大學物理實驗附表和參考文獻

附錄:實驗數(shù)據(jù)處理CAI1、科學計算器的統(tǒng)計功能科學計算器具有函數(shù)計算與統(tǒng)計計算的功能，在物理實驗中常用到統(tǒng)計計算。在科學計算器中，統(tǒng)計計算方式符號為STAT,當選擇進行統(tǒng)計計算時液晶屏顯示STAT提示符。各功能鍵表示如下：〃：樣本數(shù)；￡x:樣本求和；i=1￡x2：樣本平方和；1i=1x:樣本平均值；S：樣本的標準偏差，即貝塞爾公式：芝(X-X)2sfi=、n-1例如有一組實驗數(shù)據(jù)5.2495.2465.2445.2485.2405.2435.2495.2535.249計算器操作如下：按鍵順序液晶屏顯示說明ON0啟動計算器2nF2nF二次功能鍵STAT0STAT進入統(tǒng)計功能5.2495.249輸入數(shù)據(jù)DATA1顯示樣本數(shù)5.2465.246輸入數(shù)據(jù)DATA:2:顯示樣本數(shù):5.2495.249輸入數(shù)據(jù)DATA10顯示樣本數(shù)x5.2466平均值s0.0037樣本的標準偏差在物理實驗中，要求計算平均值的標準偏差，即s(X)=A=\n2、實驗數(shù)據(jù)作圖軟件OriginOrigin是美國OriginLab公司推出的數(shù)據(jù)分析和制圖軟件，是公認的簡單易學、操作靈活、功能強大的軟件，既可以滿足一般用戶的制圖需要，也可以滿足高級用戶數(shù)據(jù)分析、函數(shù)擬合的需要。下面介紹Origin的使用。

工作環(huán)境綜述類似Office的多文檔界面，主要包括以下幾個部分：菜單欄，位于頂部，一般可以實現(xiàn)大部分功能。工具欄，位于菜單欄下面，一般最常用的功能都可以通過此實現(xiàn)。繪圖區(qū)，位于中部，所有工作表、繪圖子窗口等都在此。項目管理器，位于下部，類似資源管理器，可以方便切換各個窗口等。狀態(tài)欄，位于底部，標出當前的工作內(nèi)容以及鼠標指到某些菜單按鈕時的說明。數(shù)據(jù)的輸入一般來說數(shù)據(jù)按照XY坐標存為兩列，在工作表中直接輸入數(shù)據(jù)即可，見圖2圖2Origin輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)導入導出在文本編輯器輸入數(shù)據(jù)，且同行的數(shù)據(jù)間至少保留一個空格，再保存為后綴名為dat或txt的文件。然后通過import命令導入即可，操作圖3。lin7-UNTITLEDFileEditViewPlotColumnAnalysisStatisticsToolsFormatWindowHelpDCtrl+NCtrl+O成I劇回蚩圈|昌|倒同鼻|臼圖囪|儡|瑁|國"」_j-ii-^ki=ip|h:□penExcel,,,Ctrl+EAppend...CloseSaveProjectCtrl+SSaveProjectAs...SaveWi.ndowAs.lin7-UNTITLEDFileEditViewPlotColumnAnalysisStatisticsToolsFormatWindowHelpDCtrl+NCtrl+O成I劇回蚩圈|昌|倒同鼻|臼圖囪|儡|瑁|國"」_j-ii-^ki=ip|h:□penExcel,,,Ctrl+EAppend...CloseSaveProjectCtrl+SSaveProjectAs...SaveWi.ndowAs.SaveTemplateAs...Ctrl+PPrintFreviewPageSetuj',,,SingleASCII.ImportExportASCII...矗MultipleASCII...Ctrl+K1CADOCUME'lV...\封面圖l.DFJ2lixueshiyaxi.OFJ3G:\SZGF\...VBIEEZONGDENEW.OFJ4va.OFJ53DSurface&Contour.OFJExit/|.V■廚1?念*UNTITLEDLotus印明)...pCLAMF...ASCIIOptidBASE(DBF)...ThermoGalactic(SFC)一.MiniTabLabTech...SigjiiaFlot...Sound印R￥)...Mathematica...Kaleidagr&ph...SizeModifiedCreatedDependentsLabel6KB2007-6-2621:472007-6-2621:470圖.3Origin導入數(shù)據(jù)繪制二維圖按住鼠標左鍵拖動選定這兩列數(shù)據(jù)，用圖.4最下面一排按鈕就可以繪制簡單的圖圖4Origin中選定數(shù)據(jù)圖5Origin中繪制的二維圖圖5,給出了處理結果。這里只是簡單的介紹Origin使用，詳細使用可以參考有關書籍。3實驗數(shù)據(jù)處理軟件的使用數(shù)據(jù)處理軟件很多，商業(yè)軟件有Matlab、Mathematica、Maple、Mathcad，開源的Maxima和Scilab，自由軟件Octave，以及微軟的Excel。這里介紹Excel在數(shù)據(jù)處理的應用。Excel是微軟公司出品的Office系列辦公軟件中的一個組件，確切地說，它是一個電子表格軟件，可以用來制作電子表格、完成許多復雜的數(shù)據(jù)運算，進行數(shù)據(jù)的分析和預測。Excel的數(shù)據(jù)Excel的數(shù)據(jù)可以分為數(shù)字、文本、日期和時間三種類型。在Excel中，數(shù)字是由下列字符0~9、+、一、/、％等組成。輸入數(shù)字輸入數(shù)字時，Excel將忽略數(shù)字前面的正號(+),并將單個句點視作小數(shù)點。所有其它數(shù)字與非數(shù)字的組合均作文本處理。輸入分數(shù)：如果想輸入1/5,請在要輸入數(shù)字的單元格內(nèi)按下列順序輸入以下內(nèi)容：0空格鍵1/5。如果直接在要輸入數(shù)字的單元格內(nèi)按下列順序輸入以下內(nèi)容：1/5，則顯示的結果不是分數(shù)，而是日期，1月5日。數(shù)字的顯示方式單元格中的數(shù)字格式?jīng)Q定Excel在工作表中顯示數(shù)字的方式。例如，如果鍵入$14.73,Excel將套用貨幣格式。如果要改變數(shù)字格式，應選定包含數(shù)字的單元格，再單擊“格式”菜單上的“單元格，，命令，然后單擊“數(shù)字，，選項卡，再根據(jù)需要選定相應的分類和格式。(2)Excel數(shù)據(jù)計算Excel不僅可以進行簡單的公式運算，還提供了豐富的函數(shù)，能進行復雜的數(shù)學、統(tǒng)計、工程等計算。當某一單元格的數(shù)值變化時，其它相應的單元格的計算結果也會自動更新。①公式運算公式必須由“=”開頭，后面接計算公式。在圖6給出了示例。圖6Excel公式表達式②使用函數(shù)計算Excel提供了大量的用于不同場合的函數(shù)，分為數(shù)學、日期、統(tǒng)計等類，現(xiàn)舉例子來說明函數(shù)的使用。下面是多次測量某物體長度的數(shù)據(jù)，見圖7

計算它的平均值，使用AVERAGE函數(shù)。函數(shù)格式為AVERAGE(number1,number2,…)，numberl,number2，…是要計算的平均值的參數(shù)。如果還要計算它的A類不確定度，那就要使用函數(shù)嵌套。:宋體12^\BZ口［言匿］耋圉］蜷％B11▼&=AVERAGEABCDE1序列長度(CID)211.52321.54431.51541.58651.57761.54871.57981.531011平均值1.5451213圖?.8Excel利用AVERAGE函數(shù)計算平均值在計算A類不確定度時，用了SQRT和DEVSQ這兩個函數(shù)，對于DEVSQ使用了嵌套。

可以參考相:宋體■1￡BT11」言匿］耋圉|_翼％B12▼&=SQRT(DEVSQ(B2:B9)/(8+7))可以參考相ABCDE1序列長度(cm)211.52321.54431.51541.58651.57761.54871.57981.531011平均值1.54512A類不確定度0.0090633.1314圖.9Excel利用函數(shù)嵌套計算A類不確定度可以看得出，使用Excel處理實驗數(shù)據(jù)非常方便。關于Excel的其它使用，關書籍。

附表1基本物理常量物理量符號數(shù)值真空中光速C2.99792458x108m/s萬有引力常量G6.6720X10-11N?m2kg2阿伏伽德羅常量Na6.022045x10-23mol-1波爾茲曼常量k1.380622x10-23J?K-1理想氣體在標準溫度、壓力下的摩爾體積V22.2136x10-3m3/mol摩爾氣體常量（普適氣體常量）R8.31441J/(mol?k)洛施密特常量n02.686781x1025m-3普朗克常量h6.626176x10-34J?s基本電荷e1.6021892x10-19C原子質(zhì)量單位p1.6605655x10-27kg電子靜止質(zhì)量me9.109534x10-31kg電子比荷e/m1.7588047x1011C/kg原子靜止質(zhì)量mn1.6726485x10-27kg法拉第常量F9.648457x104C/mol真空電容率￡08.854187818x10-12F/m真空磁導率p01.25663706144x10-6H/m里德伯常量R1.097373177x107m-1氫原子的里德伯常量RH1.096776x107m-1標準大氣壓P0101325Pa冰點的絕對溫度T272.35K附表2在t,°C時常用物質(zhì)的密度0名稱密度，kg?m-3t,C名稱密度，kg?m-3t,C鋁270020蓖麻油96220銅894020汽油68020金1930020甘油126120銀1050020煤油80020鐵786020石油87820鋼772120海水10250鉛1134220乙醇789.420汞135950冰9170普通玻璃260020氫0.089880石英260020氮1.25050石蠟105020氧1.42900附表3在標準大氣壓下不同溫度的水的密度溫度，。C密度,kg/m3溫度，C密度，kg/m3溫度，C密度,kg/m30999.84117998.7741999.90018998.59534994.371

2999.94119998.40535994.0313999.96520998.20336993.684999.97321997.99237993.335999.96522997.77038992.966999.94123997.53839992.597999.90224997.29640992.218999.84925997.04441991.839999.78126996.78342991.4410999.70027996.51250988.0411999.60528996.23260983.2112999.49829995.94470977.7813999.37730995.64680971.8014999.24431995.34090965.3115999.09932995.025100958.3516998.94333994.702附表4在20°C時某些金屬的彈性模量金屬楊氏模量EGPakgf/mm2鋁鎢鐵銅金銀鋅鎳銘合金鋼碳鋼康銅鑄鐵不銹鋼69?70407186?260103?1277769?8078203235?245206?216196?206160782007000?710041500000?2100010500?1300079007000?820080002050024000?2500021000?22000000?2100016300800020000注：楊氏彈性模量的值與材料的結構、成分、加工老化熱處理等因素有關，表中的值僅作參考附表5液體的黏度液體溫度，°Cn,10-6Pa?s液體溫度，Cn,10-6Pa?s水01020304050178713071002797.5652.9546.8甘油-2006152025301.34x1081.21x1076.26x1062.33x1061.49x1060.954x1060.629x106

-、，204.56x10401780魚肝油800.460x104乙醇101466變壓器油201.98x104201190206.50x106蜂蜜102.22x106800.100x106*—土200.986x106—201855蓖麻油300.451x106水銀01685400.231x106||20I1554附表6部分固體的線膨脹系數(shù)固體材料適用溫度或溫度范圍a,10-6K-1鋁0?10023.8銅0?10017.1鐵0?100122金0?100143銀0?100196鋼（0.05%碳）0?100120康銅0?100152鉛0?100292鋅0?10032鉑0?1009.1鎢0?10045石英玻璃20?200056窗玻璃20?20095花崗石206-9瓷器20?7003.4-4.1附表7物質(zhì)的比熱容物質(zhì)溫度，°C比熱容，103J/(kg-K)物質(zhì)溫度,C比熱容，103J/(kg-K)鋁250.9000.84銅250.385玻璃0.92鐵（鋼）250.452砂石202.27鉛250.130乙醇182.14金250.130煤油04.218銀250.239水104.192汞250.138204.182附表8某些金屬和合金的電阻率及其溫度系數(shù)金屬或合金電阻率，uQ?m溫度系數(shù).C-1金屬或合金電阻率，uQ?m溫度系數(shù).C-1鋁0.02842x10-4錫0.1244x10-4銅0.017243x10-4水銀0.95810x10-4銀0.01640x10-4武德合金0.5237x10-4金0.02440x10-4鋼(0.10%?0.15%碳)0.10?0.146x10-3

鐵鉛0.0980.20560x10-437x10-4康銅0.47?0.51(-1?+1)x10-5鉑0.10539x10-4銅錳鎳合金0.34?1.00(-3?2)x10-5鎢0.05548x10-4鎳鉻合金0.98?1.10(0.3?0.4)x10-4鋅0.05942x10-4附表9不同金屬或合金與鉑(化學純)構成熱電偶的熱電動勢注：表中的“+”或“-”表示：該電極與鉑組成熱電偶時，其熱電動勢是正或負。當熱電動勢為正時，在處于0°C的熱電偶一端電流由金屬或合金流向鉑為了確定表中所列任何兩種材料構成的熱電偶的熱電動勢，應當取這兩種材料的熱電動勢的差值。例如，銅-康銅熱電偶的熱電動勢等于+0.75-(-3.5)=4.25mV附表10銅-康銅熱電偶分度熱電動勢(0?100?400°C)單位：mV溫度.C012345678900.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.351100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.155301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4801.5281.569401.6111.6531.6951.7381.7801.8221.8651.9071.9501.992502.0352.0782.1212.1642.2072.2522.2942.3372.3802.224602.2672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.0872.3312.3763.2213.2663.312803.3573.4023.4473.4933.5383.5843.6303.6763.7213.767903.8133.8593.9063.9523.9984.0044.0914.1374.1844.231溫度.C001020304050607080901004.2774.755.235.716.206.707.217.728.238.762009.299.8210.3610.9111.4612.0112.5712.3413.7114.2830014.8615.4416.0316.6217.2217.8218.4219.0319.6420.2540020.87-200-5.54-100-3.35-3.62-3.89-4.14-4.38-4.60-4.82-5.02-5.20-5.38-000.00-0.38-0.75-1.11-1.47-1.81-2.14-2.26-2.77-3.06溫度.C0-10-20-30-40-50-60-70-80-90

附表11常見光源的譜線波長表單位：nm一、H（氫）656.28紅附表11常見光源的譜線波長表單位：nm一、H（氫）656.28紅486.13綠藍434.05藍410.17藍紫397.01藍紫二、He（氦）706.52紅667.82紅（D3）黃綠492.19綠藍471.31藍447.15藍402.62藍紫388.87藍紫三、Ne（氖）546.07綠650.65紅491.60綠藍640.23橙435.83藍638.30（橙）407.78藍紫626.65橙404.66藍紫621.73橙六、He-Ne激光614.31橙588.19黃585.25黃四、Na（鈉）632.8橙58