大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子

1、會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子2345課前要認(rèn)真預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)儀器的使用及注意事項(xiàng)；（分清已知量、指定量、待測量和單位），思考題及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分組情況，按時(shí)上課，不準(zhǔn)無故曠課或私自調(diào)課，有事須向老師請假，否則將不允許補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)；上課時(shí)間自覺遵守課堂紀(jì)律，不準(zhǔn)大聲喧嘩和相互走動(dòng)，更不準(zhǔn)私自離開實(shí)驗(yàn)臺；遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須在記錄本上簽字6仔細(xì)觀察和認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象783 、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 _實(shí)驗(yàn)報(bào)告 _系(院) 專業(yè) 年級 組 指導(dǎo)教師_ 實(shí)驗(yàn)者 學(xué)號 同實(shí)驗(yàn)者 實(shí)驗(yàn)日期 成績_ _ 實(shí)驗(yàn)題目主要儀器名稱 實(shí)驗(yàn)原理9主要操作步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄結(jié)果分析及討

2、論（含數(shù)據(jù)處理的主要過程） 104 、注意事項(xiàng) 111 測量與誤差2 誤差處理3有效數(shù)字的記錄與運(yùn)算4測量結(jié)果的不確定度評定1213測量是用儀器通過一定的方法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較，以某一計(jì)量單位，把待測量定量地表示出來。14151、真值與誤差測量值x：通過直接測量或間接測量 得到的物理量的值。絕對誤差：真值x0 : 一個(gè)物理量客觀存在的量值，與測量所用的理論方法及儀器無關(guān)。0 xx162、最佳值與偏差是評價(jià)測量值準(zhǔn)確與否的客觀標(biāo)準(zhǔn)。最佳值：多次測量的算術(shù)平均值niixnx11偏差：相對誤差：%100 xExxii17系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差18儀器誤差理論人為環(huán)境 產(chǎn)生原因19特點(diǎn)是 20 21理論分析法

3、實(shí)驗(yàn)對比法 數(shù)據(jù)分析法誤差根源：減小、消除實(shí)驗(yàn)技巧：交換法、替代法、異號法等。22 231、標(biāo)準(zhǔn)誤差與標(biāo)準(zhǔn)偏差21)()(1limoininxxxn標(biāo)準(zhǔn)誤差（標(biāo)準(zhǔn)差)：標(biāo)準(zhǔn)偏差21)(11)(xxnxsini 測量次數(shù)n為有限次時(shí)用其計(jì)算直接測量量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。242、平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 有限次測量的算術(shù)平均值 亦為隨機(jī)變量，其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：x 是用測量列的平均值 作為真值 x0 的最佳估計(jì)值時(shí)，x0 與 兩者之間的偏離程度。xx niixxnnnxsxs121125)(xs)(xs平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 比任何一次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 小,增加測量次數(shù),可以減少平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差,提高測量的準(zhǔn)確度.

4、但是,n10以后,n再增加, 減小緩慢,因此,在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般取n為510次)(xss0510n15051015sn測量次數(shù)對 的影響)(xs2627（2）在最小刻度之間可估計(jì)一位欠準(zhǔn)位準(zhǔn)確位（1）以刻度為依據(jù)可讀到最小刻度所在位。28123 29（1）位數(shù)與小數(shù)點(diǎn)的位置無關(guān)。35.76cm = 0.3576m = 0.0003576km（2）0 的地位0.0003576 3.005 3.000 都是四位3 576103 576106 627101234. hj s（3）科學(xué)計(jì)數(shù)法301、一般讀數(shù)應(yīng)讀到最小分度以下再估一位。例如，1/2，1/5，1/4，1/10等。2、有時(shí)讀數(shù)的估計(jì)位，就

5、取在最小分度位。例如，儀器的最小分度值為0.5，則0.1-0.4,0.6-0.9都是估計(jì)的，不必估到下一位。313、游標(biāo)類量具，讀到卡尺分度值。多不估讀，特殊情況估讀到游標(biāo)分度值的一半。4、數(shù)字式儀表及步進(jìn)讀數(shù)儀器不需估讀。5、若測值恰為整數(shù)，必須補(bǔ)零，直補(bǔ)到可疑位。32乘方開方:有效數(shù)字與其底的有效數(shù)字相同。33加、減法21 30033272097 2 13 0 03327 2 09 6 7 3 34乘法5 23 2116 7 5 2 32 1 61 6 0 51 6 6 9 2 4 235初等函數(shù)運(yùn)算四位有效數(shù)字，經(jīng)正弦運(yùn)算后得幾位？52 130 問題是在 位上有波動(dòng)，比如為 ，對正弦值影

6、響到哪一位，哪一位就應(yīng)是欠準(zhǔn)數(shù)所在位。 根據(jù)微分在近似計(jì)算中的應(yīng)用，可知： 1 1ydydxxxx coscos52 131601800 00020知知sin52 130 79030 第四位為欠準(zhǔn)數(shù)位。36一般情況下誤差的有效數(shù)字取一位，精密測量情況下，誤差的有效數(shù)字可取二位。測量結(jié)果最佳值的有效數(shù)字的末位與誤差首位取齊。例： 4.32744.327 4.32754.328 4.32764.328 4.32854.32837不確定度u是由于測量誤差存在而對被測量值不能確定的程度。不確定度是一定置信概率下的誤差限值,反映了可能存在的誤差分布范圍。1、不確定度的定義測量值N與真值N0之差的絕對值以

7、一定的概率分布在 之間，即 （置信概率為P) uu uNN0382、不確定度的分量當(dāng)置信概率取0.95，6n10時(shí)，A類分量可簡化為：Ax A類分量：多次重復(fù)測量，可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法估算的分量；一般指隨機(jī)誤差。39B儀是儀器誤差（限）若不特別說明，B類分量可簡化為例如：a:游標(biāo)卡尺，儀器示值誤差一律取卡尺分度值。b:螺旋測微計(jì)，量程在025mm及2550mm的一級千分尺的儀器示值誤差均 mm.c:天平的示值誤差，本書約定天平標(biāo)尺分度值的一半為儀器的示值誤差。B 儀004. 0m40 將測量得到的數(shù)據(jù)整理、計(jì)算得出有關(guān)結(jié)果,并對結(jié)果的好壞作出客觀地評價(jià)。數(shù)據(jù)處理是整個(gè)實(shí)驗(yàn)中最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。411

8、、合成不確定度各不確定度相互獨(dú)立22)(BAx)1(k2、測量結(jié)果的不確定度表示)(xxP（單位）%100)()(xxxE相對不確定度擴(kuò)展不確定度)()(xkxU4222BAx%100 xExrx%100 xExxxrxx431.根據(jù)有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則,確定計(jì)算結(jié)果的位數(shù)。2.443、 1.求測量數(shù)據(jù)的平均測值5.合成不確定niixnx112.用已知系統(tǒng)誤差修正平均值3.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差) 1/(2nxxixSB 儀6.表示測量結(jié)果22BAx%100 xExxxrxxxAS451.用螺旋測微計(jì)測某一鋼絲的直徑，6次測量值Li分別為: 0.249 mm, 0.250 mm, 0.247 mm, 0.25

9、1 mm, 0.253 mm, 0.250 mm;同時(shí)讀得螺旋測微計(jì)的零位為：+0.004,已知螺旋測微計(jì)的儀器允差儀=0.004mm,請給出完整的測量結(jié)果.46解： （零位修正） )(250. 0/ )(mmnLLi)(246. 0004. 0250. 0mmL)(002. 0) 1/(2mmnLLiLS0.002Amm 0.004()Bmm )(004. 022mmBAL%2%100LELrL47%2)(004. 0246. 0rLEmmL48單次測量儀Bux)( 當(dāng)無需、無法多次測量、或儀器精密度差，只測量一次時(shí)，49三、間接測量量的不確定度評定).,(zyxfN 間接測量量N與直接測量

10、量的函數(shù)關(guān)系：,zyx),(),(),(zyx直接測量量的不確定度為則N必具有不確定度)(N501、間接測量量的最佳值,zyx,zyx 直接測量量 的 最佳值為),(zyxfN 間接測量量的最佳值為：5122)()()(yyfxxfN22)(ln)(ln)()(yyfxxfNNNE2、間接測量量不確定度的合成常用公式2ry2222221)()(21mkyxNyxxyNNNNrxrmkryrxNNNN或523、間接測量結(jié)果不確定度評定的步驟;)(),(),(zyx1、計(jì)算);,(xyxfN 2、計(jì)算);(),(NEN3、計(jì)算)(NNN%100)()(NNNEP4、最后結(jié)果53間接測量量數(shù)據(jù)處理舉

11、例NMD H 42)(010218)(00503452)(0020124236cmHcmDgMNMD H 4221834521416312423642 測得某園柱體質(zhì)量M，直徑D，高度H值如下，計(jì)算其密度及不確定度。54)/(666218345214231236432cmg222222)218010()34520102()1242360020()()(2)()( HHDDMMNN55%5 . 0%450. 0%100)(NNE)/(03. 066. 6)/(03. 066. 6103 . 21)(:332cmgNcmgN得222222225103 . 21)103 . 21()102 . 81

12、()103 . 21()104 . 22(56第三章數(shù)據(jù)處理. 列表法. 作圖法. 逐差法. 最小二乘法57 簡單明了，要求數(shù)據(jù)清晰不能涂改，單位規(guī)范，并加必要說明。X(物理量)(單位) X1 X2 XnY(物理量)(單位) Y1 Y2 Yn 58序號序號溫度溫度t（）電阻電阻R（）110.510.42229.410.92342.711.32460.011.80575.012.24691.012.67測定金屬電阻的溫度系數(shù)例：59注意:1根據(jù)數(shù)據(jù)的分布范圍，合理選擇單位長度及坐標(biāo)軸始末端的數(shù)值，并以有效數(shù)字的形式標(biāo)出。2將實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的位置用符號X或 等標(biāo)在圖上，用鉛筆連成光滑曲線或一條直線，并標(biāo)出

13、曲線的名稱。603線性關(guān)系數(shù)據(jù)求直線的斜率時(shí),應(yīng)在直線上選相距較遠(yuǎn)的兩新點(diǎn)A.B標(biāo)明位置及坐標(biāo)A(X1 Y1), B(X2 Y2) 由此求得斜率。 kyyxx 2121簡單明了。有一定任意性（人為因素），故不能求不確定度。非線性關(guān)系數(shù)據(jù)可進(jìn)行曲線改直后再處理61將其分成兩組，進(jìn)行逐差可求得： 對于 X ：X1 Xn X2n Y ：Y1 Yn Y2n YYYnnn 2YYYn111 iyny162滿足線性關(guān)系YYYn1 XXXn1 若最簡單的情況:的測量誤差不考慮為等精度測量iiixyx ,630)(0)(111nnnebXaYebXaY在所有誤差平方和 為最小的條件下，得到的方程 Y=a+bX 的方法叫最小二乘法。 min2ie64min2ie0022beaeii得出應(yīng)由xyxaybxa265解聯(lián)立方程得：22)(xxxyyxbxbya66)()(2222yyxxyxxy稱為線性相關(guān)系數(shù)，作為Y與X線性相關(guān)程度的評價(jià)。相關(guān)系數(shù)1X、y完全線性相關(guān)0X、y不相關(guān)67686970仔細(xì)觀察和認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象71主要操作步驟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄結(jié)果分析及討論（含數(shù)據(jù)處理的主要過程） 72 73123 74乘方開方:有效數(shù)字與其底的有效數(shù)字相同。75B儀是儀器誤差（限）若不特別說明，B類分量可簡化為例如：a:游標(biāo)卡尺，儀器示