实验方法、数据处理ppt课件

1、比较法、放大法、补偿法、模拟法、干涉法比较法、放大法、补偿法、模拟法、干涉法 列表法、作图法、逐差法、最小二乘法列表法、作图法、逐差法、最小二乘法。一、物理实验的方法一、物理实验的方法 二、数据处置方法二、数据处置方法 1 1、比较法、比较法物理实验中最普遍、最根本的丈量方法。物理实验中最普遍、最根本的丈量方法。将待测物理量与选作规范单位的物理量进展比较而得到丈量值。将待测物理量与选作规范单位的物理量进展比较而得到丈量值。 1 1将待丈量和规范量具直接比较：米尺丈量长度等将待丈量和规范量具直接比较：米尺丈量长度等3 3经过比较系统，使待丈量和规范量具实现比较：电桥测电阻；物理天平称物体的重质经

2、过比较系统，使待丈量和规范量具实现比较：电桥测电阻；物理天平称物体的重质量量2 2将待丈量与规范量值相关的仪器比较：电表测电流、电压等。将待丈量与规范量值相关的仪器比较：电表测电流、电压等。 一、物理实验的方法一、物理实验的方法 2 2、放大法、放大法按照一定规律加以放大后进展丈量按照一定规律加以放大后进展丈量 1 1累积放大法：累积放大法： 用秒表测单摆的周期用秒表测单摆的周期 2 2机械放大法：机械放大法： 游标卡尺利用游标；游标卡尺利用游标；螺旋测微计利用螺距放大原理螺旋测微计利用螺距放大原理3 3光学放大法：光学放大法： 读数显微镜将被测物体放大后再丈量读数显微镜将被测物体放大后再丈量

3、 4 4电子学放大法：电子学放大法： 对微弱电信号经放大器放大后观测：电桥平衡指示仪、毫伏对微弱电信号经放大器放大后观测：电桥平衡指示仪、毫伏表等表等3 3转换丈量法转换丈量法 根据物理量之间的各种效应、原理和函数关系变换后进展丈量根据物理量之间的各种效应、原理和函数关系变换后进展丈量1 1参量换测法：参量换测法： 利用各种参量的变换及变化规律利用各种参量的变换及变化规律 2 2能量换测法：能量换测法： 单摆测重力加速度利用单摆测重力加速度利用 224TLg 利用能量相互转换的规律，把不易测得的量转换为易测得的利用能量相互转换的规律，把不易测得的量转换为易测得的量量 普通电学量易测，通常使待丈

4、量经过各种传感器或敏感器件转换成电学量进展丈量普通电学量易测，通常使待丈量经过各种传感器或敏感器件转换成电学量进展丈量 例如：热电转换、光电转换例如：热电转换、光电转换 冷却法测金属的比热容，简谐振动特性研讨，固体线膨胀系数的测定，导热系数的测定，亥姆霍兹冷却法测金属的比热容，简谐振动特性研讨，固体线膨胀系数的测定，导热系数的测定，亥姆霍兹线圈磁场的测定，热电偶线圈磁场的测定，热电偶/铜电阻的温度特性，都要用传感器铜电阻的温度特性，都要用传感器4 4模拟法模拟法以类似性原理为根底，不直接研讨自然景象或过程本身，以类似性原理为根底，不直接研讨自然景象或过程本身，用与这些景象或过程类似的模型来研讨

5、的方法。用与这些景象或过程类似的模型来研讨的方法。1物理模拟2 2数学模拟数学模拟坚持同一物理本质的模拟。例：用坚持同一物理本质的模拟。例：用“风洞中的飞机模型模拟实践风洞中的飞机模型模拟实践飞机在大气中的飞行。飞机在大气中的飞行。 把不同本质的物理景象或过程，用同一个数学方程来描画。例如用稳把不同本质的物理景象或过程，用同一个数学方程来描画。例如用稳恒电流场模拟静电场。恒电流场模拟静电场。3 3计算机模拟计算机模拟随着计算机的不断开展和广泛运用，这将使物理实验的容随着计算机的不断开展和广泛运用，这将使物理实验的容颜发生很大的变化。颜发生很大的变化。 5 5、替代法、替代法 用知的规范量去替代

6、未知的待丈量，以坚持形状和效果一样，用知的规范量去替代未知的待丈量，以坚持形状和效果一样，从而推出待丈量的方法从而推出待丈量的方法用合力替代各分力，用总电阻替代各分电阻，浮力替代液体对物体的各个用合力替代各分力，用总电阻替代各分电阻，浮力替代液体对物体的各个压力等。压力等。 将将k2接到接到a点，调理点，调理R1记下记下G2读数读数I2, 再将再将k2接到接到b点，调理点，调理R2使使G2读数与原来读数相等读数与原来读数相等I2 ，这时，这时 R2的读数就是的读数就是G1的内阻。的内阻。替代法测电表内阻替代法测电表内阻 G1G2。ab。k2k1R2R1在多要素的物理景象中，先控制某些量不变在多

7、要素的物理景象中，先控制某些量不变, , 研讨某一要素对研讨某一要素对景象产生影响的一种方法景象产生影响的一种方法 6 6、控制法、控制法 如如R RU/IU/I，在，在I I与与R R的关系时，坚持的关系时，坚持U U不变；在研讨不变；在研讨I I与与U U的关系时，需的关系时，需求坚持求坚持R R不变。不变。 7 7、对称法、对称法当系统误差的大小和方向是个确定值或按一定规律变化，当系统误差的大小和方向是个确定值或按一定规律变化，可用对称法消除系统误差。可用对称法消除系统误差。 经过将极性、方向和左右位置等进展变换丈量经过将极性、方向和左右位置等进展变换丈量 1 1正向与反向的丈量包括异号

8、法：正向与反向的丈量包括异号法： 对大小和取向不变的系统误差，经过正、反两个方对大小和取向不变的系统误差，经过正、反两个方向丈量后，可收到加减相消的结果。向丈量后，可收到加减相消的结果。异号法：设某一物理量真值为异号法：设某一物理量真值为A0A0，丈量时的系统误差为，丈量时的系统误差为AA，那么正向丈量时得到的丈量值，那么正向丈量时得到的丈量值：A A正正A0A0AA反向丈量时得到的丈量值：反向丈量时得到的丈量值：A A反反A0A0AA 平均值为：平均值为： 02/(AAAA ）反反正正例例: :滑线式惠斯登电桥：交换法：将滑线式惠斯登电桥：交换法：将RxRx与与R3R3的位置对调丈量，可消除

9、比率臂电阻丝不均匀的的位置对调丈量，可消除比率臂电阻丝不均匀的系统误差。系统误差。例：滑线式惠斯登电桥例：滑线式惠斯登电桥: :异号法：改动电源极性改动电流方向，以消除由于检流计零点漂移而引入的偏向异号法：改动电源极性改动电流方向，以消除由于检流计零点漂移而引入的偏向例：天平：被测物与砝码互换位置复称法，可消除两个臂长短的差别引起的误差。例：天平：被测物与砝码互换位置复称法，可消除两个臂长短的差别引起的误差。2 2平衡情况下的待丈量与规范量的位置互换交换法：平衡情况下的待丈量与规范量的位置互换交换法： 异号法：消除地磁场的影响异号法：消除地磁场的影响3内插法：内插法： 测一约测一约2000电阻

10、，比率为电阻，比率为1，调到根本平衡时，比较臂为，调到根本平衡时，比较臂为R0=2000 ，距平衡位置差，距平衡位置差m格，格，如向右偏如向右偏0.4格假设比较臂电阻添加最小步进格假设比较臂电阻添加最小步进1，检流计指针向左偏离平衡位置，检流计指针向左偏离平衡位置n格如为格如为0.6格格 ，无法调到平衡。这时可用内插法求，无法调到平衡。这时可用内插法求Rx： 利用测出的利用测出的A A、B B两点丈量值，求这两点之间两点丈量值，求这两点之间C C点的丈量值点的丈量值 可提高仪器原有的精度可提高仪器原有的精度 例：箱式惠斯登电桥例：箱式惠斯登电桥10010m格格n格格1Rnmm RxR0R200

11、0.4 RR0.4 0.4 T图0.010.020.030.040.050.00.010.020.030.040.0T/P图6表表1 1 蓖麻油的粘滞系数蓖麻油的粘滞系数 温度温度/0.000.0010.0010.0015.0015.0020.0020.0025.0025.0030.0030.0035.0035.0040.0040.00粘度粘度/P/P53.0053.0024.1824.1815.1415.149.509.506.216.214.514.513.123.122.312.31由图用内插法求表中没有的数据由图用内插法求表中没有的数据点点8 8、干涉法、干涉法 利用波的干涉景象进展丈

12、量将难以丈量的瞬息变化的动态研讨利用波的干涉景象进展丈量将难以丈量的瞬息变化的动态研讨对象变成稳定的静态对象对象变成稳定的静态对象干涉图样干涉图样 驻波法驻波法 衍射法衍射法 此外还有：此外还有：描迹法、实验推理法、共轭法测透镜的焦距等描迹法、实验推理法、共轭法测透镜的焦距等 如：横波在弦线上传播的研讨如：横波在弦线上传播的研讨 如：光栅常数如：光栅常数 包括包括光学实验：等厚干涉、迈克尔逊干涉仪等光学实验：等厚干涉、迈克尔逊干涉仪等二、物理实验中的根本调整与操作技术二、物理实验中的根本调整与操作技术1 1零位调整零位调整2 2程度铅直调整程度铅直调整3 3消除视差消除视差4 4先粗调后细调先

13、粗调后细调5 5等高共轴调整等高共轴调整 6 6逐次逼近法逐次逼近法7 7先定性后定量先定性后定量操作读数时的视差影响操作读数时的视差影响三、数据处置方法三、数据处置方法 1 1、逐差法、逐差法把实验得到的偶数组数据分成前后两组，将对应项分别相减。可以充分利用把实验得到的偶数组数据分成前后两组，将对应项分别相减。可以充分利用数据。数据。 求得的结果比作图法要准确些求得的结果比作图法要准确些 2、最小二乘法、最小二乘法 经过实验，等精度地测得一组实验数据经过实验，等精度地测得一组实验数据xi，yi，i =1，2n， 设此两物理量设此两物理量 x、y 满足线性关系，且假定实验误差主要出如今满足线性

14、关系，且假定实验误差主要出如今yi上，设拟合直线公式为上，设拟合直线公式为 y =f(x)=a+bx，当所测各，当所测各yi值与拟合直线上各估计值值与拟合直线上各估计值 f (xi)= a+bxi之间偏向的平方和最小，即之间偏向的平方和最小，即 min)()(22iiiibxayxfys最小二乘法进展直线拟合优于作图法最小二乘法进展直线拟合优于作图法yxd yi(xi，yi)Oy=a+bx x所得拟合公式即为所得拟合公式即为最正确阅历公式。最正确阅历公式。min)()(22 iiiibxayxfys0)(2 iibxayas0)(2 iiixbxaybsy =a+bx最正确阅历公式最正确阅历公式22xxyxyxb xbya r 表示两变量之间的函数关系与线性的符合程度，表示两