大学物理实验课件

合肥工业大学电子与物理科学学院实验物理系，导论，1。物理实验的目的第一课。通过观察和分析物理实验现象，学习和应用理论指导实验，分析和解决实验中的问题。2.培养学生从事科学实验的初步能力。3.培养学生实事求是的科学态度、严谨求实的工作作风、勇于探索和坚忍不拔的科学精神和道德品质。实验的内容和实验课的性质实验是一门独立的课程，不是理论课的辅助课程，但也与理论课有关。实验的内容不是按照理论课内容的顺序设置的，所以遇到相关实验时，除了预习实验外，还需要自己学习理论课的相关内容。做实验时，注意每个实验的两个原则：一个是理论原则，另一个是实验方案原则。理论原理决定原理上的可行性，而实验方案原理决定手段的可行性。两者之间有一定的差距。物理实验课1、实验预习2、实验操作3、实验总结3、物理实验教学要求1的主要教学环节。学生必须准时上课，他们必须在上课前写预习报告，如果他们没有完成预习报告，他们的成绩将被降级！3.实验完成后，数据记录必须由教师审核并签字，实验室设备必须在离开实验室前进行分类。4.提交实验报告(包括预习报告):实验报告必须在一周内完成，并在下节课前交给老师。物理实验报告的评分标准为1分。每个实验报告的分数都是基于满分5分。2.根据情况扣除准备不认真和遗漏的项目(见准备要求)。剽窃和剽窃，根据作弊。3.违反规章制度，损坏仪器的酌情扣分。4.不能完成全部操作内容的，应适当扣分。5.如果报告不完整，将逐项扣分。(2)缺席请假的学生可以和其他老师一起完成实验。(3)如果他们以后三次或两次未能提交实验报告，最终得分将被视为0。期末实验成绩考核，本学期要完成的实验内容，实验1，三线摆(115)，实验2，热导率(109)，实验3，电桥(110)，实验4，静电场(112)，实验5，表面张力(114)，实验6，光纤通信(209)，实验7，牛顿环(111)，实验8，荷质比(313)，实验9，密立根油滴(205)，实验10，电学设计(103)，第一该双数值称为待测量的物理量的值，所选的测量标准称为单位。物理量的测量值应该由两部分组成：数值和单位。例如：x=123.5mm毫米国家标准基本单位：米(米)，千克(公斤)，秒(秒)，开尔文(k)，安培(a)，摩尔(摩尔)，坎地拉(cd)，2。根据测量手段的不同，测量分类可分为两类：(1)直接测量：可由测量仪器或仪表直接读出的测量。(2)间接测量：被测物理量不能直接测量，需要根据被测物理量与几个直接测量值之间的函数关系来确定。G=4L/t，可分为：(1)等精度测量：在重复测量某一物理量的过程中，每次测量条件相同的一系列测量。例如，用同一游标卡尺测量一个物体的长度几次。(2)不等精度测量：当某一物理量被多次测量时，测量条件完全不同或部分不同，每个测量结果的可靠性自然不同。例如，测量长度b、随机误差(意外误差)c、由于观测者不正确使用仪器造成的粗差、观测误差或错误数据记录等。明显的错误会扭曲客观现象。不平衡臂引起的系统误差，仪器误差，2。系统误差，定义：当相同的物理量被多次测量时，符号和绝对值保持不变。或根据特定规则变化的错误。分光计的刻度盘和游标盘的不同轴线会引起偏心差，如：由于理论推导中的近似，导致系统误差，理论和建立条件：摆角趋于零，摆球的体积趋于零，人的心理效应，以及读数(估计值)的大小。接近时，静电干扰会移动光点。方法，内部，内部，虚拟现实，虚拟现实，红外，四，当虚拟现实作为虚拟现实的近似，当我作为红外的近似，系统误差的特点，增加测量次数的误差不能减少，但只能通过方法，理论和仪器的改进和校正来实现。它表现出常数过大、常数过小或周期性的特点。定义：在实际测量条件下，当同一物理量被多次测量时，误差的符号和绝对值的变化如下：时间大，时间小，时间为负；以不可预测的方式变化的错误。原因：实验条件和环境因素的不规则波动变化导致测量值在真值附近波动变化。例如，当用毫米的米刻度测量物体的长度时，米刻度通常瞄准物体的两端，并估计读取下一个毫米的读数。该值具有一定的随机性，会带来随机误差。(1)定义、原因和特征，(3)随机误差，随机误差特征，(1)小误差的概率大于大误差的概率；(2)无限多次测量时遵循一定的统计分布规律；(3)具有补偿性。获取多个测量值的平均值有助于减少随机误差。2、随机误差处理，任何测量结果的随机误差都具有随机性的特点。然而，多次测量的随机误差表现出一个明确的规律，即统计规律。(1)算术平均值代替真值、-、(2)测量柱标准误差的n次测量中测量值的标准误差为：(3)算术平均值的标准误差经过多次测量后得到一组实验数据，并将得到的算术平均值作为测量结果。如果在完全相同的条件下重复测量，由于随机误差的影响，可能无法获得相同的算术平均值，这表明算术平均值本身具有离散性。因此，引入算术平均的标准误差：4。测量不确定度；1.测量不确定度的概念。测量不确定度是指测量结果的不确定度。也就是说，提供测量结果的范围，使得测量值能够以一定的概率位于其中。(2)实验的每个环节都存在不确定性。环境理论介绍如下(1)。方法产生的不确定性。任何实验方法都会对测量产生或大或小的影响。因为任何理论都是真实过程的近似描述，所以理论影响测量也就不足为奇了。(3)由仪器引起的不确定性没有任何仪器能够在低于它所能提供的最小读数的情况下提供更精确的信息。(4)环境引起的不确定性许多仪器对其工作环境有一定的要求，环境变化对测量结果有直接影响。例如，当收音机接收到短波信号时，它周围的电磁辐射会产生噪声效应；(5)人类自身产生的不确定性。3)不确定度分为两类：A、满足上述部分统计分布的分量，构成A类不确定度和B类不确定度：不满足统计分布(用于估计系统误差)的每个不确定度分量一般用米表示为B类标准不确定度。在大学物理实验中，B类不确定度主要来自测量仪器的误差。具体表达方法如下：一般有两种方法进行估计：(1)用仪器的最小刻度来估计：仪器=最小刻度/2(2)用仪器的水平来估计：仪器=量程水平%，4。组合标准不确定度评定在实际测量中，测量值可能同时具有a类不确定度分量和b类不确定度分量，因此它将被组合成一个总标准不确定度组合。根据标准误差组合公式，有：相对不确定度表示为：相对不确定度，5，直接测量结果的不确定度，1，单次测量结果的不确定度表明，X=X-米X-测量是单次测量值。相对不确定度表示为：2。多次测量结果的不确定度表示为：在x=x的公式中，相对不确定度表示为：在大学物理实验的数据处理中，要求：(1)一般只取一个有效数字，尾数只输入。(2)X的最后一个有效数字应在与一个有效数字对齐后四舍五入。(3)相对不确定性Ex取两个有效数字，尾数只向前。示例：用米尺(米=0.5毫米)测量钢丝长度六次。测量数据如下：x1=14.0毫米，x2=14.4毫米，x3=14.9毫米，x4=14.2毫米，x5=14.1，X6=14.8毫米，测量结果以试验为基础计算。解答：测量柱的算术平均值为，测量柱的组合标准不确定度为测量柱的相对不确定度，最终测量结果表示为x=x=14.40.4(mm)Ex=2.3%，第六个为间接测量结果的不确定度表达式。间接测量函数关系假设如下：Y=f(X1，X2，X3，Xm)公式，其中y是间接测量量，X1，X2，X3，Xm为直接测量量，其算术平均值和不确定度为x1，x2，x3，间接测量值是y=f (x1，x2，x3，XM)，间接测量结果的不确定度为：公式中，间接测量的相对不确定度为：汇总，(1)用于表示不确定度y的标准误差一般只有一个有效数字，尾数只输入。(2)间接测量值Y的最后一个有效数字在与Y的一个有效数字对齐后四舍五入。(3)相对不确定度e Y取两个有效数字，尾数只向前。用静水压力平衡法测量固体密度的公式为=m0/(m-m0)。如果测量值：m=(29.050.03)(g)，m0=(19.070.03) (g)， 0=(0.99980.0002) (g/cm)，尝试计算测量结果。(1)=m0/(m-m0)=29 . 050 . 9998/(29.05-19.07)=2.91(g/cm)(2)因为m=0.03 (g)，m0=0.03 (g)， 0=0.0002 (g/cm)，=e=0.01(g/cm)=(2.910.01)(g/cm)，=0.36，例如，如果用米刻度测量物体的长度，测量读数为41.15厘米，其中前三位数字41.1厘米是根据米刻度上的刻度直接读出的，这称为可靠数字。然而，最后的0.05厘米比特是在最小标度之间估计的，并且被称为可疑数，即错误数。2、测量过程中各种因素引起的有效数字误差的来源，使测量值分为来自仪器的精确读数部分精确数字和由于仪器最小刻度(或读数)限制只能估计的部分不精确数字的大小(通常只保留一位，所以称之为不精确数字)。15.2毫米15.0毫米有效数字=准确数字1位数小于准确数字，2、有效数字在实践中的应用，(1)有效数字与仪器有关，有效数字对于相同的物体长度，用米尺、卡尺(精度0.1毫米)和千分尺测量以下组中的数据。请指出每个数据使用的测量工具：13.2毫米()，13.21毫米()，1.3212厘米()，(2)“0”在有效数字中的作用：“0”的位置不同，作用也不同。例如，0.0315米中的“0”不是有效数字，3.04厘米和2.10厘米中的“0”都是有效数字。(3)科学表述：2.05010有四位有效数字。(4)不确定性的位置和结果的表达：一般情况下，不确定性的位数只取一个有效数字，尾数只向前。测量量平均值的最后一个有效数字被视为与不确定性的一个有效数字一致。相对不确定性取两个有效数字，尾数只向前。例如(5)单位转换：测量结果的单位转换不影响有效数字的位数。1200g=1.200kg(6)常量和系数的有效位数可视为无限位数。例如，试着分析下列各组数据是否正确，1，830公斤=0.83吨；830千克=83000克；830kg=8.3105g，错误，错误，错误，2，p=31690，200kg=10.4300.5 CMT=18.5480.312 cmd=18.6521.4 cm，p=(3.170.02) 104kg，d=(10.40.5) cm，t=(18.50.4) cm，d=(192) cm，3，有效数字运算(2)可靠数之间的计算结果仍然是可靠数。(3)参与对可疑数字的四次运算的结果是可疑数字，舍入和借用被认为是可靠数字。(4)根据四舍五入法，最终结果中只保留一个可疑数字。例如：5.345 30 . 25 . 345 30.2335453354335435 . 5455 . 345 30.2=35.5，还有：35.48-20.3=15.2，有效数字的运算规则，(1)加减：数字时，计算结果的欠对齐与每个数量中最高的欠对齐数字对齐。(看看尾数，从长到短)示例：3.624 0.12=，3.744，(541.77)，=542，583-41.23=，=3.74，有效数字的运算规则，(2)乘法和除法运算：当几个数字相乘和除法时，计算结果中有效数字的数量与参与运算的每个数量中有效数字的数量相同。(看数字的个数，多取少)例：0.35210.28=，(0.09859)，9.910-2，5103，(5020)，20.080.004=，例1:判断下列运算中有多少个有效数字，n=d a/(bc)，称为a=20.026，b=5.418，c=5.414，d=20.63解：=以上公式应为：D=2.312594(1.00000.0020)，例3:判断下列各种对错，如有错误，请写出正确答案1.7321.74=3.01368；(38.4+4.265)2.0=21.3325；(3) (17.34-17.13) 14.28=2.9988，2。函数运算的有效位数取x，当计算y=f(x)时，x取x的最后一位的数量级。不确定性传递公式y=| f (x) | x用于估计y的可疑位数位置。y的计算结果的最后一位取y的位置。示例：假设x=56.7，y=lnx，计算y取x=0.1，y=| f (x) | x=x/x=0.1/56.7=0.002制表原则