大学物理实验的基础知识

1、通过大学物理实验，江苏大学物理实验中心，1.1物理实验的意义和任务，(1)通过实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习物理实验的知识，加深对物理原理的理解。 (2)培养和提高学生的科学实验能力。 (3)培养和提高学生的科学实验素养。 1绪论，1.2物理实验的基本顺序，1 .预习，写预习报告书(写在实验报告书上)(没有预习报告书不允许实验)，(1)实验名(2)实验目的(3)实验器材(5)实验内容和顺序数据记录表，2 .实验、教科书和实验室提供的器材安装设备，调整设备，沿着电路图连接线路。 准备好后按实验顺序进行观察、测量和记录。 测量时，应该按照有效数字的规则进行读取，有效数字的位数不能任意增减

2、，要如实记录数据，实验数据要记录在统一的原始数据记录表中，原始数据记录后不能任意变更。 实验结束后，实验数据应由教师审查并批准。 否则，就必须重新开始或弥补。 把机器和实验装置恢复到实验前的状态。 3 .制作实验报告，(1)补充机器的规格和编号(2)数据记录和处理(3)结果分析和问题讨论等。 实验报告要笔迹端正，写得整齐，写得整齐，内容正确，完整。 1.3实验规则、自学、2.1测定和误差、2.1.1直接测定和间接测定、测定：对测定对象和单位进行比较。 直接测量：与测量的机器相比较，读出测量结果。 2测定误差和数据处理、间接测定：根据直接测定的结果计算测定结果。 真值：在一定条件下测量的大小。

3、绝对误差：测量值x和真值a的差异。 2.1.2测量误差，相对误差：约定真值：公认值，测量值，测量值的算术平均值，1 .系统误差(规律误差)，主要原因：仪器误差。 仪表本身的缺陷。 理论误差。 理论和方法的不完备。 环境误差。 外界环境因素的影响。 个人误差。 测量者的习惯和偏向。 2.1.3测量误差的分类是测量条件变化时，按一定规则变化的误差。 特征：测量结果向一个方向偏移，其数值以一定的规则变化，具有再现性、单向性。 2、随机误差(偶然误差)，主要原因：人的感觉判断力的随机性。 外界因素起伏。 仪表内部有几个偶然的因素。 测量条件不变的情况下，大小和正负都有随机误差。 特征：随机误差有统计规

4、律。 随机误差统计规则、正态分布的概率密度函数、分布函数的特征量、单峰性。 对称性。 有界性。 求偿性。 正态分布的随机误差特征：3 .过失误差，(a)(b)(c )图(a )数据的精度高，但准确度低，随机误差小，相当于系统误差大的图(b )，数据的准确度高，精度低，即系统误差小，随机误差、2.1.4精度、精度和精度、1 .测量结果的最佳值、2.1.5随机误差的估计、多次测量的算术平均值(约定真值)。被称为偏差或残差，2 .测量多次的随机误差估计、标准偏差、3 .算术平均值的标准偏差、算术平均值的随机误差的概率为68.3%。 一般实验中的测定次数为610次。 2.2测量结果的显示和不确定度，2

5、.2.1测量结果的表现形式和不确定度，y是测量对象，相对不确定度，x是测量值，x是不确定度。 2.2.2直接测量结果的不确定度，a类分量：重复多次测量后用统计方法计算，b类分量b :用其他方法估计，总不确定度合成：方根合成，1 .多次测量结果的不确定度，机器误差限制值，p1表2-2，2.1次测量结果的不确定度，算术平均值的标准偏差，2.2.2n是间接测量，1 .绝对值合成法，2 .方根合成法(大学物理实验中采用本方法)，例2.1用不确定度的方根合成法导出加减运算的不确定度的合成式。 解：(N=xy，(N=x-y，(N=xy，(N=x/y，例2.2 )试用者和根合成法导出不确定度传输式。 解：函

6、数式不确定度传递式，2.3有效数字及其运算，2.3.1有效数字，1 .有效数字的概念，准确有效地表示测量结果的数字。 读取值为21.78cm，4位的有效数字，第4位的第8位是不足数字，有效数字=正确数位不足数，2 .有效数字的意思，数字在1.55=1.550=1.5500的测定值中，为1.55m1.550m1.5500m，有效数字的不足位置反映不确定度的大小， 有效数字位数正确记录反映了相对不确定度的大小的26.20.5mm、2.60.5mm、高、265mm、2.60.5mm、3 .有效数字。 有效的数字与小数点位置无关，测量结果x欠缺1位。 不确定度x取有效的数字，x与x的最后一位对齐。 相

7、对不确定度通常取有效的数字。 第一位建议在第一、二、三位取两位有效数字。5%、2.6%等。 根据需要，采用科学公式，注意2.84mm=0.284cm、a .中间或后面的“0”是有效的数字。 b .表示小数点位置的“0”不是有效数字。 1.005cm厘米和15.0mm0毫米中的“0”都是有效数字，l=12.8毫米=0.0128 m=1.2810-5千米，1.28厘米1280米，15.0毫米和15.00毫米是两个不同的有效数字，1.28厘米=1.28103 m 不确定度确定有效数字的结果只剩下一位的不足数，2 )一般的运算规则加减法，不足准位为上位，“四舍六入五凑偶”，24.8.5628.36，2

8、.3.2有效数字的运算，24.8.56，30.8.75=38.55，28.4，537-62.2 平方，开乘法运算，底数为1.724.1172687052，1.724.1，5.3923=0.2343，25.362=643.1296，25.360.55.03587，7.0，0.23，643.1，5.036，对数ln2.670.982、ln267=ln100 ln2.67、log2.670.4265、log267=log100log2.67、4.6050.982=5.987、2.0000.426=2.426、0.426、3 4 )运算的中间过程可留下多一位，从而留下一位的不足数。 求出例2.4金属环

9、的外径D1=(3.6000.004)cm、内径D2=(2.8800.004)cm、高度h=(2.5750.004)cm、金属环体积的测定结果式。 解：测定结果，例2.5知道圆柱的质量m=(14.060.01)g、高度H=(6.7150.005)cm，直径d的数据如下表所示。 求出密度的测定结果。 解：计算机、密度、Excel计算、p1表、不确定度、测定结果、2.4数据处理的基本方法、2.4.1列表法、原则、a栏必须写明名称和单位。 b表的数据主要是原始数据。 c表的数据必须准确反映测量结果的有效数字。 d栏的顺序要注意数据间的联系和计算顺序，要求简洁、完善、有序。-0.01 0.03-0.05

10、 0.01-0.01 0.01、用游标卡尺，小球直径、数据记录和处理、2.4.2绘图法、1 .绘图法、图表、折线图、原则，a用坐标纸绘图。 b坐标轴的选择和坐标轴单位的标定由实验数据的有效数字的位数决定。 c标点和链接。 实验点可以用、等符号表示，考虑各数据点适合平滑的曲线和直线。 正确，不正确，2 .测量图式解法，线膨胀系数，用单摆测量重力加速度，把曲子弄直了。 求出2.4.3逐次差法、弹簧功率因数、k、2.4.4最小二乘法和直线拟合、线性关系实验数据、最佳直线。 其中，2.5计算机数据处理法、2.5.1Origin数据处理法、2.5.2Excel数据处理法、自学、3常用物理设备和4常用物理思想和方法、课的评价、(1)日常实验60%、期末笔试40%。 (2)平时实验成绩不合格的，应当