大学物理实验绪论15162朱保华

1、桂林电子科技桂林电子科技3 3本学期实验安排本学期必做八个实验（含绪论），进行大循环，如图所示。本学期必做八个实验（含绪论），进行大循环，如图所示。花江校区花江校区11教学楼教学楼地点：地点：A302实验：实验：4.12地点：地点：C201实验：实验：4.6地点：地点：C303实验：实验：4.2地点：地点：A204实验：实验：4.7地点：地点：C203实验：实验：4.4地点：地点：A102实验：实验：4.1地点：地点：C103实验：实验：4.11地点：地点：A304实验：实验：4.10地点：地点：A104实验：实验：4.10地点：地点：C301实验：实验：4.5地点：地点：C101实验：实验：

2、4.3实验序号实验序号实验名称实验名称实验地点实验地点实验一实验一（4.4）滑线变阻器的调节特性1111教教C203实验二实验二（4.1）磁阻尼和动摩擦系数的测量1111教教A102实验三实验三（4.11）光路调整和透镜参数的测量1111教教C103实验四实验四（4.9）数字存储示波器的原理与使用1111教教A304实验五实验五（4.3）三线摆测刚体的转动惯量1111教教C101实验六实验六（4.10） 声速的测量-共振干涉法测声速1111教教A104实验七实验七（4.5）非线性电学元件伏安特性的测量1111教教C301实验八实验八（4.12）三棱镜顶角的测量1111教教A302实验九实验九（

3、4.6）直流电桥测电阻1111教教C201实验十实验十（4.2）拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量11教教C303实验十一实验十一（4.7） 电流表的改装与校准1111教教A204第一轮 基础实验实验序号实验序号实验名称实验名称实验地点实验地点实验一实验一（4.4）变阻器调节灵敏度的实验研究1111教教C203实验二实验二（4.1）磁体运动速度对磁阻尼力的影响1111教教A102实验三实验三自组望远镜1111教教C103实验四实验四（4.9）数字存储示波器的灵活、深入运用1111教教A304实验五实验五（4.3）三线摆实验仪的拓展应用1111教教C101实验六实验六（4.10） 声速的测量-相位比

4、较法测声速1111教教A104实验七实验七（4.5）热敏电阻伏安特性的测量1111教教C301实验八实验八分光计测定光栅常数和光波波长1111教教A302实验九实验九（5.7）双臂电桥的原理及应用1111教教C201实验十实验十（5.4）线膨胀系数的测量11教教C303实验十一实验十一（4.7）电压表的改装与校准1111教教A204第二轮 扩展实验姓名姓名实验室实验室联系方式联系方式安排课号安排课号备注备注王华A 135973271511520978周五3，4（27）李震春C203139783613431520972周四3，4（29）杨云C301152960012891520973周四5，6（

5、29）袁昌来C301134813922841520979周五5，6（27）林培豪A102139783502321520974周四7，8（29）戎茂华A204159780528491520980周五7，8（27）2015-2016-2物理实验教师上课安排（物理实验教师上课安排（11教）教） 测量的定义 有效数字的读取 数值修约规则 有效数字的运算规则一、测量与有效数字测量的定义将被测物理量被测物理量与选作标准单位标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值比值即为测量值。(1) 直接测量42hdV(2) 间接测量测量的分类测量的分类测量值测量值 = = 读数值读数值( (有效数字有效数字) + )

6、 + 单位单位有效数字有效数字 = = （多位）（多位）可靠数字可靠数字 （一位）（一位）可疑数字可疑数字测量值的构成mL010100. 00123 340是不是有效数字非零之后所有的数（包括非零之后所有的数（包括0 0）都是有效数字。）都是有效数字。mL010100. 0记录数据时错误的做法： 显示频率：f50.00Hz 记录数据：f50Hz1、分度式（刻度式）仪器、分度式（刻度式）仪器 如米尺、温度计等三类仪器的读数方法读法：读法：估计一位可疑位2、定步长仪器定步长仪器 如游标卡、数字显示仪表等1格格0.02mm读法：读法：最小步长量3、等级仪器、等级仪器 如电压表、电流表等如电压表、电流

7、表等指针位置：10.1格mAI0 . 404. 4 1 .107530%等级量程仪读法：读法：有效数字中的基本问题1、有效数字位数越多，测量精度越高cm00.25m25. 0物理量：米米 尺尺： L=5.2 mm 游标卡尺游标卡尺： L=5.22 mm千千 分分 尺尺： L=5.221 mm2、物理量与数学量不相等（0的意义）数学量：2500. 025. 04、科学记数法m10328. 6m0000006328. 07m103280000. 6m6328000073、有效数字位数与单位、小数点位置无关22cm/s0 .980m/s800. 9g6、不确定度约定取一位取一位有效数字， 在取舍时“

8、只入不舍只入不舍”。023. 0g03. 0g04. 0 673. 1x5、测量结果的表示中，尾数要对齐尾数要对齐 xx04. 067. 1x8、自然数与常量，有无穷多位有效数字RD 27、相对不确定度保留1-2位%385. 2xEx%4 . 2xE四舍五入四舍六入五凑偶数值修约规则（舍入规则） 1 1）1.1181.11840000400001.111.118 8 2 2）1.1181.11860000600001.111.119 9 3 3）1.1181.11859999599991.111.119 9 1.118 1.11850001500011.111.119 9 4 4）1.111.

9、117 7500001.118 500001.118 1.11 1.118 8500001.118500001.118 数值修约举例(要求保留四位有效数字)例题例题P38页页 习题习题3只保留只保留一位一位欠准确数字欠准确数字（1）加减运算加减运算有效数字运算规则533.35523. 31.329 .2931239.416294加减结果的有效数字末位应与参与加减结果的有效数字末位应与参与运算各数据中误差最大的末位对齐运算各数据中误差最大的末位对齐3 .35（2）乘除运算乘除运算1.1111 1.111111111111+ 111111.2333215位3位3位1.23（3）乘方、立方、开方运算

10、乘方、立方、开方运算有效数字位数与有效数字位数与底数底数的相同的相同24.62889. 72171.1045.103（4）函数运算函数运算)(163325962. 0429sin计计算算器器 根据间接不确定度间接不确定度的知识来确定。429?sinx0006. 00006. 0|cos|x1633. 0429sin例题例题P38页页 习题习题71、3、5 误差的定义 系统误差 随机误差 不确定度误差与不确定度误差：测量值与真值间的差异。误差：测量值与真值间的差异。任何测量值都有误差！任何测量值都有误差！ 绝对误差：绝对误差：AXA相对误差相对误差%100AEAr误差的定义随机误差随机误差随机性

11、随机性可通过多次测量来可通过多次测量来减小减小但不能消除但不能消除系统误差系统误差确定性确定性 可用特殊的方法来消除可用特殊的方法来消除误差的分类 在相同条件下多次测量同一物理量，误差的在相同条件下多次测量同一物理量，误差的绝对绝对值和符号值和符号保持保持恒定恒定或按或按确定规律变化确定规律变化的误差。的误差。 产生的原因产生的原因: : 仪器固有缺陷仪器固有缺陷; ; 实验理论近似或方法不完善；实验理论近似或方法不完善；系统误差已定系统误差：已定系统误差：必须修正必须修正如：电表、游标卡尺及螺旋测微器的如：电表、游标卡尺及螺旋测微器的零点误差零点误差。系统误差的定量分析mmdd030. 01

12、23. 50产生的原因产生的原因: :实验条件和环境因素实验条件和环境因素无规则的起伏变化无规则的起伏变化。 在相同条件下多次测量同一物理量，误差的在相同条件下多次测量同一物理量，误差的绝对值和符号绝对值和符号以以不可预知方式变化不可预知方式变化的误差。的误差。随机误差残差（偏差）： 绝对误差： xxxinxxnii/1AXA算术平均例题例题P38页页 习题习题4测量含有误差，如何表达含有误差的实验结果呢？为了估计测量结果的可靠程度，把测量结果写成如下形式：不确定度的定义xxx误差与不确定度区别误差误差：与真值之差，可正、可负。不确定度不确定度：表示误差可能存在的范围， 大于零的数。绝对不确定

13、度相对不确定度%100 xExxx不确定度分量 A A类分量类分量不确定度分量不确定度分量 B B类分量类分量用统计方法评定的分量。用统计方法评定的分量。A类分量（多次测量） xpASnnt ) 1( 测量次数测量次数5-105-10时时xAS1)(12nxxSniix课本课本2222页页2-42-4用非统计方法评定的分量。用非统计方法评定的分量。B类分量（单次、多次测量） 实验中一般取：实验中一般取：仪B1 1、准确度等级仪器、准确度等级仪器（如：电阻箱、电表等电学仪器）如：电阻箱、电表等电学仪器）%等级量程仪常用仪器的不确定度（课本22页）mA2 . 0仪2 2、刻度式仪器、刻度式仪器（如

14、螺旋测微器、物理天平、直尺等可估读的仪器）如螺旋测微器、物理天平、直尺等可估读的仪器）2最小分度仪mm5 . 0仪3 3、步长变化的仪器、步长变化的仪器（带游标类仪器）（带游标类仪器）最小步长量仪mm05. 0仪4 4、数字式仪器、数字式仪器常用仪器的不确定度1末位仪s01. 0仪“方、和、根方、和、根”方法合成方法合成 总不确定度的合成22BA22仪xS测量结果的表示*位保留尾数对齐单位2-1 %100 )(xExxxxxzyxzyx ,zyxf，最佳值最佳值: ,zyxf间接测量不确定度的计算 直接量:间接量:间接测量不确定度的计算 222222zyxzfyfxfxxfx )(zzfz )

15、(yyfy )(),(zyxf间接测量不确定度的计算 222222lnlnlnzyxzfyfxfE,lnlnzyxfxxfxln)(zzfzln)(yyfyln)(),(zyxF计算举例 4365BAN322BANABN BAN 2322)24()15(BANBA)3()4(22BANBA22)()(BAEBAN 直接测量量 结果表示： 不确定度 间接测量量 结果表示： 平均值 不确定度： 和差形式： 积商形式：%100)(xExxxxx单位1)(12nxxSniixA仪B22BA222222zyxzfyfxf222222rlnlnlnzyxzyxE),(zyxf 列表法 作图法 逐差法 最小

16、二乘法表表2 不同温度下的金属电阻值不同温度下的金属电阻值作图法形象、直观地显示出物理量间的函数作图法形象、直观地显示出物理量间的函数关系，也可用来求某些参数。作图时要先关系，也可用来求某些参数。作图时要先整理出数据表格，并用，并用坐标纸或计算机进行绘图。表表3 伏安法测电阻实验数据伏安法测电阻实验数据U (V )0.741.522.333.083.66I (mA)2.004.016.228.209.75U (V )4.495.245.986.767.50I (mA)12.0013.9915.9218.0020.013、标实验点、标实验点 用符号（，）描绘散点，并用不同符合反应不同曲线。 2、

17、标明坐标轴、标明坐标轴 名称或符号、单位, 及整分格上的量值。4、连成图线、连成图线 连成折线，光滑直线、或曲线。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.001、选择坐标分度值，确定坐标纸大小、选择坐标分度值，确定坐标纸大小 1格基本反映基本反映精密度；U 轴0.20V/格，I 轴0.20mA/格。5、标出图线特征、标出图线特征 标明实验条件或从图标明实验条件或从图上得出的某些参数上得出的某些参数I (mA)U (V)8.004.0020

18、.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 图的名称、作者。图的名称、作者。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至此一张图才算完成至此一张图才算完成作者：作者：* * *n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.

19、0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图曲线太粗，不曲线太粗，不光滑、散点分光滑、散点分布不均匀布不均匀。错误的作图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的作图错误的作图I (mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线15格代表0.066.V）作图和读图都困难。一般以1格代表1 1,2,5,2,5，而非3,7,9。I (mA)U

20、(V)o o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00改正的作图计算机作图 )(71)()()(7118782312xxxxxxxxx 砝码质量(Kg) 1.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000弹簧伸长位置(cm) x1x2x3x4x5x6x7x8逐差法表4 拉伸法测量杨氏模量求每增加求每增加1Kg钢丝的平均伸长量？钢丝的平均伸长量？逐项逐差法逐项逐差法分组逐差法第二组x5x6x7x8第一组x1x2x3x4)()()()(44148372615xxxxxxxxx线性关系线性

21、关系 y = a + bx实验数据实验数据 （xi , yi） i = 1= 1，2 2，3 3.问题1：通过测量数据如何得出直线方程直线方程？问题2：怎么样才是最佳最佳的直线方程？最小二乘法（数据拟合）(从一组测量值中确定最佳值。最佳值是各测量值的误差的平方和为最小的那个值)四、物理实验环节与规定 物理实验的三个环节 物理实验的要求预习预习：撰写预习报告。撰写撰写抄写抄写 应该是阅读教材后的归纳和总结归纳和总结。实验实验：实际操作与测量物理量。实验实验测量数据测量数据 安装和调节仪器，观察和分析实验现象， 解决实验难题，正确的读取和记录实验数据。 不是说会测量数据就掌握了实验不是说会测量数据

22、就掌握了实验总结总结：整理实验结果。不是提交实验数据不是提交实验数据 计算数据、分析数据、总结。 强调对实验结果的分析和讨论强调对实验结果的分析和讨论实验的三个环节一、实验目的：二、实验仪器三、实验原理：1.基本知识点 2.关键原理图3.关键的公式四、设计数据记录的表格注意：不超过3页报告纸预习报告1、组装实验仪器2、调节仪器，观察现象3、记录实验数据注意：原始数据要老师签字后，整理好仪器、桌椅，才可以离开实验室实验操作1、整理、计算实验数据2、分析实验结果3、对实验进行总结注意：用空白页进行总结报告实验报告内容为：实验报告内容为：实验名称，实验目的；实验名称，实验目的；原理简述（原理图、电路

23、图或光路图，以及主要计原理简述（原理图、电路图或光路图，以及主要计算公式等）算公式等） ；主要实验仪器设备；主要实验仪器设备；实验内容、步骤实验内容、步骤 ；实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图及实验结果和结论，附上原始数据及实验结果和结论，附上原始数据 ；实验现象分析、误差评估、小结和讨论。实验现象分析、误差评估、小结和讨论。报告举例课号课号- -组号组号- -序号序号082576-4-6预习部分预习部分1520972-6-1实验部分实验部分原始数据原始数据教师签字教师签字总结部分总结部分数据处理数据处理分析与总结分析与总结 1、实验项目必须完成（包括预习、操作和实验报告），不然该实验成绩计为零分，如果你选择多做实验，也是同样要求； 2、本学期的实验成绩由平时成绩与考核成绩组成，如果选择多做实验，平时成绩将从所做实验选择较