它可使同学获得基本的实验知识，在实验方 法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训 练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培 养科学工作者的良好素质及科学世界观方面， 物理实验课程也起着潜移默化的作用。
希望同学们能重视这门课程的学习，经 过半年的时间，真正能学有所得。
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• 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次 获奖。
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• 1997：发明了用激光冷却和俘获原子的方法
Steven Chu
Cohen-Tannoudji William D. Phillips
• 1998：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子
Robert B. Laughlin Horst L. Stormer
用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动 原始数据须经指导老师签字
6. 整理仪器，清扫实验室，填写记录。
主要教学环节-实验报告
1. 按实验报告模板完成； 2. 实验数据表格、数据处理主要过程、作
图及实验结果和结论； 3. 实验现象分析、误差评估、小结和讨论。
注意事项及评分细则
课堂操作： • 学生上课必须准时，迟到扣相应的分数，若迟到超过15分钟，按缺席处
物理学是研究物质运动一般规律及物 质基本结构的科学，是自然科学的基础学 科,是学习其它自然科学和工程技术的基 础。化学：热、电、磁、光谱、量子力学等
物理学是一门实验科学，物理实验在 物理学的产生、发展和应用过程中起着至 关重要的作用。
• 伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理 学最终成为一门科学。
• 经典物理学规律是从实验事实中总结出 来的。
A− 2σ
∫ 可增加置信度 [ A − 3σ , A + 3σ ]，P = A+3σ p ( x) dx = 0.997 A−3σ
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算术平均值的标准偏差
n
x = (∑ xi ) / n i =1
测量量的最佳估计值
有限测量时，算术平均值不等于真值
( ) ∑ 算术平均值的标
13.几何光学（bb/物理楼204） 14.全息照相（三十/物理楼224 ） 15.双棱镜测波长（二十六/物理楼205） 16.光栅单色仪（三十三/物理楼206）
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课程安排
本实验课： 2学分4学时， 中间不休息，应在3.5h内完成实验
第2周 大课
第3-17周 实验室操作（十一放假除外）
[A−σ,A+σ ]
p(x)
∫ P = A+σ p(x)dx = 0.683 A−σ 概率P叫置信概率，也称为置信度。 对应的区间叫置信区间，测量 结果表示为：
x = A ± σ , P = 0.683
Α−σ Α Α+σ
x
∫ 扩大置信区间， [ A − 2σ , A + 2σ ]，P =
A+2σ p ( x) dx = 0.954
培养实验能力
• 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； ----学习
• 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析 判断； ----应用
• 正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线， 合理解释实验结果，撰写合格的实验报告； ----总结
• 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。 ---创新
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标准差
∑ x
=
(
n i =1
xi )
/
n
算术平均值 ---最佳值
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标准差
σ (x) =
n
∑ (xi − x)2
i =1
n −1
标准差小：表示测 得值很密集，测量 的精密度高；
标准差大：表示测 得值很分散，测量 的精密度低。
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任意一次测量值落入区间 的概率为
系统误差
• 定义：在相同条件下，多次测量同一物理量时，始 终保持恒定或按照一定的规律变化的那一部分误差
• 产生原因：由于测量仪器、测量方法、环境带入。
• 分类及处理方法： 1 已定系统误差：必须修正
电表、螺旋测微计的零位误差； 测电压、电流时由于忽略表内阻引起的误差。
2 未定系统误差：要估计出分布范围
Daniel C. Tsui
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• 2001：玻色-爱因斯坦凝聚
Eric A. Cornell Wolfgang Ketterle Carl E. ieman
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物理实验课的目的
创新
科学思维 基础知识 有效方法
大物理与小物理 整体知识结构 物理空间与图象
• 近代物理学是从实验事实与经典物理学 的矛盾中发展起来的。
• 很多技术科学是从物理学的分支中独立 出去的。
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以诺贝尔物理学奖为例：
• 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。
• 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少 两个实验的检验。
2. 怎样上好物理实验课
教材
«基础物理实验教程» 李蓉主编 ,北京师范大学出版社，2008/04 参考资料（见bb平台）
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实验内容
题目（讲义编号/实验室）
1.杨氏模量（八/物理楼210） 2.弹簧阵子（十二/物理楼210） 3.受迫振动（四十一/物理楼311） 4. 复摆 （bb/物理楼311） 5.伏安法（二极管伏安特性）（十八/物理楼306 ） 6.惠氏电桥（十九/物理楼306） 7.超声探伤（bb/物理楼304） 8.声音音频分析 （bb/物理楼305） 9.示波器使用（五&十/物理楼305） 10.RLC稳态（二十一/物理楼305 ） 11.迈克尔逊干涉仪（三十二/物理楼207） 12. 偏振光（二十九/物理楼208）
无重复的且好的建议给不超过10分 加分（总成绩不高于100分）
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3. 实验误差与测量结果评定
⎧ 测量
3.1
测量与误差
⎪ ⎨
误差
⎪ ⎩
结果评价
3.2 测量结果评定与计算
3.3 有效数字及近似计算
测量与误差
测量：用合适的工具或仪器，通过科学的方法，将被测物
理量与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程 其比值即为被测物理量的测量值。
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随机误差特点
单个具有随机性，总体服从统计分布规 律（正态分布、t分布、均匀分布） 可以降低随机误差 多次测量
p(x) = σ
1 2π
− ( x− A)2
e 2σ 2
概率密度
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σ (x) =
n
∑ (xi − x)2
i =1
n −1
贝塞尔公式
♦B类不确定度：凡不能用统计方法评价者，
C类总不确定度：A、B合成，方和根
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A类不确定度计算
A 类分量 uA : 可以用统计学方法估算的分量，一般指
随机误差
对一如物理何量定进量行描了n述次重A类复测不量确，定测量度结呢果？是
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基础物理实验 绪论
北京师范大学物理教学实验中心 王兆娜
2011年9月
1. 为什么要上物理实验课 2. 怎样上好物理实验课 3. 实验误差与测量结果评定 4. 数据处理的基本方法
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1.为什么要上物理实验课
物理实验的作用
对一待测物理量 x
测量误差： Δx = x − A （绝对误差）
相对误差(百分误差) δx = Δx ×100% A
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误差
测量误差存在于一切测量过 程中，可以减小，不可能消除。
分类：
⎧ 系统误差
误差⎪⎨ 随机误差
⎪ ⎩
粗大误差
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能量与整体结构
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掌获 握取 知能 识力
授之 工具 传之 方法 研究式学习
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物理实验课的目的
• 学习实验知识 • 培养实验能力
通过对实验现象的观察、分 析和对物理量的测量，学习 物理实验知识，掌握和理解 物理理论。
• 提高实验素养
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如：螺旋测微计制造时的螺纹公差等。
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随机误差
• 定 义： 在实际测量条件下，多次测量同一物理量 时，以不可预知方式变化（大小和符号都是随机的） 的测量误差
• 产生原因：实验条件和环境因素无规则的起伏变化， 引起测量值围绕真值发生涨落的变化。
例如：
z 电表轴承的摩擦力变动 z 螺旋测微计测力在一定范围内随机变化 z 操作读数时的视差影响
♦ 三要素 —— 数值大小 单位 可靠性评价
♦ 分类—— 直接测得量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相
比较直接得到测量值
间接测得量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，
求得该被测物理量
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