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1、物理化学实验理论课第1页，本讲稿共28页 物理化学实验是一门物理化学实验是一门独立独立的课程，是在普通物理、的课程，是在普通物理、无机化学、分析化学等实验基础上的一门无机化学、分析化学等实验基础上的一门综合性综合性的基的基础化学实验。通过物理化学实验的学习，可以掌握物础化学实验。通过物理化学实验的学习，可以掌握物理化学实验的理化学实验的基本方法和技能，培养思维能力、动手基本方法和技能，培养思维能力、动手能力、观察能力和处理实验数据、对实验结果进行分能力、观察能力和处理实验数据、对实验结果进行分析和归纳的能力析和归纳的能力；同时可以加深对物理化学；同时可以加深对物理化学原理原理、概概念念的理解。
2、的理解。前言前言第2页，本讲稿共28页一、实验步骤一、实验步骤实验前：实验前：u充分预习，了解实验目的；写充分预习，了解实验目的；写预习报告（两周实验一起写）预习报告（两周实验一起写），重点要写出，重点要写出实验原理、实验步骤、注意事项实验原理、实验步骤、注意事项以及设计记录以及设计记录原始数据的表格原始数据的表格；做实验之前交给老师批阅。实验预习报；做实验之前交给老师批阅。实验预习报告写在实验报告本上。试验之前要小测（笔试告写在实验报告本上。试验之前要小测（笔试5分钟，内容分钟，内容为原理和实验步骤），检查预习情况，没有通过或为原理和实验步骤），检查预习情况，没有通过或没写预没写预习报告均不
3、准做实验习报告均不准做实验。第3页，本讲稿共28页3.1(2)偶极距偶极距17*磁化率磁化率18粘度粘度19比表面比表面20*金属金属3，8碳酸钙碳酸钙53.8(3)*磁化率磁化率18偶极距偶极距17比表面比表面20粘度粘度19碳酸钙碳酸钙5*金属金属3，83.15(5)电动势电动势12双液系双液系6偶极距偶极距17*磁化率磁化率18粘度粘度19比表面比表面203.22(6)双液系双液系6电动势电动势12*磁化率磁化率18偶极距偶极距17比表面比表面20粘度粘度193.29(7)燃烧热燃烧热2气泡法气泡法21电动势电动势12双液系双液系6偶极距偶极距17*磁化率磁化率184.5(8)气泡法气泡
4、法21燃烧热燃烧热2双液系双液系6电动势电动势12*磁化率磁化率18偶极距偶极距17 组别组别日期日期一一二二三三四四五五六六 注：“金属相图”（3）实验包含“差热分析”（8）实验内容，预习时同时进行。“磁化率”(18)实验包含“离子迁移数”(14)实验内容，预习时同时进行。“极化曲线”(13)实验包含“活度系数”(15)实验内容，预习时同时进行。第4页，本讲稿共28页u实验室规则：实验室规则：1、不能迟到；如迟到超过、不能迟到；如迟到超过10分钟分钟就不能做实验。就不能做实验。2、注意仪表（要求穿白大褂；不能穿拖鞋）。、注意仪表（要求穿白大褂；不能穿拖鞋）。3、实验过程中、实验过程中没关手机
5、没关手机，本实验成绩，本实验成绩扣扣30分分。4、实验过程中不准看其它与实验无关的书，做与实验、实验过程中不准看其它与实验无关的书，做与实验无关的事。无关的事。5、实验过程中、实验过程中不准窜门不准窜门。6、保持实验室安静，不准高声说话。、保持实验室安静，不准高声说话。7、注意水、电、气的安全问题。、注意水、电、气的安全问题。实验中实验中第5页，本讲稿共28页u实验过程实验过程：（实验之前，老师会对两周的实验进行讲解）（实验之前，老师会对两周的实验进行讲解）1、安排的组号与仪器号要对应安排的组号与仪器号要对应。2、严格按操作规程进行操作，（如有实验要自己连接线路，、严格按操作规程进行操作，（如
6、有实验要自己连接线路，老师检查无误老师检查无误后才可插上电源），如有不懂，及时问后才可插上电源），如有不懂，及时问老师，不要擅自乱试。老师，不要擅自乱试。3、如有仪器损坏（或缺少），及时报告老师。如是操、如有仪器损坏（或缺少），及时报告老师。如是操作不当，人为损坏仪器的，要作不当，人为损坏仪器的，要按一定比例赔偿按一定比例赔偿。实验中实验中第6页，本讲稿共28页u实验过程实验过程：4 4、公共仪器、药品、工具用完后及时、公共仪器、药品、工具用完后及时放回原处放回原处。有些试。有些试剂药品应剂药品应回收回收。5 5、实验后，先将、实验后，先将原始数据原始数据交与交与指导教师审查合格指导教师审查合
7、格后，再后，再拆仪器，如不合格应拆仪器，如不合格应补做或重做补做或重做。6 6、清理实验桌，仪器复原；在仪器使用登记表上签名，、清理实验桌，仪器复原；在仪器使用登记表上签名，经老师检查签名后才可以离开。经老师检查签名后才可以离开。实验中实验中第7页，本讲稿共28页u写实验报告，决不能写实验报告，决不能改数据改数据或或抄抄其他同学的结果，如一次其他同学的结果，如一次被发现改数据或抄结果，要被发现改数据或抄结果，要重写重写或或重做重做，不听劝告不听劝告者，实者，实验成绩验成绩不及格不及格；如；如二次二次改数据或抄结果，则实验课应改数据或抄结果，则实验课应重修重修，严格执行。严格执行。u与预习报告不
8、同之处：以与预习报告不同之处：以注意事项、数据处理和讨论注意事项、数据处理和讨论（一般包括对实验结果的误差分析，实验过程中异常现一般包括对实验结果的误差分析，实验过程中异常现象的分析和解释，对实验改进的意见，同时象的分析和解释，对实验改进的意见，同时必须包括思必须包括思考题考题）为主；本次实验的实验报告应在为主；本次实验的实验报告应在下周下周做做实验前实验前上上交；交；没按时没按时上交的本实验成绩上交的本实验成绩扣扣30分分。实验后实验后第8页，本讲稿共28页F坐标纸坐标纸F坐标比例尺的选择：坐标比例尺的选择：a a）能表示出）能表示出全部有效数字全部有效数字；b b）每小格代表的数值，一般为
9、）每小格代表的数值，一般为1 1、2 2、5 5或它的倍数或它的倍数；c)c)充分利用图纸的全部面积，如没有特殊要求，充分利用图纸的全部面积，如没有特殊要求，坐标的读数不一定从坐标的读数不一定从0 0开始；如作出的是直线，则开始；如作出的是直线，则直线的倾斜角最好控制在直线的倾斜角最好控制在30-6030-60之间。之间。F画坐标轴，标出所代表的画坐标轴，标出所代表的物理量物理量及及单位单位。二、作图的步骤及规则二、作图的步骤及规则第9页，本讲稿共28页二、作图的步骤及规则二、作图的步骤及规则F代表点代表点（指实验测得的数据在图上的点），代表点除（指实验测得的数据在图上的点），代表点除了表示测
10、的数据的了表示测的数据的正确数值正确数值外，还应表示它的外，还应表示它的精密精密度度，如纵轴与横轴上两测量值的精密度相近，可用，如纵轴与横轴上两测量值的精密度相近，可用圆点符号表示代表点：圆点符号表示代表点：、等。如纵轴等。如纵轴与横轴上两测量值的精密度相差较大，可用矩形符与横轴上两测量值的精密度相差较大，可用矩形符号：号：、等。等。F连曲线，连曲线，光滑、清晰光滑、清晰，尽可能多的通过代表点，如不，尽可能多的通过代表点，如不能，则要求代表点均匀的分布在曲线的两侧（即能，则要求代表点均匀的分布在曲线的两侧（即最最小二乘法原理小二乘法原理）。）。第10页，本讲稿共28页二、作图的步骤及规则二、作
11、图的步骤及规则F曲线作好后，应标上曲线作好后，应标上图的名称图的名称和主要的和主要的测量条件测量条件（如温度、压力等）；（如温度、压力等）；F作切线，（最大气泡法求溶液的表面张力），采作切线，（最大气泡法求溶液的表面张力），采用用镜像法镜像法或或平行线法平行线法。镜像法：镜像法：第11页，本讲稿共28页平行线法：平行线法：在选择的曲线段上作二平在选择的曲线段上作二平行线行线ABAB和和CDCD，作二线段，作二线段中点连线交曲线于中点连线交曲线于O O点，点，过过O O点作点作ABAB或或CDCD之平行之平行线即为线即为O O点的切线。如右点的切线。如右图所示。图所示。平行线法作切线的示意图平行
12、线法作切线的示意图ACBDOACBDOACBDOACBDO第12页，本讲稿共28页三、数学方程式法（直线方程常数的求法）三、数学方程式法（直线方程常数的求法）直线：直线：最小二乘法最小二乘法：认为正确的：认为正确的 m,b 值应使残差的平方和最小值应使残差的平方和最小（残差残差：）第13页，本讲稿共28页三、数学方程式法三、数学方程式法注意注意：可用计算机作图得出数学方程式，但只能作为参：可用计算机作图得出数学方程式，但只能作为参考；实验报告一律采用统一的报告纸，不准用考；实验报告一律采用统一的报告纸，不准用计算机打印。计算机打印。第14页，本讲稿共28页四、测量误差四、测量误差误差误差：观测
13、值与真值之差。：观测值与真值之差。偏差偏差：观测值与平均值之差。：观测值与平均值之差。真值真值：在无系统误差的情况下，无限多次测量值的平均值。：在无系统误差的情况下，无限多次测量值的平均值。平均值平均值：在相同的实验条件下，有限多次观测值的算术平：在相同的实验条件下，有限多次观测值的算术平均值。均值。第15页，本讲稿共28页四、测量误差四、测量误差系统误差系统误差：测量的：测量的平均值平均值与与真值真值之间的差值。之间的差值。恒偏大或恒偏小恒偏大或恒偏小，在实验条件确定的情况下为在实验条件确定的情况下为一定值一定值。原因：。原因：a、仪器、仪器不良；不良；b、试剂不纯；、试剂不纯；c、测量方法
14、本身的限制；、测量方法本身的限制；d、个人习惯的不同等。个人习惯的不同等。（可通过改变实验条件、改进实验方法，更换药品来尽（可通过改变实验条件、改进实验方法，更换药品来尽量减小系统误差）量减小系统误差）根据误差根据误差产生的原因产生的原因、作用规律作用规律和和对结果产生的影响对结果产生的影响不不同，可分为：同，可分为：第16页，本讲稿共28页四、测量误差四、测量误差偶偶然然误误差差：一一系系列列测测量量数数据据中中每每一一组组观观测测值值对对平平均均值值的的偏偏差差。其绝对值时其绝对值时大大时时小小，符号时，符号时正正时时负负。产生原因产生原因：（1 1）对仪器最小分度值以下的估读，很难每次严
15、格相同。）对仪器最小分度值以下的估读，很难每次严格相同。（2 2）测量仪器的某些部件所指示的结果，在重复测量时）测量仪器的某些部件所指示的结果，在重复测量时很难每次相同，特别是一些电学仪器。很难每次相同，特别是一些电学仪器。（3 3）无法控制某些实验条件的变化。）无法控制某些实验条件的变化。第17页，本讲稿共28页四、四、测量误差y(x)y(x)代表测定值的概率分布代表测定值的概率分布 代表标准误差代表标准误差偶然误差的特点：偶然误差的特点：（1）有界性；）有界性；（2）对称性；）对称性；（3）单峰性；）单峰性；（4）随着测量次数的增加，）随着测量次数的增加，偶然误差的算术平偶然误差的算术平均
16、值接近零。均值接近零。在相同的实验条件下，对同一组物理量进行测量，其偶然误差的在相同的实验条件下，对同一组物理量进行测量，其偶然误差的大小和正负呈大小和正负呈正态分布正态分布。这种规律称为。这种规律称为误差定律误差定律。第18页，本讲稿共28页四、测量误差四、测量误差过失误差：过失误差：实验者的粗枝大叶、操作不当等引起的。实验者的粗枝大叶、操作不当等引起的。准确度准确度：测量值与真值的符合程度。准确度好，说明：测量值与真值的符合程度。准确度好，说明结果结果正确正确又又精密精密。精密度精密度：又称：又称再现性或重复性再现性或重复性，表示测量值偏离平均，表示测量值偏离平均值的程度；或各次测量相互逼
17、近的程度。由值的程度；或各次测量相互逼近的程度。由偶偶然误差然误差决定的。决定的。（1）偶然误差小，精密度高；）偶然误差小，精密度高；（2）系统误差和偶然误差均小，则准确度高。）系统误差和偶然误差均小，则准确度高。第19页，本讲稿共28页准确度和精密度准确度和精密度第20页，本讲稿共28页间接测量中的误差传递间接测量中的误差传递 1、平均误差和相对误差的传递、平均误差和相对误差的传递 间接测量中最终结果平均误差的普间接测量中最终结果平均误差的普遍公式遍公式 第21页，本讲稿共28页间接测量中的误差传递间接测量中的误差传递 相对平均误差的公式相对平均误差的公式 第22页，本讲稿共28页间接测量中
18、的误差传递间接测量中的误差传递 相对平均误差的公式相对平均误差的公式 以（以（1）为例：平均误差的公式）为例：平均误差的公式 第23页，本讲稿共28页标准误差传递标准误差传递 又称均方根误差又称均方根误差间接测量中最终结果标准误差的普遍公式间接测量中最终结果标准误差的普遍公式 第24页，本讲稿共28页标准误差传递标准误差传递 第25页，本讲稿共28页标准误差传递标准误差传递 测某一电热器的功率时，得到测某一电热器的功率时，得到I=(8.400.04)A，U=(99.50.1)V，求该电热器功率的标准误差。，求该电热器功率的标准误差。第26页，本讲稿共28页有效数字有效数字 1、不能夸大，也不能
19、缩小；、不能夸大，也不能缩小；2、用科学记数法表示有效数字；、用科学记数法表示有效数字；3、首位大于、首位大于8，计算时有效数字可多算一位；，计算时有效数字可多算一位；4、有效数字位数确定后，其余数字按、有效数字位数确定后，其余数字按“四舍六入五成双四舍六入五成双”的原则舍去；的原则舍去；5、在加减运算时，小数点后所取位数与最小者相同；、在加减运算时，小数点后所取位数与最小者相同；第27页，本讲稿共28页有效数字有效数字 6、乘除运算中，保留各数的有效位数不大于有效数、乘除运算中，保留各数的有效位数不大于有效数字最小者。字最小者。7、作对数运算时，对数尾数的有效数字位数与其它值相、作对数运算时，对数尾数的有效数字位数与其它值相当或多一位。当或多一位。注意：化学系的同学要笔试（注意：化学系的同学要笔试（30）。）。实验评分标准（实验评分标准（70）：）：预习预习15，态度，态度5，操作，操作35，卫生卫生5，结果，结果25，报告，报告15。第28页，本讲稿共28页