物理实验理论下.pptx
1一、十个实验固体密度单摆杨氏模量表面张力粘滞系数单电桥声速测量气轨双电桥电表改装第1页/共38页2二、实验中的误差？在相同实验条件下，多次测量同一物理量，所得误差时大时小、时正时负，既不可预测又无法控制。1、随机误差这种由偶然的或不确定因素造成的每一次测量值的无规则涨落叫偶然误差，也叫随机误差。由人类感官的灵敏度和仪器精度所限,受起伏条件的干扰所造成的。如气流的扰动电磁场的干扰等 理论和实践证明，普通物理实验中的随机误差大多数服从正态分布规律。第2页/共38页3这种误差总是使测量结果向一个方向偏离，其数值一定或按一定规律变化。来源：仪器、方法、环境、人员误差。数据分析、理论分析、对比分析。倒号法交换法半周期偶数法补偿法发现：特性：2、系统误差消除：消除根源找出修正值使用特殊的测量方法特殊的测量方法单向偏值。第3页/共38页4这两种误差不是独立存在而是你中有我我中有你，在一定条件下又可相互转换。3、如何减小误差系统误差在整个实验中对测量结果好坏的影响起主要作用。在普通物理实验中，一般要求找出3-4种系统误差并减小或修正即可。第4页/共38页51、单次直接测量量的数据处理(1)、用单次测量值作为最近真值：(2)、确定仪器误差作为总不确定度：(3)、表示出测量结果：（单位）三、数据处理第5页/共38页6 带有刻度的仪器,一般取仪器最小刻度的一半。如米尺取0.5mm。较精密的量具,按国家等级规定取。如游标卡尺取最小刻度;千分尺取最小刻度的一半 数字显示仪器取其精度,即取其最小显示的一个数字。如1/100S的秒表。电表类按精度等级计算。如电流表、电压表。量程级别=0.01S。仪器误差 ：在正确使用仪器的条件下，测量值 与真值之间可能产生的最大误差。第6页/共38页7多次直接测量量的数据处理(1)、计算测量量的算术平均值作为最近真值：(2)、计算测量值的标准差作为不确定度的A类分量：(3)、确定仪器误差作为不确定度的B类分量(4)、求出总不确定度(5)、表示出测量结果（单位）（单位）第7页/共38页8(1)、将直接测量量的最近真值带入函数式算出间接测量 量的最近真值(2)、求出间接测量量的不确定度或相对不确定度(3)、表示出最后测量结果：z是和差形式和差形式方便方便3、间接测量量的数据处理z是积商形式积商形式方便方便第8页/共38页9测量结果的表达式含义物理意义：（单位）1.测量的最近真值是。到区域内，含有真值的3.在 可能性为95%。2.求出的 值小的话,表示 偏离真值的程度近。求出的 值大的话,表示 偏离真值的程度远。不确定度愈小，表示测量结果愈可靠。不确定度愈大，表示测量的质量愈低，它的可靠愈差，使用价值愈低。结果表达式要做误差定位，即近真值的可疑位向不确定度看齐。第9页/共38页10刻度类显示类精密类电表类最小刻度是单位值,估读一位,记到最小刻度下一位最小刻度不是单位值，记录到最小刻度位显示多少位就记多少位由表级计算出误差，记录值最后一位与误差同位141 +=15（单位）游标卡尺不估读，记录到最小刻度位千分尺估读，记录到0.001mm1、直接测量时记录值的有效数字（定准存疑位）四、有效数字第10页/共38页11 测量读数的最末一位既可疑位应与仪器误差位相同。测量原始数据的记录：实验记录是以后计算与分析问题的依据，在实际工作中则是宝贵的资料。记录应记在专用的记录用纸上，初学者往往都记得很乱，想着先记下来，后面再整理抄在记录纸上，这样不好，记录就是如实地记下各观测数据、简单的过程以及观测的现象。要记得简单、整洁、清楚，数值记在表格中，注明单位，不允许用铅笔记录。发现某数据记录有误不能擦掉此数据，应用单斜线划掉，以便参考，记录应留有补充记录空间。第11页/共38页122、有效数字的运算规则a、和差运算计算结果的存疑位与参加运算的各量中存疑位最高的相同。50.1+3.278 0.45=52.9289=52.9(单位)b、积商运算 计算结果的有效数字的位数与参加运算的各量中有效数字位数最少的相同。0.86568=0.87（单位）5.100（18.3016.3）（104 3.0）（1.00+0.001）=1.0099009=1.0（单位）2.01011.002.14210.125=只保留一位可疑数字！第12页/共38页13c、注意两个特殊的数D=5.8+5.7+5.8+5.84=23.14=5.775=5.78（单位）3.14 5.782=26.225994=26.2（单位）（1）准确数 在运算时不参加结果的定位。（2）常数 的有效数字位数与测量量位数相同。第13页/共38页14(2)、有效数字的位数不因单位变换而改变1.5 kg=1500 g2.4 0 mm=0.00240 m（要保证有效数字位数不变，就用科学记数法表达数量级）(1)、“0”在有效数字中的地位1.500 cm 0.001050 cm1.0500 cm4 位非零数末尾的“0”是有效数字非零数中间的“0”是有效数字5 位非零数前面的“0”不是有效数字4 位注意两点:第14页/共38页151、最近真值的计算结果按有效数字运算规则确定。2、不确定度只取一位有效数字，只进不舍取位。取 0.07 cm取 0.2 cm例：0.061cm 0.18 cm 9.1 cm 取 110 cm3、相对不确定度取两位有效数字，四舍五入取位。4、结果表达式要做到误差定位，即最近真值的最后 一位与不确定度最后一位对齐。例：近真值为 124.6（cm）124.6 0.2(cm)124.60 0.07(cm)1210110(cm)或(121)10 cm3、数据处理过程中有效数字的规定第15页/共38页163某一记录数据0.000m是多少位有效数字 （A）一位（B）二位 （C）三位（D）零位 1.下 列 表 示 正 确 的 是 2.下 列 正 确 的 是 CDA第16页/共38页174.对同一物理量进行多次测量的目的 (A)减少系统误差 (B)接近真值 (C)消除系统误差 (D)消除测量的随机误差5.逐差法计算的特点 (A)减少系统误差 (B)精度高 (C)消除系统误差 (D)测量数据都参与计算反映实验真实过程6.什么形式的数列可用逐差法计算 (A)任何数列 (B)等比数列 (C)等差数列 (D)只有正比数列BDC第17页/共38页187.通常情况下,9厘米坐标纸(最小刻度为1毫米),能代表几位有效数字 (A)一位有效数字 (B)二位有效数字 (C)三位有效数字 (D)四位有效数字8.r=2.5345cm,b=9.294cm,应取几位有效数字 (A)五位有效数字 (B)二位有效数字 (C)三位有效数字 (D)四位有效数字9.lg1000的结果应取几位有效数字 (A)五位有效数字 (B)二位有效数字 (C)三位有效数字 (D)四位有效数字CDA第18页/共38页1910.的结果应取几位有效数字 (A)五位有效数字 (B)二位有效数字 (C)三位有效数字 (D)四位有效数字11.的结果应取几位有效数字 (A)五位有效数字 (B)二位有效数字 (C)三位有效数字 (D)四位有效数字12.分度值为0.2cm/格的尺子,测得下列一组数据,正确的是 (A)20.21cm (B)20.22cm (C)20.2cm (D)20.20CDC最小刻度不是单位值，存疑位取在最小刻度位。第19页/共38页20例：测金属圆柱体的密度。（其中m、h为单次测量，d为多次测量。）原始数据：m=14.10g 天平最小格值为 0.02g。h=6.75 cm 米尺的最小格值为 1mm。一、计算 m第20页/共38页21二、计算 h三、计算 d第21页/共38页22第22页/共38页23四、计算 带入直接测量量定位后的近真值第23页/共38页24一、物理量的测量及测量仪器 物理实验测量知识1、空间和时间量的测量 一般长度测量：米尺，游标卡尺，螺旋测微计，测量显微镜。微小长度的测量：光杠杆，空气劈尖，迈克耳逊干涉仪，电阻法。第24页/共38页25平面角的测量：分光计，经纬仪。一般时间测量：机械停表，电子停表。短暂时间测量：数字毫秒计。第25页/共38页262、力学量的测量 质量的称衡仪器：物理天平压力的测量：U型管压力计，福廷气压计。气体温度计，液体温度计，金属电阻温度计，热电偶温度计，光学温度计。3、温度的测量 测温仪器：第26页/共38页274、电磁学量的测量 测量仪器及方法：电流表，灵敏电流计，电压表，欧姆表，伏安法测电阻，惠斯通电桥，开尔文电桥，霍尔法测稳恒磁场，冲击电流计测磁感应强度。5、光学透明媒质折射率的测量 测量仪器及方法：分光计，光的干涉法。第27页/共38页28二、实验方法及测量技术 1、实验装置的基本调整 水平调整铅直调整仪器零点的校正逐次逼近调整（如天平、电桥、电位差计等）第28页/共38页292、比较测量法 直接比较测量法：一个物理量与已知其值的同类物理量相比较获取量值的方法。（米尺测长）间接比较测量法：由于某些物理量无法进行直接比较测量，故需设法将被测量转变为另外一种能与已知标准量直接比较的物理量（如用水银的热膨胀测温、曹冲称象）。第29页/共38页303、补偿法（示零法）当系统受到某一作用时会产生某种效应，在受到另外一同类作用时，又产生了一种新的效应，两种效应相互抵消，系统又回到初状态，称为补偿。如天平称质量、电位差计测电动势。第30页/共38页314、放大法 放大有两类含义，一类是将被测对象放大，使测量精密度得以提高；另一类是将读数机构的读数细分，从而也能使测量精密度提高。机械放大法（卡尺）光学放大法（放大镜、显微镜、望远镜、光点检流计、光杠杆）第31页/共38页325、非电量的电测法 光-电转换磁感应强度-电压转换温度-电压转换压强-电压转换 随着科学技术的发展，许多物理量，如位移、速度、加速度、压强、温度、光强等都可经过传感器转换为电学量而进行测量，此为非电量的测量。第32页/共38页336、模拟法 模拟就是用对某种模型的观察、研究来代替对实际对象的分析。用一种较易观察和处理的现象来模拟另外难以观察、试验的物理现象。几何模拟，动力模拟（风洞模拟），替代或类比模拟（用电流场模拟静电场，用岩石、玻璃等做模型来进行地震模拟实验）。第33页/共38页348、近代物理实验中的其它方法 核磁共振技术，低温和真空技术，扫描隧道显微技术。7、光的干涉、衍射法 测微小长度、角度。第34页/共38页35大学物理实验测评系统 第35页/共38页36出勤（0.5分）：迟到5分钟以内的扣0.2分，以外的扣0.5分，没来做实验的0分。预习（0.5分）：老师根据检查实验预习内容和抽查提问给分。实验操作（1分）：老师根据学生实验中的表现给分。原始数据（1分）：老师根据学生实验中的表现给分。数据处理（2分）：老师根据学生在实验报告中的数据处理情况给分。以上成绩老师根据学生表现当堂给分。第36页/共38页37END第37页/共38页38感谢您的观看！第38页/共38页
