物理實驗緒論li228

1、華中科技大學華中科技大學物理實驗中心物理實驗中心2011年年2月月通通 知知1 1、班長或學習委員帶上班級同學名單、班長或學習委員帶上班級同學名單（學號和姓名）（包括留學生），于上（學號和姓名）（包括留學生），于上緒論課后的第二天，到科技樓北樓緒論課后的第二天，到科技樓北樓117117室確認同學信息，領取實驗卡。室確認同學信息，領取實驗卡。2 2、在第一次實驗課之前各班班長帶、在第一次實驗課之前各班班長帶3030元押金到科技樓北樓元押金到科技樓北樓213213室高老師處領室高老師處領取報告柜鑰匙。取報告柜鑰匙。3 3、科技樓北樓、科技樓北樓117117室有實驗報告紙、數(shù)室有實驗報告紙、數(shù)據(jù)記錄

2、紙和坐標紙，以班級為單位可前據(jù)記錄紙和坐標紙，以班級為單位可前去購買。去購買。課課 后后 任任 務務1 1、完成書面作業(yè)、完成書面作業(yè)練習題練習題4 4、5 5、7 7 （要求寫在實驗報告紙上）（要求寫在實驗報告紙上）2 2、必須在第、必須在第3 3周星期四以前，班長或學習周星期四以前，班長或學習委員以班為單位收齊作業(yè)，在上班時委員以班為單位收齊作業(yè)，在上班時間，將作業(yè)交到科技樓北樓間，將作業(yè)交到科技樓北樓315315尤小平尤小平老師處，過期不再收。老師處，過期不再收。第一部分第一部分第二部分第二部分物理實驗課須知物理實驗課須知物理實驗的數(shù)據(jù)處理物理實驗的數(shù)據(jù)處理緒論課內(nèi)容提要緒論課內(nèi)容提要物

3、理實驗課須知一、物理實驗課程序一、物理實驗課程序 1 1、預約實驗、預約實驗 2 2、預習并撰寫預習報告、預習并撰寫預習報告 3 3、獨立完成實驗如實記錄數(shù)據(jù)、獨立完成實驗如實記錄數(shù)據(jù) 4 4、按要求處理數(shù)據(jù)并完成實驗報告、按要求處理數(shù)據(jù)并完成實驗報告 5 5、按時將實驗報告交到指定位置、按時將實驗報告交到指定位置學生學號為不含字母學生學號為不含字母的全部數(shù)字的全部數(shù)字，如如u201011089,u201011089,登錄登錄時用時用201011089201011089初始密碼：初始密碼： 123456123456建議第一次登錄后立建議第一次登錄后立即修改密碼，新密碼即修改密碼，新密碼不要含有

4、字母。不要含有字母?？萍紭潜睒嵌谴髲d科技樓北樓二樓大廳觸摸屏觸摸屏2424小時可使用。小時可使用。ip：218.199.86.171二、物理實驗課預約二、物理實驗課預約三、物理實驗中心網(wǎng)站物理實驗中心網(wǎng)站ip：218.199.86.172四、物理實驗注意事項四、物理實驗注意事項1、物理實驗課、物理實驗課56學時，分兩個學期進行：學時，分兩個學期進行： 物理實驗（物理實驗（1）28學時在春季學期開課，學時在春季學期開課， 物理實驗（物理實驗（2）28學時在秋季學期開課。學時在秋季學期開課。2、每個學期分兩段上課，不允許跨段修、每個學期分兩段上課，不允許跨段修課和考試。課和考試。3、要求每個學生

5、在規(guī)定時間內(nèi)選做規(guī)定、要求每個學生在規(guī)定時間內(nèi)選做規(guī)定個數(shù)的實驗，并提交實驗報告。個數(shù)的實驗，并提交實驗報告。春季學期選做春季學期選做6個實驗個實驗+緒論作業(yè)），緒論作業(yè)），秋季學期選做秋季學期選做7個實驗。個實驗。5、每次課每次課4 4學時（學時（3 3小時），不允許遲小時），不允許遲到、曠課或早退到、曠課或早退 。 遲到一次從總成遲到一次從總成績中扣績中扣0.50.5分，遲到分，遲到3030分鐘以上，計分鐘以上，計算機自動做曠課論處，曠課一次從總算機自動做曠課論處，曠課一次從總成績中扣成績中扣3 3分分。4 、物理實驗采用先預約后實驗方式上物理實驗采用先預約后實驗方式上課，預約后課，預約后

6、要經(jīng)?？搭A約網(wǎng)上的通要經(jīng)常看預約網(wǎng)上的通知知。有關物理實驗的事項都將在網(wǎng)上通。有關物理實驗的事項都將在網(wǎng)上通知，不再對各個班單獨通知。知，不再對各個班單獨通知。6、課前應按要求寫好實驗預習報告，上實驗課前應按要求寫好實驗預習報告，上實驗課時不帶實驗預習報告，不允許做實驗。課時不帶實驗預習報告，不允許做實驗。7、實驗時刷卡簽到，不刷卡者以遲到論處實驗時刷卡簽到，不刷卡者以遲到論處。8、若有事不能做實驗，提前一天同學們自己若有事不能做實驗，提前一天同學們自己可以在網(wǎng)上撤銷實驗，當天有可以在網(wǎng)上撤銷實驗，當天有急事急事不能做不能做實驗，可到教室找任課教師請假，請假不扣實驗，可到教室找任課教師請假，請

7、假不扣分。分。9、曠課或請假后，同學應盡快重新預約，在曠課或請假后，同學應盡快重新預約，在規(guī)定的時間內(nèi)做夠規(guī)定的實驗個數(shù)。規(guī)定的時間內(nèi)做夠規(guī)定的實驗個數(shù)。10、實驗時按實驗設備號坐定，不要亂動別組實驗時按實驗設備號坐定，不要亂動別組的儀器設備，嚴格按照操作規(guī)程操作儀器的儀器設備，嚴格按照操作規(guī)程操作儀器。11、完成實驗后，預習報告和記錄草稿都應完成實驗后，預習報告和記錄草稿都應交指導教師檢查并簽字。交指導教師檢查并簽字。12、每個同學應獨立完成實驗，認真觀察實每個同學應獨立完成實驗，認真觀察實驗現(xiàn)象，實事求是記錄數(shù)據(jù)（驗現(xiàn)象，實事求是記錄數(shù)據(jù)（不允許用鉛筆不允許用鉛筆記錄數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)），不允許

8、抄襲、造假、涂改原始），不允許抄襲、造假、涂改原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。13、離開實驗室前，關閉電源開關，并應整離開實驗室前，關閉電源開關，并應整理好所用儀器，做好清潔衛(wèi)生。理好所用儀器，做好清潔衛(wèi)生。14、實驗報告連同數(shù)據(jù)記錄紙應在完成實驗的實驗報告連同數(shù)據(jù)記錄紙應在完成實驗的下一周內(nèi)交到有關實驗室的報告柜內(nèi)。下一周內(nèi)交到有關實驗室的報告柜內(nèi)。15、轉系、轉專業(yè)的學生應及時到科技樓北轉系、轉專業(yè)的學生應及時到科技樓北樓樓117117更新個人信息，以便準確發(fā)送成績更新個人信息，以便準確發(fā)送成績。1、信息齊全、格式規(guī)范。、信息齊全、格式規(guī)范。2、字體工整、干凈整潔。、字體工整、干凈整潔。3、表述正確、層次

9、清楚。、表述正確、層次清楚。4、圖表合理、討論認真。、圖表合理、討論認真。五、物理實驗報告及數(shù)據(jù)記錄要求五、物理實驗報告及數(shù)據(jù)記錄要求指發(fā)報告柜號指發(fā)報告柜號每個班一個號每個班一個號填寫預約時系填寫預約時系統(tǒng)所給的編號統(tǒng)所給的編號實驗課前需要實驗課前需要完成的部分完成的部分實驗課后需要實驗課后需要完成的部分完成的部分六、物理實驗考核與重修六、物理實驗考核與重修1、成績評定：、成績評定：平時平時70%+考試考試30% 平時：平時：課堂操作課堂操作50%+實驗報告實驗報告50%2、考試方式：、考試方式：閉卷閉卷 筆試考試（筆試考試（120分鐘）分鐘）3、考試范圍：緒論與所選實驗、考試范圍：緒論與所

10、選實驗4、考試時間與地點：由學校教務處通知、考試時間與地點：由學校教務處通知5、物理實驗不及格只有重修，沒有補考、物理實驗不及格只有重修，沒有補考6、不及格者按學期跟下一年級從頭重修、不及格者按學期跟下一年級從頭重修 物理實驗（物理實驗（1）不及格者在春季重修）不及格者在春季重修 物理實驗（物理實驗（2）不及格者在秋季重修）不及格者在秋季重修春季學期實驗項目春季學期實驗項目1、轉動慣量的測量、轉動慣量的測量2、示波器的調(diào)節(jié)和使用（坐標紙）、示波器的調(diào)節(jié)和使用（坐標紙）3、多功能擺的設計與研究、多功能擺的設計與研究4、分光計的調(diào)整與折射率的測定、分光計的調(diào)整與折射率的測定5、密立根油滴實驗（密立

11、根油滴實驗（第二冊第二冊）6、超聲聲速的測量超聲聲速的測量7、電子元件的伏安特性的測量電子元件的伏安特性的測量8、用補償法測量電壓和校準電表用補償法測量電壓和校準電表9、直流電橋及其應用直流電橋及其應用10、霍爾效應與應用設計霍爾效應與應用設計11、平行光管的調(diào)節(jié)和應用平行光管的調(diào)節(jié)和應用12、導熱系數(shù)的測量（導熱系數(shù)的測量（第二冊第二冊）這四個實驗為這四個實驗為基本實驗基本實驗,請請盡量選做。盡量選做。導熱系數(shù)的測量實驗導熱系數(shù)的測量實驗電子版講義電子版講義ip:218.199.86.171/bbs物理實驗的數(shù)據(jù)處理物理實驗的數(shù)據(jù)處理u給出待測量（其值或關系）給出待測量（其值或關系）u不確定

12、度的計算不確定度的計算u結果表達結果表達u數(shù)據(jù)處理舉例數(shù)據(jù)處理舉例u整理數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)u結果分析結果分析一、整理數(shù)據(jù)一、整理數(shù)據(jù)二、給出待測量（其值或關系）二、給出待測量（其值或關系）得出待測量的幾種方法得出待測量的幾種方法( (一般用于直接測量量）一般用于直接測量量）2、 列表法列表法3、 圖示法圖示法4、用最小二乘法求經(jīng)驗公式用最小二乘法求經(jīng)驗公式5、逐差法逐差法（要求自變量是等間隔變化而函要求自變量是等間隔變化而函數(shù)關系為線性數(shù)關系為線性）1、 算術平均法算術平均法對于間接測量量呢？對于間接測量量呢？ijd24比如對于電流密度比如對于電流密度1 1、不確定度基本不確定度基本概念概念三、不確

13、定度三、不確定度(uncertainty)(uncertainty)的計算的計算用標準偏差表示的測量不確定度用標準偏差表示的測量不確定度。與測量結果相關聯(lián)的參數(shù)，表征合理地賦予與測量結果相關聯(lián)的參數(shù)，表征合理地賦予被測量值的被測量值的分散性分散性。反映了由于測量誤差的。反映了由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度，是對被存在而對被測量值不能肯定的程度，是對被測量真值所處的量值范圍的評定。測量真值所處的量值范圍的評定。測量不確定度：測量不確定度：標準不確定度標準不確定度u ：niinxx121 niixnnxxn121 2、標準偏差標準偏差x 測量列測量列 x1 ， x2 ， x3 ， x

14、4 ， xn niixnx11上述概率為置信概率上述概率為置信概率（一般用（一般用p表示）表示），相應的區(qū)間叫置信區(qū)間相應的區(qū)間叫置信區(qū)間 物理量的值位于物理量的值位于 區(qū)間區(qū)間 的概率為的概率為68.3 %，,xxxx n當當時，時，比如比如位于位于 區(qū)間的概率為區(qū)間的概率為95.4 %。2,2xxxx 最佳值，最佳值， 期望值期望值離散離散程度程度x 統(tǒng)計統(tǒng)計意義意義 ： 標準不確定度分量，標準不確定度分量，由觀測列的統(tǒng)計分析評定。又稱為統(tǒng)計不確定度。由觀測列的統(tǒng)計分析評定。又稱為統(tǒng)計不確定度。 n當當時時，xau 意義意義 ：當測量次數(shù)：當測量次數(shù) 時物理量落在區(qū)間時物理量落在區(qū)間 內(nèi)的

15、概率為內(nèi)的概率為68.3 %68.3 % n,aauxux xpatu 當當n為有限時為有限時與測量次數(shù)與測量次數(shù) n 有關有關, ,也與也與 p p 有關。有關。tp 與與 n 及及 p 的關系的關系 34567890.954.303.182.782.572.452.372.311.96nptpaua a 類標準不確定度分量類標準不確定度分量 ：3、直接測量量的標準不確定度直接測量量的標準不確定度 標準不確定度標準不確定度分量，由不同于分量，由不同于a a類分量的其他方法確定。又稱類分量的其他方法確定。又稱非統(tǒng)計不確定度。非統(tǒng)計不確定度。22估儀uuub通常也通常也可可取可可取儀儀 buck

16、up儀儀稱為置信系數(shù)稱為置信系數(shù)稱為置信因子稱為置信因子ckp，bub 類標準不確定度分量類標準不確定度分量 ：b類標準不確定度可表示為：類標準不確定度可表示為：總的標準不確定度總的標準不確定度 2222bxpbautuuxu當當bxput 時時 xptxu 當當bxput 時時 buxu 在單次測量中在單次測量中 buxu 相對不確定度相對不確定度 %100 xxuxur4、間接測量量標準不確定度間接測量量標準不確定度),(321mxxxxfy ，各直接測各直接測量量的標準不確定度分別為：量量的標準不確定度分別為： 12(),(),. (),muxuxux已知已知y 的標準不確定度傳遞公式的

17、標準不確定度傳遞公式：)()(2122jmjjxuxfyu y 的相對標準不確定度傳遞公式的相對標準不確定度傳遞公式：)(ln)(2122jmjjrxuxfyu ixf 和和ixf ln被稱為不確定度的被稱為不確定度的傳遞系數(shù)傳遞系數(shù) 那么，那么，間接測量量傳遞公式推導舉例間接測量量傳遞公式推導舉例)()()(222zuxunu和差形式函數(shù)可直和差形式函數(shù)可直接求標準不確定度接求標準不確定度zxn：例1)()()()()(22222zuznxuxnnu1, 1znxn)()()(22zuxunu），（直接測量量（直接測量量didij24 )()2()()1()(22222dudiuijur )

18、()(jujjur 積商形式函數(shù)可先積商形式函數(shù)可先求相對標準不確定求相對標準不確定度度例例2:2:待測電流密度待測電流密度j j dijln2ln4lnln )()ln()()ln()(22222dudjiuijjur，ddjiij2ln1ln )()2()()1()(2222dudiuijur 四、結果表達四、結果表達( )yu y測量量值值（單位單位） %95 p理理論論值值測測量量值值 u%100理理論論值值理理論論值值測測量量值值ru當待測物理量有公認當待測物理量有公認標準值或理論值標準值或理論值時，其測時，其測量不確定度可表示為量不確定度可表示為：此時結果表達為此時結果表達為: :

19、%100理理論論值值理理論論值值測測量量值值ru（單位單位）y 測量量值值)(20056000gm )(10)02. 060. 5(4gm 結果表述中不確定度只能取結果表述中不確定度只能取1 1位有效數(shù)位有效數(shù)字，相對不確定度取字，相對不確定度取1 1到到2 2位有效數(shù)字，位有效數(shù)字，測量值有效數(shù)字尾數(shù)與不確定度尾數(shù)測量值有效數(shù)字尾數(shù)與不確定度尾數(shù)應對齊應對齊關于有效數(shù)字關于有效數(shù)字l 有效數(shù)字有效數(shù)字 由測量（計算）結果中準確數(shù)字由測量（計算）結果中準確數(shù)字和最后一位可疑數(shù)字構成和最后一位可疑數(shù)字構成 l 實驗測量中記錄的數(shù)據(jù)必須是有效數(shù)字，實驗測量中記錄的數(shù)據(jù)必須是有效數(shù)字，有效數(shù)位直接反

20、映測量的準確度，不能隨意有效數(shù)位直接反映測量的準確度，不能隨意取舍。取舍。l 擬舍棄數(shù)字不等于擬舍棄數(shù)字不等于5 5時，大于時，大于5 5則進，小于則進，小于5 5則舍。擬舍棄數(shù)字等于則舍。擬舍棄數(shù)字等于5 5時，欲保留數(shù)字末時，欲保留數(shù)字末位是奇數(shù)則進，是偶數(shù)則舍。位是奇數(shù)則進，是偶數(shù)則舍。 保留三位保留三位有效數(shù)字有效數(shù)字 a=37.24 a=37.2 =37.250 =37.2 c=37.15 c=37.2 五、結果分析五、結果分析224dirij 電電流流密密度度的的測測量量儀器：千分尺千分尺 儀器誤差0.004mm 電流表電流表 量程15ma 精度0.5級d /mm0.508 0.5

21、10 0.507 0.509 0.509 0.511六、六、數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 處處 理理 舉舉 例例mauiumaumakaakmaibb075. 0)(075. 0075. 0%5 . 015%04.14 儀儀儀儀為為電電表表精精度度等等級級）為為使使用用的的量量程程，（電電表表額額定定誤誤差差：mmutuudubdpba0052. 0)()(2222 mmummtummmmdbddpad004.0004.057.20013.0509.0 儀儀儀儀 222/03.69509. 014. 304.1444mmmadij 021. 0)(4)(12222 dudiuiur2/4 . 1)(mmmaju

22、jur %)95(/1692 pmmmajthank you！ 列表法列表法溫度溫度 t ( c )20.025.030.035.040.045.0電阻電阻r r ( )21981869153012671034890t273.2+t(k)293.2298.2303.2308.2313.2318.2110-3/t(1/k)3.4113.3533.2983.2453.1933.1431nrt7.6957.5337.3337.1446.9416.790半導體熱敏電阻的電阻與溫度的關系半導體熱敏電阻的電阻與溫度的關系表名表名物理量及單位物理量及單位測量數(shù)據(jù)（有效數(shù)字）測量數(shù)據(jù)（有效數(shù)字）線性線性回歸回

23、歸 作圖法作圖法作圖規(guī)則作圖規(guī)則1 1、選取坐標紙、選取坐標紙2 2、定坐標軸、定坐標軸 橫軸橫軸- -自變量自變量 縱軸縱軸- -因變量因變量 （用粗實線）（用粗實線）3 3、標注物理量名及、標注物理量名及單位單位4 4、坐標分度、坐標分度便于讀數(shù)便于讀數(shù)與測量儀器最與測量儀器最 小刻度對應小刻度對應 5 5、描點連線、描點連線6 6、標注圖名、標注圖名 物理量名物理量名單位單位光滑曲線光滑曲線測點均分曲線兩側測點均分曲線兩側圖名圖名正確分度正確分度x、 y之間線性性的程度，之間線性性的程度，或者最小二乘法應用是否或者最小二乘法應用是否合適，根據(jù)合適，根據(jù)相關系數(shù)相關系數(shù)r來判來判斷斷222