全国中学生物理竞赛实验指导书 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024
发表于2024-11-25
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《全国中学生物理竞赛实验指导书》是为参加省、市和全国物理竞赛的学生编写的,但竞赛的宗旨 为了提高学生在物理实验方面的素质和修养,提高发现、分析和解决实际物理问题的能力,而不是单纯为了争名次。因而本书是从如何培养学生既有踏实的物理实验基础,又有创新能力的角度来选题的。
《全国中学生物理竞赛实验指导书》是中国物理学会全国中学生物理竞赛常务委员会组织编写的全国中学生物理竞赛实验指导书,主编和参与编写人员均为北京大学物理学院基础物理中心教师。本书包括三十余个力学、热学、光学、电磁学实验,每个实验均有对实验目的、仪器设备、实验原理和内容的详细描述不仅适用于备战物理竞赛的中学生,也可作为中学物理教学的参考书。
我们希望并相信,按照本书“序”和“前言”中所阐述的指导思想,《全国中学生物理竞赛实验指导书》定会在全国中学生物理竞赛中发挥应有的作用,更有效地、更广泛地提高对物理有兴趣的中学生的物理实验水平。
实验一 实验误差
实验二 在气轨上研究瞬时速度
实验三 测定金属的杨氏模量
(一) 用金属丝的伸长测定杨氏模量
(二)用CCD成像系统则定杨氏模量
实验四 研究单摆的运动特性
实验五 气轨上研究碰撞过程中动量和能量变化
实验六 测量空气中的声速
实验七 弦线上的驻波实验
实验八 测定冰的熔化热
实验九 测定固体的线膨胀系数
实验十 测定液体的热容
实验十一 学习使用数字万用电表
实验十二 制流和分压电路
实验十三 测定直流电源的参数并研究其输出特性
实验十四 磁电式直流电表的改装
实验十五 用量程为220mv的直流数字电压表组装多量程的直流电压表和直流电流表
实验十六 测量非线性元件的伏安特性
实验十七 直流平衡电桥
实验十八 学习使用示波器
实验十九 观测电容特性
实验二十 黑盒子
实验二十一 测量温度传感器的温度特性
实验二十二 测量热敏电阻的温度特性
实验二十三 用堆尔效应测量磁场
实验二十四 测量光敏电阻的光电特性
实验二十五 研究光伏探测器的光电特性
实验二十六 发光二极管的光电特性
实验二十七 研究亥姆堆兹线圈轴线磁场分布
实验二十八 测定玻璃的折射率
实验二十九 测量薄透镜的焦距
实验三十 望远镜和显微镜
实验三十一 光的干涉现象
实验三十二 研究光的夫琅禾费衍射现象
实验三十三 调节分光计并用掠入射法测定折射率
实验三十四 观测氢原子光谱
实验一实验误差
【实验原理】
一、物理实验和测量误差
1.测量误差的普遍存在
物理学是一门实验科学,对它的研究离不开对各种物理量进行测量。作物理实验主要也是要进行各种测量。测量分为两种:由仪器直接读出测量结果的叫做直接测量;由直接测量结果经过公式计算才能得出结果的叫做间接测量。每一个待测物理量在一定实验条件下具有确定的大小,称为该物理量的真值。当我们进行测量时,由于理论的近似性、实验仪器分辨率或灵敏度的局限性、环境条件的不稳定性等因素的影响,测量结果总不可能绝对准确。待测物理量的真值同我们的测量值之间总会存在某种差异,这种差异就称为测量误差,定义为测量误差一测量值一真值。
由测量所得的一切数据都毫无例外地含有一定数量的测量误差。没有误差的测量结果是不存在的。测量误差存在于一切测量之中,并贯穿于测量过程的始终。随着科学技术水平的不断提高,测量误差可以被控制得越来越小,但是却永远不会降低到零。
2.测量误差理论和物理实验的关系
既然测量误差的存在是一切测量中的普遍现象,那么,研究测量误差的性质和产生的原因,研究如何有效地减小测量误差对实验结果的影响,研究如何科学地表达含有测量误差的实验结果,以及对实验结果如何评价等等,这一系列问题就显得十分重要。当然,要想深入地讨论测量误差理论,需要有丰富的实验经验和较充分的数学知识;这里只能对基本的方面作些简单介绍,作为一个入门的学习。
二、偶然误差和系统误差
按照习惯的分类方法,根据误差的性质,可以把测量误差分为偶然误差和系统误差两种。
1.系统误差
在相同的条件下,多次测量同一物理量时,测量值对真值的偏离(包括大小和方向)总是相同的,这类误差称为系统误差。系统误差的来源大致有:
(1)理论公式的近似性。例如,单摆周期公式的成立条件是摆角趋于零,而在利用该公式求重力加速度g时,这个条件是不可能实现的。
(2)仪器结构不完善。例如,温度计的刻度不准,天平的两臂不等长等。
(3)环境条件的改变。例如,在20℃条件下校准的仪器拿到一20℃条件下去使用。
(4)测量者生理、心理因素的影响。例如,记录某一信号时有滞后或超前的倾向,对准标志线进行读数时总是偏左或偏右、偏上或偏下等。
系统误差的特点是恒定性,不能用增加测量次数的方法使它减小。在实验中发现和消除系统误差是很重要的,但它需要积累丰富的实验经验。对于初学者,我们先学习偶然误差。
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