大学物理实验预备知识

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1、大学物理实验预备知识大学物理实验预备知识 为什么要上物理实验课为什么要上物理实验课 物理实验基础知识物理实验基础知识 怎样上好物理实验课怎样上好物理实验课 上课须知上课须知主要内容主要内容为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？物理实验的作用物理实验的作用 物理学是研究物质运动一般规律及物质基物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自然科学的基础学科本结构的科学，是自然科学的基础学科, ,是学是学习其它自然科学和工程技术的基础。习其它自然科学和工程技术的基础。 物理学是从本质上讲一门实验科学，物理物理学是从本质上讲一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起着实验在

2、物理学的产生、发展和应用过程中起着重要作用。重要作用。为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？ 1901200019012000年开奖年开奖9494次次 得奖人数得奖人数 总总 计计 160 160 实实 验验 108108 理理 论论 4646 实验和理论实验和理论 6 6以诺贝尔物理学奖为例以诺贝尔物理学奖为例：为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？ 物理实验课是大学学习期间第一门最基物理实验课是大学学习期间第一门最基础、最系统的实验课程。其目的在于础、最系统的实验课程。其目的在于: :学习实验知识学习实验知识培养实验技能培养实验技能提高科学素养提高科学素养返回返回 学习实验知识

3、 通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想，掌握和理解物理理论。为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？培养实验能力借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；运用物理学理论对实验现象进行初步的分 析判断；正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线， 说明实验结果，撰写合格的实验报告；能够根据实验目的和仪器设计出合理的实 验。为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？提高实验素养培养理论联系实际和实事求是的科学作风；严肃认真的工作态度；主动研究和创新的探索精神；遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优 良品德。为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？ 物理实验课程不同于

4、一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。 为什么要上物理实验课？为什么要上物理实验课？物理实验基础知识物理实验基础知识测量误差及处理方法测量误差及处理方法不确定度及测量结果的表示不确定度及测量结果的表示数据处理的基本方法数据处理的基本方法 物理实验以测量为基础，所谓测量，就物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的工具或仪器，通过科学的方法，是用合适的工具或仪器，通过科学的方法，将反

5、映被测对象某些特征的物理量（被测将反映被测对象某些特征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理量进物理量）与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。测量值。测量误差及处理方法测量误差及处理方法 测量直接测量直接测量：将待测物理量与将待测物理量与选定的同类物理量的标准单选定的同类物理量的标准单位直接相比较，得到的比值位直接相比较，得到的比值就是就是被测物理量的测量值被测物理量的测量值；间接测量间接测量：利用待测物理量利用待测物理量与某些可直接测量量之间的与某些可直接测量量之间的已知函数关系，求得该待测已知函数关系，求得该待测

6、物理量物理量的测量值的测量值。测量测量误差及处理方法测量误差及处理方法 测量测量误差及处理方法测量误差及处理方法 测量误差1 1、真值与误差、真值与误差测量值测量值 ：依据一定的理论方法，使用确定的：依据一定的理论方法，使用确定的 仪器，通过直接测量或间接测量得仪器，通过直接测量或间接测量得 到的物理量的值。到的物理量的值。 误差：误差：真值真值 : : 一个物理量的客观存在值，与测量一个物理量的客观存在值，与测量 所所用的理论方法及仪器无关。用的理论方法及仪器无关。2 2、误差的分类、误差的分类随机误差：在对同一被测量进行多次测量随机误差：在对同一被测量进行多次测量 时，误差的大小和符号以不

7、可时，误差的大小和符号以不可 预知的方式变化的误差分量。预知的方式变化的误差分量。 误差存在于一切测量之中。误差存在于一切测量之中。 如何减小误如何减小误差差, ,并对误差作出估计是测量的不可缺少的并对误差作出估计是测量的不可缺少的组成部分。组成部分。误误差差系统误差：在对同一被测量进行多次测量系统误差：在对同一被测量进行多次测量 时，误差的大小和符号保持恒时，误差的大小和符号保持恒 定或以某种可预知的方式变化定或以某种可预知的方式变化 的误差分量。的误差分量。测量误差及处理方法测量误差及处理方法 测量误差仪器误差仪器误差天平不等臂所造成的天平不等臂所造成的 系统误差系统误差1、系统误差的来源

8、测量误差及处理方法测量误差及处理方法 系统系统误差公式公式 （忽略了空气阻力）（忽略了空气阻力） 理论误差理论误差测量误差及处理方法测量误差及处理方法 系统系统误差方法误差方法误差内接内接A AV VV VR RV VA AA AV VI IR RI IV V 用用V V作为作为V VR R的近似值的近似值时，求时，求外接外接测量误差及处理方法测量误差及处理方法 系统系统误差个人误差个人误差 心理作用，读数（估计）偏大或偏小心理作用，读数（估计）偏大或偏小。生理因素生理因素听觉听觉嗅觉嗅觉色觉色觉视觉视觉对音域（对音域（20HZ-20KHZ20HZ-20KHZ）的辨别。的辨别。对音色的辨别。对

9、音色的辨别。测量误差及处理方法测量误差及处理方法 系统系统误差环境误差环境误差市电的干扰市电的干扰输入输入输入输入光点检流计光点检流计光点检流计光点检流计接近时，静接近时，静接近时，静接近时，静电干扰，使电干扰，使电干扰，使电干扰，使光斑移动等。光斑移动等。光斑移动等。光斑移动等。测量误差及处理方法测量误差及处理方法 系统系统误差已定系统误差：在测量结果中引入修正量对误已定系统误差：在测量结果中引入修正量对误 差进行消除。差进行消除。如伏安法测电阻时如伏安法测电阻时 要计算出电表内阻产生的修正量要计算出电表内阻产生的修正量。未定系统误差：可采用合适的测量方法对误差未定系统误差：可采用合适的测量

10、方法对误差 进行补偿和消除。进行补偿和消除。如交换法、补如交换法、补 偿法、异号抵消法等偿法、异号抵消法等。 不可消除的误差要估计出分布不可消除的误差要估计出分布 范围。范围。 2 2、系统误差的处理方法、系统误差的处理方法测量误差及处理方法测量误差及处理方法 系统系统误差测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差 随机误差对每一次测量结果的影响具有随机性随机误差对每一次测量结果的影响具有随机性特点。但在多次测量中表现出确定的规律特点。但在多次测量中表现出确定的规律-统计规律。统计规律。因此，可用统计规律对随机误差的影响程度作出客观因此，可用统计规律对随机误差的影响程度作出客观的估计和评价

11、。的估计和评价。1、产生原因、产生原因: 实验条件和环境因素无规则的起伏变化，引实验条件和环境因素无规则的起伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化。随机误差起测量值围绕真值发生涨落的变化。随机误差无法消除。无法消除。2 2、无穷多次测量，随机误差服从正态分布、无穷多次测量，随机误差服从正态分布 测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差标准误差表示测量值的离散程度标准误差表示测量值的离散程度 标准差小：表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量的精密度高； 标准差大：表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量的精密度低。 标准差表示测量值的离散程度测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随

12、机误差 任意一次测量值落入区间任意一次测量值落入区间 的概率为的概率为 这个概率叫置信概率这个概率叫置信概率 对应的区间叫置信区间对应的区间叫置信区间0.6830.6830.6830.683测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差 扩大置信区间，可增加置信概率扩大置信区间，可增加置信概率测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差 测量次数测量次数 较小时较小时, , 偏离正态分布较多，偏离正态分布较多， 测量次数测量次数 较大时较大时, , 趋于正态分布。趋于正态分布。 分分布布时时，置置信信区区间间和和置置信信概概率率的的计计算需引入算需引入算术平均值算术平均值3 3、有限次测量，

13、随机误差服从、有限次测量，随机误差服从t t分布分布测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差 可以证明，测量次数可以证明，测量次数 为趋于无穷大时，为趋于无穷大时，算术平均值等于真值。算术平均值等于真值。 假定对一个物理量进行了有限的假定对一个物理量进行了有限的 次测次测量，测得的值为量，测得的值为 ，算术平均值为：，算术平均值为： 3 3、算术平均值替代真值、算术平均值替代真值测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差4 4、标准偏差、标准偏差 t t 分布的置信概率为分布的置信概率为 p p 时时, ,对应的置信区间为对应的置信区间为 ，其中，其中 t tp p 是与测量次数是与

14、测量次数 n n 和置信概和置信概率率 p p 有关的量。有关的量。 n345672.481.591.241.050.926 一般，我们取测量次数为一般，我们取测量次数为6 6次。次。 物理实验中，置信概率一般取作物理实验中，置信概率一般取作0.950.95, ,这时这时 t t 分布相应的置信区间为分布相应的置信区间为: :测量误差及处理方法测量误差及处理方法 随机误差不确定度及测量结果的表示不确定度及测量结果的表示 不确定度不确定度 概念概念：不确定度不确定度 是指由于测量误差存在而对是指由于测量误差存在而对 被测量值不能确定的程度。被测量值不能确定的程度。 意义意义：不确定度是对一定不确

15、定度是对一定置信概率置信概率下被测量的下被测量的 真值所处的量值范围的评定。真值所处的量值范围的评定。 置信概率一般取置信概率一般取0.950.95 A A 类分量类分量 : 可以用统计学方法估算的分量。可以用统计学方法估算的分量。 根据测量不确定度表示指南根据测量不确定度表示指南ISO1993ISO1993（E)E)的精神，总不确定度分为两类：的精神，总不确定度分为两类：B B 类分量类分量 : 不能用统计学方法估算的分量不能用统计学方法估算的分量。 总不确定度总不确定度 ：为仪器误差为仪器误差不确定度及测量结果的表示不确定度及测量结果的表示 不确定度不确定度4 4、电表的示值误差，、电表的

16、示值误差， 量程量程 准确度等级准确度等级% %。注：注：仪器误差举例仪器误差举例1 1、游标卡尺，仪器示值误差一律取卡尺分度值。、游标卡尺，仪器示值误差一律取卡尺分度值。2 2、螺旋测微计，量程在、螺旋测微计，量程在0 025mm25mm及及252550mm50mm的一级千分尺的仪器的一级千分尺的仪器 示值误差均为示值误差均为 mm mm。3 3、天平的示值误差，约定为天平最小分度值的一半。、天平的示值误差，约定为天平最小分度值的一半。5 5、数字式仪表，示值误差取其末位数最小分度的一个单位。、数字式仪表，示值误差取其末位数最小分度的一个单位。6 6、仪器示值误差或准确度等级未知，可取其最小

17、分度值的一半、仪器示值误差或准确度等级未知，可取其最小分度值的一半 为示值误差（限）。为示值误差（限）。7 7、电阻箱、电桥等，使用仪器给出的专用公式计算示值误差。、电阻箱、电桥等，使用仪器给出的专用公式计算示值误差。 用不确定度表征测量结果的可靠程度，用不确定度表征测量结果的可靠程度，则测量结果应写成下列标准形式：则测量结果应写成下列标准形式：不确定度及结果表示不确定度及结果表示 测量结果的表示测量结果的表示 直接测量不确定度估计与表示直接测量不确定度估计与表示对等精度测量列对等精度测量列 经如下运算：经如下运算：1.1.求测量数据的平均值：求测量数据的平均值：剔除异常数据剔除异常数据2.2

18、.用已知系统误差修正平均值。用已知系统误差修正平均值。3.3.计算标准偏差：计算标准偏差：4.4.计算计算A分量分量:多次测量估算步骤多次测量估算步骤7 7、测量结果表示：、测量结果表示：6.6.合成合成5.5.估计估计B分量分量:单次测量估算步骤单次测量估算步骤 当无需、无法多次测量、或仪器精密度当无需、无法多次测量、或仪器精密度差，只测量一次时，差，只测量一次时，零点误差零点误差d0 = +0.004 mm , 螺旋测微计的仪器误差为螺旋测微计的仪器误差为仪仪= 0.004mmn123456（mm） 0.2490.2500.2470.2510.2530.250 例例1 1：用螺旋测微计测某

19、一钢丝的直径，原始：用螺旋测微计测某一钢丝的直径，原始 数据见下表，请给出完整的测量结果。数据见下表，请给出完整的测量结果。 原始数据表格原始数据表格直接测量不确定度估计与表示直接测量不确定度估计与表示举举 例例零点误差零点误差d0 = +0.004 mm , 螺旋测微计的仪器误差为螺旋测微计的仪器误差为仪仪= 0.004mmn123456(mm)0.2490.2500.2470.2510.2530.250(mm)0.2450.2460.2430.2470.2490.246(mm)0.246(mm)0.0010.0000.003-0.001-0.0030.000 例解：例解： 误差在小数误差在

20、小数点后第三位点后第三位三位有三位有效数字效数字标准偏差：标准偏差： 保留一位保留一位不确定度不确定度A A分量：分量：总不确定度：总不确定度：不确定度不确定度B B分量：分量：测量结果表示为：测量结果表示为：误差取一位误差取一位 前后位数对齐前后位数对齐 间接测量不确定度的合成间接测量不确定度的合成 设待测量设待测量 与各直接测量与各直接测量 之间有函数关系：之间有函数关系：其中直接测量的不确定度分别为其中直接测量的不确定度分别为 ，则待测量的不确定度则待测量的不确定度 为：为： 计算和差形式方便计算和差形式方便 计算乘除、指数形式方便计算乘除、指数形式方便 或或间接测量不确定度合成步骤间接

21、测量不确定度合成步骤间接测量不确定度的合成间接测量不确定度的合成3.3.根据公式求出间接测量量的不确定度根据公式求出间接测量量的不确定度: : 或相对不确定度或相对不确定度: :1.求出各直接测量量的平均值求出各直接测量量的平均值 和不确定度和不确定度 2.求出间接测量量的平均值求出间接测量量的平均值:4.测量结果表示为：测量结果表示为：测量值测量值 = = 读数值读数值( (有效数字有效数字)+)+单位单位有效数字有效数字可靠数字可疑数字（一位）可靠数字可疑数字（一位）测量与有效数字测量与有效数字 有效数字的读取有效数字的读取 35 36 (cm) 3 36.03 36.03 36.03 3

22、6.00 0 0 0cmcmcmcm 332 35.42 35.40 0cmcm22111 35.1 35.1 35.1 35.1 1 1 16 6 6 6cmcmcmcm 一位存疑数字一位存疑数字测量与有效数字测量与有效数字 有效数字的读取有效数字的读取有效数字的读取有效数字的读取1 1、一般读数应读到最小分度以下再估一位。、一般读数应读到最小分度以下再估一位。2 2、有时读数的估计位，就取在最小分度位。例、有时读数的估计位，就取在最小分度位。例如，仪器的最小分度值为如，仪器的最小分度值为0.50.5，则，则0.1-0.4,0.6-0.1-0.4,0.6-0.90.9都是估计的，不必估到下一

23、位。都是估计的，不必估到下一位。3 3、游标类量具，读到卡尺分度值。多不估读。、游标类量具，读到卡尺分度值。多不估读。4 4、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。有效数字及运算有效数字及运算 有效数字的读取有效数字的读取1 1、加加加加、减减减减法法法法：经经加加、减减运运算算后后，计计算算结结果果中中小小数数点点后后面面应应保保留留的的位位数数和和参参与与运运算算的的诸诸数数中中小小数数点点后后位位数数最少的一个相同。最少的一个相同。 4.178 + 21.3 25.478 = 25.52 2、乘乘乘乘、除除除除法法法法：经经乘乘、除除运运算算后后，计计算算

24、结结果果的的有有效效数数字字与与诸诸因因子子中中有有效效数数字字最最少的一个相同。少的一个相同。 4.178 10.1 4178 4178 421978=42.2有效数字及运算有效数字及运算 有效数字的运算有效数字的运算3 3 3 3、乘方开方、乘方开方、乘方开方、乘方开方：有效数字与其底的有效数字相同。：有效数字与其底的有效数字相同。4 4 4 4、对数函数、对数函数、对数函数、对数函数: : 运算后的尾数位数与真数位数相同运算后的尾数位数与真数位数相同 例：例：lg1.938 = 0.2973lg1.938 = 0.2973 lg1938 = 3 + lg1.938 = 3.2973 lg

25、1938 = 3 + lg1.938 = 3.29735 5 5 5、指数函数、指数函数、指数函数、指数函数: :运算后的有效数字的位数与指数的运算后的有效数字的位数与指数的 小数点后的位数相同（包括紧接小数点后的位数相同（包括紧接 小数点后的零）。小数点后的零）。 例：例： 10 106.25 6.25 = 1.8 10= 1.8 106 6 10 100.0035 0.0035 = 1.008= 1.008有效数字及运算有效数字及运算 有效数字的运算有效数字的运算6 6 6 6、三角函数、三角函数、三角函数、三角函数: :取位随角度有效数字而定。取位随角度有效数字而定。 例：例：Sin30

26、00= 0.5000Sin3000= 0.5000 Cos2016= 0.9381 Cos2016= 0.93817 7、取常数与测量值的有效数字的位数相同。、取常数与测量值的有效数字的位数相同。有效数字及运算有效数字及运算 有效数字的运算有效数字的运算有效数字及运算有效数字及运算 有效数字尾数的舍取规则例：将下列数字全部修约为四位有效数字例：将下列数字全部修约为四位有效数字 1 1）尾数）尾数4 4，1.118400001.1181.118400001.1182 2）尾数）尾数6 6，1.118600001.1191.118600001.1193 3）尾数）尾数5 5， a a）5 5右面还

27、有不为右面还有不为0 0的数的数 1.118599991.119 1.118500011.119 1.118599991.119 1.118500011.119 b b） 5 5右面尾数为右面尾数为0 0则凑偶则凑偶1.117500001.118 1.118500001.1181.117500001.118 1.118500001.118 口诀：口诀： 4 4舍舍6 6入入5 5看右，看右，5 5后有数进上去，后有数进上去， 尾数为尾数为0 0向左看，左数奇进偶舍弃。向左看，左数奇进偶舍弃。 例例2 2：测得某园柱体质量：测得某园柱体质量m m，直径，直径d d，高度，高度h h值如下，计值如

28、下，计算其密度及不确定度。算其密度及不确定度。间接测量不确定度的合成间接测量不确定度的合成举举 例例例例2 2解：解：1 1、园柱体密度公式：、园柱体密度公式：2 2、计算密度平均值：、计算密度平均值：三位有效数字三位有效数字3、间接测量量的不确定度计算、间接测量量的不确定度计算误差只取一位误差只取一位测量结果：测量结果：最后一位与误差最后一位与误差位对齐位对齐数据处理的基本方法数据处理的基本方法 作图法作图法 作图法可形象、直观地显示出物理量之间的函数关系，也可用作图法可形象、直观地显示出物理量之间的函数关系，也可用来求某些物理参数，因此它是一种重要的数据处理方法。作图时要来求某些物理参数，

29、因此它是一种重要的数据处理方法。作图时要先整理出数据表格，并要用坐标纸作图。先整理出数据表格，并要用坐标纸作图。1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小 坐标分度值的选取应能基本反映测量值的准确度或精密坐标分度值的选取应能基本反映测量值的准确度或精密度。根据表数据度。根据表数据U 轴可选轴可选1mm1mm对应于对应于0.10 V0.10 V，I 轴可选轴可选1mm1mm对对应于应于0.20 mA0.20 mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标范围、数据，并可定坐标纸的大小（略大于坐标范围、数据范围）范围） 约为约为130 mm130 130 mm130 m mm m。表表1 1：伏安法测电阻实

30、验数据：伏安法测电阻实验数据 例3： 2.标明坐标轴： 用粗实线画坐标轴，用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位轴的名称或符号、单位, ,再再按顺序标出坐标轴整分格按顺序标出坐标轴整分格上的量值。上的量值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.003.标实验点： 实验点可用实验点可用“ ”、 “ ”、“ ”等符号标等符号标出（同一坐标系下不同曲出（同一坐标系下不同曲线用不同的符号线用不同的符号

31、）。）。 4. 连成图线： 用直尺、曲线板等把用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。点连成直线、光滑曲线。一般不强求直线或曲线通一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使图线过每个实验点，应使图线线正穿过实验点时可以在线正穿过实验点时可以在两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图点处断开。点处断开。5.标出图线特征： 在图上空白位置标明在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的实验条件或从图上得出的某些参数。如利用所绘直某些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻线可给出被测电阻R大小：大小：从所绘直线上读取两点从所绘直线上读取两点 A、B 的坐标就可求

32、出的坐标就可求出 R 值。值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.006.标出图名： 在图线下方或空白位在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些置写出图线的名称及某些必要的说明。必要的说明。A(1.00,2.76)由图上A、B两点可得被测电阻R为：至此一张图才算完成电阻伏安特性曲线电阻伏安特性曲线作者：作者：xxxxB(7.00,18.58)不当图例展示不当图例展示：n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001

33、.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图图 1不当：曲线太粗，不均匀，不光滑。应该用直尺、应该用直尺、曲线板等工曲线板等工具把实验点具把实验点连成光滑、连成光滑、均匀的细实均匀的细实线。线。作图法处理实验数据作图法处理实验数据数据处理的基本方法数据处理的基本方法 作图法作图法n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图改正为：图 2I (mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003

34、.00电学元件伏安特性曲线不当：横轴坐标分度选取不当。横轴以横轴以3 cm3 cm 代代表表1 V1 V，使作图，使作图和读图都很困难。和读图都很困难。实际在选择坐标实际在选择坐标分度值时，应既分度值时，应既满足有效数字的满足有效数字的要求又便于作图要求又便于作图和读图，一般以和读图，一般以1 mm 1 mm 代表的量代表的量值是值是1010的整数次的整数次幂或是其幂或是其2 2倍或倍或5 5倍。倍。I (mA)U (V)o o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特性曲线改正为：数据处理的基本方

35、法数据处理的基本方法 逐差法逐差法 当自变量等间距变化，且两物理量间呈线性关当自变量等间距变化，且两物理量间呈线性关系时系时, ,可用逐差法处理数据。可用逐差法处理数据。 例如：在砝码例如：在砝码m(g)重力作用下，弹簧的伸长量重力作用下，弹簧的伸长量x(cm)，数据如下表。用逐差法求弹簧的倔强系数，数据如下表。用逐差法求弹簧的倔强系数 。序号序号12345678910m(g)1.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.00x(cm)2.004.016.057.859.7011.8513.7516.0217.8619.94数据处理的基本方法数据处理的基本方法

36、逐差法逐差法 解：先将数据对分成前后两组，再将两组数据解：先将数据对分成前后两组，再将两组数据中的中的x 按对应顺序逐项相减：按对应顺序逐项相减：则每隔则每隔5 5项的平均值项的平均值所以所以 逐差法既保持了多次测量的优越性，又具有对逐差法既保持了多次测量的优越性，又具有对数据取平均的效果。数据取平均的效果。数据处理的基本方法数据处理的基本方法 最小二乘法拟合最小二乘法拟合 设两物理量设两物理量 x x、y y 满足线性关系满足线性关系 y = a+bxy = a+bx，等精度地测得一组互相独立的实验数据等精度地测得一组互相独立的实验数据 x xi i，y yi i i = 1,i = 1,.

37、,n.,n当所测各当所测各 y yi i 值与拟合直线上的值与拟合直线上的 a+bxa+bxi i 之间偏差的之间偏差的平方和最小时，即平方和最小时，即 所得系数所得系数 a,b a,b 最好最好, ,拟合公式即为最佳经验公式拟合公式即为最佳经验公式。最小二乘法直线拟合最小二乘法直线拟合最小二乘法直线拟合最小二乘法直线拟合解方程得解方程得: :最小二乘法直线拟合最小二乘法直线拟合 最小二乘法处理数据除给出最小二乘法处理数据除给出 a a、b b 外，还应给出相外，还应给出相关系数关系数 r ， r 定义为定义为 r 表表示示两两变变量量之之间间的的函函数数关关系系与与线线性性的的符符合合程程度

38、度，r -1-1，11。| |r| |1 1，x x、y y 间间线线性性关关系系好好， | |r| |0 0 ，x x、y y 间无线性关系，拟合无意义。间无线性关系，拟合无意义。 物物理理实实验验中中一一般般要要求求 r 绝绝对对值值达达到到0.9990.999以以上上(3个个9 9以上以上) ) 。其中其中相关系数 r标准偏差标准偏差最小二乘法直线拟合最小二乘法直线拟合怎样上好物理实验课怎样上好物理实验课u 课前实验预习课前实验预习u 课堂实验操作课堂实验操作u 课后撰写报告课后撰写报告实验课教学的三个环节：实验课教学的三个环节：1、实验课前预习、实验课前预习 (1)(1)课前仔细阅读实

39、验教材，以达到；课前仔细阅读实验教材，以达到； 明确明确学习该实验的目的学习该实验的目的； 基本弄懂基本弄懂实验原理、实验条件、使用仪器实验原理、实验条件、使用仪器； 实验实验注意事项注意事项。 (2)(2)写出预习报告：写出预习报告： 实验题目；实验题目； 实验目的；实验目的； 实验原理，实验原理，包括主要计算公式、实验简图；包括主要计算公式、实验简图；不要抄书！不要抄书！ 数据记录表格；数据记录表格；怎样上好物理实验课怎样上好物理实验课2、课堂实验操作、课堂实验操作 实验操作是实验的核心，是学生主动研究、探索的好机会，实验操作是实验的核心，是学生主动研究、探索的好机会，一个实验收获的大小取

40、决于个人主观能动性发挥的程度。一个实验收获的大小取决于个人主观能动性发挥的程度。 （1 1） 在了解仪器的调整和使用方法、在了解仪器的调整和使用方法、 注意事项的基础上，注意事项的基础上，经教师检查无误后方可进经教师检查无误后方可进 行实验操作。行实验操作。 （2 2） 努力弄懂为何这样安排实验步骤，这些操作步骤的目努力弄懂为何这样安排实验步骤，这些操作步骤的目的是什么。的是什么。 （3 3）记录实验数据前，首先仔细观察实验现象，思考为什么记录实验数据前，首先仔细观察实验现象，思考为什么会产生这种现象。会产生这种现象。 （4 4）认真读取数据，将数据规范填入记录表格。根据误差分认真读取数据，将

41、数据规范填入记录表格。根据误差分布，对结果影响较大的量一定要努力测准。布，对结果影响较大的量一定要努力测准。 （5 5）原始数据须经指导老师检查，签字后请将使用的仪器整原始数据须经指导老师检查，签字后请将使用的仪器整理好，归回原处经教师允许后方可离开实验室。理好，归回原处经教师允许后方可离开实验室。怎样上好物理实验课怎样上好物理实验课3 3、课后撰写实验报告、课后撰写实验报告（1 1）实验名称；（）实验名称；（2 2）实验目的；）实验目的；（3 3）实验原理：简单叙述有关物理内容（电路图、光路图、）实验原理：简单叙述有关物理内容（电路图、光路图、 实验装置示意图、测量依据的主要公式、需要实验装

42、置示意图、测量依据的主要公式、需要 满足的实验条件等；满足的实验条件等；（4 4）实验步骤：简明扼要；）实验步骤：简明扼要；（5 5）实验数据：表格要给出表的名称，写清已知量、待测量和）实验数据：表格要给出表的名称，写清已知量、待测量和 单位。记录主要仪器的型号、规格、等级、误单位。记录主要仪器的型号、规格、等级、误 差限等。老师签字的原始数据附上。差限等。老师签字的原始数据附上。怎样上好物理实验课怎样上好物理实验课课后按要求完成实验报告课后按要求完成实验报告, ,并在下次实验时交来。并在下次实验时交来。（6 6）数据处理与结果：）数据处理与结果： 按要求计算待测量的值和不确定度，计算要有简要

43、的过程，按要求计算待测量的值和不确定度，计算要有简要的过程，作图一定要用坐标纸。一定要列出完整的实验结果，注意有作图一定要用坐标纸。一定要列出完整的实验结果，注意有效数字和单位的正确表达；效数字和单位的正确表达；（7 7）问题讨论：）问题讨论： 找出影响结果的主要因素，提出减小误差可能采取的措施，找出影响结果的主要因素，提出减小误差可能采取的措施，对实验中异常现象的解释，对实验方法或手段改进的建议。对实验中异常现象的解释，对实验方法或手段改进的建议。课后思考题。课后思考题。 怎样上好物理实验课怎样上好物理实验课上课须知上课须知实验室守则及考勤实验室守则及考勤实验成绩的评定实验成绩的评定本学期课

44、程安排本学期课程安排上课须知上课须知 实验室守则及考勤实验室守则及考勤1.1.实验室守则实验室守则1 1）没有预习报告不能做实验。）没有预习报告不能做实验。2 2）不按要求操作，损坏仪器要赔偿。）不按要求操作，损坏仪器要赔偿。3 3）不得穿拖鞋和背心进入实验室，不得抽烟和吃东西。）不得穿拖鞋和背心进入实验室，不得抽烟和吃东西。5 5）遇到自己不能解决的问题应及时报告老师。）遇到自己不能解决的问题应及时报告老师。6 6）做完实验要整理桌、凳，实验数据须经指导老师签字后）做完实验要整理桌、凳，实验数据须经指导老师签字后才能离开实验室。才能离开实验室。7 7）实验报告（原始数据付后）在下次实验时缴上

45、，不得迟）实验报告（原始数据付后）在下次实验时缴上，不得迟交，不合要求要重写。交，不合要求要重写。2.2.学生考勤学生考勤1 1）按时上课。迟到）按时上课。迟到1515分钟以上者，取消该次实验的上课资分钟以上者，取消该次实验的上课资格，迟到格，迟到1515分钟以内者，任课教师将按情况对本次实验进分钟以内者，任课教师将按情况对本次实验进行扣分。行扣分。2 2）上课前学生在登记表上签到，对号入座。认真完成实验）上课前学生在登记表上签到，对号入座。认真完成实验内容和要求，不早退。内容和要求，不早退。3 3）请假事宜：病假必须要有医院的证明；事假需持学生所）请假事宜：病假必须要有医院的证明；事假需持学

46、生所在院系负责人签字的请假条。在院系负责人签字的请假条。4 4）病、事假过后，必须尽快与任课教师联系，将所缺实验）病、事假过后，必须尽快与任课教师联系，将所缺实验补上。补上。上课须知上课须知 实验室守则及考勤实验室守则及考勤实验成绩的评定实验成绩的评定1.1.成绩评定办法成绩评定办法1 1）缺做一次实验，本学期实验不给成绩；）缺做一次实验，本学期实验不给成绩；2 2）如如果果某某个个实实验验缺缺少少实实验验报报告告，则则该该次次实实验验 报告为报告为0 0分；分；3 3）实验报告无教师签字的，报告无效；）实验报告无教师签字的，报告无效；4 4）如发现抄袭实验报告，抄袭和被抄袭的实）如发现抄袭实

47、验报告，抄袭和被抄袭的实验报告都是验报告都是0 0分；分；上课须知上课须知 实验成绩评定实验成绩评定2.2.评分参考标准评分参考标准期末成绩期末成绩= =平时成绩平时成绩 70%+70%+期末考试期末考试 30%30%平时成绩计算方法：平时成绩计算方法：1 1）课堂）课堂(50(50分分) ) 预习预习2020分、课堂纪律分、课堂纪律1010、实验操作、实验操作2020分分. .2 2）实验报告（）实验报告（5050分）分） 实验原理及方法：实验原理及方法：1515分；分； 实验步骤：实验步骤：5 5分；分； 实验数据：实验数据：1010分；分； 数据处理及实验结果：数据处理及实验结果：151

48、5分分 结果分析及讨论：结果分析及讨论：5 5分；分；上课须知上课须知 实验成绩评定实验成绩评定实验内容实验内容： 1 1、固体导热系数的测定、固体导热系数的测定 （503503室）室） 2 2、钢丝杨氏模量的测定、钢丝杨氏模量的测定 （502502室）室） 3 3、电学元件伏安特性的测量、电学元件伏安特性的测量 （30305 5室）室） 4 4、惠斯通电桥、惠斯通电桥 （307307室）室） 5 5、示波器的使用、示波器的使用 （302302室）室）6 6、等厚干涉的应用、等厚干涉的应用 （403403室）室） 7 7、霍尔效应及应用、霍尔效应及应用 （303303室）室） 8 8、分光计的调节和使用、分光计的调节和使用 （402402室）室）上课须知上课须知 本学期课程安排本学期课程安排 实验循环次序实验循环次序 1 2 3 4 1 2 3 4 8 7 6 5 8 7 6 5上课须知上课须知 本学期课程安排本学期课程安排祝同学们学习愉快祝同学们学习愉快! !