文档介绍：大学物理实验
物理实验的意义和任务
(1)通过对实验现象的观察、分析及对物理量的测量,学习物理实验知识,加深对物理学原理的理解。
(2)培养与提高学生的科学实验能力。
(3)培养与提高学生的科学实验素养。
1 绪论
物理实验的基本程序
1. 预习
明确实验的目的和实验的基本原理,了解实验的内容和基本方法,写好
预习报告(统一写在实验报告纸上),其内容包括:
(1)实验名称
(2)实验目的
(3)实验器材
(4)实验原理
(5)实验内容和步骤
数据记录表格(原始数据记录表上)
(无预习报告不允许做实验)
2. 实验
对照课本和实验室提供的器材,了解仪器的结构、原理和使用方法。将仪器安装、调试好,或按电路图连接线路。准备就绪后按实验步骤进行观察、测量和记录。
测量时,应按照有效数字规则进行读数,其有效数字的位数不能任意增减,如实记录数据,实验数据记录在统一的原始数据记录表上,原始数据记录后不得任意更改。
实验结束后,实验数据应经教师审阅认可,否则应重做或补做。
将仪器或实验装置恢复到实验前的状态。
3. 撰写实验报告
在预习报告基础上充实以下几部分内容:
(1)补充仪器的规格和编号
(2)数据记录与处理
(3)结果分析和问题讨论等。
实验报告应保持字迹端正、书写整洁、条理清楚、内容正确、完整。实验报告不合要求,教师可要求学生重写。
实验规则
自学
测量与误差
直接测量与间接测量
测量
将待测量与单位进行比较。
直接测量与间接测量
直接测量就是将待测量与预先选定好的仪器、量具比较,直接从仪器上读出被测量的大小。例如,用米尺测长度,用天平测质量,用电流表测电流等。
间接测量由直接测量的物理量的测量值通过一定的函数运算,算出待测量。例如,直接测量出铜柱体的高h和直径d,通过公式计算,间接测出其体积。
2 测量误差与数据处理
真值:待测量在一定条件下具有的大小。测量就是将待测量与预先选定的仪器或量具进行比较,从仪器或量具上读出其大小。
绝对误差:测量值X和真值A的差异。
测量误差
相对误差:
X0为约定真值
1. 系统误差
在一定的实验条件下,对同一物理量进行多次测量时,误差的绝对值和符号总保持不变或总按某一特定的规律变化,这一类误差称为系统误差。
产生原因:
①仪器误差。仪器本身的缺陷。如刻度不准确,零点未校准,仪器未按要求调到最佳测量状态等。
②理论误差。理论与方法上的不完善。例如,用伏安法测电阻没有考虑电表内阻的影响,进行热学实验时没有考虑热量的散失等。
③环境误差。外界环境因素的影响。例如,金属尺的热胀冷缩,标准电池的电动势随温度的改变而发生变化。
④个人误差。测量者的习惯和偏向。例如,有的测量者录信号时总是偏大等。系统误差知识的较详细的介绍,请参阅教材下篇“物理实验的基础知识(下)”。
测量误差的分类
2. 随机误差(偶然误差)
在相同的条件下多次测量同一物理量时,误差时大时小,时正时负,以一种不可预测的方式随机变化着,这类误差称为随机误差。它是由一系列随机的、不确定的因素所造成的。
例如:
①人的感官判断力的随机性。在测量与读数时总难免存在时大时小的偏差。
②外界因素起伏不定。如温度或高或低,电源电压不稳定等。
③仪器内部存在一些偶然因素。如零部件配合的不稳定等。
在实验过程中,上述因素往往混杂出现,难以预知,难以控制,所以,对待随机误差,不可能像对系统误差那样,找出原因,一一加以分析处理。事实上,当测量次数充分多时,随机误差必然显示出其特有的规律性。这一问题,我们将在下一节中讨论。
随机误差的统计规律
概率密度函数(正态分布)
分布函数的特征量