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1、1综合专题试验综合专题试验与设计性试验与设计性试验II教师教师 缪萍缪萍.9.9第1页2此次课内容q上学期试验存在问题上学期试验存在问题q本学期教学安排本学期教学安排q介绍综合专题试验介绍综合专题试验q设计性试验普通程序设计性试验普通程序q 本学期试验项目介绍本学期试验项目介绍q本学期试验成绩考评本学期试验成绩考评第2页3上学期试验存在问题q不及时选试验，选上后又缺课。不及时选试验，选上后又缺课。q不预习试验，或预习汇报没有数据表格；个别不预习试验，或预习汇报没有数据表格；个别 同学抄他人数据和作业。同学抄他人数据和作业。q不及时交试验汇报。不及时交试验汇报。q数据统计不规范。数据统计不规范。
2、q不注意有效数字位数要求。不注意有效数字位数要求。q画图不规范。画图不规范。q不会进行直接或间接测量量不确定度分析。不会进行直接或间接测量量不确定度分析。第3页41.1.选择适当坐标分度值，确定坐标纸大小。选择适当坐标分度值，确定坐标纸大小。2.2.标明坐标轴：用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标标明坐标轴：用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴名称或符号、单位轴名称或符号、单位,再按次序标出坐标轴整分格上量值。再按次序标出坐标轴整分格上量值。3.3.标试验点：试验点可用标试验点：试验点可用“”、“”、“”等符号标等符号标出（同一坐标系下不一样曲线用不一样符号）。出（同一坐标系下不一样
3、曲线用不一样符号）。4.4.连成图线：用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。连成图线：用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。普通不强求直线或曲线经过每个试验点，应使部分试验点在图普通不强求直线或曲线经过每个试验点，应使部分试验点在图线上，不在图线上其它试验点对称分布在图线两侧。线上，不在图线上其它试验点对称分布在图线两侧。5.5.标出图线特征：在图上空白位置标明试验条件或从图上得出标出图线特征：在图上空白位置标明试验条件或从图上得出一些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻一些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻R R大小：从所绘直线大小：从所绘直线上读取两点上读取两点 A A、B B 坐标就可
4、求出坐标就可求出 R R 值值。6.6.标出图名：在图线下方或空白位置写出图线名称及一些必要标出图名：在图线下方或空白位置写出图线名称及一些必要说明。说明。作图要求作图要求第4页5I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上A、B两点可得被测电阻R为：电阻伏安特征曲线作者：作者：xxxx伏安法测电阻完整图完整图第5页6 直接测量量不确定度评定直接测量量不确定度评定1 1）计算：）计算：3
5、 3）计算：）计算：等精度屡次测量等精度屡次测量和和4 4）2 2）计算：）计算：剔除坏值后，重复剔除坏值后，重复1 1）2 2）（已无坏值）（已无坏值）5)5)最终止果：最终止果：第6页7直接测量量数据处理举例直接测量量数据处理举例1.某长度测6次,分别为29.18 29.19 29.27 29.25 29.26 29.24(cm)m=0.02cmcmcm计算计算第7页8不确定度保留不确定度保留1 1位位,且与平均值最终一位且与平均值最终一位对齐对齐。取一位取一位取一位取一位最终结果：最终结果：第8页9间接测量结果不确定度评定间接测量结果不确定度评定1 1、计算各直接量不确定度、计算各直接量
6、不确定度2 2、计算、计算5 5、最终结果、最终结果 3 3、依据、依据求出求出 或或4 4、用、用 或或求出求出第9页10间接测量量数据处理举例间接测量量数据处理举例 测得某圆柱体质量测得某圆柱体质量M M，直径，直径D D，高度，高度H H值以值以下，计算其密度及不确定度。下，计算其密度及不确定度。第10页11代入数据代入数据计算密度计算密度第11页12计算密度计算密度取对数取对数:微分微分:第12页13相对误差相对误差第13页14绝对误差绝对误差测量结果测量结果第14页15或先计算合成不确定度：或先计算合成不确定度：再计算相对不确定度：再计算相对不确定度：结果是一致结果是一致第15页16
7、1.1.课程内容：课程内容：试验大课试验大课 4 4课时课时专题试验专题试验1 1个系列个系列（包含（包含3 3个试验个试验），分），分3 3次次完成，每次完成，每次4 4课时，共课时，共1212课时。课时。设计性试验设计性试验1 1个个，分，分3 3次完成，每次次完成，每次4 4课时，课时，共共1212课时。课时。本学期教学安排本学期计划课时本学期计划课时2828课时，其中讲课课时，其中讲课4 4课时，课时，专题试验专题试验1212课时，设计性试验课时，设计性试验1212课时。课时。第16页172.试验时间表试验时间表(表格中数字为周次表格中数字为周次,共分共分4轮，每轮，每轮轮3周周)34
8、578910 11 12 13 14 15节日放假按学校调课实际安排，请关注网上节日放假按学校调课实际安排，请关注网上通知。通知。物理试验课程为开放式教学，在试验室物理试验课程为开放式教学，在试验室开放时间内学生能够自选上课时间和试验内开放时间内学生能够自选上课时间和试验内容。按要求完成教学内容。容。按要求完成教学内容。第17页183、每七天试验室开放时间（每七天试验室开放时间（3-153-15周）：周）：9 9个时段个时段周一周二 周三 周四周五第第1时段时段1:20-4:40 第第2时段时段5:30-8:50第18页19n选课网址：选课网址：http:/点击：物点击：物理试验教理试验教务系
9、统务系统第19页20大学物理试验教务系统大学物理试验教务系统从这里从这里登录选登录选试验试验从这里从这里查看各查看各种通知种通知第20页214、选课、选课（1 1）9 9月月6 6日中午日中午1212：0000开始网上选课，每轮试验提前开始网上选课，每轮试验提前一周开始选，一次选择连续三周同一个时间段。一周开始选，一次选择连续三周同一个时间段。（2 2）网上选试验时）网上选试验时请注意请注意：两类试验均需：两类试验均需连续三周连续三周完完成，不要和其它课程、活动冲突，选课后记清自己所选成，不要和其它课程、活动冲突，选课后记清自己所选试验名称和时间段，做好预习，按时上课。错过时间自试验名称和时间
10、段，做好预习，按时上课。错过时间自行负责。行负责。（3 3）试验选定后可在网上自行调整（可退、可选），）试验选定后可在网上自行调整（可退、可选），但但不能退两天之内试验不能退两天之内试验，特殊原因需持医院证实或学院，特殊原因需持医院证实或学院教学科签字盖章证实，到教学科签字盖章证实，到73087308魏老师处办理。魏老师处办理。（4 4）平时试验选课问题咨询：）平时试验选课问题咨询：周三下午周三下午2:005:00 7308 2:005:00 7308 魏老师魏老师（5 5）本学期选课密码：学号）本学期选课密码：学号 (请注意修改请注意修改)第21页22n 什么是综合专题试验什么是综合专题试验
11、 由几个内容相关独立试验组合而成系列试验由几个内容相关独立试验组合而成系列试验同一个物理量用不一样方法研究：如光源光谱；同一个物理量用不一样方法研究：如光源光谱；同一个物理现象各种表现：如波衍射；同一个物理现象各种表现：如波衍射；较复杂试验分屡次进行：如超声波原理及应用；较复杂试验分屡次进行：如超声波原理及应用；光纤专题；光纤专题；用同一个仪器研究不一样物理现象：如迈克耳孙干用同一个仪器研究不一样物理现象：如迈克耳孙干 涉仪系列试验等等涉仪系列试验等等综合专题试验第22页23 为何要进行综合专题试验为何要进行综合专题试验 对综合试验技能训练：在一个专题中对综合试验技能训练：在一个专题中使用各种
12、仪器，利用各种试验方法；使用各种仪器，利用各种试验方法；对试验结果进行归纳、综合、分析能对试验结果进行归纳、综合、分析能力训练力训练 多角度、全方位、深入地对物理本质多角度、全方位、深入地对物理本质进行探讨进行探讨第23页24q三个试验同时预习，上课时到试验室现场三个试验同时预习，上课时到试验室现场安排做试验次序。安排做试验次序。q第一次课带本专题三个试验预习汇报，全第一次课带本专题三个试验预习汇报，全部交给老师检验，部交给老师检验，无预习汇报不能做试验。无预习汇报不能做试验。q每次试验完成后数据交教师签字。每次试验完成后数据交教师签字。q最终一个试验完成后，次周内交三个试验最终一个试验完成后
13、，次周内交三个试验汇报及小论文（结合专题撰写科技论文，汇报及小论文（结合专题撰写科技论文，该论文不是对试验内容简单复述。论文不该论文不是对试验内容简单复述。论文不少于少于1500字，字，禁止剽窃！禁止剽窃！）专题试验教学普通要求专题试验教学普通要求第24页25本学期开设综合专题试验题目本学期开设综合专题试验题目n超声波原理及其应用专题：超声波原理及其应用专题：1 1）超声波产生与传输）超声波产生与传输 2 2）固体弹性测量）固体弹性测量 3 3）超声波探测与成像基本原理）超声波探测与成像基本原理 n电子特征专题：电子特征专题：1 1）金属电子逸出功测定）金属电子逸出功测定 2 2）用密立根油滴
14、仪测量电子电量）用密立根油滴仪测量电子电量 3 3）电子在电场、磁场中运动及电子比荷测定）电子在电场、磁场中运动及电子比荷测定n衍射专题衍射专题 1)1)透射光栅衍射透射光栅衍射 2)2)光波单缝及圆孔夫琅禾费衍射光波单缝及圆孔夫琅禾费衍射 3)3)微波布拉格衍射微波布拉格衍射 第25页26n光源光谱专题光源光谱专题1 1）棱镜光谱与光栅光谱）棱镜光谱与光栅光谱 2 2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱 3 3）光栅光谱仪测光谱）光栅光谱仪测光谱 n迈克尔孙干涉仪专题迈克尔孙干涉仪专题 1 1）测量钠光双线波长差）测量钠光双线波长差 2 2）白光干涉现象测量平板玻璃折射率
15、）白光干涉现象测量平板玻璃折射率 3 3）法布里）法布里-珀罗干涉仪测钠双线波长差珀罗干涉仪测钠双线波长差 n光纤技术专题光纤技术专题1 1）光源与光纤特征）光源与光纤特征 2 2）光信号传输）光信号传输 3 3）光纤传感器）光纤传感器 第26页27小论文内容：小论文内容：题目题目背景背景理论理论试验方法试验方法总结现象和结果总结现象和结果扩展：方法、应用领域、内容扩展：方法、应用领域、内容不足与提议（关于内容、方法方面）不足与提议（关于内容、方法方面）科技小论文形式和内科技小论文形式和内容是开放性，学生能够从容是开放性，学生能够从各自不一样角度来综合表各自不一样角度来综合表述试验内容和结果，
16、并展述试验内容和结果，并展开讨论。开讨论。怎样综合？怎样综合？找共性、找差异、找联络找共性、找差异、找联络第27页28小论文格式示例小论文格式示例n（标题）（标题）n专业班级专业班级 姓名姓名 学号学号n（论文）摘要：（论文）摘要：n关键词：关键词：n（正文）背景（正文）背景n叙述叙述n结论结论n（撰写时间）（撰写时间）n参考文件参考文件第28页291.光衍射发展史；2.用金属逸出功测量仪做设计性扩展试验；3.光纤通讯技术发展趋势；4.光波衍射与变换光学概论；5.密立根油滴试验过程探讨；6.棱镜折射与光栅衍射区分与联络；.小论文小论文第29页30综合专题试验内容介绍综合专题试验内容介绍01 0
17、1 超声波测试原理超声波测试原理 (7415室)（1 1）超声波产生与传输）超声波产生与传输（2 2）固体弹性常数测量）固体弹性常数测量（3 3）超声波探测）超声波探测预习要求：预习要求：认真阅读试验讲义；复习示波器使用。认真阅读试验讲义；复习示波器使用。写出三个试验预习汇报写出三个试验预习汇报介绍介绍第30页31超声波是频率在超声波是频率在2 104Hz 1012Hz声波。声波。本本专专题题简简单单介介绍绍超超声声波波产产生生方方法法、传传输输规规律律和和测测试试原原理理，经经过过对对固固体体弹弹性性常常数数测测量量了了解解超超声声波波在在测测试试方方面面应应用用特特点点；经经过过对对试试块
18、块尺尺寸寸测测量量和和人人工工反反射射体体定定位位，了了解解超声波在检验和探测方面应用。超声波在检验和探测方面应用。超超声声波波测测试试把把超超声声波波作作为为一一个个信信息息载载体体，在在很很多多领领域发挥着不可取代独特作用：域发挥着不可取代独特作用：1 1）探探测测鱼鱼群群或或冰冰山山、潜潜艇艇导导航航或或传传送送信信息息、地地形形地地貌测绘和地质勘探；貌测绘和地质勘探；2 2）检检验验固固体体材材料料内内部部缺缺点点、材材料料尺尺寸寸测测量量、物物理理参参数测量等；数测量等；3 3）进进行行人人体体内内部部器器官官组组织织结结构构扫扫描描（B B超超诊诊疗疗）和和血流速度测量（彩超诊疗）
19、等。血流速度测量（彩超诊疗）等。第31页32预习要求：预习要求：认真阅读试验讲义；复习分光计使用，参考认真阅读试验讲义；复习分光计使用，参考测量三棱镜最小偏向角方法学习观察汞灯三棱镜测量三棱镜最小偏向角方法学习观察汞灯三棱镜光谱。光谱。写出三个试验预习汇报写出三个试验预习汇报介绍介绍0202光源光谱专题（光源光谱专题（53065306室）室）（1 1）棱镜光谱与光栅光谱）棱镜光谱与光栅光谱（2 2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱（3 3）光栅光谱仪测光谱）光栅光谱仪测光谱模拟自然光光谱模拟自然光光谱 氢原子可见光光谱氢原子可见光光谱 第32页33很很多多光光源源发发出出
20、光光是是由由各各种种不不一一样样颜颜色色（波波长长）光光组组成成。经经过过仪仪器器我我们们能能够够将将这这些些不不一一样样波波长长光光分分开开，形形成成“光光谱谱”，它它能能够够帮帮助助我我们们了了解解发发光光物物体体本本身身许许多其它物理、化学性质。多其它物理、化学性质。气体原子发光起源于电子在原子内部能级间跃迁。气体原子发光起源于电子在原子内部能级间跃迁。固体发光和固体能带结构相关。所以对物质发光光谱研固体发光和固体能带结构相关。所以对物质发光光谱研究有利于我们认识已知发光物质微观性质。另外，不一究有利于我们认识已知发光物质微观性质。另外，不一样元素原子有着自己特有光谱特征，经过对光谱研究
21、也样元素原子有着自己特有光谱特征，经过对光谱研究也能够帮助我们分析物质组成成份。当代光谱技术是物理、能够帮助我们分析物质组成成份。当代光谱技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺乏伎俩。化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺乏伎俩。本专题研究主要色散元件棱镜和光栅色散性质，并本专题研究主要色散元件棱镜和光栅色散性质，并利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。第33页34 03 03 波衍射波衍射 （1 1）光光波波单单缝缝及及圆圆孔孔夫夫琅琅禾禾费费衍衍射射（73197319室室）（2 2）透射光栅衍射试验）透射光栅衍射试验 (
22、7317(7317室室)（3 3）微波布拉格衍射）微波布拉格衍射 (7317(7317室室)预习要求：预习要求：认真阅读试验讲义，复习分光计使用，认真阅读试验讲义，复习分光计使用，写出三个试验预习汇报。写出三个试验预习汇报。介绍介绍第34页35 电磁波和物质波都是波，具有波干涉、衍射等共性。经过对干涉、衍射现象研究，可以更深刻地认识电磁波和物质波本质。其次，在人们充分掌握了波动性质后，又能利用干涉、衍射现象做为伎俩研究、探查其他物理现象。本专题从光波衍射性质入手，先了解衍射一般性质，再学习各种波衍射在测试和物质结构分析方面应用。第35页36 0404光纤原理专题（光纤原理专题（73057305
23、室）室）（1 1）光源与光纤特征）光源与光纤特征 （2 2）光信号传输）光信号传输 （3 3）光纤传感器）光纤传感器预习要求：预习要求：认真阅读试验讲义；了解相关仪器使用认真阅读试验讲义；了解相关仪器使用方法。写出三个试验预习汇报方法。写出三个试验预习汇报介绍介绍第36页37 光纤全称为光导纤维，是一个导引光波波导，是一光纤全称为光导纤维，是一个导引光波波导，是一个新传输介质。研究光导纤维传递光、信息和图像学科个新传输介质。研究光导纤维传递光、信息和图像学科称为纤维光学。用光纤来传递光能，含有光能损失小、称为纤维光学。用光纤来传递光能，含有光能损失小、数值孔径大、分辨率高、可弯曲、结构简单、使
24、用方便数值孔径大、分辨率高、可弯曲、结构简单、使用方便等特点。等特点。当前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工当前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工机等许多方面都取得了应用，但其最主要应用领域是光机等许多方面都取得了应用，但其最主要应用领域是光纤通讯和光纤传感器。相对于无线电通讯来说，光纤通纤通讯和光纤传感器。相对于无线电通讯来说，光纤通讯含有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰能讯含有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。本本专专题题从从半半导导体体激激光光器器和和光光纤纤入入手
25、手，先先了了解解半半导导体体激激光光器器电电光光特特征征及及光光纤纤结结构构和和普普通通性性质质，再再学学习习光光纤耦合、传输特征及在通讯和传感领域中应用。纤耦合、传输特征及在通讯和传感领域中应用。第37页3805 05 迈克耳孙干涉专题迈克耳孙干涉专题 （73047304室）室）（1 1）测量钠光双线波长差）测量钠光双线波长差（2 2）白光干涉现象测量平板玻璃折射率）白光干涉现象测量平板玻璃折射率 （3 3）法布里）法布里-珀罗干涉仪测钠双线波长差珀罗干涉仪测钠双线波长差 预习要求：预习要求：认真阅读上学期讲义认真阅读上学期讲义“迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪”试验；写出三个试验试验；写出三个
26、试验预习汇报。预习汇报。介绍介绍第38页39 迈克耳孙干涉仪是迈克耳孙依据干涉原理制成一个精密迈克耳孙干涉仪是迈克耳孙依据干涉原理制成一个精密干涉仪。它设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪是由此派干涉仪。它设计精巧，用途广泛，不少其它干涉仪是由此派生出来。迈克耳孙因创造干涉仪和在光速测量方面成就而获生出来。迈克耳孙因创造干涉仪和在光速测量方面成就而获诺贝尔奖。诺贝尔奖。迈克耳孙和他合作者曾用这种干涉仪进行了三项迈克耳孙和他合作者曾用这种干涉仪进行了三项著名试验：著名试验：1 1迈克耳孙莫雷试验迈克耳孙莫雷试验“以太以太”漂移试验，为爱因斯坦漂移试验，为爱因斯坦创建相对论提供了试验依据；创建相对论
27、提供了试验依据；2 2标定米尺标定米尺镉红线发觉，实现了长度单位标准化；镉红线发觉，实现了长度单位标准化；3 3推断光谱线精细结构推断光谱线精细结构由干涉条纹可见度随光程改变规由干涉条纹可见度随光程改变规律，可推断光谱线精细结构。律，可推断光谱线精细结构。迈克耳孙干涉仪用途很广：观察干涉现象，研究许多物理原迈克耳孙干涉仪用途很广：观察干涉现象，研究许多物理原因（如温度、压强、电场、磁场等）对光传输影响，测波长因（如温度、压强、电场、磁场等）对光传输影响，测波长和测折射率等。和测折射率等。本专题研究本专题研究迈克耳孙干涉仪在钠灯照明下钠双线波长差测迈克耳孙干涉仪在钠灯照明下钠双线波长差测量；量；
28、在白光照明下白光干涉，用以测量玻璃折射率；在白光照明下白光干涉，用以测量玻璃折射率；基基于迈克耳孙干涉仪结构法布里于迈克耳孙干涉仪结构法布里-珀罗干涉，测量钠双线波长差。珀罗干涉，测量钠双线波长差。第39页400606电子专题电子专题 （73077307室）室）（1 1）金属电子逸出功测量）金属电子逸出功测量 （2 2）用密立根油滴仪测量电子电量）用密立根油滴仪测量电子电量 （3 3）电子在电场、磁场中运动及电子比荷测定）电子在电场、磁场中运动及电子比荷测定预习要求：预习要求：认真阅读试验讲义；写出三个试验预习汇报。认真阅读试验讲义；写出三个试验预习汇报。介绍介绍第40页41 本专题从认识电子
29、基本属性，即从测定电子电荷值本专题从认识电子基本属性，即从测定电子电荷值入手，深入研究电子发射、电子在电场和磁场中运动情入手，深入研究电子发射、电子在电场和磁场中运动情况，从而对电子特征有一个全方面认识，了解电子所包况，从而对电子特征有一个全方面认识，了解电子所包括问题广泛性和深刻性。括问题广泛性和深刻性。18971897年年，英英国国著著名名物物理理学学家家约约翰翰汤汤姆姆逊逊发发觉觉了了电电子子。19971997年年美美国国物物理理学学家家密密立立根根做做了了著著名名油油滴滴试试验验，测测量量了了电电子子电电荷荷、电电子子质质量量、电电子子荷荷质质比比，而而且且确确定定了了电电子电荷是电量
30、最小单位。子电荷是电量最小单位。电电子子质质量量很很小小，所所以以它它有有很很大大荷荷质质比比。荷荷质质比比越越大大，电电子子束束在在电电磁磁场场中中越越轻轻易易被被聚聚焦焦、偏偏转转和和加加速速。利利用用这这些些性性能能能能够够制制成成性性能能优优越越各各种种电电子子束束器器件件和和设设备备。如如显显像管、摄像管、示波器、光电倍增管、高速开关等。像管、摄像管、示波器、光电倍增管、高速开关等。第41页42设计性试验含有设计性内容试验。含有设计性内容试验。主要设计内容包含主要设计内容包含：建立物理模型（各种）；建立物理模型（各种）；物理模型比较（选择一个或几个）；物理模型比较（选择一个或几个）；
31、确定试验方法（由对应模型确定）；确定试验方法（由对应模型确定）；选择仪器设备（依据设计要求）；选择仪器设备（依据设计要求）；选择最正确参数（包含试验测量条件）；选择最正确参数（包含试验测量条件）；制订试验步骤（包含试验注意事项）。制订试验步骤（包含试验注意事项）。第42页43 设计性试验三种类型：设计性试验三种类型：测量型试验测量型试验：对某一物理量（如电容、折射：对某一物理量（如电容、折射率、静态磁特征测量等）进行测定，到达设计率、静态磁特征测量等）进行测定，到达设计要求；要求；研究型试验研究型试验：用试验确定两物理量或多物理：用试验确定两物理量或多物理量之间关系（电源特征研究，超声波应用）
32、，量之间关系（电源特征研究，超声波应用），并对其物理原理、外界条件影响或应用价值等并对其物理原理、外界条件影响或应用价值等进行研究；进行研究；制作型试验制作型试验：设计并组装或制作装置，如万：设计并组装或制作装置，如万用表组装、全息光栅制作等。用表组装、全息光栅制作等。第43页44普通要求普通要求q第一次为准备试验，要求课前预先作好设计方案和第一次为准备试验，要求课前预先作好设计方案和参考资料列表。参考资料列表。无设计方案不能做试验。无设计方案不能做试验。课内了解课内了解所需试验仪器性能和操作方法，进行试做，研究设所需试验仪器性能和操作方法，进行试做，研究设计方案可行性。计方案可行性。q第二次
33、带修改过第二次带修改过“可行设计方案可行设计方案”，进行试验粗测。，进行试验粗测。q第三次精做试验，并完成试验数据处理，第三次精做试验，并完成试验数据处理，下课时当下课时当堂交设计方案和正式试验汇报堂交设计方案和正式试验汇报（汇报内应包含试验（汇报内应包含试验总结或体会以及提议等）。总结或体会以及提议等）。第44页45设计性试验普通程序设计性试验普通程序：建立建立物理物理模型模型确定确定试验试验方法方法选择试选择试验仪器验仪器选择试选择试验参数验参数试验操试验操作作处理数处理数据据撰写试撰写试验汇报验汇报制订试制订试验步骤验步骤第45页46一、建立物理模型一、建立物理模型依据试验对象物理性质，
34、研究与试验依据试验对象物理性质，研究与试验对象相关物理过程原理及过程中各物理量对象相关物理过程原理及过程中各物理量之间关系，推导数学公式之间关系，推导数学公式 。例：测量重力加速度例：测量重力加速度g g。什么物理现象或物理过程与g相关？自由落体运动自由落体运动/物体在斜面上滑动物体在斜面上滑动/抛抛体运动体运动/单摆单摆/第46页47过程中物理量有什么关系过程中物理量有什么关系以以“自由落体自由落体”为为例例第47页48二、模型比较二、模型比较SS1S2哪个方案适当哪个方案适当？怎样提升准确度怎样提升准确度？速度测量：速度测量：测量量值预计：当测量量值预计：当S S=2m=2m，t t 约为
35、约为0.60.6秒。秒。第48页49斜面上滑动斜面上滑动自由落体变形自由落体变形优点：增大时间值，优点：增大时间值，方便测量；方便测量；缺点：？缺点：？全部自由落体公式均全部自由落体公式均可套用：可套用：单摆模型单摆模型预计预计 L=1m，T2s。限制：限制：小摆角小摆角第49页50三、试验方法选择三、试验方法选择 用什么方法、装置实现物理模型，每个物理用什么方法、装置实现物理模型，每个物理量怎么测量。量怎么测量。q测量长度，能够用直接测量法，电学方法（位测量长度，能够用直接测量法，电学方法（位移传感器移传感器)、光学方法（干涉法、比长法）等。、光学方法（干涉法、比长法）等。q 如测时间如测时
36、间t能够有光电计时、火花打点计时和频能够有光电计时、火花打点计时和频闪摄影计时详细方法闪摄影计时详细方法q测量温度时，能够使用水银温度计、热电偶、热测量温度时，能够使用水银温度计、热电偶、热敏电阻等各种器具敏电阻等各种器具依据被测对象性质和特点，分析比较各种方法适用依据被测对象性质和特点，分析比较各种方法适用条件，可能到达试验精度以及各种方法，实施可能条件，可能到达试验精度以及各种方法，实施可能性及优缺点，最终做出选择。性及优缺点，最终做出选择。第50页51四、试验仪器选择与配套四、试验仪器选择与配套q依据量值和准确度要求选择仪器种类；依据量值和准确度要求选择仪器种类；例：例：测时间用什么仪表
37、？测时间用什么仪表？q对待测物理量值进行预计，以选择对待测物理量值进行预计，以选择 仪表量程；仪表量程；q按不确定度均分标准选择仪表准确度按不确定度均分标准选择仪表准确度 及与之相配套各种仪器。及与之相配套各种仪器。用什么仪器，准确度与量程，误差分配计算。用什么仪器，准确度与量程，误差分配计算。第51页52E(R)20.00005，E(R)0.7%，4E(U)20.00005，E(U)0.35%，选选0.2级电压表。级电压表。选选0.5级电桥。级电桥。E（P）2（1%）2=0.00010.00010.000050.00005q举例：测量功率。举例：测量功率。用电压表测电压，用电桥测电阻。用电压
38、表测电压，用电桥测电阻。要求不确定度要求不确定度1%。公式公式第52页53五、测量条件与最佳参数确定 试验方法、试验仪器选定后，选择试验方法、试验仪器选定后，选择有利试验条件及参数范围，以最大程度有利试验条件及参数范围，以最大程度减小误差。减小误差。如如 单摆长度测量（摆线、小球单摆长度测量（摆线、小球）指针式仪表量程选择在满度）指针式仪表量程选择在满度2/3处选择适当测量环境：温度、湿度、气处选择适当测量环境：温度、湿度、气压、电磁场压、电磁场第53页54六、确定试验实施方案六、确定试验实施方案1、依据物理模型及试验方法，画出对应、依据物理模型及试验方法，画出对应 试验装置图或电路图、光路图
39、；试验装置图或电路图、光路图；2、确定详细试验步骤；、确定详细试验步骤；3、设计试验数据表格；、设计试验数据表格；4、试验仪器、设备名称，规格，使用、试验仪器、设备名称，规格，使用 条件等。条件等。第54页55七、撰写准备汇报（设计方案）七、撰写准备汇报（设计方案）实实验验题题目目一、试验任务一、试验任务二、试验要求二、试验要求三、试验方案三、试验方案1、物理模型比较与选择、物理模型比较与选择2、试验方法比较与选择、试验方法比较与选择3、仪器选择与配套（系统误差分析）、仪器选择与配套（系统误差分析）1）误差公式推导）误差公式推导2）仪器选择）仪器选择4、测量条件与最正确参数确实定、测量条件与最
40、正确参数确实定1）测量条件）测量条件2）最正确参数）最正确参数四、试验步骤（简略）四、试验步骤（简略）五、试验注意事项五、试验注意事项六、参考文件六、参考文件第55页56八、资料搜集八、资料搜集在设计过程中要查阅足够参考资料：在设计过程中要查阅足够参考资料：比如比如大学物理、物理试验教科书（不一样版本）；大学物理、物理试验教科书（不一样版本）；相关测量、传感器方面教材和专著；相关测量、传感器方面教材和专著；仪器、仪表、器件手册；仪器、仪表、器件手册；仪器说明书；仪器说明书；国家标准、行业标准、技术规范等国家标准、行业标准、技术规范等。第56页57完成试验设计后，方可到试验室实地考查完成试验设计
41、后，方可到试验室实地考查仪器情况并进行准备性试验。将试验方案交给仪器情况并进行准备性试验。将试验方案交给指导老师检验。指导老师检验。经过第一次试验检验设计方案是否可行，经过第一次试验检验设计方案是否可行，依据试验室仪器设备情况、试验条件，深入完依据试验室仪器设备情况、试验条件，深入完善设计方案，即可进入实测。善设计方案，即可进入实测。实测普通分两次进行：粗测、精测。粗测实测普通分两次进行：粗测、精测。粗测中依据测量数据检验是否满足试验要求，可再中依据测量数据检验是否满足试验要求，可再次调整试验方案，最终精测，完成试验。次调整试验方案，最终精测，完成试验。九、试验操作九、试验操作第57页58十、
42、数据处理及撰写汇报十、数据处理及撰写汇报完成设计试验后，在试验设计方案基础上完完成设计试验后，在试验设计方案基础上完成试验汇报及以下两项：成试验汇报及以下两项：数据处理与分析数据处理与分析试验数据整理、数据计算、误差估算、误差分析试验数据整理、数据计算、误差估算、误差分析试验总结试验总结包含对本试验总结；试验中体会、包含对本试验总结；试验中体会、收获；对试验收获；对试验选题提议、意见等。选题提议、意见等。第58页59设计举例设计举例测量型试验测量型试验任务：测定金属材料杨氏模量任务：测定金属材料杨氏模量E。要求：测量结果相对不确定度不超出要求：测量结果相对不确定度不超出5%。物理模型建立及比较
43、：物理模型建立及比较：1）外力作用下，发生形变，在弹性程度内有外力作用下，发生形变，在弹性程度内有 2）圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时 3）声波在连续媒质内传输，其声速，则有声波在连续媒质内传输，其声速，则有 第59页60反射镜反射镜杠杆架杠杆架S导出测量公式为导出测量公式为按均分标准，按均分标准，E(D)1%,其余约为其余约为2%。q钢钢丝丝直直径径：0.8mm，千千分分尺尺测测量量，确保确保E(D)0.01/0.8=1.2。q弹性极限弹性极限200MPa,F100N。q逐逐差差法法测测量量，中中间间分分段段，Fm=50N。用多个用多个1kg砝码累加
44、加载。砝码累加加载。qE量量级级21011Pa(N.m-2)能能够够计计算算出出L/L0.0005。取取L=1m，则，则L=0.5mm。采取模型一采取模型一采取金属丝伸长测杨氏模量采取金属丝伸长测杨氏模量E，第60页61q光杠杆放大光杠杆放大光杠杆望远镜竖尺SS0S1d2d1Lqqqq放大倍数放大倍数=2d1/d2，取取d1=2m，d2=80mm，放放大大50倍倍，S=25mm。用用米尺读。米尺读。u(S)=0.5mm，E(S)=2%。qd1用卷尺测，用卷尺测，E(d1)=0.005/2=0.25%2%；qL用卷尺测，用卷尺测，E(L)=0.005/1=0.5%2%；qd2用板尺测，用板尺测，
45、E(d2)=0.5/80=0.6%2%；q校核：校核：第61页620707设计性试验设计性试验 全息光栅制作全息光栅制作 （53045304）11 11 设计性试验设计性试验 万用表组装万用表组装 （73097309）12 12 设计性试验设计性试验 万用表组装万用表组装 （73107310）设计性试验项目设计性试验项目制作型试验制作型试验 试验前认真查阅资料，依据设计要求试验前认真查阅资料，依据设计要求写出试验准备汇报，汇报中应有设计电写出试验准备汇报，汇报中应有设计电路原理图，制作方案等内容。路原理图，制作方案等内容。第62页63测量型试验测量型试验1010设计性试验设计性试验 软磁材料静
46、态磁特征测（软磁材料静态磁特征测（73137313室）室）要求：试验前认真查阅资料，阅读试验，了解软要求：试验前认真查阅资料，阅读试验，了解软磁材料磁特征；学习用冲击捡流计测量磁场方法；磁材料磁特征；学习用冲击捡流计测量磁场方法；依据设计要求画出对应原理图，写出试验准备汇依据设计要求画出对应原理图，写出试验准备汇报报09 09 超声波测量液体浓度超声波测量液体浓度 （74147414室）室）要求：试验前认真查阅资料，掌握对应原理，写要求：试验前认真查阅资料，掌握对应原理，写出试验准备汇报。出试验准备汇报。08 08 薄透镜焦距测量薄透镜焦距测量 （73197319室）室）要求：试验前认真查阅资
47、料，要求测量薄透镜要求：试验前认真查阅资料，要求测量薄透镜3个基个基本参数，设计测量方法，画出对应原理图，写出试验本参数，设计测量方法，画出对应原理图，写出试验设计方案。设计方案。第63页64试验成绩考评q设计性试验：试验准备汇报设计性试验：试验准备汇报20分分实做及完成汇报实做及完成汇报30分，计分，计50分；分；q综合专题试验：每个试验综合专题试验：每个试验10分、分、小论文小论文20分，计分，计50分；分；试验总成绩为两个试验成绩总合，其中：试验总成绩为两个试验成绩总合，其中：第64页65通知一n购置试验汇报纸：购置试验汇报纸：73087308室室n每人每人2 2元元（含（含5 5张试验
48、汇报纸张试验汇报纸+5+5张原始统计张原始统计纸纸1 1张坐标纸张坐标纸1 1张设计性试验封面张设计性试验封面 ）n专题试验汇报用汇报纸完成，小论文和设专题试验汇报用汇报纸完成，小论文和设计性试验用纸自行准备（计性试验用纸自行准备（B5B5大小）。大小）。n请以班级为单位请以班级为单位集体购置集体购置n时间时间：第：第2 2周周四和周五周周四和周五 早晨早晨9:00-11:009:00-11:00，下午，下午2:00-4:302:00-4:30第65页66物理试验好帮手：导学系统物理试验好帮手：导学系统n试验预习复习时能够参阅试验预习复习时能够参阅“物理试验导学系统物理试验导学系统”相关内容。相关内容。http:/211.71.70.68/dxxthttp:/211.71.70.68/dxxt第66页67通知二通知二n本学期开放试验室继续开放，并将增本学期开放试验室继续开放，并将增加新内容，详细信息会即时公布在选课加新内容，详细信息会即时公布在选课网站上，网站上，请经常浏览！请经常浏览！n放假调课通知、未交汇报学生名单等放假调课通知、未交汇报学生名单等信息会即时公布在选课网站上，信息会即时公布在选课网站上，请经常请经常浏览！浏览！n上学期试验成绩问题咨询截止到上学期试验成绩问题咨询截止到9 9月月6 6日。日。第67页See you laterSee you later！第68页