工科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)緒論
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1、 誤 差 及 不 確 定 度有 效 數(shù) 字 及 其 運(yùn) 算數(shù) 據(jù) 處 理 方 法物 理 實(shí) 驗(yàn) 課 程 的 學(xué) 習(xí) 要 求物 理 實(shí) 驗(yàn) 基 本 儀 器 網(wǎng) 址 : 中 心 網(wǎng) 站 主 頁 網(wǎng)絡(luò) 開 放 管 理 系 統(tǒng) 輸 入 學(xué) 號(hào) 和 姓 名 選 課 查 詢 上 課 時(shí)間 、 地 點(diǎn) 學(xué) 生 須 知 不 發(fā) 紙 質(zhì) 版 , 請(qǐng) 同 學(xué) 們 開 課 前 到 實(shí) 驗(yàn) 中 心 網(wǎng) 站 公 告 欄 內(nèi) 下 載 ,仔 細(xì) 翻 閱 , 關(guān) 系 到 選 課 和 成 績(jī) 等 重 要 內(nèi) 容 。 q 物 理 學(xué) 是 實(shí) 驗(yàn) 為 本 的 科 學(xué) ;q 是 傳 授 科 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 的 基 本 知 識(shí) , 培 養(yǎng)
2、 科 學(xué) 研究 基 本 能 力 的 課 程 。q 獨(dú) 立 設(shè) 課 , 不 是 大 學(xué) 物 理 課 的 附 屬 課 程 。物 理 實(shí) 驗(yàn) 擁 有 自 己 的 系 列 課 程 及 相 應(yīng) 的 學(xué) 分 。 q 鞏 固 、 擴(kuò) 展 、 加 深 學(xué) 生 的 物 理 知 識(shí) ;q 培 養(yǎng) 與 提 高 學(xué) 生 的 科 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 能 力 及 素 養(yǎng) 。 物 理 實(shí) 驗(yàn) 課 程 教 學(xué) 要 求 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 冊(cè) 和 坐 標(biāo) 紙 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 冊(cè) 和 坐 標(biāo) 紙 可 以 到 學(xué) 校 教 材 科由 班 長(zhǎng) 統(tǒng) 一 購 買 , 平 均 一 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) 需 要 1份 報(bào) 告 冊(cè) 和 2張 坐 標(biāo) 紙 , 學(xué) 生
3、可 以 稍 多買 一 些 備 用 。 一定要預(yù)習(xí) ! 課 前 完 成 預(yù) 習(xí) 報(bào) 告 。課 堂 教 師 抽 查 預(yù) 習(xí) 情 況 。 合 格 者 進(jìn)行 實(shí) 驗(yàn) , 不 合 格 者 重 新 預(yù) 習(xí) 。預(yù) 習(xí) 成 績(jī) 計(jì) 入 總 分 。 測(cè) 什 么 ? 仔 細(xì) 閱 讀 實(shí) 驗(yàn) 教 材 或 有 關(guān) 資 料 , 明 白 實(shí) 驗(yàn) 目 的 要 求 、原 理 和 方 法 , 寫 出 直 接 測(cè) 量 量 及 實(shí) 驗(yàn) 公 式 ;怎 么 測(cè) ? 初 步 了 解 測(cè) 量 儀 器 的 主 要 性 能 、 使 用 方 法 和 注 意 事 項(xiàng) ,寫 出 測(cè) 量 方 法 ;預(yù) 習(xí) 中 存 在 的 問 題 。 主 動(dòng) 學(xué) 習(xí)
4、, 獨(dú) 立 分 析 和 解 決 問 題 的 能力誠(chéng) 實(shí) 嚴(yán) 謹(jǐn) 的 科 學(xué) 態(tài) 度 嚴(yán) 禁 湊 、 造 、 抄注 意 安 全 , 正 確 使 用 、 愛 護(hù) 儀 器 先 測(cè) 量 、 后 分 析 、 然 后 再 記 錄 。 記 錄 什 么 ?( 數(shù) 據(jù) 、 現(xiàn) 象 、 環(huán) 境 、 條 件 、 日 期 等 )注 意 :不 要 把 實(shí) 驗(yàn) 課 作 為 數(shù) 據(jù) 測(cè) 量 課 ;不 能 湊 數(shù) 據(jù) 、 造 數(shù) 據(jù) , 抄 襲 數(shù) 據(jù) 一 經(jīng) 發(fā)現(xiàn) , 嚴(yán) 肅 處 理 ;不 用 鉛 筆 做 數(shù) 據(jù) 記 錄 , 不 隨 意 更 改 數(shù) 據(jù) ;原 始 數(shù) 據(jù) 紀(jì) 錄 和 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 應(yīng) 妥 善 保 管 ,
5、直至 課 程 結(jié) 束 。 每 次 實(shí) 驗(yàn) 必 須 攜 帶 實(shí) 驗(yàn) 講 義 、 預(yù) 習(xí) 報(bào) 告 、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 本 、 圖 紙 、 計(jì) 算 器 及 必 備 的 文 具 。實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 應(yīng) 嚴(yán) 肅 認(rèn) 真 , 膽 大 心 細(xì) ; 努 力 訓(xùn) 練獨(dú) 立 分 析 和 解 決 問 題 的 能 力 。 養(yǎng) 成 嚴(yán) 謹(jǐn) 求實(shí) 的 工 作 作 風(fēng) 及 良 好 的 實(shí) 驗(yàn) 習(xí) 慣 。實(shí) 驗(yàn) 課 應(yīng) 注 意 安 全 , 愛 護(hù) 儀 器 。實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 束 應(yīng) 將 儀 器 開 關(guān) 置 于 正 確 位 置 、 桌凳 等 整 理 后 再 離 開 實(shí) 驗(yàn) 室 。 1、 實(shí) 驗(yàn) 名 稱 : 明 確 做 什 么 實(shí) 驗(yàn) !2、
6、 實(shí) 驗(yàn) 目 的 : 明 確 實(shí) 驗(yàn) 要 求 達(dá) 到 的 目的 , 以 便 檢 驗(yàn) 實(shí) 驗(yàn) 后 的 效 果 !3、 儀 器 設(shè) 備 : 寫 清 儀 器 設(shè) 備 的 名 稱 、 型號(hào) 和 規(guī) 格 , 以 及 實(shí) 驗(yàn) 室 的 編 號(hào) 。4、 實(shí) 驗(yàn) 原 理 : 簡(jiǎn) 要 原 理 (或 定 律 )及 計(jì) 算公 式 (光 學(xué) 、 電 磁 學(xué) 等 實(shí) 驗(yàn) , 還 要 畫 出 光路 圖 或 電 路 圖 ); 5、 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 : 實(shí) 驗(yàn) 中 所 做 過 內(nèi) 容 的 簡(jiǎn) 要 步 驟 6、 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 表 格 及 數(shù) 據(jù) 處 理 : 包 含 原 始數(shù) 據(jù) 的 表 格 、 計(jì) 算 、 圖 表 、 誤 差
7、分 析 等7、 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 : 實(shí) 驗(yàn) 的 結(jié) 論 8、 分 析 討 論 : * 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 是 否 合 理 * 實(shí) 驗(yàn) 中 存 在 的 問 題 及 需 要 改 進(jìn) 的 地 方 * 好 的 意 見 和 建 議 理 論 筆 試 +平 時(shí) 實(shí) 驗(yàn) ( 5個(gè) 必 做 個(gè) 必 做 實(shí) 驗(yàn) 和 2個(gè) 選做 實(shí) 驗(yàn) ) +預(yù) 備 實(shí) 驗(yàn) 加 分 +課 程 申 優(yōu) 論 文 一 學(xué) 期 內(nèi) 實(shí) 驗(yàn) 課 缺 席 兩 次 以 上 (含 兩 次 )或 缺 交 實(shí)驗(yàn) 報(bào) 告 兩 份 以 上 (含 兩 份 )的 學(xué) 生 , 該 學(xué) 期 的 實(shí) 驗(yàn)課 成 績(jī) 為 重 修 。 實(shí) 驗(yàn) 課 后 一 周 內(nèi) 完 成 實(shí)
8、 驗(yàn) 報(bào) 告 , 交 入 物 理 實(shí) 驗(yàn) 中 心報(bào) 告 柜 中 , 不 得 拖 欠 。 希 望 總 評(píng) 成 績(jī) 為 “ 優(yōu) 秀 ” 的 同 學(xué) 必 須 提 交 課 程 小 論文 課 程 論 文 優(yōu) 秀 成 績(jī) 者 推 薦 參 加 校 級(jí) 或 省 級(jí) 物 理 創(chuàng) 新 競(jìng) 賽參 加 東 南 大 學(xué) 學(xué) 生 物 理 實(shí) 驗(yàn) 研 究 論 文 競(jìng)賽 獲 獎(jiǎng) 者 取 得 課 外 研 學(xué) 學(xué) 分 課 程 論 文 成 績(jī) 優(yōu) 秀 者 推 薦 參 加 校 級(jí) 或 省級(jí) 物 理 創(chuàng) 新 競(jìng) 賽參 加 東 南 大 學(xué) 學(xué) 生 物 理 實(shí) 驗(yàn) 研 究 論 文 競(jìng)賽 獲 獎(jiǎng) 者 取 得 課 外 研 學(xué) 學(xué) 分 必 做
9、實(shí) 驗(yàn) ( 5個(gè) ) : 靜 態(tài) 拉 伸 法 測(cè) 定 金 屬 彈 性 模 量 實(shí) 驗(yàn) 教 材 9-1 用 三 線 擺 法 測(cè) 定 物 體 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 實(shí) 驗(yàn) 4 模 擬 示 波 器 的 使 用 實(shí) 驗(yàn) 教 材 20-1 密 立 根 油 滴 法 測(cè) 定 電 子 電 荷 教 材 實(shí) 驗(yàn) 28 霍 爾 效 應(yīng) 的 研 究 及 利 用 霍 爾 效 應(yīng) 測(cè) 磁 場(chǎng) 教 材 實(shí) 驗(yàn) 21和 22選 做 實(shí) 驗(yàn) ( 2個(gè) ) : (學(xué) 生 從 以 下 7項(xiàng) 中 任 選 2項(xiàng) )利 用 氣 墊 導(dǎo) 軌 研 究 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) : 教 材 實(shí) 驗(yàn) 6-1 830公 斤 = 830000克 ; 830
10、公 斤 = 8.3 105 克 錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)2、 P=31690 200 kg d=10.430 0.5 cm t=18.548 0.312cm D=18.652 1.4 cm P=(3.17 0.02 ) 104kgd=(10.4 0.5) cmt=(18.5 0.3) cmD=(18.7 1.4) cm ( 1) 加 減 運(yùn) 算 : 幾 個(gè) 數(shù) 相 加 減 時(shí) , 計(jì) 算 結(jié) 果 的 欠 準(zhǔn) 位與 各 量 中 欠 準(zhǔn) 位 數(shù) 最 高 的 對(duì) 齊 。( 2) 乘 除 運(yùn) 算 : 幾 個(gè) 數(shù) 相 乘 除 時(shí) , 計(jì) 算 結(jié) 果 的 有 效 數(shù)字 位 數(shù) 和 參 與 運(yùn) 算 的 各 量 中 有 效 數(shù)
11、 字 位 數(shù) 最 少 的 相同 。( 3) 其 它 運(yùn) 算 : 乘 方 、 開 方 、 三 角 函 數(shù) 、 對(duì) 數(shù) 等 函 數(shù)運(yùn) 算 , 結(jié) 果 的 有 效 數(shù) 字 位 數(shù) 一 般 與 原 函 數(shù) 的 有 效 數(shù)字 位 數(shù) 相 同 ( 對(duì) 數(shù) 的 首 數(shù) 不 作 為 有 效 數(shù) 字 ) 。( 4) 參 與 運(yùn) 算 的 準(zhǔn) 確 數(shù) 或 常 數(shù) , 其 有 效 數(shù) 字 位 數(shù) 有 無限 多 位 , 可 根 據(jù) 運(yùn) 算 需 要 合 理 取 值 。 例 題 判 斷 下 列 運(yùn) 算 有 幾 位 有 效 數(shù) 字N = D + A / ( B C ) , 已 知 A = 20.026 , B = 5.418
12、 , C = 5.414 , D = 20.63 答 :d= c ( a + b ) , a為 常 數(shù) 1 , b = 0.0020 c = 2.312594 答 : 5 1032.3172 例 題 一 長(zhǎng) 方 體 的 長(zhǎng) 、 寬 、 高 分 別 為8.56厘 米 , 4.32厘 米 ; 6.21厘 米 。用 計(jì) 算 器 算 得 其 體 積 為 229.64083立方 厘 米 。 這 個(gè) 數(shù) 值 的 8個(gè) 數(shù) 字 是 否 都是 有 效 數(shù) 字 ? 為 什 么 ? 應(yīng) 該 取 幾 位 有效 數(shù) 字 ? 如 果 已 經(jīng) 計(jì) 算 出 體 積 的 不 確定 度 為 12立 方 厘 米 , 最 后 結(jié)
13、果 應(yīng) 如 何表 示 ?答 : 230立 方 厘 米 , ( 2.30 0.12 ) 10 2立 方 厘 米 例 題 : 用 一 級(jí) 螺 旋 測(cè) 微 計(jì) 測(cè) 量 一 個(gè) 小 鋼 球 的 直 徑 ,測(cè) 得 數(shù) 據(jù) 如 下d(mm) 9.345, 9.346, 9.347, 9.346, 9.347 螺 旋 測(cè) 微 計(jì) 的 初 始 讀 數(shù) 為 -0.006mm, 試 求 小 鋼 球的 體 積 。 解: (小 鋼 球 的 直 徑 d是 直 接 測(cè) 量 量 , 體 積 V是 間 接 測(cè) 量 量 。 )(1) 先 求 出 小 鋼 球 的 直 徑 的 測(cè) 量 結(jié) 果 由計(jì)算器,直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值為
14、: S= 0.00084mm 對(duì) 螺 旋 測(cè) 微 計(jì) 的 初 始 讀 數(shù) 構(gòu)成 系 統(tǒng) 誤 差 應(yīng) 予 修 正 d的平均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 S = 0.00084mm mm3462.9d mm3522.9d 測(cè)量次數(shù) n = 5 , 查表1得 查附錄 -1 取ins = 0.004 mm, 24.1nt 2ins2d SntU 22 004.000084.024.1 mm. 小鋼球直徑的測(cè)量結(jié)果為: (2)再求小鋼球的體積 : mm004.0352.9Udd d 333 352.96d6R34V 3mm26.428 %043.0352.9004.0dUU ddr (3) 求體積的測(cè)量不確定度: 對(duì)V
15、取對(duì)數(shù): dln36lnVln 對(duì)lnV求導(dǎo)數(shù): d3dVnl drddVr UdUUdVlnU %.%. 則有小鋼球的不確定度為: UV = U Vr V = 0.13% 428.26 = 0.56mm3小鋼球的體積為: 36.03.428 mmV 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 處 理 方 法 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 處 理 方 法列 表 法 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá)準(zhǔn)確但欠直觀圖 示 和 圖 解 法 直觀欠準(zhǔn)確,便于分析實(shí)驗(yàn)規(guī)律并進(jìn)行圖解分析。最 小 二 乘 法 求 實(shí) 驗(yàn) 的 直 線 方 程 解析法尋找實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳擬合曲線(一元線性回歸方程)。逐 差 法 處 理 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) v 首 先 要 寫 明 數(shù) 據(jù) 表 格
16、的 名 稱 , 必 要 時(shí)還 應(yīng) 提 供 有 關(guān) 參 數(shù) 。v標(biāo) 題 欄 設(shè) 計(jì) 要 合 理 、 簡(jiǎn) 單 明 了 , 便 于記 錄 數(shù) 據(jù) 、 揭 示 物 理 量 間 的 關(guān) 系 , 標(biāo) 題欄 中 標(biāo) 明 物 理 量 的 名 稱 、 符 號(hào) 、 單 位 及數(shù) 量 級(jí) 。v 數(shù) 據(jù) 表 格 可 分 為 原 始 數(shù) 據(jù) 表 格 和 實(shí) 驗(yàn)報(bào) 告 的 數(shù) 據(jù) 表 格 兩 種 。v 數(shù) 據(jù) 要 正 確 反 映 測(cè) 量 結(jié) 果 的 有 效 數(shù) 字 例 題 8:用分度值為0.002cm的游標(biāo)尺測(cè)量一空心園柱體,測(cè)得其內(nèi)徑d、外徑D及高H的數(shù)值如下表所示。試計(jì)算其體積。 測(cè) 量 次 數(shù) 高 H(cm) 外
17、徑 D(cm) 內(nèi) 徑 d(cm)1 4.810 3.302 1.5062 4.872 3.298 1.5023 4.806 3.296 1.5034 4.808 3.300 1.5065 4.811 3.302 1.5046 4.814 3.381 1.502原 始 數(shù) 據(jù) 表 格 4.812 3.302 4.810 1.504 測(cè) 量 次 數(shù) 高 H(cm) 外 徑 D(cm) 內(nèi) 徑 d(cm)1 4.810 3.300 1.5062 4.812 3.298 1.5023 4.806 3.296 1.5044 4.808 3.300 1.5065 4.810 3.302 1.5046 4
18、.814 3.302 1.502平 均 值 4.810 3.300 1.504標(biāo) 準(zhǔn) 偏 差 SH=0.0026 SD=0.0018 Sd=0.0018A類 不 確 定 度 U HA=0.0027 UDA=0.0019 UdA=0.0019B類 不 確 定 度 UHB =0.002 UDB =0.002 UdB =0.002不 確 定 度 UH=0.0033 UD=0.0028 Ud=0.0028直 接 測(cè) 量 結(jié) 果 4.810 0.003 3.300 0.003 1.504 0.003HUHH DUDD dUdd 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)表格 圖 示 和 圖 解 法 優(yōu) 點(diǎn)l 簡(jiǎn) 明 直 觀 地 分
19、 析 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) , 易 于 發(fā) 現(xiàn) 實(shí) 驗(yàn)異 常 點(diǎn) 。l 平 滑 曲 線 有 多 次 測(cè) 量 求 平 均 得 效 果 。l 可 通 過 內(nèi) 插 或 外 推 法 得 到 非 觀 測(cè) 點(diǎn) 的 數(shù) 據(jù) 。l 圖 解 后 可 求 知 某 些 物 理 量 。 圖 線 的 種 類 :v 物 理 量 的 關(guān) 系 曲 線 、 元 件 的 特 性 曲 線 、 儀 器 儀 表 的定 標(biāo) 曲 線 等 。 這 類 曲 線 一 般 是 光 滑 連 續(xù) 的 曲 線 或 直線 。v 儀 器 儀 表 的 校 準(zhǔn) 曲 線 。 這 類 圖 線 的 特 點(diǎn) 是 兩 物 理 量之 間 并 無 簡(jiǎn) 明 的 函 數(shù) 關(guān) 系 ,
20、其 圖 線 是 無 規(guī) 則 的 折 線。v 計(jì) 算 用 圖 線 。 這 類 圖 線 是 根 據(jù) 較 精 密 的 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) 經(jīng)過 整 理 后 , 精 心 細(xì) 致 地 繪 制 在 標(biāo) 準(zhǔn) 圖 紙 上 , 以 便 計(jì)算 和 查 對(duì) 。 作 圖 步 驟 與 規(guī) 則 : ( 1) 選 擇 坐 標(biāo) 紙 v主 要 采 用 直 角 坐 標(biāo) 紙 ( 毫 米 方 格 紙 )v應(yīng) 能 包 含 所 有 的 實(shí) 驗(yàn) 點(diǎn) 。v盡 量 不 損 失 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 的 有 效 數(shù) 字 位 數(shù) ,圖 上 的 最 小 格 與 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 的 有 效 數(shù) 字 的最 小 準(zhǔn) 確 數(shù) 字 位 對(duì) 應(yīng) 不 擴(kuò) 大 誤 差 有
21、A、 B、 C共 3組 x的 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) , x軸 進(jìn)行 如 下 分 度 后 對(duì) 這 3組 數(shù) 據(jù) 都 適 合 嗎 ? ( 2) 確 定 坐 標(biāo) 軸 和 坐 標(biāo) 分 度 橫 坐 標(biāo) 自 變 量 縱 坐 標(biāo) 因 變 量 用 直 尺 畫 坐 標(biāo) 軸 、 箭 頭 方 向 注 明 坐 標(biāo) 軸 所 代 表 的 物 理 量 的 名 稱 ( 或 符 號(hào) )及 單 位 。 標(biāo) 注 坐 標(biāo) 分 度 在 坐 標(biāo) 軸 上 每 隔 一 定 間 距 , 用整 齊 的 數(shù) 字 標(biāo) 明 物 理 量 的 數(shù) 值 正 確 標(biāo) 注 坐 標(biāo) 分 度v坐 標(biāo) 軸 的 分 度 應(yīng) 使 每 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 值 都 能 正
22、確 、 迅 速 、 方 便 地 找 到 , 凡 是 難 以 直 接 讀 數(shù) 的 分度 值 如 “ 3、 6、 7、 9表 示 一 個(gè) 單 位 等 ” 都 是不 合 理 的 。v不 損 失 有 效 數(shù) 字 。v作 出 的 圖 線 最 好 充 滿 整 個(gè) 圖 紙 而 不 是 偏 于 一 邊 或一 角 。 坐 標(biāo) 軸 的 起 點(diǎn) 不 一 定 從 零 開 始 。 ( 3) 正 確 標(biāo) 出 測(cè) 量 標(biāo) 志 點(diǎn) :使 用 削 尖 的 HB鉛 筆 用 標(biāo) 志 符 號(hào) “ +”標(biāo) 出 各 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 的坐 標(biāo) 位 置 。一 張 圖 上 多 條 曲 線 時(shí) , 用 不 同 的 標(biāo) 志符 號(hào) , 如 “
23、”、 “ ”、 “ ”等 。 手工 制 圖 一 般 不 用 “ ” ( 4) 連 接 實(shí) 驗(yàn) 圖 線 :用 直 尺 、 曲 線 板 、 HB鉛 筆 , 作 光 滑 連 續(xù)的 曲 線 或 直 線 。因 為 實(shí) 驗(yàn) 值 有 誤 差 , 不 要 求 每 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) 點(diǎn)都 落 在 曲 線 或 直 線 上 。 實(shí) 驗(yàn) 點(diǎn) 以 最 短 的 距 離 均 勻 地 分 布 在曲 線 或 直 線 的 兩 側(cè) 。 ( 4) 連 接 實(shí) 驗(yàn) 圖 線 :用 直 尺 、 曲 線 板 、 尖 的 HB鉛 筆 , 作光 滑 連 續(xù) 的 曲 線 或 直 線 。因 為 實(shí) 驗(yàn) 值 有 誤 差 , 不 要 求 每 個(gè) 實(shí)驗(yàn) 點(diǎn) 都
24、 落 在 曲 線 或 直 線 上 。 實(shí) 驗(yàn) 點(diǎn) 以 最 短 的 距 離 均 勻 地 分 布 在曲 線 或 直 線 的 兩 側(cè) 。 ( 5) 圖 注 與 說 明 :圖 線 的 名 稱 、 作 者 、 作 圖 日 期 。必 要 的 簡(jiǎn) 短 說 明 ( 如 實(shí) 驗(yàn) 條 件 、 數(shù) 據(jù) 來源 、 數(shù) 據(jù) 表 格 、 簡(jiǎn) 單 的 計(jì) 算 等 ) 。 ( 1) 選 擇 坐 標(biāo) 紙 大 小 合 理 不 損 失 數(shù) 據(jù) 的 有 效 數(shù) 和 實(shí) 驗(yàn) 點(diǎn) 、 曲 線 盡量 充 滿 。( 2) 建 立 標(biāo) 尺 軸 、 箭 頭 、 符 號(hào) 、 單 位 、 分 度 值( 3) 正 確 標(biāo) 出 測(cè) 量 點(diǎn) 標(biāo) 志 點(diǎn)
25、( 4) 連 接 實(shí) 驗(yàn) 圖 線 直 尺 、 曲 線 板 、 HB鉛 筆 、 光 滑 連 續(xù) 、 點(diǎn) 均 勻 地 分布 兩 側(cè) 。 ( 5) 圖 注 與 說 明 圖 解 法 求 實(shí) 驗(yàn) 的 直 線 方 程 ( 1 ) 選 取 解 析 點(diǎn) 在 直 線 上 取 兩 點(diǎn) ( 解 析 點(diǎn) ) A、 B, 不取用原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 注 明 其 坐 標(biāo) 值 A( x1 , y1) 、 B( x2 , y2) 。 注意書寫正確的有效數(shù)字。 A、 B兩 點(diǎn) 在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)盡量遠(yuǎn)離, 減 小 計(jì) 算 的 相 對(duì) 誤 差 ( 2) 計(jì) 算 直 線 的 斜 率 和 截 距 :若 直 線 方 程 為 : y = a + b
26、 x 則 : 斜 率 截 距 a 、 b對(duì) 應(yīng) 于 物 理 量 , 不 是 幾何 的 斜 率 和 截 距 。 12 12 xx yyb 12 2112 xx yxyxa R/ 2.12 2.32 2.51 2.70 2.88 3.08 3.27 t / 27.2 50.5 75.5 99.5 124.0 148.5 173.0 tR 500 100 150 2001.02.03.0 A(148, 3.0)B(50, 2.3)找 找 毛 病 R/ 2.12 2.32 2.51 2.70 2.88 3.08 3.27 t / 27.2 50.5 75.5 99.5 124.0 148.5 173.
27、0 t /R/ 500 100 150 2002.02.53.03.5 A(165.0, 3.20)B(36.5, 2.20)金 屬 絲 電 阻 隨 溫 度 的 變 化 曲 線 作 者 : 陳 藝 文2012年 2月 28日 逐 差 法 的 應(yīng) 用 條 件 : 常 用 于 自 變 量 等 間 隔 變 化 的 線 性 函 數(shù) 的 關(guān) 系 處 理中 , 求 其 線 性 關(guān) 系 式 中 的 斜 率 。 逐 差 法 的 優(yōu) 點(diǎn) : 利 用 實(shí) 驗(yàn) 中 單 行 程 測(cè) 量 采 集 的 數(shù) 據(jù) , 達(dá) 到 對(duì) 數(shù)據(jù) 取 平 均 的 效 果 。 可 以 最 大 限 度 地 保 證 不 損 失 有 效 數(shù) 字
28、 、 減 少 相對(duì) 誤 差 。 把 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 分 成 高 低 兩 組 , 對(duì) 應(yīng) 相 相 減 。 p23 曲 線 的 改 直 ( 自 學(xué) )( 1) 等 溫 方 程 : PV=C, 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 出 P及 V一 組數(shù) 據(jù) , 求 常 數(shù) C。解 : 方 程 移 項(xiàng) 得 : P=C/V 作 P 1/V圖 線 為 直 線 , 其 斜 率 為 C。( 2) 電 容 充 放 電 方 程 q=Q e-t/RC, 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 出q及 t一 組 數(shù) 據(jù) , 求 Q及 RC。解 : 兩 邊 取 自 然 對(duì) 數(shù) 得 : lnq=lnQ-t/RC 作 lnq t直 線 , 斜 率 為 1/RC, 截 距 為
29、lnQ 例 題 : 取 振 子 質(zhì) 量 均 為 50g, 測(cè) 出 彈 簧 振 子振 動(dòng) 周 期 T與 倔 強(qiáng) 系 數(shù) k之 間 的 數(shù) 據(jù) 關(guān) 系 為 : CkT 彈 簧 序 號(hào) 1 2 3 4 5周 期 T/s 0.594 0.625 0.715 0.781 0.808倔 強(qiáng) 系 數(shù) k/Nm-1 5.57 5.09 3.89 3.24 3.05分 析 數(shù) 據(jù) , 尋 求 T與 k函 數(shù) 關(guān) 系 設(shè) : 彈 簧序 號(hào) 1 2 3 4 5lgT -0.226 -0.204 -0.146 -0.108 -0.093lgk 0.746 0.707 0.590 0.511 0.484解 ( 1) 利
30、 用 曲 線 改 直 變 換 公 式 得 : l g T = l g C + l g k ( 2) 計(jì) 算 l g T及 l g K ( 3) 作 l g T l g K 圖 線 不 合 格 的 圖 線 正 確 圖 線 正 確 圖 線 在 圖 線 上 取 解 析 點(diǎn) ( 4) 由 解 析 點(diǎn) A(0.500,-0.101)、 B(0.730,-0.217) 求 斜率 即 . .( 5) 求 截 距 即 lgC: . ).(.).(.Clg C=1.416 ( 1) 用 數(shù) 學(xué) 解 析 的 方 法 從 一 組 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 中 找 出 一條 最 佳 擬 合 曲 線 ( 即 尋 求 一 個(gè) 誤
31、差 最 小 的 實(shí)驗(yàn) 方 程 ) , 稱 為 方 程 的 回 歸 , 回 歸 法 中 最 常用 的 方 法 是 最 小 二 乘 法 。( 2) 最 小 二 乘 法 原 理 是 : 若 能 找 到 一 條 最 佳 的 擬合 曲 線 , 那 么 各 測(cè) 量 值 與 這 條 擬 合 曲 線 上 對(duì)應(yīng) 點(diǎn) 之 差 的 平 方 和 為 最 小 。( 3) 僅 討 論 實(shí) 驗(yàn) 中 常 用 的 一 元 線 性 回 歸 即 直 線 擬合 問 題 。( 4) 計(jì) 算 器 最 小 二 乘 法 一 元 線 性 回 歸 計(jì) 算 ( 二 維統(tǒng) 計(jì) 計(jì) 算 功 能 ) 用 計(jì) 算 器 一 元 線 性 回 歸 計(jì) 算 功
32、能 檢 驗(yàn)( 1) 按 MODE 2, 顯 示 LR。 ( 2) 清 除 內(nèi) 存( 3) 輸 入 數(shù) 據(jù) : 0.746 XDYD -0.226 DATA彈 簧 序 號(hào) 1 2 3 4 5lgT -0.226 -0.204 -0.146 -0.108 -0.093lgk 0.746 0.707 0.590 0.511 0.484( 4) 查 看 結(jié) 果 : 斜 率 =-0.502 截 距 lgC=0.149 C=1.409 相 關(guān) 系 數(shù) r=0.99983148, 結(jié) 果 合 理 物 理 實(shí) 驗(yàn) 基 本 儀 器 分 度 值 =1 mm (4 9 mm / 5 0 ) =0 .0 2 mm 1
33、 2 .6 8 mm分 度 值 : 游 標(biāo) 尺 所 能 準(zhǔn) 確 讀 到 的 最 小 數(shù) 值 分 度 值 =2 0 - 1 3 / 4 0 =2 0 -1 9 3 0 ”=3 0 ” 1 7 5 4 6 1 5 ” 分 度 值 = 0.5 mm/50 = 0.01mm 電 源 的 種 類 有 很 多 , 如 蓄 電 池 、 整 流 電源 、 穩(wěn) 壓 電 源 、 恒 流 源 等 。 使 用 電 源 前 要 注 意 看 清 楚 : 額 定 電 源 電 壓 為 多 少 ? 電 流 多 少 ? 功率 為 多 少 ? 是 電 源 交 流 還 是 直 流 電 源 ?與 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 量 中 所 要 求 的 指
34、 標(biāo) 相 符 嗎 ? 電 表 的 種 類 。電 表 的 準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) : 按 國(guó) 際 規(guī) 定 電 表可 分 0.1、 0.2、 0.5、 1、 1.5、 2.5、5七 個(gè) 準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) 。 其 實(shí) 際 上 代 表 了電 表 讀 數(shù) 的 相 對(duì) 不 確 定 度 。電 表 的 讀 數(shù) : 取 決 于 電 表 的 準(zhǔn) 確 度 等級(jí) K與 電 表 的 量 程 A, 因 此 : 電 表 讀 數(shù)的 不 確 定 度 : UN= AK% 如 : 選 用 量 程 為 150mA的 電 流 表 , 其準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) 為 0.5級(jí) 表 , 讀 數(shù) 的 不 確 定 度為 : 150mA 0.5%= 0
35、.75mA若 表 頭 共 150分 格 , 每 一 格 為 1mA。再 如 : 選 用 量 程 為 300mA的 電 流 表 ,其 準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) 為 0.5級(jí) 表 , 讀 數(shù) 的 不 確定 度 為 : 300mA 0.5%= 1.5mA若 表 頭 共 150分 格 , 每 一 格 為 2mA。 電 流 表 是 用 來 測(cè) 電 流 的 , 使 用 時(shí) 應(yīng) 串 聯(lián)在 電 路 中 ; 電 壓 表 是 用 來 測(cè) 電 壓 的 , 使用 時(shí) 應(yīng) 并 聯(lián) 在 電 路 中 。選 擇 電 表 量 程 要 使 測(cè) 量 值 達(dá) 到 滿 度 的 2/3為 最 好 。 量 程 選 小 了 會(huì) 損 壞 電 表 ,
36、 選 大了 會(huì) 使 測(cè) 量 誤 差 加 大 ( 為 什 么 ? ) 不 知道 測(cè) 量 值 的 量 程 怎 么 辦 ?讀 數(shù) 時(shí) 必 須 使 視 線 垂 直 于 電 表 表 面 。 1級(jí)以 上 電 表 表 面 通 常 附 有 鏡 子 , 讀 數(shù) 時(shí) 應(yīng)使 指 針 和 它 的 像 重 合 。 使 用 電 表 時(shí) 請(qǐng) 注 意 標(biāo) 在 電 表 表 面 上 的 技 術(shù) 指 標(biāo) 常 用 符 號(hào) 。 如、 名 稱 符 號(hào) 名 稱 符 號(hào) 磁 電 系 儀 器 整 流 系 儀 器 公 共 端 鈕 * 接 地 端 鈕 直 流 交 流 直 流 與 交 流 調(diào) 零 器 垂 直 放 置 水 平 放 置 以 標(biāo) 度 尺
37、量 限 百 分 數(shù)表 示 的 準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) 1.5 以 指 示 值 的 百 分 數(shù)表 示 的 準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) 絕 緣 強(qiáng) 度 試 驗(yàn) 電 壓 為2KV A組 儀 表 ( 用 在 0 +40 工 作 ) 二 級(jí) 防 外 磁 場(chǎng) 及 電 場(chǎng) 接通電源前滑動(dòng)頭應(yīng)置何位置? 接通電源前滑動(dòng)頭應(yīng)置何位置? 搞 清 電 路 圖 代 表 的 內(nèi) 容 及 各 儀 器 的 作用 。布 置 儀 器 按 16字 原 則 : 便 于 連 線 , 利于 操 作 , 易 于 觀 察 , 保 證 安 全 。連 接 電 路 按 12字 原 則 : 始 于 電 源 , 脈絡(luò) 相 承 , 分 區(qū) 連 線 。 實(shí) 驗(yàn) 時(shí)
38、接 通 電 路 前 要 檢 查 電 路 中 各 器 件 開 關(guān) 位置 是 否 置 于 正 確 位 置 。接 通 電 源 時(shí) 要 注 意 觀 察 有 無 反 常 現(xiàn) 象 ,如 有 立 即 斷 開 電 源 。當(dāng) 電 路 一 切 正 常 后 , 應(yīng) 先 作 全 面 觀 察 并考 慮 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 應(yīng) 如 何 合 理 分 布 , 然 后 再測(cè) 讀 數(shù) 據(jù) 。 實(shí) 驗(yàn) 后作 完 實(shí) 驗(yàn) 后 , 不 要 忙 著 拆 線 , 先 分 析 一下 數(shù) 據(jù) 是 否 合 理 , 確 認(rèn) 無 誤 后 方 可 拆 線 。拆 線 時(shí) 應(yīng) 首 先 將 電 源 關(guān) 掉 , 并 從 電 源 拆起 , 以 防 因 未 關(guān) 電
39、源 而 造 成 兩 線 短 路 。拆 完 線 后 還 應(yīng) 將 儀 器 和 導(dǎo) 線 都 整 理 好 ,并 檢 查 以 確 保 儀 器 的 所 有 開 關(guān) 都 處 于 關(guān)的 位 置 。 物 理 實(shí) 驗(yàn) 理 論 測(cè) 驗(yàn) 及 測(cè) 驗(yàn) 重 點(diǎn)第 九 周 左 右 全 校 物 理 實(shí) 驗(yàn) 理 論 測(cè) 驗(yàn) ( 閉 卷 筆 試 , 具 體 時(shí) 間 到 時(shí) 會(huì) 在 教務(wù) 處 和 實(shí) 驗(yàn) 中 心 網(wǎng) 站 出 通 知 , 請(qǐng) 學(xué) 生 關(guān) 注 ) 學(xué) 生 物 理 實(shí) 驗(yàn) 規(guī) 范 。 誤 差 及 不 確 定 度 。 有 效 數(shù) 字 及 其 運(yùn) 算 。 數(shù) 據(jù) 處 理 方 法 : 列 表 法 、 圖 示 圖 解 法 、 最 小 二 乘 法 、 逐 差 法 。 長(zhǎng) 度 測(cè) 量 儀 器 的 原 理 和 使 用 : 游 標(biāo) 卡 尺 ( 含 角 游 標(biāo) 尺 ) 、 螺 旋 測(cè) 微計(jì) 。 自 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 1 電 磁 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 中 常 用 基 本 儀 器 的 使 用 : 電 源 、 電 表 ( 含 數(shù) 字 電 表 ) 、 滑線 電 阻 、 電 阻 箱 、 開 關(guān) 等 。 自 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 1 3 3-8周 所 做 的 必 做 實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 考試必帶方格坐標(biāo)紙、計(jì)算器、作圖工具及文具 祝同學(xué)們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn) 中心學(xué)習(xí)愉快!
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