大学物理实验课程指导书

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1、大学物理实验绪论课指导书大学物理实验绪论拟分两次课讲解，每次两学时；第一次课主要内容是介绍实验误差的特点及克服方法；不确定度概念及估算方法；有效数字概念等。第二次课主要内容是介绍图表法、逐差法；游标卡尺原理及使用方法；部分作业题的讲解等。第一部分绪论课（一）主要内容是介绍实验误差的特点及克服方法；不确定度概念及估算方法；有效数字概念等。1.测量的基本概念1.1等精度测量；直接测量；间接测量1.2真值；最佳估计值2.误差的概念及分类2.1系统误差2.1.1系统误差的特点2.1.2产生系统误差的原因（1）仪器构造上的不完善。（2）安装调整误差。（3）个

2、人误差。（4）方法误差或理论误差。2.1.3减少系统误差的方法（1）从误差来源上消除系统误差（2）用修正法消除系统误差（3）应用测量技术消除恒定系统误差①换测法。②替代法。③异号法。73对修正后的遗漏部分，则应认为具有随机的特性予以估计。2.2随机误差2.2.1随机误差的特点2.2.2减少随机误差的方法3.不确定度概念及计算3.1不确定度的概念不确定度是表征被测量量真值所处范围的评定结果，这个范围以一定概率包含着被测量的真值，不确定度越大，这个范围包含真值的置信度（概率）就越高。按其数值评定方法，它们可分为两类：A类不确定度：用统计方法计算的那些分

3、量（与数据的离散性对应）常用字母s表示；B类不确定度：用其他方法估算的那些分量（与仪器的欠准确对应）常用字母u表示。注意：A、B不确定度与传统划分的随机误差、系统误差并不存在简单的对应关系。3.2直接测量量不确定度计算公式（1）假定A、B两类不确定度的各自分量之间是彼此不相关的，因此它们分别可表示为：（2）假定A、B两类不确定度之间彼此是不相关的，因此合成不确定度可表示为具体实施方案取置信度p=0.95，A类不确定度为以D代表仪器的误差限，B类不确定度为测量结果的总不确定度为：当测量次数n多于五次少于等于十次时，总不确定度简化为733.3间接测量量

4、及不确定度计算公式设间接测量量与k个彼此独立的直接测量量间有关系：则间接测量量的平均值为：其不确定度可先求全微分再取方和根得出：当函数为乘除关系时，先求对数函数全微分再取方和根得出不确定度的相对值为：3.4不确定度计算步骤及微量忽略和坏值剔除原则4.有效数字的概念4.1有效数字的概念.4.2直接测量量有效数字的确定.4.3间接测量量有效数字的确定.5.测量结果的表示5.1单次测量结果表示5.2多次测量结果表示6.实例参见教材p8-97.课外作业及本学期实验安排本次课参考资料:《大学物理实验》p3-p10作业：p4173绪论课（二）主要内容是介绍图表

5、法、逐差法；游标卡尺原理及使用方法*；部分作业题的讲解等1.列表法主要介绍二维表2.图示、图解法2.1作图的基本规则2.2物理实验中常见图形（曲线图、折线图）2.3曲线改直，图解物理量3.逐差法3.1适应条件3.2优点3.3作法（举例说明）4.游标卡尺（千分尺）介绍*4.1游标原理（使用教具）4.2读数方法（实测圆筒内外径、细铁丝直径）5.作业中部分难题、典型题讲解73大学物理绪论习题参考答案1(123.50.1);(23.580.01);(5341);(2000.000.01)2(1.5600.001);(3.210.01);(5.00000.0

6、001);(1.0000.001)cm73(1)曲线：截距0.5斜率1(2)ln(y-0.5)~2lnx曲线：截距0斜率29有关数据计算结果gabssasb70.00277.087139.250.99981.989-0.01190.140.020.11线性回归结果:Y=1.99x第二部分实验一基本测量1.教学要求1.1掌握游标卡尺，螺旋测微计的测量原理和使用方法。1.2了解物理天平的构造，掌握使用方法和操作规则。1.3掌握测量规则固体体积和密度的方法。1.4通过本实验，进一步对不确定度的计算进行训练。2.指导要点2.1一般先调节天平：①记录天平的感

7、量（最小砝码数），以便正确读出m的有效数字的位数。②调水平：使水准器的气泡居中，具体调节方法如下，当气泡偏左或偏右时：图六（a）oo图六（b）oo当气泡偏前或偏后时：按图六（a）（b）所示方向，旋拧两底脚螺钉。73①②③10图七（a）③调零点；可让指针自然停摆，观察指针是否指在标尺零线上来判断是否平衡；也可以动态观察指针在标尺零线左右摆动的格数是否基本相等来判断。若需要调节平衡，必须将横梁放下后再调。④称衡：要使学生知道影响天平精度的关键部件是支撑横梁的刀口，增减砝码时，要放下横梁；操作制动钮时，动作要轻、慢、平稳；使用完天平时，应立即放下横梁。待

8、测物与砝码应分别放在左盘和右盘中，使用砝码要用摄子。下面讨论低于10mg位的可疑位如何读数，见图七（a）：假定右盘中的砝码