吉林大学物理实验书

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1、 绪 论 讲 授: 王连元电 话：88502260办公室：朝阳校区学生食堂3楼301室 登陆QQ群：165823108 物理实验，查阅课件 。 限于群容量，入群仅限学委或班长。注明班级并修改群名片。 各班学委或班长课后尽快申请入群，以便查询 课表。按课表选课、预习、做实验。 请班长或学委留下手机号码，便于联系。 以班为单位购买教材（20元/本）；购买报告 纸、坐标纸、数据记录纸（1.5元/人）。 前言 物理学是一门实验科学。物理实验是物理学发展 的基础。对于工科学生而言，物理实验是提高同 学们从事科学实验、科学研究、开拓创新能力不 可或缺的教学环节。 80%的诺贝尔物理学奖授予 了实验物理学家

2、。 物理实验室是高校内唯一集力学、电学、光学、 磁学、电子学等仪器之大全的实验室。同学们通 过做实验, 接触、使用这些仪器，可以提高自己的 科学实验能力，培养科学实验素养，帮助自己成 为高理论水平、高实验技能的综合性创新人才。 希望同学们珍惜这不可复得的机会（因为你不能 二读大学），努力学习，积极进取；充实自我， 成就学业；回馈社会，完美人生。选课须知 六次“绪论”课，选听1次即可。 力学、电学、电子、光学四个基本训练为必做实验， 即4个都选。 等厚干涉、微小长度测量、电位差计实验、密立根油 滴法测电子电量、衍射光栅、双臂电桥测低电阻（88 页）六个实验为选做实验。只选其中的2个。 本学期每位

3、同学要选满7个实验（包括“绪论”在内） 。多选作废。按课表选课、预习、做实验 。 选课网址：http：/cywlsyjlueducn：8080 密码默认值为卡号，用后务请更改。 上课时间：上午8:00 下午1:30 晚上6:00 物理实验流程图物理实验分上、下两个学期进行。其中本学期：先做必做实验绪论和四个基本训练。后做选做实验任选2个实验。1.实验预定：在校园网任一终端登陆:8080网址进入选课系统输入卡号和密码(系统默认为:卡号) 选实验题目和上课时间，经确认后即可。2.不选课不能做实验，补做实验要扣分。 3.请按你预定的时间、地点和预定的内容去做实验，否则即使做了，老师也无法登录成绩。实

4、验操作要求实验操作要求遵守实验室规则；了解实验仪器的使用及注意事项；仔细观察和认真分析实验现象；如实记录实验 数据和现象,原始数据不得改动；实验数据需经教师 检查合格后，填写到实验数据纪录卡片上交给老师， 作为来做实验的凭证。预习报告内容预习报告内容 实验名称； 实验目的； 实验原理：文字简述，主要公式，原理图 （电路图或光路图）。无需照抄实验原理 ！ 实验仪器。 阅读：实验内容 预习报告需经教师签字。 实验报告是预习报告的继续。实验报告内容实验报告内容 实验名称； 实验目的； 实验原理：文字简述，主要公式，原理图（ 电路图或光路图）； 实验仪器 ； （14项为预习报告内容） 实验内容：文字简

5、述，实验电路图或光路图 ； 实验数据：要列表； 数据处理：主要计算过程、作图及结果表示 ； 思考题，误差分析讨论。 报告上务必写明姓名、班级、卡号和上课时间（ 比如五周六下、七周日晚等）。注意事项注意事项 上课必须准时，迟到要扣分，迟到10分钟不允许做实验。 未完成预习、无预习报告者，教师有权停止其实验或成绩降档！ 随意搬动仪器，将示为违章操作。 实验报告必须在下一次做实验时，由班长或学委统一收齐，交给老师！否则该实验按缺席处理。物理实验成绩评分标准物理实验成绩评分标准 1.实验报告按100分评分，其中预习10分，操作30分、学生素质10分、数据记录与处理40分、思考题10分。 2.预习马虎、

6、缺项（见预习要求）视情节扣5分至10分。 3.违章操作损坏仪器者酌情扣除10至40分。 4.没有完成全部操作内容者扣10至40分。 5.报告内容不完整逐项扣分。抄袭及被抄袭者，均按0分处理。物理实验成绩评定方法物理实验成绩评定方法 本学期实验总成绩为7个实验成绩的平均值。 统计总成绩时，0分也将计入，由计算机管理 软件自动生成总成绩。 请同学们经常查询自己的实验成绩，有疑问 及时与指导教师联系，以便及时解决。 实验总成绩在本学期全部实验课结束两周后 ，将登录到大校网上。 如有疑问请在2012年1月1日之前到实验室查 询。否则，后果自负。网 上 终 端 进 入 选 课 界 面学生用户网页物理实验

7、基本知识1.系统了解实验的基本理论测量及有效数字误差理论的基本知识数据处理的基本方法 2.培养实验的基本技能掌握基本仪器的调整与使用培养独立分析解决问题的能力正确完整写出合格的实验报告 3.结合操作掌握实验的基本方法和特点一、测量及有效数字 （一）测量的分类 测量的种类: 直接测量;间接测量;组合测量。 直接测量 通过测量仪器直接读出测量结果的测量。 如测长度、测质量等。相应的物理量称直接测量量。 间接测量 由直接测量量代入公式经计算得出测量结 果的测量。如测面积、测速度等。相应的物理量称 间接测量量。 *两者不是绝对的,取决于实验仪器与实验方法。 组合测量 由测得的一一对应的实验数据列，应用

8、数学 方法求出物理量或找出物理规律的测量。如元件的伏 安特性、钢丝伸长与所加外力的关系等。（二）测量的精密度、准确度、精确度1. 精密度：表示重复测量所得数据的相互接近程度（离散程度）。2. 准确度：表示测量数据的平均值与真值的接近程度。3. 精确度：是对测量数据的精密度和准确度的综合评定。4. 精密度和准确度的关系：（1）精密度是保证准确度的先决条件。（2）高精密度不一定保证高准确度。 以打靶为例来比较说明精密度、准确度、精确度三 者之间的关系。图中靶心为射击目标，相当于真值 ，每次测量相当于一次射击。（a）准确度高、 （b）精密度高、 （c）精密度、精密度低 准确度低 准确度均高 （枪好射

9、手不好） （枪不好射手好 ） （枪好射手也好）偶然误差大 系统误差大 偶然误差、系统误差都小（三）测量的基本方法:比较法 放大法 模拟法补偿法 转换法 干涉计量法比较法 用相应的标准量具或仪器和待测量进行比 较，得到待测量的大小和单位的方法。如测身高、测 电压等。放大法 通过某种方法将被测量放大后再进行测量 的方法。如螺旋放大法-螺旋测微计;光学放大法- 光杠杆，放大镜，显微镜等。模拟法 有些量无法测量（如静电场的分布）或不 易测量（高速飞行器表面应力分布）时，可根据相同 的物理规律或数学模型有相似结果的特点。通过对模 型的测量，实现对该物理量进行测量的方法。如用稳恒电流场分布模拟相似的静电场

10、分布进行的测量， 用计算机仿真技术对地质、天气等进行论证与测量等。补偿法 用在标准量具上产生的某种效应，去补 偿待测量产生的同种效应，从而得到待测量的方法。 如用电压表测电池电动势时，内阻压降的存在使得端 电压总小于电动势。为实现精确测量，我们可在下面 回路中进行。E0EXG调整EO的大小，使回路中 检流计G指针为0，根据全电 路欧姆定律知EO=Ex相应仪器：电位差计。还有常用来补偿某些未知成 分的影响。（温度补偿、环 境补偿等）。转换法 有些物理量不易或无法测量时，可转化为 对该量产生的某种效应的测量。常见的有非电量的电测 和非光量的光测两种。例如，压电晶体在外力作用下会 产生与外力有关的电

11、压，可用来测力、测应力分布、测 振动等；当在其两端加电压时会产生电致伸缩（逆压电 效应）在用于微驱动领域时（比如在扫描隧道显微镜中 用来驱动收集隧道电流的探针），其扫描范围仅为纳米 数量级。在非接触测量中常采用的根据物质吸收光谱来 测物质含量，都是转换法的具体体现。干涉计量法 以可见光为例，由于其波长仅为零点几 微米，我们可以利用干涉条纹的分布与变化，测量微小 长度、角度、光学面的光洁度等等, 使测量精度大大提高 。是现代精密计量的重要组成部分。（四）测量过程的分类：等精度测量：指方法、环境、测量人员等条件均 不变的测量。我们实验中进行的测量都是等精度测量。非等精度测量：指上述测量条件变化的测

12、量。数据处理的种类与方法:1 直接测量量的数据处理。2 间接测量量的数据处理。3 组合测量量的数据处理，包括:1 ）列表法 2 ）作图法 3 ）逐差法 4 ）最小二乘法。（五）有效数字有效数字是测量结果的客观描述。有效数字的位 数是由具体的测量手段、测量方法、测量理论、测量 环境等因素决定的。人为地改变有效数字的位数，将 失去客观描述的意义。 1、有效数字的定义能够传递被测量量大小的全部信息的数字。 由左起第一个非零数字起，到第一位欠准数字止的全 部数字组成。如：0. 00786 是三位有效数字,而不是六位。9.11019是两位有效数字， 1000mm不等于1.0 103mm，分别是四位和两位

13、 有效数字。 2、有效数字的来源 测量过程中各类因素产生的误差，使测量值分 为从仪器上准确读出的部分-准确数字和由于仪器 最小刻度（或读数）限制只能估计其大小的部分- 欠准数字（通常只保留一位，故称为欠准数位）。 15.2mm 15.0mm 有效数字=准确数字+1位欠准数字 3、有效数字的读取1)直读的有效数字：a)读到最小分度值的下一位。如：米尺：读到1/10mm位；千分尺：读到1/1000mm 位。如：6.8mm，12.7mm; 2.143mm，5.687mm。b)读到精度位（等差细分类仪器）。如：精度0.02mm的卡尺，读数 5.24mm，15.46mm；精度1 的分光计，读数2117

14、, 324542)电桥、电位差计、电阻箱等的有效数字：读到所使 用旋钮的末位。3）数字式仪表的有效数字：读到显示的末位。4）电表的有效数字：由极限误差(量程级别%)决定 ，即读到极限误差位。例如：量程0.3A；0.75A； 1.5A；3.0A；精度1.0级的安培表，当使用1.5A量程时 的读数由于仪=1.51.0%=0.015A0.02A，所以只读 到1/100A位。能读到1/1000A位也不要读数，没有意 义。如：可以读0.84A，1.26A，不能读0.843A， 1.264A。 5）最小分度值为0.2、0.5类仪器的读数只读到最小分 度位。例如，仪器的最小分度值为0.5，则0.10.4，

15、0.60.9都是估计的，不必读到下一位。如：密度测 量实验所使用的天平，最小分度值为0.05克，则读数 读到1/100克位。如：可以读3.14克，16.37克，等等 。若读22.150克，5.400克，是错误的。、关于有效数字的几点说明：（1）0在有效数字中的作用。在第一个非0数前面的0 不是有效数字，它是单位不同造成的。第一个非0数后 面的0都是有效数字。（2）有效数字的科学计数法。将有效数字表述成只 有一位整数，其余为小数，并乘以10的若干次幂的形 式。可使我们方便看出该测量值有几位有效数字，在 某单位制下它是什么一个数量级。（3）单位换算不改变有效数字位数。2.00V2000mV=2.0010mV 5、欠准数字的取舍原则:四舍、六入、五凑偶。 如：2.44=2.4 3.46=3.5 7.45=7.4 1.75=1.8 1.451=1.5 （5后面有不为0的数时，一律进位）6、有效数字运算规则：准 准 准欠 欠 欠1）加减运算：（先约简，后运算。） 100.1+10.01+1.001= 100.1+10.01+1.00 =111.1 各量约简到比欠