實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論課(2)-凌翠翠2014-4

1、凌翠翠凌翠翠 電電 話：話：8698337186983371物理實(shí)驗(yàn)中心物理實(shí)驗(yàn)中心 20142014年年1010月月大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論（二）（二） 在墨西哥，有一個(gè)離我們很遠(yuǎn)卻又很近的寓言。在墨西哥，有一個(gè)離我們很遠(yuǎn)卻又很近的寓言。 一群人急匆匆地趕路，突然，一個(gè)人停了下一群人急匆匆地趕路，突然，一個(gè)人停了下來。旁邊的人很奇怪：為什么不走了？來。旁邊的人很奇怪：為什么不走了？停下的人停下的人一笑：走得太快，靈魂落在了后面，我要等等它。一笑：走得太快，靈魂落在了后面，我要等等它。 把握方向，堅(jiān)持夢(mèng)想把握方向，堅(jiān)持夢(mèng)想思考中前進(jìn)思考中前進(jìn)前世不忘，后事之師前世不忘，后事之師

2、積累中成長(zhǎng)積累中成長(zhǎng)著眼未來，與時(shí)俱進(jìn)著眼未來，與時(shí)俱進(jìn)完善中成才完善中成才第一節(jié)第一節(jié) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中常見問題解析大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中常見問題解析 要點(diǎn)：要點(diǎn)：有效數(shù)字問題；數(shù)據(jù)處理問題；實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)問題；有效數(shù)字問題；數(shù)據(jù)處理問題；實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)問題；實(shí)驗(yàn)操作問題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告問題等。實(shí)驗(yàn)操作問題；實(shí)驗(yàn)報(bào)告問題等。第二節(jié)第二節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量方法物理實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量方法 要點(diǎn)：要點(diǎn)：六種常用基本測(cè)量思想方法。比較法；放大法；六種常用基本測(cè)量思想方法。比較法；放大法；補(bǔ)償法；模擬法；干涉法；轉(zhuǎn)換測(cè)量法非電量電測(cè)法補(bǔ)償法；模擬法；干涉法；轉(zhuǎn)換測(cè)量法非電量電測(cè)法。第三節(jié)第三節(jié) 處理系統(tǒng)誤差的基本知識(shí)處理系

3、統(tǒng)誤差的基本知識(shí) 要點(diǎn)：要點(diǎn)：系統(tǒng)誤差的分類；系統(tǒng)誤差的一般處理過程；消系統(tǒng)誤差的分類；系統(tǒng)誤差的一般處理過程；消除或減小系統(tǒng)誤差的測(cè)量方法。除或減小系統(tǒng)誤差的測(cè)量方法。主要內(nèi)容主要內(nèi)容1-1 1-1 有效數(shù)字問題有效數(shù)字問題1-2 1-2 作圖法處理數(shù)據(jù)問題作圖法處理數(shù)據(jù)問題1-3 1-3 逐差法處理數(shù)據(jù)問題逐差法處理數(shù)據(jù)問題1-4 1-4 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)問題實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)問題1-5 1-5 實(shí)驗(yàn)操作問題實(shí)驗(yàn)操作問題1-6 1-6 實(shí)驗(yàn)報(bào)告問題實(shí)驗(yàn)報(bào)告問題1-7 1-7 建立經(jīng)驗(yàn)公式的基本步驟建立經(jīng)驗(yàn)公式的基本步驟1-8 1-8 儀器極限誤差的處理儀器極限誤差的處理第一節(jié)第一節(jié) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中常見問題

4、解析大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中常見問題解析1-1 1-1 有效數(shù)字問題有效數(shù)字問題一、測(cè)量讀數(shù)和數(shù)據(jù)記錄的有效數(shù)字一、測(cè)量讀數(shù)和數(shù)據(jù)記錄的有效數(shù)字2.00cm1. 1. 有刻度或指針的儀表：最小刻度以有刻度或指針的儀表：最小刻度以下再估讀一位。正好是下再估讀一位。正好是整刻度整刻度，估讀位上記估讀位上記“”。2. 2. 數(shù)字顯示儀表：顯示值均為有效數(shù)數(shù)字顯示儀表：顯示值均為有效數(shù)字，不再估讀。字，不再估讀。3. 3. 多量程儀表：合理選擇量程，充分多量程儀表：合理選擇量程，充分利用儀器精度，測(cè)量讀數(shù)有效數(shù)字位數(shù)最多。利用儀器精度，測(cè)量讀數(shù)有效數(shù)字位數(shù)最多。在保證能夠測(cè)量出來的情況下，量程盡在保證能夠測(cè)量

5、出來的情況下，量程盡量小。量小。目的目的數(shù)據(jù)記錄的有效數(shù)字，如實(shí)反映測(cè)量?jī)x器的精度數(shù)據(jù)記錄的有效數(shù)字，如實(shí)反映測(cè)量?jī)x器的精度。 例例1 1 ：最小刻度為最小刻度為mmmm的的尺子正確讀數(shù)，尺子正確讀數(shù)，2.02.00 0cmcm；如果記為；如果記為2.0cm 2.0cm 尺子的最小刻度是尺子的最小刻度是cmcm；2.000cm 2.000cm 最小刻度是最小刻度是0.1mm0.1mm二、中間結(jié)果和常數(shù)的有效數(shù)字二、中間結(jié)果和常數(shù)的有效數(shù)字例例2 2 ：右邊：右邊多量程多量程電壓表，正確選擇量電壓表，正確選擇量程程200mV200mV，讀數(shù)，讀數(shù)106.2mV106.2mV，四位有效數(shù)字四位有效

6、數(shù)字；如；如果選擇果選擇 2020mVmV 無法測(cè)出無法測(cè)出； 2 2V V 讀數(shù)讀數(shù)0.1060.106V V，三位有效數(shù)字，三位有效數(shù)字；2020V V 讀數(shù)讀數(shù)0.110.11V V，二位有效數(shù)字。，二位有效數(shù)字。中間結(jié)果和常數(shù)的有效數(shù)字一般比直接測(cè)量讀數(shù)的有效中間結(jié)果和常數(shù)的有效數(shù)字一般比直接測(cè)量讀數(shù)的有效數(shù)字多取數(shù)字多取1212位。位。例如：測(cè)量圓的面積，例如：測(cè)量圓的面積，S=rS=r2 2直接測(cè)量直接測(cè)量r r讀數(shù)：讀數(shù)：4.5678m4.5678m，4.5672m4.5672m，4.5679m4.5679m，4.5676m4.5676m，五位有效數(shù)字五位有效數(shù)字；平均值（中間結(jié)

7、果）：平均值（中間結(jié)果）：4.56764.56762525m m，七位有效數(shù)字七位有效數(shù)字；常數(shù)常數(shù)：3.1415933.141593，七位有效數(shù)字七位有效數(shù)字。三、不確定度的有效數(shù)字三、不確定度的有效數(shù)字= 0.5350 = 0.6； = 0.112 = 0.1或或0.11B= 1.25 % B= 1%或或1.2% ； B= 12.52 % B= 13%不確定度一般只取不確定度一般只取一位有效數(shù)字一位有效數(shù)字，特殊情況可以取二位，但最多不特殊情況可以取二位，但最多不超過二位。不確定度有效數(shù)字取舍一般采用超過二位。不確定度有效數(shù)字取舍一般采用1/31/3修約規(guī)則修約規(guī)則。特殊情況：首位數(shù)字是特

8、殊情況：首位數(shù)字是“1 1”或或“2 2”，否則一般只取一位。，否則一般只取一位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字由不確定度確定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字由不確定度確定。有效數(shù)字的末位與不確定度的末位對(duì)齊有效數(shù)字的末位與不確定度的末位對(duì)齊。單位換算時(shí)有效數(shù)字的單位換算時(shí)有效數(shù)字的位數(shù)保持不變位數(shù)保持不變。大數(shù)和小數(shù)。大數(shù)和小數(shù)用科學(xué)記數(shù)法表用科學(xué)記數(shù)法表示。示。例如：例如： 測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：1.3m1.3m1.31.310103 3mm mm 1300mm1300mm 測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：1300mm1300mm1.300 1.300 1010-3-3m m 1.3m 1.3m四、四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字實(shí)驗(yàn)

9、結(jié)果的有效數(shù)字五、五、 單位換算的有效數(shù)字單位換算的有效數(shù)字例例 題題用千分尺（示值誤差為用千分尺（示值誤差為0.004mm0.004mm）測(cè)量一鋼球直徑）測(cè)量一鋼球直徑6 6次，次， 分別測(cè)得結(jié)分別測(cè)得結(jié)果為：果為：14.25614.256、14.27814.278、14.26214.262、14.26314.263、14.24214.242、14.272(mm)14.272(mm)，用天平，用天平（儀器示值誤差為（儀器示值誤差為0.06g0.06g）測(cè)得其質(zhì)量一次值為）測(cè)得其質(zhì)量一次值為11.84g11.84g，試求鋼球的密度，試求鋼球的密度，正確表示出測(cè)量結(jié)果。，正確表示出測(cè)量結(jié)果。次數(shù)

10、次數(shù)123456儀器誤差儀器誤差直徑直徑d/mmd/mm14.25614.27814.26214.26314.24214.2720.004mm質(zhì)量質(zhì)量m/gm/g11.840.06g 解：解：表表1 1 測(cè)量鋼球密度數(shù)據(jù)表測(cè)量鋼球密度數(shù)據(jù)表612622.1461iimmdd（1 1）計(jì)算密度最佳值）計(jì)算密度最佳值直徑的平均值：直徑的平均值：密度最佳值為：密度最佳值為：中間結(jié)果有效中間結(jié)果有效數(shù)字多取數(shù)字多取直徑不確定度直徑不確定度B B類分量：類分量：mmdUB0023. 0732. 1004. 03)(儀直徑合成不確定度：直徑合成不確定度：mmuSdUddC0058. 0)(22gmUmUB

11、C03. 03)()(儀密度的不確定度：密度的不確定度：332423220300280)(18)(6)()()(g/cm.g/cm.dUdmmUddUdmUmUCCCCC（2 2）計(jì)算不確定度）計(jì)算不確定度直徑不確定度直徑不確定度A A類分量：類分量：mmdddUiiA0053.0)16(6)()(612中間結(jié)果有效數(shù)字可中間結(jié)果有效數(shù)字可以多取以多取質(zhì)量不確定度質(zhì)量不確定度B B類分量：類分量：實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度有效數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度有效數(shù)字一般只取一位字一般只取一位mmd)006. 0262.14(直徑結(jié)果表示：直徑結(jié)果表示：g)03. 084.11(m質(zhì)量結(jié)果表示：質(zhì)量結(jié)果表示：實(shí)驗(yàn)結(jié)果的

12、完整表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的完整表示鋼球密度的測(cè)量結(jié)果表示為：鋼球密度的測(cè)量結(jié)果表示為： %4 . 0/)03. 080. 7( %38. 0%100)()(/03. 0)(/77946. 7333BcmgUUcmgUcmgCrC實(shí)驗(yàn)結(jié)果：，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字由不確定度確定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字由不確定度確定，有效數(shù)字的末位與不確定度的末位對(duì)齊。有效數(shù)字的末位與不確定度的末位對(duì)齊。（1 1）最佳值）最佳值 （2 2）合成不確定度）合成不確定度 （3 3）相對(duì)不確定度）相對(duì)不確定度（4 4）單位）單位 （5 5）表達(dá)形式正確。）表達(dá)形式正確。 常見錯(cuò)誤與正確做法常見錯(cuò)誤與正確做法1-2 1-2 作圖法處理數(shù)

13、據(jù)問題作圖法處理數(shù)據(jù)問題（1 1）不用坐標(biāo)紙；）不用坐標(biāo)紙；必須選用相應(yīng)類型的坐標(biāo)必須選用相應(yīng)類型的坐標(biāo)紙或計(jì)算機(jī)軟件繪圖。紙或計(jì)算機(jī)軟件繪圖。（2 2）不寫圖號(hào)和圖名；）不寫圖號(hào)和圖名；必須注明圖號(hào)和圖名。必須注明圖號(hào)和圖名。（3 3）不畫坐標(biāo)軸；）不畫坐標(biāo)軸；必須畫出坐標(biāo)軸和方向。必須畫出坐標(biāo)軸和方向。（4 4）不標(biāo)明坐標(biāo)軸的物）不標(biāo)明坐標(biāo)軸的物理量、單位和分度值；理量、單位和分度值；必須標(biāo)明坐標(biāo)軸物理量、必須標(biāo)明坐標(biāo)軸物理量、單位和分度值。單位和分度值。例題：例題：P42P42，第，第7 7題題A(3.5,3.4)B(40.0,38.2)常見錯(cuò)誤與正確做法常見錯(cuò)誤與正確做法（5 5）不標(biāo)

14、志測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)）不標(biāo)志測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)或標(biāo)志符號(hào)不正確；或標(biāo)志符號(hào)不正確； 必須選用明顯的必須選用明顯的標(biāo)志符號(hào)表示數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)志符號(hào)表示數(shù)據(jù)點(diǎn)，如如“、”等等，不能用不能用“” 。（6 6）坐標(biāo)紙大小、坐標(biāo)）坐標(biāo)紙大小、坐標(biāo)軸比例和坐標(biāo)原點(diǎn)選擇不軸比例和坐標(biāo)原點(diǎn)選擇不合適；合適； 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)有根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)選擇坐標(biāo)紙的效數(shù)字位數(shù)選擇坐標(biāo)紙的大?。贿m當(dāng)放大或縮小倍大?。贿m當(dāng)放大或縮小倍數(shù)在數(shù)在1010或或0.10.1之內(nèi)。之內(nèi)。 選擇合適坐標(biāo)軸選擇合適坐標(biāo)軸比例和原點(diǎn)位置，使圖線比例和原點(diǎn)位置，使圖線在圖紙中央。在圖紙中央。例題：例題：P42P42，第，第7 7題題A(3.5,3.4)B(40

15、.0,38.2)常見錯(cuò)誤與正確做法常見錯(cuò)誤與正確做法（7 7）連線不正確，隨意徒）連線不正確，隨意徒手畫；手畫； 連線必須使用工具，連線必須使用工具，透明的直尺、三角板、曲線透明的直尺、三角板、曲線板等板等 。 變化規(guī)律容易判斷變化規(guī)律容易判斷的曲線平滑連線，曲線不必的曲線平滑連線，曲線不必通過每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，但應(yīng)均勻通過每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，但應(yīng)均勻分布在曲線兩邊；難以確定分布在曲線兩邊；難以確定規(guī)律的曲線可以用折線連接。規(guī)律的曲線可以用折線連接。 校準(zhǔn)曲線連線成折校準(zhǔn)曲線連線成折線形式，相鄰兩點(diǎn)連成直線線形式，相鄰兩點(diǎn)連成直線段。段。例題：例題：P42P42，第，第7 7題題A(3.5,3.4)B(40

16、.0,38.2)常見錯(cuò)誤與正確做法常見錯(cuò)誤與正確做法（8 8）不標(biāo)出求直線斜率）不標(biāo)出求直線斜率的取點(diǎn)標(biāo)志和坐標(biāo)值；的取點(diǎn)標(biāo)志和坐標(biāo)值； 必須標(biāo)出求斜率必須標(biāo)出求斜率的取點(diǎn)坐標(biāo)，的取點(diǎn)坐標(biāo)，有效數(shù)字正有效數(shù)字正確確。（9 9）任取一點(diǎn)或兩點(diǎn)求）任取一點(diǎn)或兩點(diǎn)求斜率；斜率； 必須取兩點(diǎn)求斜必須取兩點(diǎn)求斜率，兩點(diǎn)：率，兩點(diǎn)：非實(shí)驗(yàn)點(diǎn)；非實(shí)驗(yàn)點(diǎn)；在測(cè)量范圍內(nèi)，兩點(diǎn)盡在測(cè)量范圍內(nèi)，兩點(diǎn)盡量遠(yuǎn)些。量遠(yuǎn)些。 （1010）求斜率沒有必要）求斜率沒有必要的計(jì)算過程，結(jié)果不寫單的計(jì)算過程，結(jié)果不寫單位，有效數(shù)字少；位，有效數(shù)字少； 要有必要的過程，要有必要的過程，結(jié)果有單位，有效數(shù)字位結(jié)果有單位，有效數(shù)字位數(shù)一

17、般要多于測(cè)量數(shù)據(jù)的。數(shù)一般要多于測(cè)量數(shù)據(jù)的。例題：例題：P42P42，第，第7 7題題A(3.5,3.4)B(40.0,38.2)1-3 1-3 逐差法處理數(shù)據(jù)問題逐差法處理數(shù)據(jù)問題例題：例題：P60P60，第，第6 6題：用逐差法處理數(shù)據(jù)題：用逐差法處理數(shù)據(jù)y yx x表中的數(shù)據(jù)，求出表中的數(shù)據(jù)，求出y=kxy=kx+ +b b的斜率的斜率k k和截距和截距b b。常見錯(cuò)誤與正確做法常見錯(cuò)誤與正確做法1. 1. 不注意處理數(shù)據(jù)條件；不注意處理數(shù)據(jù)條件；2. 2. 沒有或不正確隔項(xiàng)逐差；沒有或不正確隔項(xiàng)逐差；3. 3. 不會(huì)求截距。不會(huì)求截距。解：解： 表表1 1 逐差法處理逐差法處理y yx

18、 x數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表i123456x1.201.301.401.501.601.70y2.412.582.822.993.213.39yi+3-yi0.580.630.57 yi+3-yi平均值平均值0.593（1 1）斜率：）斜率：98. 110. 03593. 033xyykii自變量也要隔自變量也要隔3 3項(xiàng)逐差項(xiàng)逐差0290. 0)70. 898. 140.17(61nxknybii（2 2）截距：）截距：求截距采用平均值計(jì)算求截距采用平均值計(jì)算1 1、實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)習(xí)，主要了解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)習(xí)，主要了解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、注意事項(xiàng)等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、注意事項(xiàng)等。沒有預(yù)習(xí)報(bào)告不允沒有預(yù)習(xí)報(bào)

19、告不允許做實(shí)驗(yàn)。許做實(shí)驗(yàn)。2 2、各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)要求和具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)、各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)要求和具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，見容，見3 3、寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)名稱、寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)記、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)記錄表格。錄表格。實(shí)驗(yàn)原理要實(shí)驗(yàn)原理要簡(jiǎn)明簡(jiǎn)明，有必要的圖表。既不能，有必要的圖表。既不能把書上所有內(nèi)容都抄下來；也不能只列上公把書上所有內(nèi)容都抄下來；也不能只列上公式，讓人看了不知所云。式，讓人看了不知所云。4 4、需要記錄的數(shù)據(jù)都要列表；所有數(shù)據(jù)、需要記錄的數(shù)據(jù)都要列表；所有數(shù)據(jù)記錄表必須單獨(dú)列在一張紙。數(shù)據(jù)不能隨意記錄表必須單獨(dú)列在

20、一張紙。數(shù)據(jù)不能隨意亂記。亂記。數(shù)據(jù)記錄表不能作為數(shù)據(jù)處理表。數(shù)據(jù)記錄表不能作為數(shù)據(jù)處理表。5 5、預(yù)習(xí)占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的、預(yù)習(xí)占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的2020。1-4 1-4 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中問題實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中問題實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)5 51111低阻尼下的彈簧振子振動(dòng)的研究低阻尼下的彈簧振子振動(dòng)的研究數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄1 1、周期與質(zhì)量關(guān)系數(shù)據(jù)、周期與質(zhì)量關(guān)系數(shù)據(jù)初始振幅：初始振幅：A A0 0= =2 2、振幅與時(shí)間關(guān)系數(shù)據(jù)、振幅與時(shí)間關(guān)系數(shù)據(jù)初始振幅：初始振幅：A A0 0= =3 3、其他數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)記錄表舉例數(shù)據(jù)記錄表舉例T/msM/g654321次數(shù)t/msn/個(gè)654321序號(hào)6 6、數(shù)據(jù)記錄齊全，格式規(guī)范。、數(shù)

21、據(jù)記錄齊全，格式規(guī)范。不能使用鉛筆記錄數(shù)據(jù)。修改數(shù)據(jù)不能使用鉛筆記錄數(shù)據(jù)。修改數(shù)據(jù)不能亂涂亂抹。不能亂涂亂抹。正確的修改方法：在要修改的正確的修改方法：在要修改的數(shù)據(jù)中央劃一橫杠，在空余處重新數(shù)據(jù)中央劃一橫杠，在空余處重新書寫正確的數(shù)據(jù)。書寫正確的數(shù)據(jù)。3.25 2.353.25 2.35。修改前后的數(shù)據(jù)都必須清晰辨認(rèn)。修改前后的數(shù)據(jù)都必須清晰辨認(rèn)。7 7、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須由教師檢查簽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須由教師檢查簽字。交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)必須附有經(jīng)過教字。交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)必須附有經(jīng)過教師簽字的數(shù)據(jù)。師簽字的數(shù)據(jù)。8 8、實(shí)驗(yàn)操作一般占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的、實(shí)驗(yàn)操作一般占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的4040。9 9、離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)要整理好實(shí)驗(yàn)、離

22、開實(shí)驗(yàn)室時(shí)要整理好實(shí)驗(yàn)儀器，擺放規(guī)范，打掃衛(wèi)生。此項(xiàng)儀器，擺放規(guī)范，打掃衛(wèi)生。此項(xiàng)內(nèi)容占實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)。內(nèi)容占實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)。1010、損壞實(shí)驗(yàn)儀器用具必須書、損壞實(shí)驗(yàn)儀器用具必須書面說明原因，酌情按規(guī)定處理。面說明原因，酌情按規(guī)定處理。1 1、簽到，按序號(hào)就坐。教師檢查、簽到，按序號(hào)就坐。教師檢查預(yù)習(xí)情況。預(yù)習(xí)情況。2 2、按時(shí)上課，遲到、按時(shí)上課，遲到15min15min以上不以上不準(zhǔn)上課。補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)需有空位。準(zhǔn)上課。補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)需有空位。3 3、對(duì)照實(shí)驗(yàn)儀器看書，熟悉儀器、對(duì)照實(shí)驗(yàn)儀器看書，熟悉儀器各部分功能作用，查看實(shí)驗(yàn)指示牌上各部分功能作用，查看實(shí)驗(yàn)指示牌上的說明。的說明。在不了解的情況下嚴(yán)禁

23、亂動(dòng)在不了解的情況下嚴(yán)禁亂動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器。實(shí)驗(yàn)儀器。4 4、檢查實(shí)驗(yàn)儀器用具是否齊全，、檢查實(shí)驗(yàn)儀器用具是否齊全，有無損壞；及時(shí)聲明。有無損壞；及時(shí)聲明。5 5、親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，正確操作儀器、親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，正確操作儀器，認(rèn)真觀測(cè)，如實(shí)記錄測(cè)量結(jié)果。遇，認(rèn)真觀測(cè)，如實(shí)記錄測(cè)量結(jié)果。遇到問題隨時(shí)向指導(dǎo)教師提問。到問題隨時(shí)向指導(dǎo)教師提問。特別注特別注意：合理選擇儀表量程，正確讀出有意：合理選擇儀表量程，正確讀出有效數(shù)字；用心體會(huì)實(shí)驗(yàn)思想、方法、效數(shù)字；用心體會(huì)實(shí)驗(yàn)思想、方法、技術(shù)、技巧的精妙之處。技術(shù)、技巧的精妙之處。1-5 1-5 實(shí)驗(yàn)操作中問題實(shí)驗(yàn)操作中問題1 1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告是科技寫作的一部分，訓(xùn)練用科

24、技語言進(jìn)行科技寫作。、實(shí)驗(yàn)報(bào)告是科技寫作的一部分，訓(xùn)練用科技語言進(jìn)行科技寫作。如科技論文、科研項(xiàng)目申請(qǐng)書、科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告、科研項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告如科技論文、科研項(xiàng)目申請(qǐng)書、科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告、科研項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告等。等。實(shí)事求是，嚴(yán)禁抄襲。用它山之石，攻己之玉；而不是它山之玉。實(shí)事求是，嚴(yán)禁抄襲。用它山之石，攻己之玉；而不是它山之玉。2 2、實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙書寫，、實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙書寫，訂好后訂好后投入實(shí)驗(yàn)報(bào)告箱。投入實(shí)驗(yàn)報(bào)告箱。3 3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、數(shù)據(jù)記錄和處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)討論。數(shù)據(jù)

25、記錄和處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)討論。（1 1）實(shí)驗(yàn)原理要簡(jiǎn)明，有必要的圖表。既不能把書上所有內(nèi)容都）實(shí)驗(yàn)原理要簡(jiǎn)明，有必要的圖表。既不能把書上所有內(nèi)容都抄下來；也不能只列上公式，讓人看了不知所云。抄下來；也不能只列上公式，讓人看了不知所云。（2 2）數(shù)據(jù)記錄和處理要列表，有必要的過程，條理清晰。）數(shù)據(jù)記錄和處理要列表，有必要的過程，條理清晰。（3 3）平均值和不確定度）平均值和不確定度A A類分量使用計(jì)算器上的統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算。類分量使用計(jì)算器上的統(tǒng)計(jì)功能計(jì)算。（4 4）所有表和圖要按順序編號(hào)，圖表規(guī)范，并寫出名稱。）所有表和圖要按順序編號(hào)，圖表規(guī)范，并寫出名稱。（5 5）一般最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果要給出完整的

26、表達(dá)形式，標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件。）一般最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果要給出完整的表達(dá)形式，標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件。（6 6）問題分析和討論。）問題分析和討論。4 4、數(shù)據(jù)記錄表不能作為數(shù)據(jù)處理表。但教師簽字的數(shù)據(jù)記錄表附數(shù)據(jù)記錄表不能作為數(shù)據(jù)處理表。但教師簽字的數(shù)據(jù)記錄表附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后訂在一起交。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后訂在一起交。5 5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的、實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般占實(shí)驗(yàn)成績(jī)的4040。1-6 1-6 實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問題實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問題6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整表示的常見錯(cuò)誤和正確形式、實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整表示的常見錯(cuò)誤和正確形式（以測(cè)量楊氏模量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為例）（以測(cè)量楊氏模量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為例）（1）E=(1.780.1582）1011N/m2；

27、B=8.9%（2）E=(1.840.02）1011N/m2；B=1.04%（3）E=1.9591011N/m2；B=2.7%（4）E=(1.71910112.1109）N/m2；B=1%1-6 1-6 實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問題實(shí)驗(yàn)報(bào)告中問題7、實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整表示的物理意義、實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整表示的物理意義E=(1.960.06）1011N/m2；B=3% 測(cè)量值的分散性和可信賴的程度，真值可能出現(xiàn)在測(cè)量值的分散性和可信賴的程度，真值可能出現(xiàn)在(1.96-0.06(1.96-0.06， 1.96+0.06 1.96+0.06 ）的可能性是）的可能性是6868。%9mN10)2 . 08 . 1 (%9 . 8mN

28、10)16. 078. 1 (211211BEBE%1mN10)02. 084. 1 (211BE%3mN10)06. 096. 1 (211BE%1mN10)02. 072. 1 (211BE用實(shí)驗(yàn)方法建立的物理量之間的關(guān)系式稱為用實(shí)驗(yàn)方法建立的物理量之間的關(guān)系式稱為經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律，尋求相關(guān)物理量之間的經(jīng)驗(yàn)公式是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律，尋求相關(guān)物理量之間的經(jīng)驗(yàn)公式是物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練的內(nèi)容之一，由此可以加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練的內(nèi)容之一，由此可以加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和數(shù)據(jù)處理的訓(xùn)練。數(shù)據(jù)處理的訓(xùn)練。以研究甘油粘滯系數(shù)以研究甘油粘滯系數(shù)與溫度與溫度t t的關(guān)系為例說明建立

29、經(jīng)的關(guān)系為例說明建立經(jīng)驗(yàn)公式的基本步驟和主要過程。驗(yàn)公式的基本步驟和主要過程。1 1、測(cè)量數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù) 1-7 1-7 建立經(jīng)驗(yàn)公式的基本步驟建立經(jīng)驗(yàn)公式的基本步驟2 2、作測(cè)量數(shù)據(jù)（、作測(cè)量數(shù)據(jù)（t t, ,）關(guān)系圖線）關(guān)系圖線在直角坐標(biāo)紙上畫出測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)，并連線成平滑曲線。在直角坐標(biāo)紙上畫出測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)，并連線成平滑曲線。 t/18.020.022.024.026.028.030.032.0 /Pas141011931004842.0 704.0 595.0 509.0 422.0根據(jù)曲線形狀近似為一條指數(shù)根據(jù)曲線形狀近似為一條指數(shù)曲線，設(shè)經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)學(xué)函數(shù)模型曲線，設(shè)經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)學(xué)函數(shù)模

30、型為指數(shù)函數(shù)的一般形式：為指數(shù)函數(shù)的一般形式：=ae=aebtbt3 3、建立數(shù)學(xué)函數(shù)模型、建立數(shù)學(xué)函數(shù)模型4 4、求解數(shù)學(xué)模型中常數(shù)、求解數(shù)學(xué)模型中常數(shù)為了計(jì)算上式中的未知常數(shù)為了計(jì)算上式中的未知常數(shù)a a和和b b，需進(jìn)行必要的變換，變換后，需進(jìn)行必要的變換，變換后將曲線改為一條直線。為此，兩邊將曲線改為一條直線。為此，兩邊取對(duì)數(shù)，則有取對(duì)數(shù)，則有 Ln=bt+LnaLn=bt+Lna令令Y=LnY=Ln，A=LnaA=Lna，則得，則得 Y= bt+ AY= bt+ A再作再作Y Y和和t t的關(guān)系曲線，是一條的關(guān)系曲線，是一條較好的直線，說明選擇的數(shù)學(xué)函數(shù)較好的直線，說明選擇的數(shù)學(xué)函數(shù)

31、模型合適。模型合適。 Ln=bt+LnaLn=bt+Lna Y= bt+ A Y= bt+ A根據(jù)圖解法或最小二乘法可以根據(jù)圖解法或最小二乘法可以求出：求出：b=b=0.0851; A=8.8010.0851; A=8.801進(jìn)一步求得：進(jìn)一步求得：a=6642.9a=6642.95 5、求解數(shù)學(xué)模型中常數(shù)、求解數(shù)學(xué)模型中常數(shù)6 6、寫出經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá)式、寫出經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá)式甘油粘滯系數(shù)甘油粘滯系數(shù)與溫度與溫度t t的關(guān)的關(guān)系式為系式為=6642.9e=6642.9e-0.0859t-0.0859t (Pa(PaS)S)其中溫度其中溫度t t的單位為的單位為。實(shí)際工作中，測(cè)量數(shù)據(jù)很多，實(shí)際工作中，

32、測(cè)量數(shù)據(jù)很多，建立數(shù)學(xué)模型及求解未知常數(shù)都用建立數(shù)學(xué)模型及求解未知常數(shù)都用計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)所建數(shù)學(xué)模型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)所建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行曲線擬合和相關(guān)分析，判斷經(jīng)進(jìn)行曲線擬合和相關(guān)分析，判斷經(jīng)驗(yàn)公式的正確性。驗(yàn)公式的正確性。一、一、 比較法比較法二、二、 放大法放大法三、三、 補(bǔ)償法補(bǔ)償法四、四、 模擬法模擬法五、五、 干涉法干涉法六、六、 轉(zhuǎn)換測(cè)量法轉(zhuǎn)換測(cè)量法第二節(jié)第二節(jié) 物理實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量方法物理實(shí)驗(yàn)中的基本測(cè)量方法現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)離不開定量的測(cè)現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)離不開定量的測(cè)量和計(jì)算。量和計(jì)算。實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量方法測(cè)量方法數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處理方法測(cè)量?jī)?nèi)容非常廣泛，測(cè)量方測(cè)量?jī)?nèi)容非常廣泛，測(cè)

33、量方法及其分類方法也多種多樣。法及其分類方法也多種多樣。按內(nèi)容分按內(nèi)容分電量測(cè)量電量測(cè)量非電量測(cè)量非電量測(cè)量按性質(zhì)分按性質(zhì)分直接測(cè)量直接測(cè)量間接測(cè)量間接測(cè)量組合測(cè)量組合測(cè)量測(cè)測(cè)量量方方法法下面主要介紹測(cè)量的基本思下面主要介紹測(cè)量的基本思想方法。想方法。1 1、直接比較法、直接比較法被測(cè)量的未知量直接與同類物理量的標(biāo)準(zhǔn)被測(cè)量的未知量直接與同類物理量的標(biāo)準(zhǔn)量具進(jìn)行比較，得到未知量的大小。如：用米量具進(jìn)行比較，得到未知量的大小。如：用米尺測(cè)長(zhǎng)度。尺測(cè)長(zhǎng)度。2 2、間接比較法、間接比較法利用物理量之間的某種函數(shù)關(guān)系進(jìn)行間接利用物理量之間的某種函數(shù)關(guān)系進(jìn)行間接比較。如：替代法測(cè)電阻，利用利薩如圖形測(cè)比較

34、。如：替代法測(cè)電阻，利用利薩如圖形測(cè)量電信號(hào)頻率等。量電信號(hào)頻率等。一、比較法一、比較法放大測(cè)量目的，提高微小量的測(cè)量精度。放大測(cè)量目的，提高微小量的測(cè)量精度。 1 1、機(jī)械放大法、機(jī)械放大法利用機(jī)械部件之間的幾何關(guān)系，放大測(cè)量利用機(jī)械部件之間的幾何關(guān)系，放大測(cè)量量。特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。量。特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。實(shí)例：實(shí)例：螺旋測(cè)微原理螺旋測(cè)微原理。90.70cm二、放大法二、放大法2、光學(xué)放大法光學(xué)放大法利用幾何光學(xué)原理放大待測(cè)量的利用幾何光學(xué)原理放大待測(cè)量的方法。方法。（1 1）通過光學(xué)儀器形成放大的像）通過光學(xué)儀器形成放大的像，觀察測(cè)量。如放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)，觀察測(cè)量。如

35、放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡。鏡。（2 2）利用光學(xué)裝置將待測(cè)量進(jìn)行）利用光學(xué)裝置將待測(cè)量進(jìn)行間接放大測(cè)量。間接放大測(cè)量。例如：例如：光杠桿裝置光杠桿裝置。（測(cè)量鋼材。（測(cè)量鋼材楊氏模量實(shí)驗(yàn)）楊氏模量實(shí)驗(yàn)）應(yīng)用：螺旋測(cè)微計(jì)、讀數(shù)顯微鏡、邁克爾遜干應(yīng)用：螺旋測(cè)微計(jì)、讀數(shù)顯微鏡、邁克爾遜干涉儀等讀數(shù)機(jī)構(gòu)。涉儀等讀數(shù)機(jī)構(gòu)。另外，螺旋測(cè)微原理。機(jī)械杠桿、指針式儀表另外，螺旋測(cè)微原理。機(jī)械杠桿、指針式儀表中的指針也利用了機(jī)械放大。中的指針也利用了機(jī)械放大。讀數(shù)機(jī)構(gòu)讀數(shù)機(jī)構(gòu) 光杠桿應(yīng)用光杠桿應(yīng)用光杠桿放大原理也應(yīng)用于靈敏電流計(jì)和沖擊電流中。光杠桿放大原理也應(yīng)用于靈敏電流計(jì)和沖擊電流中。光點(diǎn)反射式靈敏電流計(jì)光點(diǎn)反

36、射式靈敏電流計(jì)沖擊電流計(jì)沖擊電流計(jì) 3 3、電子學(xué)放大法、電子學(xué)放大法 利用三極管和集成電路將微弱利用三極管和集成電路將微弱的的電信號(hào)電信號(hào)進(jìn)行放大，普遍應(yīng)用于各進(jìn)行放大，普遍應(yīng)用于各種電子儀器、儀表中。種電子儀器、儀表中。輸入輸入輸出輸出+EC放大電路一例放大電路一例把相等的微小量累積后進(jìn)把相等的微小量累積后進(jìn)行測(cè)量，累積值除以累積倍數(shù)行測(cè)量，累積值除以累積倍數(shù)得到微小量。得到微小量。特點(diǎn)特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單易行。使方法簡(jiǎn)單易行。使用累積放大法累積用累積放大法累積N N次后，由儀次后，由儀器極限誤差器極限誤差儀儀引起的不確定度引起的不確定度B B類分量減小為原來的類分量減小為原來的1/N1/N。應(yīng)

37、用應(yīng)用：用秒表測(cè)量單擺周期用秒表測(cè)量單擺周期( (轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量) )。測(cè)量光柵常數(shù)測(cè)量光柵常數(shù)d d（用光柵測(cè)用光柵測(cè)量單色光的波長(zhǎng)量單色光的波長(zhǎng)）。）。測(cè)量彈簧振子的周期測(cè)量彈簧振子的周期( (氣軌彈簧振子氣軌彈簧振子) )。4 4、累積、累積( (累加累加) )放大法放大法通過調(diào)節(jié)一個(gè)或幾個(gè)與被測(cè)物通過調(diào)節(jié)一個(gè)或幾個(gè)與被測(cè)物理量有已知關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)物理量，去理量有已知關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)物理量，去補(bǔ)償被測(cè)量物理量的作用，使系統(tǒng)補(bǔ)償被測(cè)量物理量的作用，使系統(tǒng)處于補(bǔ)償或平衡狀態(tài)，然后通過計(jì)處于補(bǔ)償或平衡狀態(tài)，然后通過計(jì)算得到被測(cè)量的大小。算得到被測(cè)量的大小。主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)：可以消除一些恒定可以消除一些

38、恒定的系統(tǒng)誤差。的系統(tǒng)誤差。三、補(bǔ)償法三、補(bǔ)償法關(guān)鍵儀器關(guān)鍵儀器標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)準(zhǔn)電池檢流計(jì)檢流計(jì)G補(bǔ)償法測(cè)電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償法測(cè)電動(dòng)勢(shì) 平衡電橋測(cè)電阻平衡電橋測(cè)電阻關(guān)鍵儀器關(guān)鍵儀器標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻檢流計(jì)檢流計(jì)以相似理論為基礎(chǔ)以相似理論為基礎(chǔ)，不不直接直接研究研究所要研究的所要研究的對(duì)象本身對(duì)象本身，而是而是模仿實(shí)際情況，制造一個(gè)與模仿實(shí)際情況，制造一個(gè)與研究研究對(duì)象對(duì)象相似相似的的模型模型來進(jìn)行研究。模來進(jìn)行研究。模擬法可分為物理模擬和數(shù)學(xué)模擬擬法可分為物理模擬和數(shù)學(xué)模擬兩類。兩類。1 1、物理模擬、物理模擬人為制造與實(shí)際研究對(duì)象具人為制造與實(shí)際研究對(duì)象具有有相同的物理本質(zhì)相同的物理本質(zhì)的物理現(xiàn)象或的物理

39、現(xiàn)象或過程。過程。例如：例如：用用“風(fēng)洞風(fēng)洞”研究飛研究飛機(jī)高速飛行時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)特性。機(jī)高速飛行時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)特性。人造太空倉(cāng)，用于培訓(xùn)宇航員。人造太空倉(cāng)，用于培訓(xùn)宇航員。四、模擬法四、模擬法2 2、數(shù)學(xué)模擬、數(shù)學(xué)模擬用具有用具有相同的數(shù)學(xué)規(guī)律相同的數(shù)學(xué)規(guī)律，不同物理本質(zhì)的物理現(xiàn)象模擬不同物理本質(zhì)的物理現(xiàn)象模擬待研究的物理現(xiàn)象。待研究的物理現(xiàn)象。例如：例如：用用穩(wěn)流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，用穩(wěn)恒電穩(wěn)流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，用穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的電位分布來模擬研究流場(chǎng)中的電位分布來模擬研究靜電場(chǎng)中的電位分布。靜電場(chǎng)中的電位分布。3 3、計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算機(jī)模擬采用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)可以采用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)可以把物理模擬和數(shù)學(xué)

40、模擬結(jié)合起把物理模擬和數(shù)學(xué)模擬結(jié)合起來，更為方便有效。來，更為方便有效。轉(zhuǎn)換測(cè)量法是根據(jù)物理量之間的轉(zhuǎn)換測(cè)量法是根據(jù)物理量之間的各種效應(yīng)和函數(shù)關(guān)系各種效應(yīng)和函數(shù)關(guān)系利用利用變換原理變換原理進(jìn)行測(cè)量的方法。進(jìn)行測(cè)量的方法。高精度、寬量程、快速、自動(dòng)化、遙感測(cè)量的發(fā)展與轉(zhuǎn)換測(cè)量密切高精度、寬量程、快速、自動(dòng)化、遙感測(cè)量的發(fā)展與轉(zhuǎn)換測(cè)量密切相關(guān)。相關(guān)。五、五、 干涉法干涉法利用相干波（光波、聲波）產(chǎn)生干涉來測(cè)量有關(guān)的物理量。利用相干波（光波、聲波）產(chǎn)生干涉來測(cè)量有關(guān)的物理量。應(yīng)用：測(cè)量長(zhǎng)度、角度、波長(zhǎng)、折射率、檢測(cè)光學(xué)元件質(zhì)量等應(yīng)用：測(cè)量長(zhǎng)度、角度、波長(zhǎng)、折射率、檢測(cè)光學(xué)元件質(zhì)量等例如：光柵衍射測(cè)量

41、波長(zhǎng)，劈尖干涉測(cè)量微小長(zhǎng)度，駐波法測(cè)例如：光柵衍射測(cè)量波長(zhǎng)，劈尖干涉測(cè)量微小長(zhǎng)度，駐波法測(cè)量聲速等。量聲速等。 劈尖干涉劈尖干涉測(cè)量細(xì)絲直徑測(cè)量細(xì)絲直徑d=Ln/2d=Ln/2n n：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上干涉條紋：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上干涉條紋數(shù)數(shù)六、轉(zhuǎn)換測(cè)量法六、轉(zhuǎn)換測(cè)量法2、能量換測(cè)法能量換測(cè)法能量換測(cè)法是利用一種運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換成另一種運(yùn)動(dòng)形式時(shí)物理量之能量換測(cè)法是利用一種運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換成另一種運(yùn)動(dòng)形式時(shí)物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行測(cè)量的方法。普遍應(yīng)用的是非電磁運(yùn)動(dòng)和電磁運(yùn)動(dòng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行測(cè)量的方法。普遍應(yīng)用的是非電磁運(yùn)動(dòng)和電磁運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換間的轉(zhuǎn)換非電量電測(cè)非電量電測(cè)。非電量電測(cè)的特點(diǎn)非電量電測(cè)的特點(diǎn)：測(cè)量精度高

42、、反應(yīng)速度快、能自動(dòng)連續(xù)測(cè)量、測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、能自動(dòng)連續(xù)測(cè)量、便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?，易于?shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化和智能化。便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?，易于?shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化和智能化。1 1、 參量換測(cè)法參量換測(cè)法物理效應(yīng)多種多樣，轉(zhuǎn)換測(cè)量各不相同。轉(zhuǎn)換測(cè)量法大致可以分為物理效應(yīng)多種多樣，轉(zhuǎn)換測(cè)量各不相同。轉(zhuǎn)換測(cè)量法大致可以分為兩大類：兩大類：參量換測(cè)法參量換測(cè)法和和能量換測(cè)法能量換測(cè)法（非電量電測(cè)法非電量電測(cè)法）。）。參量換測(cè)法幾乎貫徹于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中。利用各參量的變換關(guān)參量換測(cè)法幾乎貫徹于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中。利用各參量的變換關(guān)系及其變化規(guī)律測(cè)量某一物理量。系及其變化規(guī)律測(cè)量某一物理量。例如：例如

43、：拉伸法測(cè)量鋼絲的楊氏模量拉伸法測(cè)量鋼絲的楊氏模量E E。根據(jù)應(yīng)力。根據(jù)應(yīng)力F/SF/S和應(yīng)變和應(yīng)變L/LL/L成線成線性變換的規(guī)律，性變換的規(guī)律，L/LL/LE(F/S)E(F/S)，將楊氏模量，將楊氏模量E E的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)力的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)力F/SF/S和和應(yīng)變應(yīng)變L/LL/L的測(cè)量。的測(cè)量。非電量電測(cè)的基礎(chǔ)非電量電測(cè)的基礎(chǔ)傳感器傳感器。傳感器傳感器是根據(jù)物理效應(yīng)按一定規(guī)律將非電是根據(jù)物理效應(yīng)按一定規(guī)律將非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件或裝置。量轉(zhuǎn)換為電量的器件或裝置。按工作原理，常用傳感器可分為按工作原理，常用傳感器可分為7 7大類。大類。(1)(1)電阻式傳感器：被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的變化

44、。電阻式傳感器：被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。(2)(2)電容式傳感器：各種被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成電容。電容式傳感器：各種被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成電容。(3)(3)電感式傳感器：被測(cè)量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化。電感式傳感器：被測(cè)量轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感的變化。 (4)(4)壓電式傳感器：機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。壓電式傳感器：機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。(5)(5)磁電式傳感器：被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)，有磁電感應(yīng)式和霍爾式。磁電式傳感器：被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)，有磁電感應(yīng)式和霍爾式。(6)(6)熱電式傳感器：吸收被測(cè)物體的熱能轉(zhuǎn)換成電能，如熱電偶。熱電式傳感器：吸收被測(cè)物體的熱能轉(zhuǎn)換成電能，如熱電偶。(7)(7)光電式傳感器：光信號(hào)

45、轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，如光電管、光電池。光電式傳感器：光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，如光電管、光電池。 1 1） 非電量電測(cè)技術(shù)非電量電測(cè)技術(shù)由于計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用和電信號(hào)易于放大、處理、存儲(chǔ)及遠(yuǎn)距離傳輸由于計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用和電信號(hào)易于放大、處理、存儲(chǔ)及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，從而形成了非電量電測(cè)技術(shù)，其基本組成為等特點(diǎn)，從而形成了非電量電測(cè)技術(shù)，其基本組成為傳感器傳感器測(cè)量電路測(cè)量電路處理器處理器指示器指示器記錄器記錄器2 2）傳感器）傳感器（1 1）熱電轉(zhuǎn)換（）熱電轉(zhuǎn)換（非平衡電橋?qū)嶒?yàn)非平衡電橋?qū)嶒?yàn)）熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。例如：熱電偶測(cè)溫度、熱敏電阻測(cè)溫度。熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。例如：熱電偶測(cè)溫度、熱敏電阻測(cè)溫度。（2

46、 2）壓電轉(zhuǎn)換（）壓電轉(zhuǎn)換（聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)） 聲波或超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。聲波或超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 例如：麥克風(fēng)，從聲信號(hào)到電信例如：麥克風(fēng)，從聲信號(hào)到電信號(hào)；水下聲納裝置，從聲（或超聲）信號(hào)到電信號(hào)。號(hào)；水下聲納裝置，從聲（或超聲）信號(hào)到電信號(hào)。（3 3）光電轉(zhuǎn)換（）光電轉(zhuǎn)換（光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，氣軌實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，氣軌實(shí)驗(yàn)）光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，應(yīng)用極廣，與日常生活關(guān)系密切。例如：攝光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，應(yīng)用極廣，與日常生活關(guān)系密切。例如：攝像機(jī)，將影像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并存儲(chǔ)在磁帶上；紅外人體接近開關(guān)、光像機(jī)，將影像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并存儲(chǔ)在磁帶上；紅外人體接近開關(guān)、光電池、光敏二極管

47、等。電池、光敏二極管等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：非接觸、高可靠性、高精度、反應(yīng)快。非接觸、高可靠性、高精度、反應(yīng)快。（4 4）磁電轉(zhuǎn)換（）磁電轉(zhuǎn)換（測(cè)量金屬線脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)）測(cè)量金屬線脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)）利用半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)進(jìn)行磁學(xué)量與電學(xué)量的轉(zhuǎn)換測(cè)量。例如：霍爾利用半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)進(jìn)行磁學(xué)量與電學(xué)量的轉(zhuǎn)換測(cè)量。例如：霍爾元件與磁針結(jié)合構(gòu)成開關(guān)裝置；直流無刷電機(jī)。元件與磁針結(jié)合構(gòu)成開關(guān)裝置；直流無刷電機(jī)。 3 3） 常用的非電量電測(cè)方法常用的非電量電測(cè)方法 在物理實(shí)驗(yàn)中，各種基本測(cè)量方法應(yīng)用廣泛，相互聯(lián)系，在物理實(shí)驗(yàn)中，各種基本測(cè)量方法應(yīng)用廣泛，相互聯(lián)系，相互滲透，綜合使用。相互滲透，綜合使用。第三節(jié)第三節(jié) 處理系統(tǒng)誤差

48、的基本知識(shí)處理系統(tǒng)誤差的基本知識(shí) 一、系統(tǒng)誤差的來源和分類一、系統(tǒng)誤差的來源和分類 二、處理系統(tǒng)誤差的一般程序二、處理系統(tǒng)誤差的一般程序 三、減小或消除系統(tǒng)誤差的基本測(cè)量方法三、減小或消除系統(tǒng)誤差的基本測(cè)量方法 一、一、 系統(tǒng)誤差的來源和分類系統(tǒng)誤差的來源和分類、系統(tǒng)誤差來源、系統(tǒng)誤差來源(1) (1) 測(cè)量裝置方面的因素。測(cè)量裝置方面的因素。零件加工；裝置沒有達(dá)到安裝要求或條件；儀器本身的不準(zhǔn)確。零件加工；裝置沒有達(dá)到安裝要求或條件；儀器本身的不準(zhǔn)確。 (2) (2) 環(huán)境因素。環(huán)境因素。溫度、大氣壓、濕度、地磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)等。溫度、大氣壓、濕度、地磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)等。(3) (3) 測(cè)量方法及理

49、論上因素。測(cè)量方法及理論上因素。采用近似的測(cè)量方法，如用伏安法測(cè)電阻采用近似的測(cè)量方法，如用伏安法測(cè)電阻( (內(nèi)、外接法內(nèi)、外接法) )；測(cè)量；測(cè)量瞬時(shí)速度。瞬時(shí)速度。(4) (4) 人員方面的因素。人員方面的因素。測(cè)量者的個(gè)人因素測(cè)量者的個(gè)人因素( (經(jīng)驗(yàn)、技巧及個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)、技巧及個(gè)人的“偏性偏性”) )。例如：測(cè)。例如：測(cè)物體的高度、運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等，由于測(cè)量者的性格物體的高度、運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等，由于測(cè)量者的性格( (慢性、急性慢性、急性) )，會(huì)，會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來了一定的偏差，最后造成誤差。給測(cè)量結(jié)果帶來了一定的偏差，最后造成誤差。 2 2、 系統(tǒng)誤差的分類系統(tǒng)誤差的分類）定值系統(tǒng)誤差與變值系統(tǒng)

50、誤差）定值系統(tǒng)誤差與變值系統(tǒng)誤差從系統(tǒng)誤差的特性來分，可分為從系統(tǒng)誤差的特性來分，可分為定值系統(tǒng)誤差定值系統(tǒng)誤差和和變值系統(tǒng)誤差變值系統(tǒng)誤差兩大兩大類。類。(1)(1)、定值系統(tǒng)誤差：定值系統(tǒng)誤差：在整個(gè)測(cè)量過程中，誤差的大小和符號(hào)保持不在整個(gè)測(cè)量過程中，誤差的大小和符號(hào)保持不變。例如：砝碼的誤差，零點(diǎn)誤差，電表內(nèi)阻，刻度不均勻等。變。例如：砝碼的誤差，零點(diǎn)誤差，電表內(nèi)阻，刻度不均勻等。(2)(2)、變值系統(tǒng)誤差：變值系統(tǒng)誤差：在測(cè)量條件變化時(shí)，誤差按一定規(guī)律變化。按在測(cè)量條件變化時(shí)，誤差按一定規(guī)律變化。按不同變化規(guī)律又細(xì)分為：不同變化規(guī)律又細(xì)分為：線性變化，非線性變化，周期性變化，復(fù)雜規(guī)線性

51、變化，非線性變化，周期性變化，復(fù)雜規(guī)律變化。律變化。二、處理系統(tǒng)誤差的一般程序二、處理系統(tǒng)誤差的一般程序2 2）已定系統(tǒng)誤差與未）已定系統(tǒng)誤差與未定系統(tǒng)誤差定系統(tǒng)誤差按對(duì)系統(tǒng)誤差的掌握程度按對(duì)系統(tǒng)誤差的掌握程度來分，可分為來分，可分為已定系統(tǒng)誤差已定系統(tǒng)誤差和和未定系統(tǒng)誤差未定系統(tǒng)誤差兩大類。兩大類。(1)(1)、已定系統(tǒng)誤差已定系統(tǒng)誤差：在在實(shí)驗(yàn)過程中，能夠確定大小和實(shí)驗(yàn)過程中，能夠確定大小和正負(fù)，可以進(jìn)行修正和消除。正負(fù)，可以進(jìn)行修正和消除。如零點(diǎn)誤差。如零點(diǎn)誤差。(2)(2)、未定系統(tǒng)誤差未定系統(tǒng)誤差：在在實(shí)驗(yàn)過程中，不能夠確定大小實(shí)驗(yàn)過程中，不能夠確定大小和正負(fù)。在數(shù)據(jù)處理常用估計(jì)和正

52、負(fù)。在數(shù)據(jù)處理常用估計(jì)誤差限的方法評(píng)價(jià)其對(duì)測(cè)量結(jié)誤差限的方法評(píng)價(jià)其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。如儀器極限誤差。果的影響。如儀器極限誤差。系統(tǒng)誤差的處理是一個(gè)比較復(fù)雜的問系統(tǒng)誤差的處理是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，需具體問題具體分析。題，需具體問題具體分析?？偟脑瓌t：總的原則：盡可能減小或消除。盡可能減小或消除。一般處理程序?yàn)椋阂话闾幚沓绦驗(yàn)椋? 1、檢驗(yàn)判別系統(tǒng)誤差的存在。、檢驗(yàn)判別系統(tǒng)誤差的存在。2 2、分析造成誤差的原因，并在測(cè)量、分析造成誤差的原因，并在測(cè)量前盡量消除。前盡量消除。3 3、測(cè)量過程中采取一定方法和技術(shù)測(cè)量過程中采取一定方法和技術(shù)盡量消除或減小系統(tǒng)誤差的影響。盡量消除或減小系統(tǒng)誤差的影響。4

53、 4、采用修正法消除。如零點(diǎn)修正，、采用修正法消除。如零點(diǎn)修正，公式修正，曲線修正等。公式修正，曲線修正等。5 5、估計(jì)殘余系統(tǒng)誤差的數(shù)值范圍、估計(jì)殘余系統(tǒng)誤差的數(shù)值范圍誤差限，與隨機(jī)誤差類似處理來評(píng)價(jià)誤差限，與隨機(jī)誤差類似處理來評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)果。三、消除、減小系統(tǒng)誤差的基本測(cè)量方法三、消除、減小系統(tǒng)誤差的基本測(cè)量方法1 1、零示法消除可定系統(tǒng)誤差、零示法消除可定系統(tǒng)誤差零示法就是在測(cè)量過程中，使被測(cè)量的作用效應(yīng)與已知量的作用效零示法就是在測(cè)量過程中，使被測(cè)量的作用效應(yīng)與已知量的作用效應(yīng)互相抵消，最后使總的效應(yīng)減到零。應(yīng)互相抵消，最后使總的效應(yīng)減到零。誤差主要取決于標(biāo)準(zhǔn)器的誤差，零示器必須有足夠的靈敏度。誤差主要取決于標(biāo)準(zhǔn)器的誤差，零示器必須有足夠的靈敏度。 電橋測(cè)量電阻電橋測(cè)量電阻2 2、交換抵消法消除可定系統(tǒng)誤差、交換抵消法消除可定系統(tǒng)誤差相互交換某些測(cè)量條件如被測(cè)物體位置、電流方向等，使產(chǎn)生系統(tǒng)相互交換某些測(cè)量條件如被測(cè)物體位置、電流方向等，使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因?qū)y(cè)量結(jié)果產(chǎn)生相反的影響，從而抵消了系統(tǒng)誤差。誤差的原因?qū)y(cè)量結(jié)果產(chǎn)生相反的影響，從而抵消了系統(tǒng)誤差。例如：例如：不等臂天平測(cè)質(zhì)量不等臂天平測(cè)質(zhì)量m m，若單測(cè)一次，則由于兩臂不等，若單測(cè)一次，則由于兩臂不等( (l l1 1l l2 2) )會(huì)造成系統(tǒng)誤差。采用會(huì)造成系統(tǒng)誤差