跨学科跨年级交流提供了一个良好的平 台，开放性的问题使得不同学科的同学均可参与台，开放性的问题使得不同学科的同学均可参与 到问题的研究中。到问题的研究
42、中。 我校我校CUPTCUPT团队团队 在比赛中的部分剪影在比赛中的部分剪影 20152015年，4949支参赛队伍， 2121支观摩队伍 我校先后遭遇了清华大学，中国我校先后遭遇了清华大学，中国 科技大学，国防科技大学（东道科技大学，国防科技大学（东道 主），兰州大学，解放军交通学主），兰州大学，解放军交通学 院等理论上的强队，院等理论上的强队， 经过多番唇枪舌战和拼杀，我校经过多番唇枪舌战和拼杀，我校 获得了总分排名获得了总分排名17的好成绩，的好成绩， 汪瑜懿同学在众多的辩论高手中汪瑜懿同学在众多的辩论高手中 脱颖而出，获得最佳正方的单项脱颖而出，获得最佳正方的单项 奖。奖。 上海市上海
43、市CUPT比赛于比赛于2014,2015成成 功举办了功举办了2届；届； 我校获得了一等奖我校获得了一等奖2项，二等奖项，二等奖4 项。项。 这里的问题很物理这里的问题很物理 磁磁 力力 摆摆 光光 环环 液液 膜膜 发发 动动 机机 2015 部分课题部分课题 涵盖大学物理基础知识，涵盖大学物理基础知识， 实验研究内容丰富，没有实验研究内容丰富，没有 标准答案，可自由发挥，标准答案，可自由发挥， 极富创造性！极富创造性！ 这里的物理很生活这里的物理很生活 让叶片唱起歌让叶片唱起歌 让刷子动起来让刷子动起来 端咖啡的学问端咖啡的学问 这里的生活很创意这里的生活很创意 小变大？大变小？小变大？大
44、变小？ 滑翔？回旋？滑翔？回旋？ 看视简单的实验，实看视简单的实验，实 则变化多端则变化多端 这里有合作，这里有合作， 这里有挑战，这里有挑战， 正正 方方 反反 方方 评论方评论方 正方正方 陈述陈述 反方反方 提问提问 正反双方讨论正反双方讨论 评论方提问，评论，评论方提问，评论， 正方总结正方总结 评委提问评委提问+ 打分打分 这里有汗水，这里有汗水， 这里有收获。这里有收获。 还等什么，加入我们，还等什么，加入我们， 2016 CUPT2016 CUPT，有你会更精彩。，有你会更精彩。 1.1.信息公布网址：信息公布网址：精品课程网站精品课程网站 e e- - 大学物理实验大学物理实验/ /竞赛园地竞赛园地 2.2.报名时间报名时间： 9月月29日前日前 邮箱邮箱: : iypt_ecust 3. 宣讲会时间：宣讲会时间：9月月25日（下周五）日（下周五）13:3015:10 地点：地点：A A教教 401401室室 下周实验下周实验 地点地点: : 本楼本楼341341室室 内容内容: : 基本测量基本测量 请完成请完成习题习题- -8 8和和基本测量基本测量的的预习报告预习报告 实验课请携带实验课请携带 实验报告、实验报告、 预习报告、预习报告、 计算器计算器、证件、证件 通通 知知 收获在于努力！收获在于努力！
