實(shí)驗(yàn)物理一2011

1、實(shí)驗(yàn)中心簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)中心簡(jiǎn)介第一部分第一部分實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)規(guī)定實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)規(guī)定一、一、 物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的和任務(wù)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的和任務(wù)二、上課方式，內(nèi)容及相關(guān)規(guī)定二、上課方式，內(nèi)容及相關(guān)規(guī)定三、三、 物理實(shí)驗(yàn)課的主要教學(xué)環(huán)節(jié)物理實(shí)驗(yàn)課的主要教學(xué)環(huán)節(jié)四、四、 成績(jī)的評(píng)定方法成績(jī)的評(píng)定方法一、一、 物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的和任務(wù)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的和任務(wù)1. 培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)基本素質(zhì)，使學(xué)生，使學(xué)生初步初步掌握實(shí)驗(yàn)掌握實(shí)驗(yàn)科學(xué)的思想和方法?？茖W(xué)的思想和方法。2. 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和

2、創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法基本方法，提高學(xué)生的分析，提高學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力。能力和創(chuàng)新能力。3. 提高學(xué)生的提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)科學(xué)作風(fēng)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目?，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，積極主動(dòng)的探索精神，遵守紀(jì)律，學(xué)態(tài)度，積極主動(dòng)的探索精神，遵守紀(jì)律，團(tuán)結(jié)協(xié)作團(tuán)結(jié)協(xié)作，愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。，愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。 在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間內(nèi)（13:20-15:5013:20-15:50，16:00-18:3016:00-18:30）網(wǎng)上預(yù)約本學(xué)期所要做的實(shí)驗(yàn)題目和時(shí)間網(wǎng)上預(yù)約本

3、學(xué)期所要做的實(shí)驗(yàn)題目和時(shí)間網(wǎng)址：網(wǎng)址：9:8282/請(qǐng)仔細(xì)閱讀：請(qǐng)仔細(xì)閱讀：物理開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)物理開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)定教學(xué)規(guī)定二、上課方式，內(nèi)容及相關(guān)規(guī)定二、上課方式，內(nèi)容及相關(guān)規(guī)定序號(hào)序號(hào)內(nèi)容內(nèi)容學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)地點(diǎn)地點(diǎn)1 1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)3 3各實(shí)驗(yàn)室各實(shí)驗(yàn)室2 2靜電場(chǎng)的模擬描跡靜電場(chǎng)的模擬描跡3 34024023 3光電效應(yīng)光電效應(yīng)3 34034034 4直流電橋測(cè)電阻直流電橋測(cè)電阻3 34124125 5物體密度的測(cè)定物體密度的測(cè)定3 34134136 6扭擺法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量扭擺法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3 34144147 7示波器的原理和使用示波器的原理和使用3 34154

4、158 8讀數(shù)顯微鏡觀察鹽類結(jié)晶過(guò)程讀數(shù)顯微鏡觀察鹽類結(jié)晶過(guò)程3 34164169 9數(shù)碼攝影數(shù)碼攝影3 34204201010顯微鏡和偏光顯微鏡的組裝顯微鏡和偏光顯微鏡的組裝3 34234231111分光計(jì)的調(diào)節(jié)分光計(jì)的調(diào)節(jié)3 3424424本學(xué)期共本學(xué)期共8個(gè)實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)個(gè)實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1個(gè)，平時(shí)個(gè)，平時(shí)6個(gè)，考試實(shí)驗(yàn)個(gè)，考試實(shí)驗(yàn)1個(gè)。個(gè)。三三實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教教學(xué)學(xué)流流程程介介紹紹自主預(yù)習(xí)：自主預(yù)習(xí)：1、課前寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告：、課前寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告：題目、目的、儀器、實(shí)驗(yàn)原題目、目的、儀器、實(shí)驗(yàn)原理（公式、光路理（公式、光路/電路）、所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自擬電路）、所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)記錄表格記錄表格

5、2、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器3、回答問(wèn)題回答問(wèn)題實(shí)驗(yàn)操作：實(shí)驗(yàn)操作：1、獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)；遵守制度，注意安全，、獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)；遵守制度，注意安全，數(shù)據(jù)正確，儀器還原數(shù)據(jù)正確，儀器還原2、原始數(shù)據(jù)記錄、原始數(shù)據(jù)記錄(全部保留全部保留，教師簽字教師簽字)數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)處理（當(dāng)堂完成當(dāng)堂完成）1、重新列表：重新整理原始記錄、重新列表：重新整理原始記錄2、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算3、討論、分析和心得體會(huì)、討論、分析和心得體會(huì)(必做必做)教師講解教師講解平時(shí)和期末成績(jī)都必須及格，總成績(jī)有效！平時(shí)和期末成績(jī)都必須及格，總成績(jī)有效！四、成績(jī)的評(píng)定方法四、成績(jī)的評(píng)定方法平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)80

6、% ：實(shí)驗(yàn)成績(jī)按：實(shí)驗(yàn)成績(jī)按10分制分制，預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)2分、分、操作操作5分、分、 報(bào)告報(bào)告3分；分；曠課、抄襲該次實(shí)驗(yàn)記為曠課、抄襲該次實(shí)驗(yàn)記為0分，曠課可以補(bǔ)做；分，曠課可以補(bǔ)做；補(bǔ)做及格的為補(bǔ)做及格的為6分分(直接找任課教師直接找任課教師)，不及格按實(shí)，不及格按實(shí)際成績(jī)。際成績(jī)。遲到遲到15分鐘以內(nèi)扣分，超過(guò)分鐘以內(nèi)扣分，超過(guò)15 分鐘，視為曠課，分鐘，視為曠課，病假須有病假條。病假須有病假條。期末考試成績(jī)占期末考試成績(jī)占20% 本學(xué)期期末考試為操作加筆試本學(xué)期期末考試為操作加筆試 主要內(nèi)容：有關(guān)主要內(nèi)容：有關(guān)誤差誤差和和不確定度不確定度的知識(shí)的知識(shí)1、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方法、物理實(shí)驗(yàn)的基

7、本實(shí)驗(yàn)方法2、物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器、物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器3、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)4、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法第二部分第二部分 物理實(shí)驗(yàn)基本操作物理實(shí)驗(yàn)基本操作1、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方法法 一、比較法一、比較法3、替代比較法、替代比較法 1、直接比較法：卡尺、直接比較法：卡尺2、補(bǔ)償平衡比較法：、補(bǔ)償平衡比較法：天平、電橋等天平、電橋等曹沖稱象曹沖稱象二、放大法二、放大法3、光學(xué)放大法、光學(xué)放大法 如：顯微鏡，放大鏡如：顯微鏡，放大鏡4、電子學(xué)放大法、電子學(xué)放大法 如：三極管如：三極管、機(jī)械放大法、機(jī)械放大法

8、如：螺旋測(cè)微器如：螺旋測(cè)微器、積累（或累計(jì)）放大法、積累（或累計(jì)）放大法 如：秒表測(cè)周期如：秒表測(cè)周期三、轉(zhuǎn)換測(cè)量法三、轉(zhuǎn)換測(cè)量法四、模擬法四、模擬法1、參量換測(cè)法、參量換測(cè)法2、能量換測(cè)法、能量換測(cè)法（1）熱電換測(cè)）熱電換測(cè)（2）壓電換測(cè)）壓電換測(cè)（3）光電換測(cè)）光電換測(cè)（4）磁電換測(cè)）磁電換測(cè)靜電場(chǎng)的模擬描跡靜電場(chǎng)的模擬描跡2 物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器螺旋測(cè)微計(jì)（千分尺）螺旋測(cè)微計(jì)（千分尺）5.737 mm只介紹我們常用的兩種只介紹我們常用的兩種49.86 mm3、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)一、一、零位校準(zhǔn)零位校準(zhǔn)：電表的零位校準(zhǔn)器、千分尺的初讀

9、數(shù)：電表的零位校準(zhǔn)器、千分尺的初讀數(shù)二、二、水平、鉛直調(diào)整水平、鉛直調(diào)整：懸錘、氣泡水平儀：懸錘、氣泡水平儀三、三、消除視差消除視差四、四、共軸調(diào)節(jié)共軸調(diào)節(jié)五、五、逐次逼近法逐次逼近法：如天平平衡的調(diào)節(jié)：如天平平衡的調(diào)節(jié)六、六、先定性、后定量原則先定性、后定量原則 1、列表法、列表法表格內(nèi)容應(yīng)包括：表格內(nèi)容應(yīng)包括：表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)據(jù)據(jù)。表中數(shù)據(jù)要用有效數(shù)字。單位只在物理量名稱欄。表中數(shù)據(jù)要用有效數(shù)字。單位只在物理量名稱欄內(nèi)標(biāo)明，不要重復(fù)寫(xiě)在各個(gè)數(shù)據(jù)上。內(nèi)標(biāo)明，不要重復(fù)寫(xiě)在各個(gè)數(shù)據(jù)上。次序次序123456789T（） 30.040.050.060.07

10、0.179.890.0100.2 110.0R（ ）40.30 40.39 40.51 40.60 40.71 40.78 40.91 41.01 41.104、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法例表：測(cè)定電阻的溫度系數(shù)例表：測(cè)定電阻的溫度系數(shù)課堂練習(xí)1 列表列表 準(zhǔn)備對(duì)任選物體進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量（準(zhǔn)備對(duì)任選物體進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量（1010次），請(qǐng)次），請(qǐng)列出合理的表格，注意列表要求（列出合理的表格，注意列表要求（表格名表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)據(jù)）稱、物理量名稱、單位、數(shù)據(jù)） 在實(shí)驗(yàn)中我們所測(cè)的在實(shí)驗(yàn)中我們所測(cè)的數(shù)值數(shù)值都是含有誤都是含有誤差的數(shù)值，對(duì)這些數(shù)值不能任意取舍，應(yīng)差的

11、數(shù)值，對(duì)這些數(shù)值不能任意取舍，應(yīng)反映出測(cè)量?jī)x器的反映出測(cè)量?jī)x器的精精度度。有效數(shù)字及其表示有效數(shù)字及其表示什么是有效數(shù)字什么是有效數(shù)字 345，3.45，0.00345“0”是不是有效數(shù)字？是不是有效數(shù)字？例如：例如：0.0027800科學(xué)計(jì)數(shù)法科學(xué)計(jì)數(shù)法(7.50.2) 104 萬(wàn)萬(wàn) (6.23 0.03) 10-4游標(biāo)類器具游標(biāo)類器具（游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺、分光計(jì)度盤(pán)、分光計(jì)度盤(pán)、大氣壓計(jì)等大氣壓計(jì)等）讀至游標(biāo)最小讀至游標(biāo)最小分度的整數(shù)倍，分度的整數(shù)倍，即不需估讀。即不需估讀。數(shù)顯儀表及有數(shù)顯儀表及有十進(jìn)步式標(biāo)度十進(jìn)步式標(biāo)度盤(pán)的儀表盤(pán)的儀表（電電阻箱、電橋、電阻箱、電橋、電位差計(jì)、數(shù)字電位差

12、計(jì)、數(shù)字電壓表等壓表等）一般應(yīng)）一般應(yīng)直接讀取儀表的直接讀取儀表的示值。示值。指針式儀表及指針式儀表及其它器具其它器具，讀，讀數(shù)時(shí)估讀到儀器數(shù)時(shí)估讀到儀器最小分度的最小分度的1/21/10，或使，或使估讀間隔不大于估讀間隔不大于儀器基本誤差限儀器基本誤差限的的1/51/3。注意指針指注意指針指在整刻度線在整刻度線上時(shí)讀數(shù)的上時(shí)讀數(shù)的有效位數(shù)。有效位數(shù)。 測(cè)量結(jié)果只寫(xiě)到開(kāi)始有誤差的那一位數(shù)，以后的數(shù)按測(cè)量結(jié)果只寫(xiě)到開(kāi)始有誤差的那一位數(shù)，以后的數(shù)按“小于小于5舍去；大于舍去；大于5進(jìn)位；等于進(jìn)位；等于5看左右看左右”的法則取舍的法則取舍。 數(shù)字修約規(guī)則數(shù)字修約規(guī)則例：將下列數(shù)保留三位小數(shù)例：將下列

13、數(shù)保留三位小數(shù)2.143512.144進(jìn)位進(jìn)位2.145進(jìn)位進(jìn)位2.144進(jìn)位進(jìn)位2.144舍去舍去2.14327 2.143882.14450 2.143502.14451乘除運(yùn)算結(jié)果的有效位數(shù)多少以參與運(yùn)算的有效乘除運(yùn)算結(jié)果的有效位數(shù)多少以參與運(yùn)算的有效位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)，可比其多取一位。位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)，可比其多取一位。 如如 40009=3.6104 2.0000.99=2.00 用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算時(shí)中間結(jié)果可不作修約或適用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算時(shí)中間結(jié)果可不作修約或適當(dāng)多取幾位（不能任意減少）。當(dāng)多取幾位（不能任意減少）。加減運(yùn)算的結(jié)果末位以參與運(yùn)算的末位最高的加減運(yùn)算的結(jié)果末位以參與運(yùn)算的末位

14、最高的數(shù)為準(zhǔn)。數(shù)為準(zhǔn)。 如如 11.4+2.56=14.0 75-10.356=65U (V )0.741.522.333.083.664.495.245.986.767.50I (mA)2.004.0512.00 13.99 15.92 18.00 20.011.選擇合適的坐標(biāo)分度值，確定坐標(biāo)紙的大小選擇合適的坐標(biāo)分度值，確定坐標(biāo)紙的大小 坐標(biāo)分度值的選取應(yīng)能反映測(cè)量值的有效位數(shù)，一般以坐標(biāo)分度值的選取應(yīng)能反映測(cè)量值的有效位數(shù)，一般以 12mm對(duì)對(duì)應(yīng)于測(cè)量?jī)x表的應(yīng)于測(cè)量?jī)x表的儀器誤差儀器誤差。 根據(jù)表數(shù)據(jù)根據(jù)表數(shù)據(jù)U 軸可選軸可選1mm對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于0.10V，I 軸可

15、選軸可選1mm對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于0.20mA，并可定，并可定坐標(biāo)紙的大?。源笥谧鴺?biāo)范圍、數(shù)據(jù)范圍）坐標(biāo)紙的大?。源笥谧鴺?biāo)范圍、數(shù)據(jù)范圍） 約為約為130mm130mm。作圖步驟作圖步驟：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表如下. 表表1：伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖時(shí)要作圖時(shí)要先整理出數(shù)據(jù)表格先整理出數(shù)據(jù)表格，并，并要要用坐標(biāo)紙作圖用坐標(biāo)紙作圖。2. 標(biāo)明坐標(biāo)軸：標(biāo)明坐標(biāo)軸： 用粗實(shí)線畫(huà)坐標(biāo)軸，用粗實(shí)線畫(huà)坐標(biāo)軸，用箭頭標(biāo)軸方向，標(biāo)坐標(biāo)用箭頭標(biāo)軸方向，標(biāo)坐標(biāo)軸的名稱或符號(hào)、單位軸的名稱或符號(hào)、單位,再按順序標(biāo)出坐標(biāo)軸整分再按順序標(biāo)出坐標(biāo)軸整分格上的量值。格上的量值。I (mA)U (V)

16、8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.004. 連成圖線：連成圖線： 用直尺、曲線板等把用直尺、曲線板等把點(diǎn)連成直線、光滑曲線。點(diǎn)連成直線、光滑曲線。一般不強(qiáng)求直線或曲線通一般不強(qiáng)求直線或曲線通過(guò)每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)使圖線過(guò)每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)使圖線線正穿過(guò)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)時(shí)可以在線正穿過(guò)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)時(shí)可以在兩邊的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與圖線最為接近且分布大體均勻。圖兩邊的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與圖線最為接近且分布大體均勻。圖點(diǎn)處斷開(kāi)。點(diǎn)處斷開(kāi)。3.標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可用實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可用“ ”、 “ ”、“ ”等符

17、號(hào)標(biāo)等符號(hào)標(biāo)出（同一坐標(biāo)系下不同曲出（同一坐標(biāo)系下不同曲線用不同的符號(hào)線用不同的符號(hào)）。）。 5.標(biāo)出圖線特征：標(biāo)出圖線特征： 在圖上空白位置標(biāo)明在圖上空白位置標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件或從圖上得出的實(shí)驗(yàn)條件或從圖上得出的某些參數(shù)。如利用所繪直某些參數(shù)。如利用所繪直線可給出被測(cè)電阻線可給出被測(cè)電阻R大小：大?。簭膹乃L所繪直線直線上讀取兩點(diǎn)上讀取兩點(diǎn) A、B 的坐標(biāo)就可求出的坐標(biāo)就可求出 R 值。值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00電阻伏安

18、特性曲線電阻伏安特性曲線6.標(biāo)出圖名：標(biāo)出圖名： 在圖線下方或空白位在圖線下方或空白位置寫(xiě)出圖線的名稱及某些置寫(xiě)出圖線的名稱及某些必要的說(shuō)明。必要的說(shuō)明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由圖上由圖上A、B兩點(diǎn)可得被測(cè)電阻兩點(diǎn)可得被測(cè)電阻R為：為：)k(379. 076. 258.1800. 100. 7ABABIIUUR至此一張圖才算完成至此一張圖才算完成不當(dāng)圖例展示不當(dāng)圖例展示：n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖玻璃材料色散曲線圖圖圖1曲線太粗，不曲線太粗，不均勻，不光

19、滑均勻，不光滑。應(yīng)該用直尺、曲應(yīng)該用直尺、曲線板等工具把實(shí)線板等工具把實(shí)驗(yàn)點(diǎn)連成光滑、驗(yàn)點(diǎn)連成光滑、均勻的細(xì)實(shí)線。均勻的細(xì)實(shí)線。n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖玻璃材料色散曲線圖改正為改正為：圖圖2I (mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00電學(xué)元件伏安特性曲線電學(xué)元件伏安特性曲線橫軸坐標(biāo)分度選取橫軸坐標(biāo)分度選取不當(dāng)。不當(dāng)。橫軸以橫軸以3 cm 代代表表1 V，使作圖和讀圖都使作圖和讀圖都

20、很困難。實(shí)際在選擇坐標(biāo)很困難。實(shí)際在選擇坐標(biāo)分度值時(shí)，應(yīng)既滿足有效分度值時(shí)，應(yīng)既滿足有效數(shù)字的要求又便于作圖和數(shù)字的要求又便于作圖和讀圖，讀圖，一般以一般以1 mm 代代表的量值是表的量值是10的整數(shù)的整數(shù)次冪或是其次冪或是其2倍或倍或5倍。倍。I (mA)U (V)o o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00電學(xué)元件伏安特性曲線電學(xué)元件伏安特性曲線改正為：改正為：定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線1.20001.60000.80000.4000圖圖3P(105Pa)t()60.00140.00100.

21、00o120.0080.0040.0020.00圖紙使用不當(dāng)圖紙使用不當(dāng)。實(shí)際作圖時(shí)，實(shí)際作圖時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)的讀坐標(biāo)原點(diǎn)的讀數(shù)可以不從零數(shù)可以不從零開(kāi)始開(kāi)始。定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線1.00001.15001.20001.10001.0500 P(105Pa)50.0090.0070.0020.0080.0060.0040.0030.00t()改正為：改正為：將多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)按次序分為數(shù)量相等的前后兩組，后一將多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)按次序分為數(shù)量相等的前后兩組，后一組的第一個(gè)數(shù)與前一組的第一個(gè)數(shù)相減，第二個(gè)數(shù)與第組的第一個(gè)數(shù)與前一組的第一個(gè)數(shù)相減，第二個(gè)數(shù)與第二個(gè)數(shù)相減，依次類推，然后求這些

22、差值的平均值。二個(gè)數(shù)相減，依次類推，然后求這些差值的平均值。次數(shù)次數(shù) i 01 2 3 4 5 6 7Fi( 10-1kg) 013.2023.2033.2043.2053.2063.2073.20ni(cm)n0 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7例如：在測(cè)楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，每加一次砝碼測(cè)一次例如：在測(cè)楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，每加一次砝碼測(cè)一次鋼絲伸長(zhǎng)量，共測(cè)鋼絲伸長(zhǎng)量，共測(cè)8次，數(shù)據(jù)列表如下：次，數(shù)據(jù)列表如下：3、逐差法、逐差法將將i=0,1,2,3為一組；為一組；i=4,5,6,7為一組，對(duì)應(yīng)的為一組，對(duì)應(yīng)的ni值相值相減，再求平均伸長(zhǎng)量：減，再求平均伸長(zhǎng)量：40516273()()()()

23、4 4nnnnnnnnn 逐差法優(yōu)點(diǎn)逐差法優(yōu)點(diǎn)：第一，可消除零點(diǎn)誤差。第一，可消除零點(diǎn)誤差。第二，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，實(shí)驗(yàn)中對(duì)應(yīng)第二，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，實(shí)驗(yàn)中對(duì)應(yīng)3.2010-1kg伸長(zhǎng)伸長(zhǎng) 量，現(xiàn)為對(duì)應(yīng)量，現(xiàn)為對(duì)應(yīng)4 3.2010-1kg的伸長(zhǎng)量。的伸長(zhǎng)量。第三，使用了全部測(cè)量數(shù)據(jù)，有利于減小誤差。第三，使用了全部測(cè)量數(shù)據(jù)，有利于減小誤差。 013.2023.2033.2043.2053.2063.2073.20通過(guò)實(shí)驗(yàn)，等精度地測(cè)得一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，等精度地測(cè)得一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（xi，yi，i =1，2n），設(shè)此兩物理量），設(shè)此兩物理量 x、y 滿足線滿足線性關(guān)系，且假定實(shí)驗(yàn)誤差主要出現(xiàn)在性關(guān)系

24、，且假定實(shí)驗(yàn)誤差主要出現(xiàn)在yi上，設(shè)擬合直上，設(shè)擬合直線公式為線公式為 y =f(x)=a+bx，當(dāng)所測(cè)各當(dāng)所測(cè)各yi值與擬合直線上值與擬合直線上各估計(jì)值各估計(jì)值 f (xi)= a+bxi之間偏差的平方和最小之間偏差的平方和最小，即，即 0)(2iibxayas0)(2iiixbxaybs22( )()miniiiisyf xya bx尋找最佳經(jīng)驗(yàn)公式：尋找最佳經(jīng)驗(yàn)公式：y=a+bx據(jù)此解得據(jù)此解得 222)(iiiiiiixnxxyxyxa22)(iiiiiixnxyxnyxb將得出的將得出的a和和b代入直線方程，即得代入直線方程，即得最佳經(jīng)驗(yàn)最佳經(jīng)驗(yàn)公式。公式。 最小二乘法處理數(shù)據(jù)除給出

25、最小二乘法處理數(shù)據(jù)除給出 a、b 外，還應(yīng)給外，還應(yīng)給出出相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù) r ， r 定義為定義為22)()()()(yyxxyyxxriiiinxxinyyi其中其中r 表示兩變量之間的線性關(guān)系的密切程度。表示兩變量之間的線性關(guān)系的密切程度。|r|1，x、y 間線性關(guān)系好，間線性關(guān)系好， |r|0 ，x、y 間無(wú)線性間無(wú)線性關(guān)系，擬合無(wú)意義。關(guān)系，擬合無(wú)意義。物理實(shí)驗(yàn)中一般要求物理實(shí)驗(yàn)中一般要求 r 絕對(duì)值達(dá)到絕對(duì)值達(dá)到0.999以上以上。相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)r ：第三部分第三部分 測(cè)量不確定度表示測(cè)量不確定度表示1 誤差的基本概念誤差的基本概念2 有效數(shù)字及其表示有效數(shù)字及其表示3 測(cè)量結(jié)果

26、的不確定度評(píng)定測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定 1 、誤差的基本概念、誤差的基本概念一、測(cè)量一、測(cè)量1，物理學(xué)的基礎(chǔ)，物理學(xué)的基礎(chǔ)2，測(cè)量類型：直接，測(cè)量類型：直接/間接測(cè)量；等精度測(cè)量間接測(cè)量；等精度測(cè)量d=13.2170.006（mm），），k=23，測(cè)量結(jié)果：，測(cè)量結(jié)果：數(shù)值數(shù)值單位單位可靠性可靠性課堂練習(xí)2 測(cè)量測(cè)量 對(duì)任選物體進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量（對(duì)任選物體進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量（1010次），并填入已經(jīng)擬好的表格內(nèi)。次），并填入已經(jīng)擬好的表格內(nèi)。次序次序12345678910 L（mm）二、測(cè)量誤差二、測(cè)量誤差1，測(cè)量誤差：，測(cè)量誤差：測(cè)量值測(cè)量值與被測(cè)量與被測(cè)量真值真值之間的差值。之間的差值。系統(tǒng)誤差、系統(tǒng)

27、誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差隨機(jī)誤差、粗大誤差2，測(cè)量誤差的分類，測(cè)量誤差的分類誤差存在于一切測(cè)量過(guò)程的始終誤差存在于一切測(cè)量過(guò)程的始終概念概念：測(cè)量列，真值和約定真值，等精度測(cè)量和：測(cè)量列，真值和約定真值，等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量不等精度測(cè)量系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差概念概念：在同樣條件下，對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量，：在同樣條件下，對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量，其誤差的大小和符號(hào)保持不變或隨著測(cè)量條件的其誤差的大小和符號(hào)保持不變或隨著測(cè)量條件的變化而有規(guī)律地變化。變化而有規(guī)律地變化。來(lái)源來(lái)源：儀器因素：儀器因素 、理論或條件因素、理論或條件因素 、人員因素、人員因素 研究系統(tǒng)誤差的重要性研究系統(tǒng)誤差的重要性：

28、影響隨機(jī)誤差的估計(jì)，：影響隨機(jī)誤差的估計(jì)，有時(shí)比較大。有時(shí)比較大。請(qǐng)分析可能的產(chǎn)生原因！請(qǐng)分析可能的產(chǎn)生原因！在系統(tǒng)誤差中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題在系統(tǒng)誤差中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題1894年年瑞利瑞利發(fā)現(xiàn)大氣中存在惰性氣體發(fā)現(xiàn)大氣中存在惰性氣體- Ar氬氣：氬氣：系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差空氣中發(fā)現(xiàn)了惰性氣體空氣中發(fā)現(xiàn)了惰性氣體 Ar氬氣氬氣英國(guó)物理學(xué)家瑞利用不同的方法制取氮?dú)庥?guó)物理學(xué)家瑞利用不同的方法制取氮?dú)釴2：反復(fù)進(jìn)行了更加精確的實(shí)驗(yàn)，測(cè)量。隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果反復(fù)進(jìn)行了更加精確的實(shí)驗(yàn)，測(cè)量。隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響隨著大量測(cè)量應(yīng)該趨于的影響隨著大量測(cè)量應(yīng)該趨于0。那么這個(gè)差值是由系統(tǒng)誤。那么這個(gè)差值是由系統(tǒng)誤差引起的。差引起

29、的。大氣分離法大氣分離法：從空氣中去除了氧氣，二氧化碳，水蒸汽，：從空氣中去除了氧氣，二氧化碳，水蒸汽，剩余的就應(yīng)該是氮?dú)猓瑴y(cè)得其密度為剩余的就應(yīng)該是氮?dú)?，測(cè)得其密度為1.2572g/L；化學(xué)法化學(xué)法：氨氣制取氮?dú)?，測(cè)得其密度為：氨氣制取氮?dú)?，測(cè)得其密度為1.2560g/L，比前者，比前者小小0.095%更值得分析！更值得分析！隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差1、正態(tài)分布規(guī)律：適用大量的隨機(jī)測(cè)量誤差、正態(tài)分布規(guī)律：適用大量的隨機(jī)測(cè)量誤差正態(tài)分布的概率密度分布曲線正態(tài)分布的概率密度分布曲線正態(tài)分布的正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差：表征測(cè)量值表征測(cè)量值的分散性的分散性%3 .68p隨機(jī)誤差在隨機(jī)誤差在 范圍內(nèi)的概率范

30、圍內(nèi)的概率2、測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差：、測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差：niixnx11定義該測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：定義該測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差為： 1)()(12nxxxSnii%3 .68p對(duì)某個(gè)物理量對(duì)某個(gè)物理量x作作n個(gè)等精度測(cè)量，得到一個(gè)測(cè)量個(gè)等精度測(cè)量，得到一個(gè)測(cè)量列，其算術(shù)平均值為列，其算術(shù)平均值為最佳值最佳值（期望值）（期望值）統(tǒng)計(jì)意義統(tǒng)計(jì)意義：當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠多，測(cè)量列中任意測(cè)量值：當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠多，測(cè)量列中任意測(cè)量值與平均值的偏離落在區(qū)間內(nèi)的概率為與平均值的偏離落在區(qū)間內(nèi)的概率為0.683。3 、算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差nxSnnxSniixx)() 1()(12)(%3 .68p考慮

31、：算術(shù)平均值的離散程度考慮：算術(shù)平均值的離散程度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4883-85推薦，判斷一個(gè)異常值以推薦，判斷一個(gè)異常值以格羅布斯方法格羅布斯方法為準(zhǔn)。此方法給出一個(gè)和數(shù)據(jù)個(gè)為準(zhǔn)。此方法給出一個(gè)和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)數(shù)n相聯(lián)系的系數(shù)。相聯(lián)系的系數(shù)。當(dāng)已知數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)當(dāng)已知數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)n，算術(shù)平均值和測(cè)量列標(biāo)準(zhǔn)，算術(shù)平均值和測(cè)量列標(biāo)準(zhǔn)偏差偏差S，則可以保留的測(cè)量值，則可以保留的測(cè)量值Xi的范圍為的范圍為:)()(sgxxsgxningn（ =0.05）系數(shù)表（見(jiàn)教材）系數(shù)表（見(jiàn)教材P10）異常值（粗大誤差）的剔除異常值（粗大誤差）的剔除例：測(cè)得一組長(zhǎng)度值（單位：例：測(cè)得一組長(zhǎng)度值（單位： cm ）98.28 9

32、8.26 98.24 98.29 98.2198.30 98.97 98.25 98.23 98.25cmscmx227. 0,328.9818. 2,10ngncmsgxcmsgxnn823.98,833.97數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)98.97在此范圍外應(yīng)舍去。在此范圍外應(yīng)舍去。,029. 0,257.98cmscmx11. 2, 9ngncmsgxcmsgxnn318.98,196.98審查測(cè)量數(shù)據(jù)均在格羅布斯判據(jù)范圍內(nèi)審查測(cè)量數(shù)據(jù)均在格羅布斯判據(jù)范圍內(nèi)。除去后再次計(jì)算除去后再次計(jì)算課堂練習(xí)3 去除異常值去除異常值 對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后進(jìn)行異常值剔除。標(biāo)準(zhǔn)

33、偏差，然后進(jìn)行異常值剔除。一、不確定度的定義一、不確定度的定義不確定度表示由于測(cè)量誤差存在而對(duì)被測(cè)量值不能不確定度表示由于測(cè)量誤差存在而對(duì)被測(cè)量值不能確定的程度。確定的程度。不確定度是一定概率下的誤差限值不確定度是一定概率下的誤差限值。3 、測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定、測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定不確定度反映了可能存在的誤差分布范圍。不確定度反映了可能存在的誤差分布范圍。分為兩類分為兩類: A類分量類分量uA(多次測(cè)量時(shí)多次測(cè)量時(shí))用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算的分量計(jì)算的分量; B類分量類分量uB是用其他方法是用其他方法(非統(tǒng)計(jì)方非統(tǒng)計(jì)方法法)計(jì)算的分量。計(jì)算的分量。d=13.2170.006（mm），

34、），k=2測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：數(shù)值數(shù)值單位單位可靠性可靠性二、二、 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定nxSnnxSniixx)() 1()(12)()(xSuA 觀測(cè)次數(shù)觀測(cè)次數(shù)n充分多，才能使充分多，才能使A類不確定度的評(píng)類不確定度的評(píng)定可靠，一般在置信概率為定可靠，一般在置信概率為68%時(shí)，認(rèn)為時(shí)，認(rèn)為n應(yīng)應(yīng)大于大于5。在物理實(shí)驗(yàn)中，。在物理實(shí)驗(yàn)中，n 一一 般取般取610A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，類標(biāo)準(zhǔn)不確定度， 1、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定類評(píng)定2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定類評(píng)定儀儀 包含了儀器的系統(tǒng)誤差，也包含了環(huán)境以及測(cè)包含了儀器的系統(tǒng)誤差，也包含了環(huán)境以及測(cè)量者

35、自身可能出現(xiàn)的變化（具隨機(jī)性）對(duì)測(cè)量結(jié)果量者自身可能出現(xiàn)的變化（具隨機(jī)性）對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。的影響。儀儀可從儀器說(shuō)明書(shū)中得到，它表征同一規(guī)可從儀器說(shuō)明書(shū)中得到，它表征同一規(guī)格型號(hào)的合格產(chǎn)品，在正常使用條件下，一次測(cè)量格型號(hào)的合格產(chǎn)品，在正常使用條件下，一次測(cè)量可能產(chǎn)生的最大誤差?？赡墚a(chǎn)生的最大誤差。B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度類標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB： 3儀Bu 三、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定的評(píng)定三、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定的評(píng)定 1、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 （2）對(duì)間接測(cè)量）對(duì)間接測(cè)量)()(2212icniicxuxfyu(1) 對(duì)直接測(cè)量對(duì)直接測(cè)量 22( )( )( )cABuxux

36、ux2、擴(kuò)展不確定度的評(píng)定、擴(kuò)展不確定度的評(píng)定擴(kuò)展不確定度擴(kuò)展不確定度U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc乘以包乘以包含因子含因子k得到得到 U=k uc 四、 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示1測(cè)量結(jié)果及其不確定度的報(bào)告形式測(cè)量結(jié)果及其不確定度的報(bào)告形式報(bào)告的形式有多種，在我們實(shí)驗(yàn)中采用下面報(bào)告的形式有多種，在我們實(shí)驗(yàn)中采用下面形式形式：2, kUyY2測(cè)量結(jié)果及其不確定度的有效位數(shù)測(cè)量結(jié)果及其不確定度的有效位數(shù) 注意：注意：按按JJF1059，在報(bào)告最終結(jié)果時(shí)，不，在報(bào)告最終結(jié)果時(shí)，不確定度有效位數(shù)的取舍可將其最末位后面的確定度有效位數(shù)的取舍可將其最末位后面的數(shù)數(shù)進(jìn)位

37、！進(jìn)位！U=0.02746g/cm3,uc(y)或或U(y)通常最多為兩位有效數(shù)字。通常最多為兩位有效數(shù)字。首位有效數(shù)字為首位有效數(shù)字為1或或2，結(jié)果保留，結(jié)果保留2位；位；首位有效數(shù)字為首位有效數(shù)字為3以上的數(shù)字，結(jié)果保留以上的數(shù)字，結(jié)果保留1位位U=0.0321(cm)U=0.028 g/cm3U=0.013 gU=0.04(cm)U=0.0122g例題例題測(cè)量結(jié)果的有效位數(shù)由不確定度來(lái)確定。采用同一測(cè)量結(jié)果的有效位數(shù)由不確定度來(lái)確定。采用同一測(cè)量單位來(lái)表述測(cè)量結(jié)果和其不確定度時(shí)，它們的測(cè)量單位來(lái)表述測(cè)量結(jié)果和其不確定度時(shí)，它們的末位應(yīng)是對(duì)齊末位應(yīng)是對(duì)齊的。的。(,2YyUk單位）例：表達(dá)

38、結(jié)果例：表達(dá)結(jié)果 )/(6850.23cmg =2.680.04(g/cm3)U=0.04 (g/cm3)結(jié)果的表達(dá)：結(jié)果的表達(dá)：五、測(cè)量不確定度計(jì)算舉例測(cè)量不確定度計(jì)算舉例例例2：用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)一鐵球的直徑：用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)一鐵球的直徑 d測(cè)量記錄：螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量記錄：螺旋測(cè)微計(jì), 零點(diǎn)讀數(shù)為零點(diǎn)讀數(shù)為-0.004mm, 儀器誤差限為儀器誤差限為 0.004mm。 數(shù)據(jù)如下表，數(shù)據(jù)如下表， 單位單位:mm次數(shù)次數(shù)12345678d(mm)13.217 13.208 13.218 13.209 13.215 13.207 13.213 13.215數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：mmdSmmSmmd0015. 0)(,0042. 0,2127.13,03. 2, 8ngnmmdmmd204.13)0042. 003. 22127.13(221.13)0042. 003. 22127.13(數(shù)據(jù)均可保留。零點(diǎn)修正后結(jié)果為：數(shù)據(jù)均可保留。零點(diǎn)修正后結(jié)果為：不確定度來(lái)源不確定度來(lái)源1多次測(cè)量多次測(cè)量 uA(d)=0.0015mm2 螺旋測(cè)微計(jì)誤差螺旋測(cè)微計(jì)誤差 mmmmduB0023. 03004. 0)(合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 mmmm