實(shí)驗(yàn)教案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)第一頁，共六十八頁，2022年，8月28日2本次課內(nèi)容上學(xué)期實(shí)驗(yàn)存在的問題本學(xué)期的教學(xué)安排介紹綜合專題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一般程序本學(xué)期實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡介本學(xué)期實(shí)驗(yàn)成績考核第二頁，共六十八頁，2022年，8月28日3上學(xué)期實(shí)驗(yàn)存在的問題不及時(shí)選實(shí)驗(yàn)，選上后又缺課。不預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，或預(yù)習(xí)報(bào)告沒有數(shù)據(jù)表格；個別同學(xué)抄別人的數(shù)據(jù)和作業(yè)。不及時(shí)交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。數(shù)據(jù)記錄不規(guī)范。不注意有效數(shù)字位數(shù)要求。畫圖不規(guī)范。不會進(jìn)行直接或間接測量量的不確定度分析。第三頁，共六十八頁，2022年，8月28日41.選擇合適的坐標(biāo)分度值，確定坐標(biāo)紙的大小。2.標(biāo)明坐標(biāo)軸：用粗實(shí)線畫坐標(biāo)軸，用箭頭標(biāo)軸方向，標(biāo)坐標(biāo)軸的名稱或符號、單位,再按順序標(biāo)出坐標(biāo)軸整分格上的量值。3.標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可用“●

”、“×”、“○”等符號標(biāo)出（同一坐標(biāo)系下不同曲線用不同的符號）。

4.連成圖線：用直尺、曲線板等把點(diǎn)連成直線、光滑曲線。一般不強(qiáng)求直線或曲線通過每個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)使部分實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在圖線上，不在圖線上的其它實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對稱的分布在圖線兩側(cè)。5.標(biāo)出圖線特征：在圖上空白位置標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件或從圖上得出的某些參數(shù)。如利用所繪直線可給出被測電阻R大小：從所繪直線上讀取兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)就可求出R值。6.標(biāo)出圖名：在圖線下方或空白位置寫出圖線的名稱及某些必要的說明。作圖要求第四頁，共六十八頁，2022年，8月28日5I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由圖上A、B兩點(diǎn)可得被測電阻R為：電阻伏安特性曲線作者：xx伏安法測電阻完整圖第五頁，共六十八頁，2022年，8月28日6

直接測量量不確定度的評定1）計(jì)算：3）計(jì)算：等精度多次測量和4）2）計(jì)算：剔除壞值后，重復(fù)1）2）（已無壞值）5)最終結(jié)果：第六頁，共六十八頁，2022年，8月28日7直接測量量數(shù)據(jù)處理舉例1.某長度測6次,分別為29.1829.1929.2729.2529.2629.24(cm)m=0.02cmcm計(jì)算第七頁，共六十八頁，2022年，8月28日8不確定度保留1位,且與平均值的最后一位對齊。取一位取一位最后結(jié)果：第八頁，共六十八頁，2022年，8月28日9間接測量結(jié)果不確定度評定1、計(jì)算各直接量不確定度2、計(jì)算5、最后結(jié)果{3、根據(jù)求出或4、用或求出第九頁，共六十八頁，2022年，8月28日10間接測量量數(shù)據(jù)處理舉例

測得某圓柱體質(zhì)量M，直徑D，高度H值如下，計(jì)算其密度及不確定度。第十頁，共六十八頁，2022年，8月28日11代入數(shù)據(jù)計(jì)算密度第十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日12計(jì)算密度取對數(shù):微分:第十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日13相對誤差第十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日14絕對誤差測量結(jié)果第十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日15或先計(jì)算合成不確定度：再計(jì)算相對不確定度：結(jié)果是一致的第十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日161.課程內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)大課4學(xué)時(shí)專題實(shí)驗(yàn)1個系列（包括3個實(shí)驗(yàn)），分3次完成，每次4學(xué)時(shí)，共12學(xué)時(shí)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)1個，分3次完成，每次4學(xué)時(shí)，共12學(xué)時(shí)。本學(xué)期教學(xué)安排本學(xué)期計(jì)劃學(xué)時(shí)28學(xué)時(shí)，其中講課4學(xué)時(shí)，專題實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)。第十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日172.實(shí)驗(yàn)時(shí)間表(表格中數(shù)字為周次,共分4輪，每輪3周)345789101112131415節(jié)日放假按學(xué)校調(diào)課實(shí)際安排，請關(guān)注網(wǎng)上通知。

物理實(shí)驗(yàn)課程為開放式教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間內(nèi)學(xué)生可以自選上課時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。按要求完成教學(xué)內(nèi)容。第十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日183、每周實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間（3-15周）：9個時(shí)段周一周二周三周四周五第1時(shí)段1:20-4:40第2時(shí)段5:30-8:50第十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日19選課網(wǎng)址：點(diǎn)擊：物理實(shí)驗(yàn)教務(wù)系統(tǒng)第十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日20大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教務(wù)系統(tǒng)從這里登錄選實(shí)驗(yàn)從這里查看各種通知第二十頁，共六十八頁，2022年，8月28日214、選課

（1）9月6日中午12：00開始網(wǎng)上選課，每輪實(shí)驗(yàn)提前一周開始選，一次選擇連續(xù)三周的同一個時(shí)間段。（2）網(wǎng)上選實(shí)驗(yàn)時(shí)請注意：兩類實(shí)驗(yàn)均需連續(xù)三周完成，不要和其他課程、活動沖突，選課后記清自己所選的實(shí)驗(yàn)名稱和時(shí)間段，做好預(yù)習(xí)，按時(shí)上課。錯過時(shí)間自行負(fù)責(zé)。（3）實(shí)驗(yàn)選定后可在網(wǎng)上自行調(diào)整（可退、可選），但不能退兩天之內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，特殊原因需持醫(yī)院證明或?qū)W院教學(xué)科簽字蓋章的證明，到7308魏老師處辦理。（4）平時(shí)實(shí)驗(yàn)選課問題咨詢：周三下午2:00~5:007308魏老師（5）本學(xué)期選課密碼：學(xué)號(請注意修改)第二十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日22

什么是綜合專題實(shí)驗(yàn)由幾個內(nèi)容相關(guān)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)組合而成的系列實(shí)驗(yàn)——同一個物理量用不同的方法研究：如光源光譜；——同一個物理現(xiàn)象的各種表現(xiàn)：如波的衍射；——較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)分多次進(jìn)行：如超聲波原理及應(yīng)用；光纖專題；——用同一個儀器研究不同的物理現(xiàn)象：如邁克耳孫干涉儀系列實(shí)驗(yàn)等等……綜合專題實(shí)驗(yàn)第二十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日23

為什么要進(jìn)行綜合專題實(shí)驗(yàn)

——對綜合實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練：在一個專題中使用多種儀器，運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)方法；

——對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納、綜合、分析能力的訓(xùn)練

——多角度、全方位、深入地對物理本質(zhì)進(jìn)行探討第二十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日24三個實(shí)驗(yàn)同時(shí)預(yù)習(xí)，上課時(shí)到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場安排做實(shí)驗(yàn)的順序。第一次課帶本專題三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告，全部交給老師檢查，無預(yù)習(xí)報(bào)告不能做實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)完成后數(shù)據(jù)交教師簽字。最后一個實(shí)驗(yàn)完成后，次周內(nèi)交三個實(shí)驗(yàn)報(bào)告及小論文（結(jié)合專題撰寫科技論文，該論文不是對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的簡單復(fù)述。論文不少于1500字，嚴(yán)禁抄襲?。ｎ}實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般要求第二十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日25本學(xué)期開設(shè)的綜合專題實(shí)驗(yàn)題目超聲波原理及其應(yīng)用專題：

1）超聲波的產(chǎn)生與傳播

2）固體彈性的測量

3）超聲波探測與成像基本原理電子特性專題：

1）金屬電子逸出功的測定

2）用密立根油滴儀測量電子電量

3）電子在電場、磁場中的運(yùn)動及電子比荷的測定衍射專題

1)透射光柵衍射

2)光波的單縫及圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射

3)微波布拉格衍射第二十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日26光源光譜專題

1）棱鏡光譜與光柵光譜

2）小型棱鏡攝譜儀測氫原子光譜

3）光柵光譜儀測光譜

邁克爾孫干涉儀專題

1）測量鈉光的雙線波長差

2）白光干涉現(xiàn)象測量平板玻璃的折射率

3）法布里-珀羅干涉儀測鈉雙線波長差

光纖技術(shù)專題

1）光源與光纖特性

2）光信號傳輸

3）光纖傳感器

第二十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日27小論文內(nèi)容：題目背景理論實(shí)驗(yàn)方法總結(jié)現(xiàn)象和結(jié)果擴(kuò)展：方法、應(yīng)用領(lǐng)域、內(nèi)容不足與建議（關(guān)于內(nèi)容、方法方面）

科技小論文的形式和內(nèi)容是開放性的，學(xué)生可以從各自不同的角度來綜合表述實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和結(jié)果，并展開討論。怎樣綜合？找共性、找差異、找聯(lián)系第二十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日28小論文格式示例（標(biāo)題）×××××專業(yè)班級姓名學(xué)號（論文）摘要：關(guān)鍵詞：（正文）背景論述結(jié)論（撰寫時(shí)間）參考文獻(xiàn)第二十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日291.光的衍射發(fā)展史；2.用金屬逸出功測量儀做設(shè)計(jì)性擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)；3.光纖通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢；4.光波衍射與變換光學(xué)概論；5.密立根油滴實(shí)驗(yàn)過程的探討；6.棱鏡折射與光柵衍射的區(qū)別與聯(lián)系；

………………..小論文第二十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日30綜合專題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹01超聲波測試原理(7415室)（1）超聲波的產(chǎn)生與傳播

（2）固體彈性常數(shù)的測量

（3）超聲波探測

預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義；復(fù)習(xí)示波器的使用。寫出三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告介紹第三十頁，共六十八頁，2022年，8月28日31超聲波是頻率在2104Hz1012Hz的聲波。

本專題簡單介紹超聲波的產(chǎn)生方法、傳播規(guī)律和測試原理，通過對固體彈性常數(shù)的測量了解超聲波在測試方面應(yīng)用的特點(diǎn)；通過對試塊尺寸的測量和人工反射體定位，了解超聲波在檢驗(yàn)和探測方面的應(yīng)用。超聲波測試把超聲波作為一種信息載體，在很多領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的獨(dú)特作用：1）探測魚群或冰山、潛艇導(dǎo)航或傳送信息、地形地貌測繪和地質(zhì)勘探；2）檢驗(yàn)固體材料內(nèi)部的缺陷、材料尺寸測量、物理參數(shù)測量等；3）進(jìn)行人體內(nèi)部器官的組織結(jié)構(gòu)掃描（B超診斷）和血流速度的測量（彩超診斷）等。第三十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日32預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義；復(fù)習(xí)分光計(jì)的使用，參考測量三棱鏡最小偏向角的方法學(xué)習(xí)觀察汞燈的三棱鏡光譜。寫出三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告介紹

02光源光譜專題（5306室）（1）棱鏡光譜與光柵光譜（2）小型棱鏡攝譜儀測氫原子光譜（3）光柵光譜儀測光譜模擬的自然光光譜

氫原子的可見光光譜

第三十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日33

很多光源發(fā)出的光是由多種不同顏色（波長）的光組成的。通過儀器我們可以將這些不同波長的光分開，形成“光譜”，它可以幫助我們了解發(fā)光物體本身的許多其他物理、化學(xué)性質(zhì)。

氣體原子發(fā)光來源于電子在原子內(nèi)部能級間的躍遷。固體發(fā)光和固體的能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。所以對物質(zhì)發(fā)光光譜的研究有助于我們認(rèn)識已知發(fā)光物質(zhì)的微觀性質(zhì)。另外，不同元素的原子有著自己特有的光譜特征，通過對光譜研究也可以幫助我們分析物質(zhì)的組成成分。現(xiàn)代光譜技術(shù)是物理、化學(xué)、材料學(xué)、天文學(xué)、考古學(xué)等研究中不可缺少的手段。

本專題研究主要色散元件棱鏡和光柵的色散性質(zhì)，并利用小型棱鏡攝譜儀和光柵光譜儀進(jìn)行光譜測量。

第三十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日34

03波的衍射

（1）光波的單縫及圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射（7319室）

（2）透射光柵衍射實(shí)驗(yàn)(7317室)

（3）微波布拉格衍射(7317室)

預(yù)習(xí)要求：

認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義，復(fù)習(xí)分光計(jì)的使用，寫出三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告。介紹第三十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日35

電磁波和物質(zhì)波都是波，具有波的干涉、衍射等共性。通過對干涉、衍射現(xiàn)象的研究，可以更深刻地認(rèn)識電磁波和物質(zhì)波的本質(zhì)。另一方面，在人們充分掌握了波動性質(zhì)后，又能利用干涉、衍射現(xiàn)象做為手段研究、探查其他物理現(xiàn)象。

本專題從光波的衍射性質(zhì)入手，先了解衍射的一般性質(zhì)，再學(xué)習(xí)各種波的衍射在測試和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方面的應(yīng)用。第三十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日36

04光纖原理專題（7305室）

（1）光源與光纖特性（2）光信號傳輸

（3）光纖傳感器預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義；了解相關(guān)儀器的使用方法。寫出三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告介紹第三十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日37

光纖全稱為光導(dǎo)纖維，是一種導(dǎo)引光波的波導(dǎo)，是一種新的傳輸介質(zhì)。研究光導(dǎo)纖維傳遞光、信息和圖像的學(xué)科稱為纖維光學(xué)。用光纖來傳遞光能，具有光能損失小、數(shù)值孔徑大、分辨率高、可彎曲、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點(diǎn)。

目前，光纖在通訊、傳感、激光治療儀、激光加工機(jī)等許多方面都獲得了應(yīng)用，但其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是光纖通訊和光纖傳感器。相對于無線電通訊來說，光纖通訊具有傳輸帶寬、通訊容量大、中繼距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、無串音、輕便、材料資源豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本專題從半導(dǎo)體激光器和光纖入手，先了解半導(dǎo)體激光器的電光特性及光纖的結(jié)構(gòu)和一般性質(zhì)，再學(xué)習(xí)光纖的耦合、傳輸特性及在通訊和傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。第三十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日38

05邁克耳孫干涉專題（7304室）（1）測量鈉光的雙線波長差（2）白光干涉現(xiàn)象測量平板玻璃的折射率（3）法布里-珀羅干涉儀測鈉雙線波長差預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀上學(xué)期講義“邁克耳孫干涉儀”實(shí)驗(yàn)；寫出三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告。介紹第三十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日39

邁克耳孫干涉儀是邁克耳孫根據(jù)干涉原理制成的一種精密干涉儀。它的設(shè)計(jì)精巧，用途廣泛，不少其它干涉儀是由此派生出來的。邁克耳孫因發(fā)明干涉儀和在光速測量方面的成就而獲諾貝爾獎。邁克耳孫和他的合作者曾用這種干涉儀進(jìn)行了三項(xiàng)著名的實(shí)驗(yàn)：1．邁克耳孫－莫雷實(shí)驗(yàn)——“以太”漂移實(shí)驗(yàn)，為愛因斯坦創(chuàng)立相對論提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)；2．標(biāo)定米尺——鎘紅線的發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了長度單位的標(biāo)準(zhǔn)化；3．推斷光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)——由干涉條紋可見度隨光程變化的規(guī)律，可推斷光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。邁克耳孫干涉儀用途很廣：觀察干涉現(xiàn)象，研究許多物理因素（如溫度、壓強(qiáng)、電場、磁場等）對光傳播的影響，測波長和測折射率等。本專題研究①邁克耳孫干涉儀在鈉燈照明下鈉雙線波長差的測量；②在白光照明下的白光干涉，用以測量玻璃折射率；③基于邁克耳孫干涉儀結(jié)構(gòu)的法布里-珀羅干涉，測量鈉雙線波長差。第三十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日40

06電子專題（7307室）

（1）金屬電子逸出功的測量（2）用密立根油滴儀測量電子電量（3）電子在電場、磁場中的運(yùn)動及電子比荷的測定預(yù)習(xí)要求：

認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)講義；寫出三個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告。介紹第四十頁，共六十八頁，2022年，8月28日41

本專題從認(rèn)識電子的基本屬性，即從測定電子的電荷值入手，進(jìn)一步研究電子的發(fā)射、電子在電場和磁場中的運(yùn)動情況，從而對電子的特性有一個全面的認(rèn)識，理解電子所涉及問題的廣泛性和深刻性。

1897年，英國著名物理學(xué)家約翰·湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。1997年美國物理學(xué)家密立根做了著名的油滴實(shí)驗(yàn)，測量了電子電荷、電子的質(zhì)量、電子的荷質(zhì)比，而且確定了電子電荷是電量的最小單位。電子質(zhì)量很小，因此它有很大荷質(zhì)比。荷質(zhì)比越大，電子束在電磁場中越容易被聚焦、偏轉(zhuǎn)和加速。利用這些性能可以制成性能優(yōu)越的各種電子束器件和設(shè)備。如顯像管、攝像管、示波器、光電倍增管、高速開關(guān)等。第四十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日42設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有設(shè)計(jì)性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：建立物理模型（多種）；物理模型比較（選擇一種或幾種）；確定實(shí)驗(yàn)方法（由相應(yīng)的模型確定）；選擇儀器設(shè)備（根據(jù)設(shè)計(jì)要求）；選擇最佳參數(shù)（包括實(shí)驗(yàn)測量條件）；制定實(shí)驗(yàn)步驟（包括實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)）。第四十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日43

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的三種類型：

——測量型實(shí)驗(yàn)：對某一物理量（如電容、折射率、靜態(tài)磁特性的測量等）進(jìn)行測定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

——研究型實(shí)驗(yàn)：用實(shí)驗(yàn)確定兩物理量或多物理量之間的關(guān)系（電源特性研究，超聲波的應(yīng)用），并對其物理原理、外界條件的影響或應(yīng)用價(jià)值等進(jìn)行研究；

——制作型實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)并組裝或制作裝置，如萬用表的組裝、全息光柵制作等。第四十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日44一般要求第一次為準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，要求課前預(yù)先作好設(shè)計(jì)方案和參考資料列表。無設(shè)計(jì)方案不能做實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)了解所需實(shí)驗(yàn)儀器性能和操作方法，進(jìn)行試做，研究設(shè)計(jì)方案的可行性。第二次帶修改過的“可行的設(shè)計(jì)方案”，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)粗測。第三次精做實(shí)驗(yàn)，并完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，下課時(shí)當(dāng)堂交設(shè)計(jì)方案和正式實(shí)驗(yàn)報(bào)告（報(bào)告內(nèi)應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)總結(jié)或體會以及建議等）。第四十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日45設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一般程序：建立物理模型確定實(shí)驗(yàn)方法選擇實(shí)驗(yàn)儀器選擇實(shí)驗(yàn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)操作處理數(shù)據(jù)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告制定實(shí)驗(yàn)步驟第四十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日46一、建立物理模型

根據(jù)實(shí)驗(yàn)對象的物理性質(zhì)，研究與實(shí)驗(yàn)對象相關(guān)的物理過程原理及過程中各物理量之間的關(guān)系，推導(dǎo)數(shù)學(xué)公式。例：測量重力加速度g。

什么物理現(xiàn)象或物理過程與g有關(guān)？自由落體運(yùn)動/物體在斜面上的滑動/拋體運(yùn)動/單擺/……第四十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日47過程中的物理量有什么關(guān)系以“自由落體”為例第四十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日48二、模型比較SS1S2哪個方案合適？如何提高準(zhǔn)確度？速度測量：測量量值估計(jì)：當(dāng)S=2m，t約為0.6秒。

第四十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日49斜面上的滑動—自由落體的變形θ優(yōu)點(diǎn)：增大時(shí)間值，方便測量；缺點(diǎn)：？所有自由落體公式均可套用：單擺模型估計(jì)

L=1m，T≈2s。限制：小擺角第四十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日50三、實(shí)驗(yàn)方法的選擇

用什么方法、裝置實(shí)現(xiàn)物理模型，每個物理量怎么測量。

測量長度，可以用直接測量法，電學(xué)方法（位移傳感器)、光學(xué)方法（干涉法、比長法）等。

如測時(shí)間t可以有光電計(jì)時(shí)、火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)和頻閃照相計(jì)時(shí)的具體方法測量溫度時(shí)，可以使用水銀溫度計(jì)、熱電偶、熱敏電阻等多種器具根據(jù)被測對象的性質(zhì)和特點(diǎn)，分析比較各種方法的適用條件，可能達(dá)到的實(shí)驗(yàn)精度以及各種方法，實(shí)施的可能性及優(yōu)缺點(diǎn)，最后做出選擇。第五十頁，共六十八頁，2022年，8月28日51四、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇與配套根據(jù)量值和準(zhǔn)確度要求選擇儀器種類；例：測時(shí)間用什么儀表？對待測物理量的值進(jìn)行估計(jì)，以選擇儀表量程；按不確定度均分原則選擇儀表的準(zhǔn)確度及與之相配套的各種儀器。用什么儀器，準(zhǔn)確度與量程，誤差分配計(jì)算。第五十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日52E(R)2～0.00005，E(R)～0.7%，4E(U)2~0.00005，E(U)~0.35%，選0.2級電壓表。選0.5級電橋。E（P）2~（1%）2=0.00010.00010.000050.00005舉例：測量功率。用電壓表測電壓，用電橋測電阻。要求不確定度≤1%。公式第五十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日53五、測量條件與最佳參數(shù)的確定

實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器選定后，選擇有利的實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)范圍，以最大限度的減小誤差。

如單擺長度的測量（擺線、小球……）指針式儀表量程選擇在滿度的2/3處選擇合適的測量環(huán)境：溫度、濕度、氣壓、電磁場……第五十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日54六、擬定實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案1、根據(jù)物理模型及實(shí)驗(yàn)方法，畫出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖或電路圖、光路圖；2、擬定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟；3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格；4、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備的名稱，規(guī)格，使用條件等。第五十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日55七、撰寫準(zhǔn)備報(bào)告（設(shè)計(jì)方案）實(shí)驗(yàn)題目一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)二、實(shí)驗(yàn)要求三、實(shí)驗(yàn)方案

1、物理模型的比較與選擇

2、實(shí)驗(yàn)方法的比較與選擇

3、儀器的選擇與配套（系統(tǒng)誤差分析）

1）誤差公式的推導(dǎo)2）儀器的選擇

4、測量條件與最佳參數(shù)的確定

1）測量條件2）最佳參數(shù)四、實(shí)驗(yàn)步驟（簡略）五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)六、參考文獻(xiàn)第五十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日56

八、資料搜集

在設(shè)計(jì)過程中要查閱足夠的參考資料：例如

大學(xué)物理、物理實(shí)驗(yàn)教科書（不同版本）；有關(guān)測量、傳感器方面的教材和專著；儀器、儀表、器件手冊；儀器說明書；國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范等。第五十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日57

完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，方可到實(shí)驗(yàn)室實(shí)地考查儀器情況并進(jìn)行準(zhǔn)備性實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)方案交給指導(dǎo)老師檢查。

通過第一次實(shí)驗(yàn)檢查設(shè)計(jì)方案是否可行，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備情況、實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案，即可進(jìn)入實(shí)測。

實(shí)測一般分兩次進(jìn)行：粗測、精測。粗測中根據(jù)測量數(shù)據(jù)檢查是否滿足實(shí)驗(yàn)要求，可再次調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，最后精測，完成實(shí)驗(yàn)。九、實(shí)驗(yàn)操作第五十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日58十、數(shù)據(jù)處理及撰寫報(bào)告

完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)后，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告及以下兩項(xiàng)：

數(shù)據(jù)處理與分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)計(jì)算、誤差估算、誤差分析

實(shí)驗(yàn)總結(jié)包括對本實(shí)驗(yàn)的總結(jié)；實(shí)驗(yàn)中的體會、收獲；對實(shí)驗(yàn)選題的建議、意見等。第五十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日59設(shè)計(jì)舉例測量型實(shí)驗(yàn)任務(wù)：測定金屬材料的楊氏模量E。要求：測量結(jié)果的相對不確定度不超過5%。物理模型的建立及比較：1）

外力作用下，發(fā)生形變，在彈性限度內(nèi)有

2）

圓棒狀樣品用兩條細(xì)線懸吊起來，共振時(shí)

3）

聲波在連續(xù)媒質(zhì)內(nèi)傳播，其聲速，則有

第五十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日60反射鏡杠桿架ΔS導(dǎo)出測量公式為按均分原則，E(D)~1%,其余約為2%。鋼絲直徑：0.8mm，千分尺測量，保證E(D)~0.01/0.8=1.2％。彈性極限>200MPa,F~100N。逐差法測量，中間分段，F(xiàn)m=50N。用多個1kg砝碼累加加載。E量級2×1011Pa(N.m-2)可以計(jì)算出ΔL/L~0.0005。取L=1m，則ΔL=0.5mm。采用模型一采用金屬絲的伸長測楊氏模量E，第六十頁，共六十八頁，2022年，8月28日61光杠桿放大光杠桿望遠(yuǎn)鏡豎尺DSS0S1d2d1DLqqqq放大倍數(shù)=2d1/d2，取d1=2m，d2=80mm，放大50倍，ΔS=25mm。用米尺讀。u(ΔS)=0.5mm，E(ΔS)=2%。d1用卷尺測，E(d1)=0.005/2=0.25%<2%；

L用卷尺測，E(L)=0.005/1=0.5%<2