物理实验物理实验绪论课讲义课件.ppt（79页）

1、如何正确认识实验课的作用如何正确认识实验课的作用明确实验课的目的和意义明确实验课的目的和意义实验绪论的主体内容实验绪论的主体内容课后作业与实验考核指导课后作业与实验考核指导有关规定与选课方法有关规定与选课方法实验课实验课是是为了培养动手能力为了培养动手能力实验课仅仅实验课仅仅是是为了培养动手能力？为了培养动手能力？更重要的是：观察、思考和读懂文字更重要的是：观察、思考和读懂文字眼观六路（想），耳听八方眼观六路（想），耳听八方（想想）四年大学学习你能够带走的是什么？四年大学学习你能够带走的是什么？学习并掌握各种基本物理量的测量方法学习并掌握各种基本物理量的测量方法学习并掌握各种基本测量仪器的使用

2、方法学习并掌握各种基本测量仪器的使用方法学习并掌握实验数据处理的基本方法学习并掌握实验数据处理的基本方法学习并掌握实验报告的撰写方法学习并掌握实验报告的撰写方法 四个基本方法四个基本方法= =基本工作能力基本工作能力 1910602. 1q42hdVhdMVM24测量值测量值x x与真值之间总存在一定的差异，这种与真值之间总存在一定的差异，这种差异称为测量误差，表示为：差异称为测量误差，表示为：我们称之为测量的绝对误差我们称之为测量的绝对误差0 x0 xxx%1000 xxErml03. 072.561%053. 0%10072.5603. 01rE%5 . 1%10098. 103. 02r

3、Eml03. 098. 12温度忽高忽低温度忽高忽低气流飘忽不定气流飘忽不定电压漂移起伏电压漂移起伏21)2/)(exp(21)(220 xxxpx)(xp0 x0 x0 x%3 .68)(dxxpP222%4 .95)(dxxpP333%7 .99)(dxxpP),(,0,0 xxxx*不确定度的权威文件是国际标准化组织不确定度的权威文件是国际标准化组织(ISO)、国际、国际 计量局计量局(BIPM)等七个国际组织等七个国际组织1993年联合推出的年联合推出的 *不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能 确定的程度。不确定度是一定确定的程度。不

4、确定度是一定概率概率下的误差限值。下的误差限值。 *由于真值的不可知，误差一般是不能计算的，它可由于真值的不可知，误差一般是不能计算的，它可 正、可负也可能十分接近零；而不确定度总是不为正、可负也可能十分接近零；而不确定度总是不为 零的正值，是可以具体评定的零的正值，是可以具体评定的（因为测量离不开测（因为测量离不开测量工具）量工具）。), 2 , 1( niAi), 2 , 1( njBjijBjAi22AiBj仪仪)(仪x%)1001 (xx仪nxxxx,.,3210 xxxii0nxxxiinxnxxii0_0ixxxn 但是由于测量次数但是由于测量次数有限有限，测量值的平均，测量值的平

5、均值将不符合正态分布，而是符合值将不符合正态分布，而是符合t t 分布分布。测。测量次数量次数小时，小时，t t 分布偏离正态分布较多。分布偏离正态分布较多。测测量次数量次数大时趋于正态分布大时趋于正态分布。niixxnS12)(11) 1()(2nnxxnSSix 22_仪xpsnt5n nntp SSnSntxxp_22仪SNf A B C( ,)NNANBNCABC 222222NNNNANNBNNCABC111222222 lnlnlnNANBNCABC222222AANcos函数形式函数形式 CBANCBAN不确定度传递公式222CBAN222 CCBBAANNBAN 22 BBAA

6、NNnaAN AAnNNnAN AAnNN1AANcosCAAN2222lnlnCCNAANNN2222111CCAACAABAN CAB22CAB 222222CACAAABBAANN_()100%?%rxxEx单位mmSmmD004. 0,518. 1_mmB006. 0004. 02222仪仪mmSB007. 0006. 0004. 02222mmD007. 0518. 1DBCANDCBANcmDCBAN8 .347271751. 0262. 63 .712222)()()()(DCBADCDB,cmN1348cmDA1)()(2203164. 0271262. 6751. 03 .7

7、1DBCAN2222)()()()(DDCCBBAANNEr%8 . 0008. 00002. 0008. 003164. 0NNNN0002. 00316. 0N电信股指LUCENT: -89%2. 标明坐标轴：标明坐标轴：方向，坐标轴的名称、方向，坐标轴的名称、单位单位, 分格。分格。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.004. 连成图线：连成图线： 用直尺、曲线板等把用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。点连成直线、光滑曲线。

8、一般不强求直线或曲线一般不强求直线或曲线通通过每个实验点，应使图过每个实验点，应使图线线两边的实验点与图线两边的实验点与图线最为接近且分布大体均最为接近且分布大体均匀。匀。3.标实验点：标实验点： 1.1.选择合适的坐标分选择合适的坐标分度值确定坐标纸的大小度值确定坐标纸的大小作图的三个要素作图的三个要素5.标出图线特征：标出图线特征： 在图上空白位置标在图上空白位置标明实验条件或从图上得明实验条件或从图上得出的某些参数。如利用出的某些参数。如利用所绘直线可给出被测电所绘直线可给出被测电阻阻R大小：从大小：从所绘所绘直线直线上读取两点上读取两点 A、B 的坐的坐标就可求出标就可求出 R 值。值

9、。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00电阻伏安特性曲线电阻伏安特性曲线6.标出图名：标出图名： 在图线下方或空白在图线下方或空白位置写出图线的名称及位置写出图线的名称及某些必要的说明。某些必要的说明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上由图上A、B两点可得被测电阻两点可得被测电阻R为：为：)k(379. 076. 258.1800. 100. 7ABABIIUUR不当图例展示不当图例展示：n(nm)1.6500

10、500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图图图1曲线太粗，不曲线太粗，不均匀，不光滑均匀，不光滑。应该用直尺、曲应该用直尺、曲线板等工具把实线板等工具把实验点连成光滑、验点连成光滑、均匀的细实线。均匀的细实线。n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图改正为改正为：图图2I (mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.0

11、02.001.003.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线横轴坐标分度选取横轴坐标分度选取不当。不当。横轴以横轴以3 cm 代代表表1 V，使作图和读图都，使作图和读图都很困难。实际在选择坐标很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和数字的要求又便于作图和读图，读图，一般以一般以1 mm 代代表的量值是表的量值是10的整数的整数次幂或是其次幂或是其2倍或倍或5倍。倍。I (mA)U (V)o o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特性曲线电学

12、元件伏安特性曲线改正为改正为：定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线1.20001.60000.80000.4000图图3P(105Pa)t()60.00140.00100.000120.0080.0040.0020.00图纸使用不当。图纸使用不当。实际作图时，实际作图时，坐标原点的读坐标原点的读数可以不从零数可以不从零开始开始。定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线1.00001.15001.20001.10001.0500 P(105Pa)50.0090.0070.0020.0080.0060.0040.0030.00t()改正为改正为：kTeeASTI2kTeASeTI2kTeASk

13、TeASTI303. 21lg303. 2lglg2baxynnyyyyxxxx,32132112312nnxxxxxxxbxaybxaybxaynnn222111xaxxayyyxaxxayyyxaxxayyynnnnnnn1111122322321121121)()()(xnyyxnyyyananni) 1() 1(111121 从上式看到从上式看到, ,只有首末两次的测量值才对单次测量只有首末两次的测量值才对单次测量的平均值起作用的平均值起作用, ,而一切中间量都失去意义而一切中间量都失去意义. .这就是说这就是说, ,多次测量和单次测量没有差别多次测量和单次测量没有差别, ,失去了多次

14、测量减小误失去了多次测量减小误差的优越性差的优越性. .ln2xlaxxayyyxlaxxayyyxlaxxayyylllllllllll)()()(2222222221111111), 2 , 1(11lixlyxlylalaii设此两物理量 x、y 满足线性关系 y = a+bx，等精度地测得一组互相独立的实验数据 xi，yi i = 1,.,n当所测各yi 值与拟合直线上的 a +bxi之间偏差的平方和最小，即 所得系数a,b最好,拟合公式即为最佳经验公式。21()niiiQyabx最小21()niiiQyabx最小0)( 20) 1)( 211niiiiniiixbxaybQbxaya

15、Qniiniiniiiniiniiniiniixnxyxnxybxbyna1221111111相关系数 ： 最小二乘法处理数据除给出 a、b 外，还应给出相关系数 r ， 定义为 相关系数表示两变量之间的函数关系与线性的符合程度符合程度，r-1，1。|r|1，x、y 间线性关系好， |r|0 ，x、y 间无线性关系，拟合无意义。 物理实验中一般要求 r 绝对值达到0.95以上。yyxxxyiiiiLLLyyxxyyxxr22)()()( )(4.电表的误差电表的误差仪表等级量程仪器最大误差KII仪表等级量程仪器最大误差KII3 0.50.0150.02A A02. 026. 2 II仪表等级量程仪器最大误差KIIA04. 01.04电阻箱电阻箱mRR200 . 0K