0实验总结2010.06(修改)

物理教学实验中心 大学物理实验总结 学到了什么 在物理实验的基本知识 基本实验技能和基本方法上受一定的训练 要求学生掌握什么 在仪器使用 实验技能 测量方法和误差及数据处理等方面达到一定的基本要求 一 正确读数与正确处理有效数据 1 读数 螺旋测微器 游标卡尺 读数显微镜 电表 分光计 迈克尔逊干涉仪等 注意 0在其中的作用和地位 1 单次测量 极限误差 的取法 a 仪器标定的最大允差 b 估计一个极限误差 两者中取数值较大的作为值 根据不同仪器 测量对象 环境条件 仪器灵敏阈等 2 数据处理步骤 a 求测量数据的算术平均值 b 修正已知的系统误差 得到测量值 如螺旋测微器必须消除零误差 c 用贝塞尔公式计算标准差 直接多次测量 评价测量结果 不确定度 d 查表求置信参数 e 根据仪器标定的最大允差 A类不确定度 确定B类不确定度 f 求出合成不确定度 为计量器具的误差限值 仪器的误差限 2 电表的级别乘量程 0 5级电压表在量程为15V时 仪器误差限为15 0 5 0 075 V 量程为75V时 仪器误差限为75 0 5 0 375 V 1 仪器铭牌或说明书中给出 间接测量a b 不确定度的传递 3 取仪器的最小精度 在伏安法测电阻实验中均为单次测量 若 给出最后测量结果 解 3 有效数字的运算规则 a 最终结果只保留一位存疑数字 中间过程可多保留一位 其后的数字按 四舍六入五凑偶 的法则处理 b 两个量相加 或相减 以存疑数字最大数位为准 c 几个量相乘 或相除 的积 或商 与有效数字最少的相同 d 一个数的乘方 开方 e 计算器定函数位数 f 公式中的某些常数的取值 3 数据处理的基本方法 a 列表法 b 图示法 c 图解法 d 逐差法 g 测量结果的有效数字表示 1 结果的最后一位与不确定度的位数对齐 而舍去其它多余的数字 2 测量结果的不确定度 一般只保留一位有效数字 其余的取舍采用逢一进一的原则 例3 用量程为750mV 满偏150格 0 5级的指针式电压表测量某元件两端电压 测得的数据如下 试给出结果 解 设电压表已校准 已定系统误差为0 单次测量 0 5级的电压表的最大允差为 不确定度 测量的电压值 原始读数 有效数运算 正确结果 错误结果 V mV 12 5102 5243 0376 0552 5662 5728 0 V mV 12102243376552 5662 5728 0 V mV 12102243376552662728 二 实验方法的掌握 1 比较法 a 直接比较法 b 间接比较法 2 放大法 a 累计放大法 b 机械放大法 C 电磁放大法 D 光学放大法 4 模拟法 3 转换法 a 参量换测法 b 能量换测法 5 光学实验方法 1 直读法 2 零示法3 加载和卸载和双游标测量 热电换测 压电换测光电换测 磁电换测 迈克尔逊干涉仪 螺旋测微器 读数显微镜 光电效应法 光杠杆 干涉 间接测量 干涉法 衍射法 光谱法 光测法 三 实验技能的培养 主要体现在仪器的调整与操作过程中 1 零位调整 仪器使用前检查和校正仪器的零位 2 水平 铅直调整 3 光路共轴调整 4 消视差调节 水准仪气泡垂线 自准法粗调细调 目镜 5 逐次逼近调节 分光计 6 恢复仪器初态 仪器正式调整前的状态 7 先定性后定量原则 8 回路接线法 9 避免空程误差 四 实验考核 操作 随机抽调一个你所做过的实验 1 考试时间 6月26日 星期六 下午分四场 2 考试方法 笔试 操作考试 3 考试内容 笔试 有效数据的处理 不确定度的计算和一道问答题 将提前公布各班级每一位同学具体考试的场次和时间 教学平台 如未查到自己的名字 请找陶老师安排 操作考试的实验内容将在考试前15分钟内在1楼大厅中张贴公布 教学平台 扬州物理实验教学示范中心网站 4 复习准备 物理实验考试试卷和样卷和答案 缺做实验 缺交实验报告以及考试成绩低于40分总成绩不及格 请同学考试一周后上平台查一下 请各班班长收三套实验报告交实验室 第一场 1 00 2 00 第二场 2 10 3 10 第三场 3 20 4 20 第四场 4 30 5 30 江阳路北校区27 考试前一周到实验室取报告 闭卷考试 要全面复习 5 几点提示 20分钟理论 40分钟操作 各台仪器数据不同 不要带数据 有问题可问老师 携带计算器 铅笔 橡皮等用具考前十分钟知道考试实验题目后 复习其原理公式等内容 17 误差的分类 1 系统误差 在相同条件下 多次测量同一物理量时 若误差的大小和正负总保持不变或按一定的规律变化 2 随机误差 偶然误差 随机误差是指在相同条件下 多次测量同一物理量 其测量误差绝对值的大小和符号以不可预知的方式变化 这种误差由实验中多种因素的微小变动而引起 来源主要有 理论公式的近似性 仪器结构的不完善 环境条件的改变 观测者的因素等 但对一个量进行足够多次的测量 则会发现它们的随机误差是按一定的规律分布的 常见的分布有正态分布 均匀分布 T分布等 特点 确定性 特点 不确定性 N很大时 呈正态分布 均匀分布 N小于20时 明显呈T分布等 已定的系统误差 未知系统误差 逐差法处理数据 由误差理论可知 算术平均值最接近于真值 因此实验中应进行多次测量 但是 在下例中多次测量并不能达到好的效果 例 测量弹簧的劲度系数 将弹簧挂在装有竖直标尺的支架上 先记下弹簧端点在标尺上的读数x0