1、大學物理實驗總結,學到了什么,在物理實驗的基本知識、基本實驗技能和基本方法上受一定的訓練。（8個注重數(shù)據(jù)處理 4個注重知識拓展 ）,要求學生掌握什么,在儀器使用、實驗技能、測量方法和誤差及數(shù)據(jù)處理等方面達到一定的基本要求 。,一、正確讀數(shù)與正確處理有效數(shù)據(jù),1.讀數(shù),螺旋測微器A 、讀數(shù)顯微鏡A、邁克爾遜干涉儀A 、游標卡尺B 、分光計B 、 電表C等 A估讀 B不估讀 C量程,注意：0在其中的作用和地位 （霍 米尺忘記估讀）,（1）單次測量 膠片長度、非平衡電橋、伏安特性、表頭測量等,極限誤差,2. 數(shù)據(jù)處理步驟：,用不確定度評價測量結果,給出最后測量結果 或列表給出（如：伏安特性）,（a）

2、求測量數(shù)據(jù)的算術平均值：,（b）修正已知的系統(tǒng)誤差，得到測量值（如螺旋測微器必須消除零誤差 拉 正反向取平均）,（c）用貝塞爾公式計算標準差：,（2）直接多次測量：,（d）查表求置信參數(shù),A類不確定度 （評價隨機誤差）,P7 表2,（e）根據(jù)儀器標定的最大允差,確定B類不確定度（評價儀器）,（f）求出直接多次測量的合成不確定度,給出最后測量結果,為計量器具的誤差限值,儀器的誤差限,（b）電表的級別乘量程,0.5級電壓表 在量程為15V時，儀器誤差限為15*0.5%=0.075(V) 量程為75V時, 儀器誤差限為75*0.5%=0.375(V),（a）儀器銘牌或說明書中給出。,（c）取儀器的最

3、小精度。,在伏安法測電阻實驗中均為單次測量（表頭測量精度低，沒必要多次測量）,(3)間接測量 a、,b、不確定度的傳遞,上式適用于N是和差形式的函數(shù),說明：間接測量量為冪指數(shù) 其不確定度的簡便式為：,給出最后測量結果,例：某一長度N=a+b+c-2d, 其中 a =50.00+0.08cm b =4.05+0.05 cm c =12.63+0.05cm d =1.003+0.005cm 試表達出N的測量結果。,解：,例：用一級螺旋測微計測一個小鋼球的直徑，測得數(shù)據(jù)如下 d（mm） 9.345 9.344 9.343 9.348 9.347 9.343 螺旋測微計的初始讀數(shù)為0，試求小鋼球的體積

4、？,解：1. 計算小鋼球的直徑的平均值：,2.求得直徑的標準偏差 S=0.0021mm,6.所以小鋼球的直徑結果表達式為,4.一級螺旋測微計的儀器最大允差,5.用方和根合成，得直徑的總不確定度,3. n=6 時，取 ，則,計算小鋼球的體積：,小鋼球體積測量結果為 ：,代入不確定度合成公式（表3）,例2：用游標尺測量一空心圓柱體尺寸，測得其外徑為D2=3.300cm內徑為D1=1.504cm ，高為h=4.810cm。試計算其體積？,方法一： 1.空心圓柱體的體積為：,2.計算出空心圓柱體的體積的最佳估計值,3.根據(jù)公式,計算出,4.寫出結果表達式：,方法二： 1.空心圓柱體的體積為兩個圓柱體的

5、體積之差 ：,2.計算出空心圓柱體的體積的最佳估計值:,3.分別計算V1 和 V2的不確定度，再根據(jù)方和根合成方式計算總體積的V的不確定度UV：,4.寫出結果表達式：,3.有效數(shù)字的運算規(guī)則,a、最終結果只保留一位存疑數(shù)字，中間過程可多保留一位，其后的數(shù)字按“四舍六入五湊偶”的法則處理。,b、兩個量相加（或相減）與存疑數(shù)字最早出現(xiàn)位對齊,c、幾個量相乘（或相除）的積（或商） 與有效數(shù)字最少的相同,d、一個數(shù)的乘方、開方 原來幾位就幾位,e、計算器定函數(shù)位數(shù) 自變量最后一位加減1定,f、公式中的某些常數(shù)的取值 比有效數(shù)字最小的多一位,計算器定函數(shù)位數(shù)的簡要方法：,設對某測量值x取一函數(shù)（正弦、正

6、切、自然對數(shù)、常用對數(shù)等），而x有效位數(shù)已知，則可通過改變x的末位數(shù)的一個單位，并觀察函數(shù)值的變化，以決定原來函數(shù)值的位數(shù)。,例：,g、測量結果的有效數(shù)字表示,（1）結果的最后一位與不確定度的位數(shù)對齊，而舍去其它多余的數(shù)字。,（2）測量結果的不確定度，一般只保留一位有效數(shù)字，其余的取舍采用逢一進一的原則。,4.數(shù)據(jù)處理的基本方法,a、列表法 好處：有條不紊、簡明醒目， 有助于表示出物理量之間的關系,b、圖示法 注意：表明橫縱坐標物理量名稱及單位 描點 連線原則盡可能讓測量值均勻分布在線的兩側 橫向縱向長度比例合適,c、圖解法 斜率（導熱系數(shù)、非平衡電橋） 截距（非平衡電橋） 內插法（動態(tài)楊氏模

7、量）等,d、逐差法 偶數(shù)個數(shù)據(jù) 拉伸法測楊氏模量,例：用量程為750mV，滿偏150格，0.5級的指針式電壓表測量某元件兩端電壓，測得的數(shù)據(jù)如下,試給出結果。,解：設電壓表已校準，已定系統(tǒng)誤差為0。,單次測量,0.5級的電壓表的最大允差為,不確定度,測量的電壓值,原始讀數(shù),有效數(shù)運算,正確結果,錯誤結果,V（mV）12.5102.5243.0376.0552.5 662.5 728.0,V（mV ）12102243376 552.5 662.5 728.0,V（mV ）12102243376 552 662 728,由于不確定度都一樣，沒必要每個都寫U，于是采用列表法。,二、實驗方法的掌握（幾

8、乎包括了一切實驗方法）,1、比較法,a、直接比較法（使用最多）,b、間接比較法（間接測量）,2、放大法,a、累計放大法：,b、機械放大法,C、電磁放大法,D、光學放大法,直讀法： 米尺測長度 、電流（電壓）表測量、秒表 零示法：直流電橋、非平衡電橋 加載和卸載：拉伸法測楊氏模量正反取平均值 雙游標測量：分光計（消除偏心差） 交換法：直流電橋換臂測量,邁克爾遜干涉儀100個條紋,螺旋測微器、讀數(shù)顯微鏡、邁,很多電子儀器都有電磁放大 霍爾元件中有放大器、示波管有Y軸增益,光杠桿，邁克爾孫,3、轉換法,a、參量換測法,b、能量換測法 （現(xiàn)代傳感器許多都是換成電學量測量）,4、光學實驗方法,熱電換測：

9、導熱系數(shù)、非平衡電橋 壓電換測：動力學共振法測楊氏模量 光電換測：光電效應 磁電換測 ：霍爾效應,間接測量,干涉法：邁克爾孫干涉 衍射法：光柵衍射（分光計） 光譜法：分光計 光測法：拉伸法,三、實驗技能的培養(yǎng),主要體現(xiàn)在儀器的調整與操作操作過程中,1.零位調整,儀器使用前檢查和校正儀器的零位 電表、天平 不能調零時必須修正（螺旋測微器）,2. 水平、鉛直調整,3. 光路共軸調整（光學實驗）,水準儀 氣泡 拉伸法 垂線,自準法 粗調 細調 邁、分、拉,4. 消視差調節(jié),目鏡 如：分光計中望遠鏡、讀數(shù)顯微鏡 分劃線與運動方向平行或垂直 電表：針、像重合,5. 逐次逼近調節(jié),分光計 各半調節(jié)法 直流電橋檢流計,6. 恢復儀器初態(tài),儀器正式調整前的狀態(tài) 分光計、邁克爾孫干涉儀的螺絲初始位置 電學儀器螺絲逆時針調到頭：如電源使用,7. 先定性后定量原則（伏安特性）,8. 回路接線法（所有電學實驗）直流電橋、非平衡電橋、伏安特性,9.避免空程誤差 讀數(shù)顯微鏡、邁、分光計,四、實驗考核,60%：涉及具體到每一個實驗的問答題（主要是實驗 的預習題、思考題、實驗原理等）,1、考試時間：6月11日(星期三) 下午 2:30-4:00,2、考試方法：筆試,3、考試內容：,40