大学物理实验复习资料_2.docx

大学物理实验复习资料v1.0可编辑可修改大学物理实验温习资料温习要求1第一章实验基本知识；2所做的十二个实验原理、所用的仪器准确的名称、使用方法、分度值、准确度、实验操作步骤及其目的、考虑题。第一章练习题答案1指出下列情况导致的误差属于偶尔误差还是系统误差读数时视线与刻度尺面不垂直。该误差属于偶尔误差。将待测物体放在米尺的不同位置测得的长度稍有不同。该误差属于系统误差。天平平衡时指针的停点重复几次都不同。该误差属于偶尔误差。水银温度计毛细管不均匀。该误差属于系统误差。伏安法测电阻实验中，根据欧姆定律Rx=U/I，电流表内接或外接法所测得电阻的阻值与实际值不相等。该误差属于系统误差。2指出下列各量为几位有效数字，再将各量改取成三位有效数字，并写成标准式。测量值的尾数舍入规则：四舍六入、五之后非零则入、五之后为零则凑偶cm四位有效数字，×10cm。cm五位有效数字，2五位有效数字，×101m，kg五位有效数字，g五位有效数字，×103g，s；四位有效数字，×102s，s四位有效数字，×101s，×103m.四位有效数字，×103m四位有效数字，×103实验结果表示精细天平称一物体质量，共称五次，测量数据分别为：，试求计算其算术平均值、算术平均误差和相对误差并写出测量结果。计算其测量列的标准误差、平均值标准误差和相对误差并写出测量结果。解：算术平均值=m361235151.=iimg算术平均误差m?=-=5151iimm=00003g相对误差mmEm?=用算术平均误差表示测量结果：m=±g测量列的标准误差()()()(153261233612132612336122326123361273-+-+-+-=.=g经检查，各次测量的偏差约小于3，故各测量值均有效。平均值的标准误差500030.=nmg相对误差v1.0可编辑可修改%.%.0004010061233000140?=mEmm用标准误差表示的测量结果=m±g有甲、乙、丙、丁四人，用螺旋测微器测量一铜球的直径，各人所得的结果是：甲：±cm；乙：±cm丙：±cm；丁：±cm问哪个表示得正确其别人的结果表达式错在哪里参考答案：甲：±cm正确。测量结果的最后一位要与误差所在位对齐。其他三个的错误是测量结果的最后一位没有与误差所在位对齐。用级别为、量程为10mA的电流表对某电路的电流作10次等精度测量，测量数据如下表所示。试计算测量结果及标准误差，并以测量结果形式表示。解：算术平均值=10110iiIImA标准误差()()=-=110101012iiIIImA测量结果I=±mA4根据误差理论和有效数字规则，改正下面错误：N=±cm改正为N=±cmR=±cm改正为R=±cmL=(29000±8000)mm改正为L=±×104mmL=±cm改正为L=±cmh=×104±2000(km)改正为h=±5d=±()改正为d=±cmt=20±改正为L=±=60°±2改正为=60°00±2=8500mm改正为=×103mm；5用科学表示式表示下列各值：±A用科学表示式表示为±×10-3A±cm用科学表示式表示为±×10-2cm76000±2000m用科学表示式表示为±×104m6写出下列测量公式的误差：N=3A+B21C平均绝对误差N=3A+B+C/2；BAN241=相对误差BBAANN?+?=?2，或2222?+?=BANBAN()()EBCDBAN-+=第一种解答方法：将A+B，C-B看成一整体，即能够A+B=J，C-B=K，则N=JD/KEEEKKDDJJNN?+?+?+?=?相对误差v1.0可编辑可修改()()EDBCBAEDBCBAN+-+=+-+=()()()EEDDBCCBCBABCABAA?+?+-?+-+?+?=第二种解答方法：求偏导 ()()()()()()()()EEBCDBADEBCBACEBCDBABEBCDCAAEBCD?-+-+?-+?-+-+?-+?-=222=?NN()()()EEDDBCCBCBABCABAA?+?+-?+-+?+?或()()()22222?+?+?-+?-+?+?+=EDBCBCBACABANEDCBAN7运用有效数字规则计算下列各式：×+×+10×=+1=53×102=24÷=×1030020380007602004000076.=-()()()10100100010100020050001000103010331630180050=?=+?-?.8用级的电压和电流表，量程分别为10V和10mA，测量电阻两端的电压为，通过的电流为，求此电阻的阻值及电表引入的相对误差xxRR?。解：489188004=mAVIUR.%.%.%.91019000600125018810500041050=+=?+?=?+?=?mAmAVVIIUURRxx9固体物质密度Vm=，今按其求算全微分的方法得到，密度实验结果相对误差表示式：?=VmIgIg，VdVmdmd-=。若%10=mdmEm，%10=VdVEV，则有0=d，试问错在那里解：?=VmInIn，InVInmIn-=考虑最不利因数，误差为VVmm?+?=?=20%。温习资料一十二个实验的考虑题。二填空：1用实验方法找出物理量的量值叫做测量。一个测量值应包括测量值的大小和单位。2从误差的性质和来源上考虑，误差可分为系统误差和偶尔误差。3对同一个物理量的屡次测量都是在一样条件指测量方法、使用的仪器、外界环境条件和观测者都不变下进行的，则称为等精度测量。4在一样条件下屡次重复测量某一物理量时，若各次误差X的绝对值和符号都一样，或按某确定的规律变化，则这类误差称为系统误差。5对某物理量进行屡次等精度测量，每次测量之间均会有差异，这时，误差x?的绝对值大小和正负符号变化不定，具有随机性，这类误差称为偶尔误差也称为随机误差。6测量结果中可靠的几位数字加上可疑的一位数字，称为有效数字。EEFDDFCCFBBFAAFN?+?+?+?+?=?有效数字的位数取决于所用仪器的精度，它表示了测量所能到达的准确度。7测量结果应包括测量值、误差和单位，三者缺一不可。1单次直接测量结果的表示式为X=X±仪?(单位)写出A用米尺测出10cm的长度的结果表示式：±cm。B用五特别游标测出1cm的长度的结果表示式：±cm。C用螺旋测微器测出1cm的长度的结果表示式：±mm。D用级、量程为3V的电压表，测量的结果表示式：±V。2屡次直接测量结果的表示式：用算术平均误差表示X=x±x?(单位)，其中-?=?=niixxnx11用标准偏差表示X=x±x(单位)，其中)()(112-=nnxxnxnii例如：用米尺屡次测量一个长度l=，则的算术平均值l为cm，的标准偏差l为cm，测量结果写成±cm。3间接测量结果的表示式：用算术平均误差表示Y=Y±?Y(单位)；用标准误差表示X=x±x(单位)；其中?Y、x按误差传递公式计算。当间接测量的计算公式Y=Fx、x、中只含加减运算时，先计算含有乘、除、乘方或开方运算时，先计算相对误差，后计算绝对误差较为方便。例：1N=3A+B21C平均绝对误差N=3A+B+C/2，测量结果的表示式：N=N±?N单位)标准误差()222213?+=CBAN，测量结果的表示式：N=N±N单位)BAN241=相对误差BBAANN?+?=?2，则?N=NNN?，测量结果的表示式：N=N±?N单位)或2222?+?=BANBAN，则?N=NNN?，测量结果的表示式：N=N±?N单位)8误差x?或x的位数一般只取一位，若首位是1时可取两位，其余尾数只进不舍。9测量结果的表示式中，测量值的最后一位应与误差所在位对齐。测量值的尾数舍入规则：四舍六入、五之后非零则入、五之后为零则凑偶。有效数字运算规则：(1)凡可靠数与可靠数运算，结果为可靠数。(2)凡可疑数与任何数运算，结果为可疑数，但进位数为可靠数。3计算结果的位数应与测量误差完全一致，若位数不恰当时，则最终由相应误差来确定。和介入运算各数中小数位数最少者一样。几个数值相乘、除后的有效数字位数，一般和介入运算各数中有效数字最少的一样，有时可以能多一位或少一位。阅读课本P17页10数据处理常用的基本方法有列表法，作图法，逐差法，回归法等。11在作图法中，根据已作好的图线求斜率、截距等参数时，一般不要取原始实验数据，要选取图线上相距较远的两点，目的是为了减小相对误差。怎样作图和求直线的斜率、截距。16图16-4中，为了确保安全，在接通电源前，变阻器RO的滑动端应推到最右端端，此时电路的电流有最小值，这变阻器的作用是改变电路的电流，称为限流器。知足电压补偿原理。若其中一或两个的极性反接，能否能够。17图16-4中，检流计使用前必需调零。作为零示器的检流计常串联一变阻器，当通入检流计的电流无法估计大小时，此电阻应取最大值，在测量经过中，随着检流计指针偏转角的减小逐步降低减小的阻值，直至为零。这个变阻器称为检流计的保护电阻。18用QJ23型箱式电桥测下列电阻：1XR8、2XR68、3XR580、4XRK、5XR38K，要求测量结果为四位有效数字，则比率臂即倍率应分别选择、1、和10。19电流表、电压表量程选择，若测量前无法估计其约值时，则应选择较大量程进行测量，再根原则是在不超出量程下，使电表的读数尽量接近量程。20电流表、电压表读数：量程满刻度总格数指针指示格数测量值?=，电压表内阻=RV=量程×每伏欧姆数，电表最大绝对误差为mAKA?=?%仪即级别%×量程。21.电表的七个级别为、，级别越小，精细度越高。若测出电表的最大相对误差为%。则其级别为级。22.用一个级量程为、内阻500/V的电压表测电压，测得结果是，其内阻是750，测量结果的最大绝对误差为、相对误差为%；另一测量结果为时，其的最大绝对误差为、相对误差为11%。23描绘电流场实验的电路图17-4，是根据原理设计电路，来描绘不同电位的等势线。等势线与电流线分布两个主要关系是：电流线与等势线相互、电流线的方向是从电位指向电位。25如下图的游标卡尺，副尺上第4条刻度和主尺上的某刻度对齐，问零点读数是多少A.mmB.mmC.cmD.cm26螺旋测微计的螺杆和砧台的端面恰好接触时，活动套筒左边的刻度相对于微测基准线的位置如下图，问物体长度修正值L是多少L0是主尺上读数AmmB.L0+mmC.mmD.L0+mmv1.0可编辑可修改27右图螺旋测微计的正确读数是A.mmB.mmC.mmD.mm28螺旋测微计使用完毕，应在螺杆和砧台之间，以免。第一章误差估算与数据处理方法1指出下列各量有效数字的位数。(1)000.1=UkV有效位数：4(2)000123.0=Lmm有效位数：3(3)010.10=mkg有效位数：5 (4)自然数4有效位数：无限位2判定下列写法能否正确，并加以改正。(1)0350.0=IA35=mA错，有效位数为3位，而35mA有效位数为2位，二者物理意义不同，不可等同，应改为0350.0=IA11050.3?=mA。(2)()3.0270.53+=mkg错，测量结果(即最佳估计值270.53=m)有效±()3.03.53±=mkg。(3)()2000103.274±?=hkm错，当采用科学计数法表示测量结果时，最佳估计值与不确定度应同时用科学计数法表示，并且10的指数应取一致，还要保证最佳估计值的最后一位与不确定度的末位对齐。因而，上式应改为()kmh4102.03.27?±=。(4)()004.0325.4±=xA正确。3试按有效数字修约规则，将下列各数据保留三位有效数字。，4按有效数字确实定规则，计算下列各式。(1)?6386.08.7537.343=+解：原式8.41981.41964.08.7537.343=+=(2)?543.76180.845.88=-解：原式73.3727.3543.76180.845.88=-=(3)?5.20725.0=?解：原式18.05.20725.0=?=(4)()?001.247.0052.042.8=÷-+