大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論

1大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

緒

論中南大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心2013年9月14日2

【1】.本課程的作用與目的【2】.有效數(shù)字【3】.測量與誤差、不確定度【4】.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法【5】.怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課【6】.網(wǎng)上選課須知3物理實(shí)驗(yàn)的作用

物理學(xué)從本質(zhì)上說是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它是自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用過程中起著重要作用。【1】本課程的作用與目的伽利略把實(shí)驗(yàn)和邏輯引入物理學(xué),使物理學(xué)最終成為一門科學(xué)。經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律是從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中總結(jié)出來的。近代物理學(xué)是從實(shí)驗(yàn)事實(shí)與經(jīng)典物理學(xué)的矛盾中發(fā)展起來的。很多技術(shù)科學(xué)是從物理學(xué)的分支中獨(dú)立出去的。4以諾貝爾物理學(xué)獎為例：80%以上的諾貝爾物理學(xué)獎授予實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。其余20%的獎中，很多是實(shí)驗(yàn)和理論物理學(xué)家共享的。實(shí)驗(yàn)成果可以很快得獎，而理論成果要經(jīng)過至少兩個實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。有的建立在共同實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的成果可以連續(xù)幾次獲獎。5

1997：發(fā)明了用激光冷卻和俘獲原子的方法

StevenChu(朱棣文)

Cohen-TannoudjiWilliamD.Phillips

1998：量子霍耳效應(yīng)，電子能夠形成新型粒子

RobertB.LaughlinHorstL.StormerDanielC.Tsui(崔琦)6

2001：玻色-愛因斯坦凝聚

EricA.CornellWolfgangKetterleCarlE.Wieman7法國科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾（AlbertFert）

2007：巨磁電阻效應(yīng)

，可應(yīng)用于大容量存儲器。

德國科學(xué)家彼得·格林貝格爾(PeterGrünberg)磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。根據(jù)這一效應(yīng)開發(fā)的小型大容量計(jì)算機(jī)硬盤已得到廣泛應(yīng)用8

2009年，瑞典皇家科學(xué)院宣布將當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎授予英國華裔科學(xué)家高錕以及美國科學(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯。2009年：1、光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信

2、CCD用于檢測光學(xué)信號（光電傳感器）

高錕年輕時在英國電信公司對玻璃纖維做實(shí)驗(yàn)測試92004年，安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在涂滿鉛筆筆跡的紙上，用透明膠帶粘來粘去，靠這種“粘取”，剝離出了石墨烯。隨后發(fā)現(xiàn)，石墨烯原子所獨(dú)具的、像一張鐵絲網(wǎng)似的六角形陣列排列方式，是世界上最薄的材料（僅有一個原子厚）、高強(qiáng)度（比鋼鐵堅(jiān)硬10倍）、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱，可用來塑造低功率電子元件，如晶體管，是一種新型功能材料。2010年：研究二維材料石墨烯的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)打破了科學(xué)權(quán)威朗道“二維結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定”的預(yù)言。安德烈·海姆康斯坦丁·諾沃肖洛夫（1974-）該實(shí)驗(yàn)一個關(guān)鍵性設(shè)備就是——透明膠帶，采用“粘取法”。102011年：超新星研究及宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)過去認(rèn)為在萬有引力的作用下，宇宙是在減速膨脹。2011年諾貝爾物理學(xué)獎得主索爾·珀?duì)栺R特、布萊恩·施密特和亞當(dāng)·里斯三位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)顛覆了這一觀點(diǎn)，并且證明了暗能量的存在。哈勃的宇宙膨脹理論，經(jīng)歷早期極速膨脹后，宇宙的膨脹速度會下降，膨脹與收縮達(dá)到平衡。然而，1998年，兩個獨(dú)立研究小組發(fā)現(xiàn)：宇宙膨脹不僅沒有減速，反而在加速。112012年：在量子光學(xué)領(lǐng)域發(fā)明獨(dú)特方法，操縱單個量子粒子成功觀測到非常脆弱的量子態(tài)，且不破壞單個粒子特性，從而開辟了量子物理的新時代，并為制造新型超高速基于量子物理的計(jì)算機(jī)邁出了第一步。也可以用來制造極精準(zhǔn)時鐘作為時間標(biāo)準(zhǔn)，比現(xiàn)有的銫原子鐘精確百倍。塞爾日?阿羅什大衛(wèi)?J?維因蘭德

12

物理實(shí)驗(yàn)課的目的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岣邔?shí)驗(yàn)素養(yǎng)13

學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識

通過對物理量的測量，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識，掌握和理解物理理論。14培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰柚滩幕騼x器說明書，正確使用儀器；運(yùn)用物理學(xué)理論，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析、判斷；正確記錄和處理數(shù)據(jù)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線，說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)。15提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)；嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度；主動研究和創(chuàng)新的探索精神；遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。16

物理實(shí)驗(yàn)課程不同于一般的探索性的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，每個實(shí)驗(yàn)題目都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、安排，可使同學(xué)獲得基本的實(shí)驗(yàn)知識，在實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能諸方面得到較為系統(tǒng)、嚴(yán)格的訓(xùn)練，是大學(xué)里從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的起步，同時在培養(yǎng)科學(xué)工作者的良好素質(zhì)及科學(xué)世界觀方面，物理實(shí)驗(yàn)課程也起著潛移默化的作用。

希望同學(xué)們能重視這門課程的學(xué)習(xí)，經(jīng)過一個學(xué)期的時間，真正能學(xué)有所得。17

【1】.本課程的作用與目的【2】.有效數(shù)字【3】.測量與誤差、不確定度【4】.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法【5】.怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課【6】.網(wǎng)上選課須知【2】.有效數(shù)字18【2】有效數(shù)字有效數(shù)字的讀取有效數(shù)字的運(yùn)算有效數(shù)字尾數(shù)的舍取規(guī)則有效數(shù)字＝可靠數(shù)字＋可疑數(shù)字19有效數(shù)字的讀取圖a測量的有效數(shù)字為2.4cm圖b測量的有效數(shù)字為2.43cm測量結(jié)果中，可靠的幾位數(shù)字加上可疑的一位數(shù)字，統(tǒng)稱為測量結(jié)果的有效數(shù)字。

cmcm20有效數(shù)字的運(yùn)算加、減法：諸量相加（相減）時，其和（差）數(shù)在小數(shù)點(diǎn)后所應(yīng)保留的位數(shù)與諸數(shù)中小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的一個相同。

4.178+21.3

25.478=

25.521

乘、除法：諸量相乘（除）后，其積（商）所保留的有效數(shù)字，只須與諸因子中有效數(shù)字最少的一個相同。

4.178×10.1

4178417842.1978=42.222函數(shù)的運(yùn)算規(guī)則及有效數(shù)字（1）通常函數(shù)的有效數(shù)字與自變量的相同；（2）若自變量給出了不確定度，則（1）的結(jié)果多保留一位或幾位，再用傳遞公式計(jì)算函數(shù)的不確定度；（3）由不確定度決定最終有效數(shù)字位數(shù)。

另外，自變量未給出不確定度，還可以用近似不確定度的辦法確定函數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)。自變量的近似不確定度即為量具的最小分度值。23例1：注意：若x未給出不確定度，可取其近似不確定度為量具的最小分度值1分，進(jìn)而可求出y的不確定度，最后決定y的有效數(shù)字位數(shù)，如例2。已知

，計(jì)算。(弧度)24例2：解：x的近似不確定度為

已知，計(jì)算

由y的不確定度決定了y的有效數(shù)字需保留到小數(shù)點(diǎn)后3位。通常對數(shù)的小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)與真數(shù)的有效位數(shù)相同。25有效數(shù)字尾數(shù)的舍入規(guī)則例：若需保留四位有效數(shù)字

4.32749→4.3274.32751→4.3284.32850→4.328“四舍五入”規(guī)則入的機(jī)會總是大于舍的機(jī)會，因而不合理?，F(xiàn)在通用的規(guī)則是：“四舍六入五湊偶”，即被舍位數(shù)字小于五舍、大于五入；等于五時，若保留的末位數(shù)字為奇數(shù)時，則加1，為偶數(shù)時則不變，即把保留的末位數(shù)湊為偶數(shù)。261、“0”在數(shù)據(jù)中的作用

“0”

在其他數(shù)字之間或之后為有效數(shù)字，在之前則不是有效數(shù)字。例如：O.3和0.03都是一位有效數(shù)字，而103.00則是五位有效數(shù)字。

2、單位換算對有效數(shù)字的影響

非十進(jìn)制單位換算時，有效數(shù)字位數(shù)可以改變。例如時間min，1.8為兩位有效數(shù)字，誤差位在O.1min=6s位上。若以秒為單位，應(yīng)寫成：

s，誤差位仍在秒位上，并未改變數(shù)據(jù)的精度，但108為三位有效數(shù)字。

有效數(shù)字的幾個注意問題27十進(jìn)制單位換算不影響有效數(shù)字

例如：80.20g是四位有效數(shù)字，用千克為單位時寫成O.08020kg，仍為四位。但用毫克時寫成80200mg

就有問題，因?yàn)榘从行?shù)字規(guī)定，最后一位是有誤差的數(shù)，原來數(shù)據(jù)80.20g有誤差數(shù)是在1/100g位上，當(dāng)寫成80200mg時有誤差數(shù)是在1/1000g位上，則數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性變了。

科學(xué)記數(shù)法:

把數(shù)據(jù)寫成小數(shù)點(diǎn)前只有一位，再乘以lO的冪次來表示?？山鉀Q上述矛盾。上述質(zhì)量數(shù)據(jù)可寫成：8.020×104mg或8.020×10-2kg，它們都是四位有效數(shù)字，這樣在十進(jìn)制單位換算時，不會改變有效數(shù)字的位數(shù)。2829

【1】.本課程的作用與目的【2】.有效數(shù)字【3】.測量與誤差、不確定度【4】.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法【5】.怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課【6】.網(wǎng)上選課須知【3】測量與誤差、不確定度30【3】測量與誤差、不確定度測量誤差隨機(jī)誤差的處理測量結(jié)果的不確定度表示間接測量不確定度的合成31測量

物理實(shí)驗(yàn)以測量為基礎(chǔ)，所謂測量，就是用合適的工具或儀器，通過科學(xué)的方法，將反映被測對象某些特征的物理量（被測物理量）與選作標(biāo)準(zhǔn)單位的同類物理量進(jìn)行比較的過程，其比值即為被測物理量的測量值。32

直接測量：直接將待測物理量與選定的用作標(biāo)準(zhǔn)的同類物理量相比較，直接得到測量值。

如：長度測量，質(zhì)量測量間接測量：利用直接測得的物理量與被測量之間的已知函數(shù)關(guān)系，求得該被測物理量。

如：面積測量，重力加速度測量測量

測量值

=讀數(shù)值(有效數(shù)字)+單位說明：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、測量儀器的改進(jìn)，很多原來只能間接測量的量，變得可以直接測量。33對一個待測物理量x而言：

式中：真值是指物理量在一定實(shí)驗(yàn)條件下的客觀存在值。誤差

測量誤差存在于一切測量過程中，可以控制得很小，但不可能為零！誤差dx

＝測量結(jié)果x

－真值μ34系統(tǒng)誤差定義：在對同一被測對象的多次測量過程中，絕對值和符號保持恒定或隨測量條件的改變而按確定規(guī)律變化。誤差:產(chǎn)生原因：由于測量儀器、測量方法、環(huán)境條件而帶入。分類及處理方法：

1、已定系統(tǒng)誤差：必須修正

電表、螺旋測微計(jì)的零位誤差；

測電壓、電流時由于忽略表內(nèi)阻引起的誤差。

2、未定系統(tǒng)誤差：要估計(jì)出分布范圍

如：螺旋測微計(jì)制造時的螺紋公差等。系統(tǒng)誤差誤差:35系統(tǒng)誤差舉例

---伏安法測電阻原理：電路有兩種:即電流表的內(nèi)接法、電流表的外接法；②電流表外接法RXRX①

電流表內(nèi)接法當(dāng)Rx《RV時，宜用之外接：當(dāng)Rx》RA時，宜用之內(nèi)接：36

隨機(jī)誤差

定義：在對同一量的多次重復(fù)測量中，絕對值和符號以不可預(yù)知方式變化的測量誤差分量。誤差:例如：實(shí)驗(yàn)環(huán)境的振動；

電表軸承的摩擦力變動；螺旋測微計(jì)測力在一定范圍內(nèi)隨機(jī)變化；操作讀數(shù)時的視差影響。產(chǎn)生原因：實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境因素?zé)o規(guī)則的起伏變化,

引起測量值圍繞真值發(fā)生漲落的變化。37

隨機(jī)誤差特點(diǎn)多次測量的誤差滿足正態(tài)分布，有以下特點(diǎn)：（1）對稱性:正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率基本相同；（2）有界性:存在絕對值最大的誤差；（3）單峰性:絕對值小的誤差出現(xiàn)概率大，絕對值大的誤差出現(xiàn)概率??；（4）抵償性:測量次數(shù)足夠多時，絕對值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率大致相等，可相互抵消：38

任意一次測量值落入?yún)^(qū)間的概率為這個概率叫置信概率，也稱為置信度。對應(yīng)的區(qū)間叫置信區(qū)間，表示為:39

假定對一個物理量進(jìn)行了n次測量，各次測得的值為xi(i=1,2，…，n)則：可以用多次測量的算術(shù)平均值作為被測量的最佳估計(jì)值。測量次數(shù)n為無窮大時，算術(shù)平均值等于真值。平均值40

只進(jìn)行有限次測量時，算術(shù)平均值并不等于真值，只能說是近似真值，它的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：平均值的偏差多次測量可以減小隨機(jī)誤差?。∑湟饬x是測量平均值的隨機(jī)誤差在-～+

之間的概率為68.3%。或者說，待測量的真值在

范圍內(nèi)的概率為68.3％。因此

反映了平均值接近真值的程度。

41直接測量結(jié)果的表示及其總不確定度的計(jì)算測量結(jié)果的表達(dá)式：總不確定度：不確定度：是指由于測量誤差的存在而對被測量的真值不能肯定的程度。

1）不確定度的A類分量（隨機(jī)誤差/偶然誤差）

——指用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出的不確定度分量42對于有限次測量：測量列的不確定度：平均值的不確定度：上面兩式中的稱為“因子”，與測量次數(shù)和置信概率有關(guān)，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)測量次數(shù)時，可近似取t為1。直接測量結(jié)果的表示及其總不確定度的計(jì)算n23456789101520t1.841.321.201.141.111.091.081.071.061.041.03測量次數(shù)與t因子的對應(yīng)關(guān)系：這時：43——指用其他方法計(jì)算出的不確定度分量2)

總不確定度

的

類分量

本課程中，近似地?。?)

總不確定度的合成：

4)

誤差的判定與剔除

當(dāng)測量列的不確定度

時，待測量真值的隨機(jī)誤差落在

這個區(qū)間以外的概率僅為0.3%，因此，

稱為測量列的極限誤差。

直接測量結(jié)果的表示及其總不確定度的計(jì)算44注意：1.平均值有效數(shù)字位數(shù)不要超過實(shí)驗(yàn)測量值的有效數(shù)字位數(shù)；2.不確定度最終只保留1位有效數(shù)字；平均值的最后一位有效數(shù)字要和不確定度對齊；3.相對不確定度保留1-2位有效數(shù)字。45直接測量不確定度計(jì)算舉例例1：用螺旋測微計(jì)測某一鋼絲的直徑，原始數(shù)據(jù)見下表，請給出完整的測量結(jié)果。d0=+0.004mm,

螺旋測微計(jì)的儀器允差為Δ儀=0.004mm123456（mm）0.2490.2500.2470.2510.2530.250原始數(shù)據(jù)表格46

例１解：

d0=+0.004mm,

螺旋測微計(jì)的儀器允差為Δ儀=0.004mm123456(mm)0.2490.2500.2470.2510.2530.250(mm)0.2450.2460.2430.2470.2490.246(mm)0.246(mm)-0.0010.000-0.0030.0010.0030.000沒有異常數(shù)據(jù),不用剔除47

例１解：

測量結(jié)果：48間接測量結(jié)果的表示和總不確定度的估計(jì)

1)

間接測量結(jié)果的一般表示：

即：間接測量量的平均值等于將各直接測量量的平均值帶入函數(shù)關(guān)系式后的結(jié)果。

2)

間接測量結(jié)果的總不確定度：

493)百分差50常用公式同學(xué)們可以用偏微分知識自己推導(dǎo)這些公式

51間接測量的不確定度合成過程1.求出各直接測量量的平均值和合成不確定度(加減時)或相對不確定度(乘除、指數(shù)時);2.根據(jù)公式求出間接測量量的合成不確定度或相對不確定度;3.用各量的平均值求出間接測量量的平均值。利用平均值并求出相對不確定度

]或合成不確定度;4.表示測量結(jié)果52環(huán)體積取對數(shù)為：解：這是間接測量問題。環(huán)的體積為：間接測量量的不確定度合成舉例其偏導(dǎo)數(shù)為:53代入下式:得到：54因此，環(huán)體積為：55【1】.本課程的作用與目的【2】.有效數(shù)字【3】.測量與誤差、不確定度【4】.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法【5】.怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課【6】.網(wǎng)上選課須知【4】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法56【4】數(shù)據(jù)處理方法3.1逐差法3.2作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3.3最小二乘法直線擬合57逐差法是為了改善實(shí)驗(yàn)結(jié)果、減小誤差影響而引入的一種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。1.逐差法的應(yīng)用條件（1）自變量等間隔變化，y=f(x)，xi+1-xi=c

。（2）函數(shù)關(guān)系可以寫為多項(xiàng)式關(guān)系：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+……2.逐差法的應(yīng)用（1）逐項(xiàng)逐差－－判斷函數(shù)關(guān)系對函數(shù)y=f(x)，假設(shè)有測量列：xi（i=1,2,…,n）、yi（i=1,2,…n）若yi+1－yi＝Δi，基本相等，函數(shù)關(guān)系為：y=a0+a1x。若Δi+1－Δi＝Δ2i，基本相等，則為：y=a0+a1x+a2x2

。逐差法58（2）隔項(xiàng)逐差－－求取物理量例如：對下表伏安法測量電阻的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，應(yīng)用逐差法求電阻值。表1伏安法測100電阻數(shù)據(jù)表

2008/10/10將數(shù)據(jù)分為兩大組，每隔3項(xiàng)逐差，再取平均。即：注：電壓表量程7.5V，精度等級1.0；電流表量程50mA精度等級1.0利用逐差法求取物理量，可以充分利用數(shù)據(jù)，消除一些定值系統(tǒng)誤差，減小隨機(jī)誤差的影響，但必須采用隔項(xiàng)逐差方法，否則會失去效果。59

作圖法可形象、直觀地顯示出物理量之間的函數(shù)關(guān)系，也可用來求某些物理參數(shù)，因此它是一種重要的數(shù)據(jù)處理方法。作圖時要先整理出數(shù)據(jù)表格，并要用坐標(biāo)紙作圖。1.選擇合適的坐標(biāo)分度值，確定坐標(biāo)紙的大小

坐標(biāo)分度值的選取應(yīng)能基本反映測量值的準(zhǔn)確度或精密度。根據(jù)表１數(shù)據(jù)U軸可選1mm對應(yīng)于0.10V，I軸可選1mm對應(yīng)于0.20mA，并可定坐標(biāo)紙的大?。源笥谧鴺?biāo)范圍、數(shù)據(jù)范圍）約為130mm×130m。表1：伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

例：

602.標(biāo)明坐標(biāo)軸：

用粗實(shí)線畫坐標(biāo)軸，用箭頭標(biāo)軸方向，標(biāo)坐標(biāo)軸的名稱或符號、單位,再按順序標(biāo)出坐標(biāo)軸整分格上的量值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.004.連成圖線：

用直尺、曲線板等把點(diǎn)連成直線、光滑曲線。一般不強(qiáng)求直線或曲線通過每個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)使圖線線正穿過實(shí)驗(yàn)點(diǎn)時可以在兩邊的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與圖線最為接近且分布大體均勻。圖點(diǎn)處斷開。3.標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)：

實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可用“”、“”、“”等符號標(biāo)出（同一坐標(biāo)系下不同曲線用不同的符號）。

615.標(biāo)出圖線特征：

在圖上空白位置標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件或從圖上得出的某些參數(shù)。如利用所繪直線可給出被測電阻R大?。簭乃L直線上讀取兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)就可求出R

值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.006.標(biāo)出圖名：

在圖線下方或空白位置寫出圖線的名稱及某些必要的說明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由圖上A、B兩點(diǎn)可得被測電阻R為：至此一張圖才算完成電阻伏安特性曲線作者：xx62不當(dāng)圖例展示：nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖圖

1不當(dāng)：曲線太粗，不均勻，不光滑。應(yīng)該用直尺、曲線板等工具把實(shí)驗(yàn)點(diǎn)連成光滑、均勻的細(xì)實(shí)線。63nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖改正為：64圖2I(mA)U(V)02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00電學(xué)元件伏安特性曲線不當(dāng)：橫軸坐標(biāo)分度選取不當(dāng)。橫軸以3cm

代表1V，使作圖和讀圖都很困難。實(shí)際在選擇坐標(biāo)分度值時，應(yīng)既滿足有效數(shù)字的要求又便于作圖和讀圖，一般以1mm代表的量值是10的整數(shù)次冪或是其2倍或5倍。65I(mA)U(V)o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00電學(xué)元件伏安特性曲線改正為：66計(jì)算機(jī)作圖的例子（ORIGIN）67最小二乘法直線擬合設(shè)此兩物理量x、y滿足線性關(guān)系y=a+bx，等精度地測得一組互相獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

{xi，yi}i=1,…..,n當(dāng)所測各yi

值與擬合直線上的a+bxi之間偏差的平方和最小，即

所得系數(shù)a,b最好,擬合公式即為最佳經(jīng)驗(yàn)公式。68

69解方程得:70

相關(guān)系數(shù)r

：

最小二乘法處理數(shù)據(jù)除給出a、b外，還應(yīng)給出相關(guān)系數(shù)r，

r定義為

r表示兩變量之間的函數(shù)關(guān)系與線性的符合程度，r[-1，1]。|r|1，x、y間線性關(guān)系好，|r|0

，x、y間無線性關(guān)系，擬合無意義。物理實(shí)驗(yàn)中一般要求r絕對值達(dá)到0.999以上(3個9以上)

。其中71

a、b、r的具體求解方法：

1.用計(jì)算機(jī)Excel程序;

2.用計(jì)算機(jī)Origin軟件或Matlab軟件，可以在從網(wǎng)上下載

Origin軟件;3.可以根據(jù)實(shí)際情況自己編程。

用最小二乘法處理前一定要先用作圖法作圖,

以剔除異常數(shù)據(jù)!!!72

【1】.本課程的作用與目的【2】.有效數(shù)字【3】.測量與誤差、不確定度【4】.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法【5】.怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課【6】.網(wǎng)上選課須知【5】.

怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課73【5】怎樣上好物理實(shí)驗(yàn)課三個主要環(huán)節(jié):實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)—實(shí)驗(yàn)?zāi)芊袢〉弥鲃拥年P(guān)鍵實(shí)驗(yàn)操作—實(shí)驗(yàn)課的核心環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告—實(shí)驗(yàn)的總結(jié)74實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模A(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。

預(yù)習(xí)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的前期準(zhǔn)備，是寫給自己參考用的，故要求簡單明了。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)清楚本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)達(dá)到什么目的，通過什么實(shí)驗(yàn)方法和測量哪些數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目的。實(shí)驗(yàn)名稱，實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粚?shí)驗(yàn)簡圖（電路圖或光路圖），記錄主要公式；列出記錄數(shù)據(jù)表格（分清已知量、指定量、待測量和單位）。無需照抄實(shí)驗(yàn)原理！預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容：75實(shí)驗(yàn)操作要求遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則；了解實(shí)驗(yàn)儀器的使用及注意事項(xiàng)；正式測量之前可作試驗(yàn)性探索操作；仔細(xì)觀察和認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象;

用鋼筆或圓珠筆記錄數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)不得改動7.整理儀器，清理實(shí)驗(yàn)桌面。76實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告是寫給同行看的，所以必須充分反映自己的工作收獲和結(jié)果，反映自己的能力水平，要有自己的特色，要有條理性，并注意運(yùn)用科學(xué)術(shù)語，一定要有實(shí)驗(yàn)的結(jié)論和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論、分析或評估。實(shí)驗(yàn)原理要簡明扼要，要有必要的電路圖或光路圖，要有主要的數(shù)據(jù)處理過程，一定要列出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其是利用作圖求得的一些物理量。77實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名稱；實(shí)驗(yàn)?zāi)康模辉砗喪觯ㄔ韴D、電路圖或光路圖，以及主要計(jì)算公式等）；主要實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)處理計(jì)算主要過程、作圖及實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、誤差評估、小結(jié)和討論。78教學(xué)環(huán)