物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(可打印)

1、測(cè)量的定義以確左被測(cè)物理量的量值為目的的全部操作。測(cè)量的操作包括：選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法：推導(dǎo)出測(cè)量的原理；選擇適合的測(cè)量?jī)x器并止確地完成對(duì)儀器的使用；獲得想要的測(cè)量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理并得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。測(cè)量的分類(lèi)接測(cè)直量：從所用儀器直接讀出被測(cè)物理量的量值。間接測(cè)暈：通過(guò)測(cè)暈與被測(cè)物理暈有函數(shù)關(guān)系的其它直接測(cè)暈暈，算出被測(cè)物理暈 例如mpf隨機(jī)誤差的定義在一定條件下，對(duì)同一物理量多次測(cè)量的過(guò)程屮，以不可預(yù)知的方式變化著的測(cè)量誤差分量。 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布概率密度函數(shù)/（心）的物理意含義隨機(jī)誤差介于小區(qū)間ax, ay + 6z（ax） 內(nèi)的概率為：隨機(jī)誤差介于（一0, °）的概率為：ap(

2、-ay ax y a)= j /(ax)d(ax)-a(a, a)a0ax為置信區(qū)間，p為置信概率p= j /（ax）-df（ax） = 1滿(mǎn)足歸一化條件，即 -°° 標(biāo)準(zhǔn)誤差的物理含義 用它來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)的分散性。它是曲線拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)。它就是測(cè)量屮的隨機(jī)誤差分布范圍, 與置信概率有如下 關(guān)系：隨機(jī)誤差的特點(diǎn) 單峰性：絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出 現(xiàn)的概率大。對(duì)稱(chēng)性：絕對(duì)值相等且符號(hào)相反的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率一樣大。有界性：絕對(duì)值很大的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率非常小。抵償性：當(dāng)測(cè)量次數(shù)為無(wú)窮大時(shí)，隨機(jī)誤差的代數(shù)和趨于0。-3a -to -<r丁lajaacj i95j%

3、1隨機(jī)誤差的兩個(gè)特征參量平均值n日時(shí)/?工兀w() 即分析根據(jù)隨機(jī)誤差的抵償性oo在誤差理論屮，用標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)誤差。當(dāng) n>6時(shí)» = ”系統(tǒng)誤差的定義它是指在對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量的過(guò)程中，數(shù)值大小和符號(hào)保持恒定，或以可預(yù)知方式 變化的測(cè)量誤差分量。己定系統(tǒng)誤差：一旦發(fā)現(xiàn)，就要對(duì)它進(jìn)行修正，或者在測(cè)量值中把它給減掉。未肚系統(tǒng)誤差：要求估算出它的誤差分布的范圍儀器誤差不確定度的定義合理賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù) 含義：它是對(duì)測(cè)暈結(jié)果可信賴(lài)程度的評(píng)定。它表示了被測(cè)物理暈的真值以一定概率落在了某 個(gè)量值范圍之內(nèi)。即: 不確定度的分類(lèi)以評(píng)定方法的不同，分為

4、a類(lèi)不確定度（"力（兀）,用統(tǒng)計(jì)方法得到）和b類(lèi)不確定度（切（兀），用非統(tǒng)計(jì)方法得到）。以概率不同，分為標(biāo)準(zhǔn)不確定度（"coo）和擴(kuò)展不確定度（ 5 ）o這二者的關(guān)系為:up = kuc（x）q不確定度的評(píng)定ua（xi） = s（x） = -a類(lèi)不確定度，是由重復(fù)觀測(cè)列的標(biāo)準(zhǔn)偏差s （x）算得，即：3b類(lèi)不確定度是依據(jù)有關(guān)的測(cè)量信息和經(jīng)驗(yàn)來(lái)加以評(píng)定的，重點(diǎn)考慮各種不同類(lèi)型的儀器所產(chǎn)生的測(cè)量不確定度，即: 直接測(cè)量不確定度的計(jì)算多次測(cè)量:其中竝=知uc單次測(cè)量:up = kuc(x)多次測(cè)量k = 2單次測(cè)量疋=有效數(shù)字 有效數(shù)字的定義：由準(zhǔn)確數(shù)字（若干位）和可疑數(shù)字（一位或

5、兩位）構(gòu)成的測(cè)量值。有效數(shù)字的位數(shù) 以數(shù)據(jù)屮最高非0數(shù)字為界，其左邊的“0”不是有效數(shù)字，其右邊的“0”都是有效數(shù)字。公式中的常數(shù)被認(rèn)為是無(wú)窮多位有效數(shù)字。如果用科學(xué)記數(shù)法表示數(shù)據(jù)，則系數(shù)部分是有效數(shù)字。 儀器讀數(shù)規(guī)則 可以估讀的儀器，必須估讀到分度值的下一位。一般采用1/2和1/10估讀法。不能估讀的儀器（游標(biāo)卡尺、數(shù)顯儀表）就讀到分度值那一位。 單位換算十進(jìn)制：換算前后有效位數(shù)不變。非十進(jìn)制：換算后的有效位數(shù)由不確定度來(lái)決定。數(shù)據(jù)的修約尾數(shù)舍入規(guī)則：小于5舍去；大于5進(jìn)1；等于5時(shí)，湊成偶數(shù)。結(jié)果表達(dá)方法：不確定度一般只保留1位有效數(shù)字；但首位為小數(shù)字（1、2、3）時(shí)，可以保留2位。 中間

6、不確定度比規(guī)定多保留1位。測(cè)量值的有效位數(shù)決定于它的不確定度（與不確定度的未位取齊）。打匸1n-10.00527例1.直接測(cè)量（教材p45.第3大題）加二一 £ " = 2.5591 g s (mz) 解：n匸iu, = = 0.00167g聽(tīng)(加 j = = 0.0115guc(m) = & a(m)2 + 知伽f = 0.01 5gu = k- uc (m) = 0.023g測(cè)暈結(jié)果:m = 2.559 ±0.023g間接測(cè)量不確定度的計(jì)算間接測(cè)量的表達(dá)式："/（x|，x2xj間接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成測(cè) 量 公 式 的 函 數(shù) 關(guān) 系 為

7、加 減 形 式：叫（y）二j（學(xué)/（坷）2+（字叫（兀2）2+（工冷（兀）2 dx,dx2oxn測(cè)雖公式的函數(shù)關(guān)系為乘除（乘方、開(kāi)方）形式：e廠j（學(xué)上以幼）2+（學(xué)匚"2）尸+（學(xué)上叫久）2 oxdx2uxn例2：間接測(cè)量（教材p45.第4大題）解 m = m +2m2 =15916g£.(") = 0.015guc(m2) = 0.00g伽）尸+（誥仙）f015g= 2x0.015 = 0.03g測(cè)量結(jié)果:m = 15.92±0.03g測(cè)量數(shù)據(jù)uc (d) = up(d)/k= 0/2 = 0.05cm幺=如+如cos” a d sin z?

8、3;(&) = a = j_ =搭=0.0 "dduc (a) = a = o.oo5cv77微波布拉格衍射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量公式= 2d sin e其中：d = 5.0 ± 0.1c 加k = 1時(shí)有最大值c 如 2° =4.7010.011.012.013.014.015.016.017.01&019.020.0311.015.020.018.012.06.04.06.015.017.014.010.011.012.013.014.015.016.017.01&019.020.011.015.020.018.012.06.04.06.015

9、.017.014.0ka = 2d sin 0 = 2.079cm in 久=in 2 + in d + in sin 力也t+罰“（對(duì)“0022 ”站計(jì)心日驅(qū)綁作圖法用坐標(biāo)紙作圖。 選擇合適的坐標(biāo)軸比例。 標(biāo)出數(shù)據(jù)點(diǎn)和理論點(diǎn)。 連成光滑的圖線。 標(biāo)出圖名及注解圖解意義：利用c經(jīng)做好的圖線，我們可以定皐地求得待測(cè)皐或得到經(jīng)驗(yàn)公式。從圖中収兩點(diǎn)，可以計(jì)算出直線的斜率和截距。以本題為例:7.00-1.0018.58-2.76= 0.379伙 q)曲線改直。逐差法意義:對(duì)等間距測(cè)量的有序數(shù)據(jù)進(jìn)行逐項(xiàng)或相等間隔相減得到的結(jié)果。它可以充分利用數(shù)據(jù), 及時(shí)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，是物理實(shí)驗(yàn)中常用的數(shù)據(jù)處理方法。使用條件：自變量x是等間距變化的。被測(cè)物理量之間函數(shù)形式可以寫(xiě)成x的多項(xiàng)式-0逐項(xiàng)逐差分組逐差逐差法舉例拉