物理實驗緒論(簡)

1、一、直接測量總不確定度一、直接測量總不確定度 總不確定度是指由于測量誤差的存在總不確定度是指由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度。而對被測量值不能肯定的程度?？偛淮_定度分為兩類分量：總不確定度分為兩類分量：A分量和分量和B分量。分量。22BAx即A類分量類分量指多次重復(fù)測量用統(tǒng)計方法計算出來的分量。指多次重復(fù)測量用統(tǒng)計方法計算出來的分量。B類分量類分量指用其它方法估計出來的分量。指用其它方法估計出來的分量。相對不確定度相對不確定度xExx1 1 測量的不確定度及結(jié)果表示測量的不確定度及結(jié)果表示 1 1測量不確定度及結(jié)果表示)1()(12nXXSniixA當(dāng)測量次數(shù)當(dāng)測量次數(shù)n符合符合

2、時時 105n只做一次測量時只做一次測量時儀B當(dāng)當(dāng) 未知時，取儀器的最小分度值的一半為未知時，取儀器的最小分度值的一半為B儀多次測量時多次測量時3/儀B二、二、 間接測量結(jié)果不確定度的傳遞與合成間接測量結(jié)果不確定度的傳遞與合成,.,.,.),(zyxzyxzyxfN的不確定度分別為其中設(shè)222222)()()(zyxNzfyfxf 222222)ln()ln()ln(zyxNzfyfxfN1、大學(xué)物理實驗中規(guī)定測量結(jié)果的不確定、大學(xué)物理實驗中規(guī)定測量結(jié)果的不確定度用一位有效數(shù)字表示。度用一位有效數(shù)字表示。4、不確定度截斷時，采用、不確定度截斷時，采用“不舍只入不舍只入”的辦法。的辦法。以保證其

3、置信概率水平不降低。以保證其置信概率水平不降低。5 、測量結(jié)果的最末位與不確定度相對齊，對保留、測量結(jié)果的最末位與不確定度相對齊，對保留數(shù)字末位以后的部分采用數(shù)字末位以后的部分采用“4舍舍6入入5湊偶湊偶”的規(guī)則的規(guī)則.2、對于測量中間結(jié)果，不確度最好用兩位來表示。、對于測量中間結(jié)果，不確度最好用兩位來表示。3、相對不確度一律用兩位的百分?jǐn)?shù)表示、相對不確度一律用兩位的百分?jǐn)?shù)表示。三 、 測量結(jié)果表示法測量結(jié)果表示法xxx例：例： HDM42HDM42HDMHDMHDM222242 2222HDMEHDM2 2 有效數(shù)字及其運算法則有效數(shù)字及其運算法則 測量結(jié)果中可靠的幾位數(shù)字加上存疑的測量結(jié)果

4、中可靠的幾位數(shù)字加上存疑的一位數(shù)字統(tǒng)稱為測量結(jié)果的有效數(shù)字。一位數(shù)字統(tǒng)稱為測量結(jié)果的有效數(shù)字。 一、幾點說明一、幾點說明、數(shù)字前面、數(shù)字前面“0”不是有效數(shù)字不是有效數(shù)字cm36. 4km0000436. 0m0436. 0、當(dāng)、當(dāng)“0”不用作表示小數(shù)點位置時不用作表示小數(shù)點位置時“0”是有效數(shù)是有效數(shù)字字 2 2有效數(shù)字運算及結(jié)果表示二二 、 有效數(shù)字運算法則有效數(shù)字運算法則 1、可靠與可靠、可靠與可靠 可靠可靠 2、可疑與、可疑與 ，但進(jìn)位是可靠，但進(jìn)位是可靠 可疑可疑可靠3、用、用“4舍舍6入入5湊偶湊偶”的方法取舍尾數(shù)的方法取舍尾數(shù) 4、運算中間過程多取一位有效數(shù)字、運算中間過程多取一

5、位有效數(shù)字 （可保留二位可疑數(shù)字）（可保留二位可疑數(shù)字） 、加減法：、加減法：所得結(jié)果有效數(shù)字的末位與參加運算所得結(jié)果有效數(shù)字的末位與參加運算 各數(shù)中絕對誤差最大的有效數(shù)字的末位對齊各數(shù)中絕對誤差最大的有效數(shù)字的末位對齊、乘除法：、乘除法：所得結(jié)果有效數(shù)字一般與諸因子中所得結(jié)果有效數(shù)字一般與諸因子中 有效數(shù)字位數(shù)最少者相同。有效數(shù)字位數(shù)最少者相同。、乘方，開方：、乘方，開方：乘方，開方運算中，最后結(jié)果的有乘方，開方運算中，最后結(jié)果的有 效數(shù)字位數(shù)與自變量的有效數(shù)字效數(shù)字位數(shù)與自變量的有效數(shù)字位數(shù)相同、對數(shù)：、對數(shù)：自然對數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)與真數(shù)的有效數(shù)自然對數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)與真數(shù)的有效數(shù) 字位數(shù)

6、相同；而以為底的對數(shù)，其尾數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同；而以為底的對數(shù)，其尾數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)與真數(shù)相同。字位數(shù)與真數(shù)相同。、常數(shù)，系數(shù)指數(shù)：、常數(shù)，系數(shù)指數(shù)：有效數(shù)字的位數(shù)可以認(rèn)為是有效數(shù)字的位數(shù)可以認(rèn)為是 無限的。無限的。三、確定測量結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)的方法三、確定測量結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)的方法1.直接測量結(jié)果有效數(shù)字的確定直接測量結(jié)果有效數(shù)字的確定 1.讀數(shù)讀到最小分度的下一位讀數(shù)讀到最小分度的下一位2.計算算術(shù)平均值若除不盡應(yīng)該與原始數(shù)據(jù)位數(shù)相同計算算術(shù)平均值若除不盡應(yīng)該與原始數(shù)據(jù)位數(shù)相同N3.計算計算 按不確度傳遞公式計算按不確度傳遞公式計算N2 . 間接測量結(jié)果有效數(shù)字的確定間接測量結(jié)果有效數(shù)字的

7、確定按有效數(shù)字運算法則確定平均值的有效數(shù)字按有效數(shù)字運算法則確定平均值的有效數(shù)字由由 最后確定結(jié)果的有效數(shù)字最后確定結(jié)果的有效數(shù)字N4.由由 最后確定結(jié)果的有效數(shù)字最后確定結(jié)果的有效數(shù)字N3 3 實驗數(shù)據(jù)的圖示法和圖解法實驗數(shù)據(jù)的圖示法和圖解法一、列表法一、列表法1、在表格上方簡明扼要寫上在表格上方簡明扼要寫上表表 格的名稱格的名稱2、表內(nèi)標(biāo)題欄中、表內(nèi)標(biāo)題欄中注明物理量和單位注明物理量和單位3、數(shù)據(jù)一律用、數(shù)據(jù)一律用有效數(shù)字表示有效數(shù)字表示4、必要時加以文字說明、必要時加以文字說明3 3圖示法和圖解法二、圖示法二、圖示法1、作圖要用坐標(biāo)紙。、作圖要用坐標(biāo)紙。數(shù)據(jù)中可靠的數(shù)字在圖中也數(shù)據(jù)中可靠

8、的數(shù)字在圖中也是可靠的，數(shù)據(jù)中的可疑的一位在圖中也是估計的。是可靠的，數(shù)據(jù)中的可疑的一位在圖中也是估計的。2、標(biāo)明坐標(biāo)軸的物理量名稱和單位。、標(biāo)明坐標(biāo)軸的物理量名稱和單位。一般以橫軸一般以橫軸代表自變量，縱軸代表因變量。代表自變量，縱軸代表因變量。3、對坐標(biāo)分度。、對坐標(biāo)分度。一般不采用一般不采用3，6，7分度。坐標(biāo)分分度。坐標(biāo)分度值不一定從零開始，可用低于原始數(shù)字的某一整度值不一定從零開始，可用低于原始數(shù)字的某一整數(shù)作為起始點。而軸的比例也可以不同。數(shù)作為起始點。而軸的比例也可以不同。5、連線。、連線。連成光滑的曲線，不在曲線上的點應(yīng)使它連成光滑的曲線，不在曲線上的點應(yīng)使它 們均勻分布在曲線

9、兩側(cè)。們均勻分布在曲線兩側(cè)。 6、寫圖名。、寫圖名。在圖紙明顯位置標(biāo)明圖名。在圖紙明顯位置標(biāo)明圖名。4、描點。、描點。 4 4 電磁學(xué)實驗常用儀器簡介電磁學(xué)實驗常用儀器簡介 一、電源一、電源 1、直流電源直流電源實驗室常用的低壓電源有干電池和晶體管穩(wěn)壓電源實驗室常用的低壓電源有干電池和晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源這種電源穩(wěn)定性好，內(nèi)阻小，輸出這種電源穩(wěn)定性好，內(nèi)阻小，輸出連續(xù)可調(diào)，功率較大，使用方便。連續(xù)可調(diào)，功率較大，使用方便。2 2、交流電源、交流電源 常用的電網(wǎng)電源就是交流電源。交流電的電壓可通過常用的電網(wǎng)電源就是交流電源。交流電的電壓可通過調(diào)壓器來調(diào)節(jié)。交流電儀表的讀數(shù)一

10、般都是指有效值。調(diào)壓器來調(diào)節(jié)。交流電儀表的讀數(shù)一般都是指有效值。使用各種電源都要注意，不得超過其允許使用各種電源都要注意，不得超過其允許的最大輸出電流。尤其是不能使它們短路。的最大輸出電流。尤其是不能使它們短路。4 4電磁學(xué)實驗常用儀器V二、電阻二、電阻 電阻分為固定電阻和可變電阻兩大類，使用適電阻分為固定電阻和可變電阻兩大類，使用適應(yīng)注意其阻值大小和額定功率（額定電流）。應(yīng)注意其阻值大小和額定功率（額定電流）。 1 1、滑線變阻器、滑線變阻器 滑線變組器根據(jù)在電路中作用，主要有兩種接法滑線變組器根據(jù)在電路中作用，主要有兩種接法 為保證電路安全，接為保證電路安全，接通電源前，應(yīng)使通電源前，應(yīng)使

11、C滑到滑到B點，使點，使RAC最大。最大。為保證電路安全，接為保證電路安全，接通電源前，要使輸出通電源前，要使輸出的分壓置于最小位置。的分壓置于最小位置。2、旋轉(zhuǎn)式電阻箱的構(gòu)造旋轉(zhuǎn)式電阻箱的構(gòu)造 電阻箱的準(zhǔn)確度等級電阻箱的準(zhǔn)確度等級 電阻箱根據(jù)其誤差的大小分為電阻箱根據(jù)其誤差的大小分為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0七級，以表示電阻箱讀數(shù)的相七級，以表示電阻箱讀數(shù)的相對誤差的百分?jǐn)?shù)。由它可得電阻箱示值的絕對誤對誤差的百分?jǐn)?shù)。由它可得電阻箱示值的絕對誤差差。%RR電阻箱用在低電阻值時，要注意選擇使電流電阻箱用在低電阻值時，要注意選擇使電流經(jīng)過的旋鈕盡量少。經(jīng)過的旋鈕盡

12、量少。使用電阻箱時，除注意通過電阻箱的電流不使用電阻箱時，除注意通過電阻箱的電流不能大于額定電流外，還必須不要讓電阻箱的能大于額定電流外，還必須不要讓電阻箱的阻值出現(xiàn)零歐姆。阻值出現(xiàn)零歐姆。三、電表三、電表 1 1、電表的儀器誤差與電表等級的關(guān)系、電表的儀器誤差與電表等級的關(guān)系 電表根據(jù)儀器誤差的大小共分為七個等級。即電表根據(jù)儀器誤差的大小共分為七個等級。即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和和5.0。電表的級數(shù)定義為。電表的級數(shù)定義為%100量程儀器不確定度級數(shù)儀器不確定度儀器不確定度=量程量程級數(shù)級數(shù)%。測量某一示值的相對誤差為測量某一示值的相對誤差為%級數(shù)示值量程示值儀器不確

13、定度E測量時要選擇適當(dāng)?shù)牧砍蹋M可測量時要選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，盡可能示指針偏轉(zhuǎn)在滿刻度的以上。能示指針偏轉(zhuǎn)在滿刻度的以上。2、根據(jù)電表的絕對誤差確定有效數(shù)字根據(jù)電表的絕對誤差確定有效數(shù)字 例如、例如、用用0.5級，總格數(shù)為級，總格數(shù)為100格，量程為格，量程為20A的的安培計測量電路中電流時，若指針偏轉(zhuǎn)在安培計測量電路中電流時，若指針偏轉(zhuǎn)在81.2格格處，它的正確讀數(shù)應(yīng)為多少呢？處，它的正確讀數(shù)應(yīng)為多少呢？根據(jù)電表的級數(shù)和所用量程可求出該電表的絕根據(jù)電表的級數(shù)和所用量程可求出該電表的絕對誤差為對誤差為故其讀數(shù)應(yīng)為故其讀數(shù)應(yīng)為A1 . 0A2 .163、電表表面板上的標(biāo)記電表表面板上的標(biāo)記 5 5

14、電磁學(xué)實驗操作規(guī)則電磁學(xué)實驗操作規(guī)則 1 1、接線前應(yīng)根據(jù)便于操作和讀數(shù)以及安全的原接線前應(yīng)根據(jù)便于操作和讀數(shù)以及安全的原則把儀器布置好。則把儀器布置好。2、接線時先斷開所有開關(guān)，并將電流或電壓調(diào)節(jié)接線時先斷開所有開關(guān)，并將電流或電壓調(diào)節(jié)器放置在儀表偏轉(zhuǎn)盡可能小的位置。器放置在儀表偏轉(zhuǎn)盡可能小的位置。3、儀表要選擇合適的量程，未知數(shù)值前應(yīng)采用儀表要選擇合適的量程，未知數(shù)值前應(yīng)采用最大量程最大量程4、 做好上述步驟并自己檢查符合無誤后請教師做好上述步驟并自己檢查符合無誤后請教師檢查，檢查， 經(jīng)允許才能接通電源。經(jīng)允許才能接通電源。5 5、用用“躍接法躍接法”試通電，看是否有不正常的現(xiàn)象，試通電，

15、看是否有不正常的現(xiàn)象，如指針反轉(zhuǎn)、超標(biāo)、焦臭等。如指針反轉(zhuǎn)、超標(biāo)、焦臭等。5 5電磁學(xué)操作規(guī)則6 6、 試驗中要改換電表量程或改接線路時，都必須試驗中要改換電表量程或改接線路時，都必須將電流、電壓調(diào)到儀器偏轉(zhuǎn)最小位置，才能打開開將電流、電壓調(diào)到儀器偏轉(zhuǎn)最小位置，才能打開開關(guān)，進(jìn)行改換改接。關(guān)，進(jìn)行改換改接。7 7、實驗發(fā)生事故或非常情況，應(yīng)立即切斷電源，實驗發(fā)生事故或非常情況，應(yīng)立即切斷電源，并報告教師檢查處理。并報告教師檢查處理。8 8、實驗完畢，應(yīng)將電流、電壓調(diào)制儀表偏轉(zhuǎn)最小位實驗完畢，應(yīng)將電流、電壓調(diào)制儀表偏轉(zhuǎn)最小位置，然后斷開電源，經(jīng)教師檢查后才能拆除線路。置，然后斷開電源，經(jīng)教師檢查后才能拆除線路。9 9、拆除線路，首先應(yīng)拆除電源，然后再拆其他部分拆除線路，首先應(yīng)拆除電源，然后再拆其他部分 1010、將儀器整理還原，請教師檢查后才能離開實驗室。將儀器整理還原，請教師檢查后才能離開實驗室。 一、游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理一、游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理mmn05. 020