物理实验绪论(简)

1、一、直接测量总不确定度一、直接测量总不确定度 总不确定度是指由于测量误差的存在总不确定度是指由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。而对被测量值不能肯定的程度。总不确定度分为两类分量：总不确定度分为两类分量：A分量和分量和B分量。分量。22BAx即A类分量类分量指多次重复测量用统计方法计算出来的分量。指多次重复测量用统计方法计算出来的分量。B类分量类分量指用其它方法估计出来的分量。指用其它方法估计出来的分量。相对不确定度相对不确定度xExx1 1 测量的不确定度及结果表示测量的不确定度及结果表示 1 1测量不确定度及结果表示)1()(12nXXSniixA当测量次数当测量次数n符合符合

2、时时 105n只做一次测量时只做一次测量时仪B当当 未知时，取仪器的最小分度值的一半为未知时，取仪器的最小分度值的一半为B仪多次测量时多次测量时3/仪B二、二、 间接测量结果不确定度的传递与合成间接测量结果不确定度的传递与合成,.,.,.),(zyxzyxzyxfN的不确定度分别为其中设222222)()()(zyxNzfyfxf 222222)ln()ln()ln(zyxNzfyfxfN1、大学物理实验中规定测量结果的不确定、大学物理实验中规定测量结果的不确定度用一位有效数字表示。度用一位有效数字表示。4、不确定度截断时，采用、不确定度截断时，采用“不舍只入不舍只入”的办法。的办法。以保证其

3、置信概率水平不降低。以保证其置信概率水平不降低。5 、测量结果的最末位与不确定度相对齐，对保留、测量结果的最末位与不确定度相对齐，对保留数字末位以后的部分采用数字末位以后的部分采用“4舍舍6入入5凑偶凑偶”的规则的规则.2、对于测量中间结果，不确度最好用两位来表示。、对于测量中间结果，不确度最好用两位来表示。3、相对不确度一律用两位的百分数表示、相对不确度一律用两位的百分数表示。三 、 测量结果表示法测量结果表示法xxx例：例： HDM42HDM42HDMHDMHDM222242 2222HDMEHDM2 2 有效数字及其运算法则有效数字及其运算法则 测量结果中可靠的几位数字加上存疑的测量结果

4、中可靠的几位数字加上存疑的一位数字统称为测量结果的有效数字。一位数字统称为测量结果的有效数字。 一、几点说明一、几点说明、数字前面、数字前面“0”不是有效数字不是有效数字cm36. 4km0000436. 0m0436. 0、当、当“0”不用作表示小数点位置时不用作表示小数点位置时“0”是有效数是有效数字字 2 2有效数字运算及结果表示二二 、 有效数字运算法则有效数字运算法则 1、可靠与可靠、可靠与可靠 可靠可靠 2、可疑与、可疑与 ，但进位是可靠，但进位是可靠 可疑可疑可靠3、用、用“4舍舍6入入5凑偶凑偶”的方法取舍尾数的方法取舍尾数 4、运算中间过程多取一位有效数字、运算中间过程多取一

5、位有效数字 （可保留二位可疑数字）（可保留二位可疑数字） 、加减法：、加减法：所得结果有效数字的末位与参加运算所得结果有效数字的末位与参加运算 各数中绝对误差最大的有效数字的末位对齐各数中绝对误差最大的有效数字的末位对齐、乘除法：、乘除法：所得结果有效数字一般与诸因子中所得结果有效数字一般与诸因子中 有效数字位数最少者相同。有效数字位数最少者相同。、乘方，开方：、乘方，开方：乘方，开方运算中，最后结果的有乘方，开方运算中，最后结果的有 效数字位数与自变量的有效数字效数字位数与自变量的有效数字位数相同、对数：、对数：自然对数的有效数字位数与真数的有效数自然对数的有效数字位数与真数的有效数 字位数

6、相同；而以为底的对数，其尾数的有效数字位数相同；而以为底的对数，其尾数的有效数字位数与真数相同。字位数与真数相同。、常数，系数指数：、常数，系数指数：有效数字的位数可以认为是有效数字的位数可以认为是 无限的。无限的。三、确定测量结果有效数字位数的方法三、确定测量结果有效数字位数的方法1.直接测量结果有效数字的确定直接测量结果有效数字的确定 1.读数读到最小分度的下一位读数读到最小分度的下一位2.计算算术平均值若除不尽应该与原始数据位数相同计算算术平均值若除不尽应该与原始数据位数相同N3.计算计算 按不确度传递公式计算按不确度传递公式计算N2 . 间接测量结果有效数字的确定间接测量结果有效数字的

7、确定按有效数字运算法则确定平均值的有效数字按有效数字运算法则确定平均值的有效数字由由 最后确定结果的有效数字最后确定结果的有效数字N4.由由 最后确定结果的有效数字最后确定结果的有效数字N3 3 实验数据的图示法和图解法实验数据的图示法和图解法一、列表法一、列表法1、在表格上方简明扼要写上在表格上方简明扼要写上表表 格的名称格的名称2、表内标题栏中、表内标题栏中注明物理量和单位注明物理量和单位3、数据一律用、数据一律用有效数字表示有效数字表示4、必要时加以文字说明、必要时加以文字说明3 3图示法和图解法二、图示法二、图示法1、作图要用坐标纸。、作图要用坐标纸。数据中可靠的数字在图中也数据中可靠

8、的数字在图中也是可靠的，数据中的可疑的一位在图中也是估计的。是可靠的，数据中的可疑的一位在图中也是估计的。2、标明坐标轴的物理量名称和单位。、标明坐标轴的物理量名称和单位。一般以横轴一般以横轴代表自变量，纵轴代表因变量。代表自变量，纵轴代表因变量。3、对坐标分度。、对坐标分度。一般不采用一般不采用3，6，7分度。坐标分分度。坐标分度值不一定从零开始，可用低于原始数字的某一整度值不一定从零开始，可用低于原始数字的某一整数作为起始点。而轴的比例也可以不同。数作为起始点。而轴的比例也可以不同。5、连线。、连线。连成光滑的曲线，不在曲线上的点应使它连成光滑的曲线，不在曲线上的点应使它 们均匀分布在曲线

9、两侧。们均匀分布在曲线两侧。 6、写图名。、写图名。在图纸明显位置标明图名。在图纸明显位置标明图名。4、描点。、描点。 4 4 电磁学实验常用仪器简介电磁学实验常用仪器简介 一、电源一、电源 1、直流电源直流电源实验室常用的低压电源有干电池和晶体管稳压电源实验室常用的低压电源有干电池和晶体管稳压电源晶体管稳压电源晶体管稳压电源这种电源稳定性好，内阻小，输出这种电源稳定性好，内阻小，输出连续可调，功率较大，使用方便。连续可调，功率较大，使用方便。2 2、交流电源、交流电源 常用的电网电源就是交流电源。交流电的电压可通过常用的电网电源就是交流电源。交流电的电压可通过调压器来调节。交流电仪表的读数一

10、般都是指有效值。调压器来调节。交流电仪表的读数一般都是指有效值。使用各种电源都要注意，不得超过其允许使用各种电源都要注意，不得超过其允许的最大输出电流。尤其是不能使它们短路。的最大输出电流。尤其是不能使它们短路。4 4电磁学实验常用仪器V二、电阻二、电阻 电阻分为固定电阻和可变电阻两大类，使用适电阻分为固定电阻和可变电阻两大类，使用适应注意其阻值大小和额定功率（额定电流）。应注意其阻值大小和额定功率（额定电流）。 1 1、滑线变阻器、滑线变阻器 滑线变组器根据在电路中作用，主要有两种接法滑线变组器根据在电路中作用，主要有两种接法 为保证电路安全，接为保证电路安全，接通电源前，应使通电源前，应使

11、C滑到滑到B点，使点，使RAC最大。最大。为保证电路安全，接为保证电路安全，接通电源前，要使输出通电源前，要使输出的分压置于最小位置。的分压置于最小位置。2、旋转式电阻箱的构造旋转式电阻箱的构造 电阻箱的准确度等级电阻箱的准确度等级 电阻箱根据其误差的大小分为电阻箱根据其误差的大小分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0七级，以表示电阻箱读数的相七级，以表示电阻箱读数的相对误差的百分数。由它可得电阻箱示值的绝对误对误差的百分数。由它可得电阻箱示值的绝对误差差。%RR电阻箱用在低电阻值时，要注意选择使电流电阻箱用在低电阻值时，要注意选择使电流经过的旋钮尽量少。经过的旋钮尽

12、量少。使用电阻箱时，除注意通过电阻箱的电流不使用电阻箱时，除注意通过电阻箱的电流不能大于额定电流外，还必须不要让电阻箱的能大于额定电流外，还必须不要让电阻箱的阻值出现零欧姆。阻值出现零欧姆。三、电表三、电表 1 1、电表的仪器误差与电表等级的关系、电表的仪器误差与电表等级的关系 电表根据仪器误差的大小共分为七个等级。即电表根据仪器误差的大小共分为七个等级。即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和和5.0。电表的级数定义为。电表的级数定义为%100量程仪器不确定度级数仪器不确定度仪器不确定度=量程量程级数级数%。测量某一示值的相对误差为测量某一示值的相对误差为%级数示值量程示值仪器不确

13、定度E测量时要选择适当的量程，尽可测量时要选择适当的量程，尽可能示指针偏转在满刻度的以上。能示指针偏转在满刻度的以上。2、根据电表的绝对误差确定有效数字根据电表的绝对误差确定有效数字 例如、例如、用用0.5级，总格数为级，总格数为100格，量程为格，量程为20A的的安培计测量电路中电流时，若指针偏转在安培计测量电路中电流时，若指针偏转在81.2格格处，它的正确读数应为多少呢？处，它的正确读数应为多少呢？根据电表的级数和所用量程可求出该电表的绝根据电表的级数和所用量程可求出该电表的绝对误差为对误差为故其读数应为故其读数应为A1 . 0A2 .163、电表表面板上的标记电表表面板上的标记 5 5

14、电磁学实验操作规则电磁学实验操作规则 1 1、接线前应根据便于操作和读数以及安全的原接线前应根据便于操作和读数以及安全的原则把仪器布置好。则把仪器布置好。2、接线时先断开所有开关，并将电流或电压调节接线时先断开所有开关，并将电流或电压调节器放置在仪表偏转尽可能小的位置。器放置在仪表偏转尽可能小的位置。3、仪表要选择合适的量程，未知数值前应采用仪表要选择合适的量程，未知数值前应采用最大量程最大量程4、 做好上述步骤并自己检查符合无误后请教师做好上述步骤并自己检查符合无误后请教师检查，检查， 经允许才能接通电源。经允许才能接通电源。5 5、用用“跃接法跃接法”试通电，看是否有不正常的现象，试通电，

15、看是否有不正常的现象，如指针反转、超标、焦臭等。如指针反转、超标、焦臭等。5 5电磁学操作规则6 6、 试验中要改换电表量程或改接线路时，都必须试验中要改换电表量程或改接线路时，都必须将电流、电压调到仪器偏转最小位置，才能打开开将电流、电压调到仪器偏转最小位置，才能打开开关，进行改换改接。关，进行改换改接。7 7、实验发生事故或非常情况，应立即切断电源，实验发生事故或非常情况，应立即切断电源，并报告教师检查处理。并报告教师检查处理。8 8、实验完毕，应将电流、电压调制仪表偏转最小位实验完毕，应将电流、电压调制仪表偏转最小位置，然后断开电源，经教师检查后才能拆除线路。置，然后断开电源，经教师检查后才能拆除线路。9 9、拆除线路，首先应拆除电源，然后再拆其他部分拆除线路，首先应拆除电源，然后再拆其他部分 1010、将仪器整理还原，请教师检查后才能离开实验室。将仪器整理还原，请教师检查后才能离开实验室。 一、游标卡尺读数原理一、游标卡尺读数原理mmn05. 020