大學物理實驗緒論物理實驗中心2017年2月第一章緒論1.2開課目的培養四個能力：

動手能力、觀察分析能力、綜合處理能力、創新能力1.1物理實驗的地位和作用1.3實驗三個環節預習：撰寫預習報告。

撰寫≠抄寫，應該是閱讀教材后的歸納和總結。實驗：安裝和調節實驗儀器，觀察和分析實驗現象，分析和解決實驗難題，正確的讀取和記錄實驗數據。

實驗≠測量數據，不是說會測量數據就掌握了實驗。總結：先對實驗所得數據進行計算（包括誤差），再對這些結果進行分析和討論。

總結強調對實驗結果的分析和討論，這是能力培養的重點之一。1.實驗前的準備——預習：

認真閱讀實驗教材，明確該實驗的目的要求、實驗原理、要測量的物理量及測量方法，認真閱讀教材中有關使用儀器的介紹，弄清構造原理，操作方法和注意事項。設計好記錄實驗數據用的表格。預習報告

（1）.實驗目的（2）.實驗原理（3）.實驗步驟及注意事項實驗原理中應畫出實驗原理圖、電路圖或者光路圖和必要的文字說明。

2.實驗操作：

檢查預習報告后，進入實驗操作。觀察實驗現象、記錄實驗數據。（1）.記錄儀器的型號、編號和規格

（2）.記錄實驗數據，做好實驗現象的觀察記錄

3.完成實驗報告：

（1）.數據處理和結果分析

（2）.實驗結果

（3）.問題討論

實驗測量——細致耐心自帶必備工具，正確使用儀器觀察、分析、思考、主動、質疑記錄原始數據（鋼筆或圓珠筆）實驗完畢，整理儀器和桌凳（計入操作分）、教師簽字杜絕湊數據、造數據，抄襲數據實驗報告——完整規范實驗原理及實驗步驟（用自己的語言組織）數據表格及數據處理：包含原始數據的表格、計算、圖表、誤差分析等分析討論

實驗結果是否合理實驗中存在的問題及需要改進的地方意見和建議一周內完成報告。

預習報告怎么寫概括性撰寫實驗數據記錄①如實記錄實驗現象；

②用鋼筆或圓珠筆記錄數據，原始數據不得改動；③實驗數據先自行檢查；④實驗數據經教師檢查簽字確認后；⑤整理儀器，清掃實驗室。總結報告對測量數據進行數據整理，以表格、圖形圖像、公式等展示實驗結果，并對實驗結果進行分析、討論或評估。

總結報告≠展示你的實驗數據

1、測量與有效數字2、誤差與不確定度3、數據處理的基本方法主要內容測量與有效數字測量有效數字的讀取有效數字的運算有效數字尾數的舍取規則1.1、測量的基本概念測量就是通過各種實驗方式對“被測量”進行賦值110cm1)直接測量hdM2)間接測量

測量值

=讀數值(有效數字)+單位有效數字

=（多位）可靠數字＋（一位）可疑數字測量值的構成

L=3.23cm0123340是不是有效數字非零之后所有的數（包括0）都是有效數字。記錄數據時錯誤的做法：

顯示頻率：f＝50.00Hz

記錄數據：f＝50Hz1、分度式（刻度式）儀器

如米尺、溫度計等(a)分度值1mm

01234

L=3.23cm

三位三類儀器的讀數方法讀法：先讀儀器能分辨的可靠數字，再估計最小分度的下一位。01234(b)分度值1cm

L=3.2cm

二位2、定步長儀器如游標卡、數字顯示儀表等讀法：最小步長量3、等級儀器如電壓表、電流表等讀法：有效數字中的基本問題1、有效數字位數越多，測量精度越高物理量：

米尺：L=5.2mm游標卡尺：L=5.22mm千

分

尺：L=5.221mm2、物理量與數學量不相等（0的意義）數學量：

3、有效數字位數與單位變換、小數點位置無關4、科學記數法6、不確定度約定取一位有效數字，在取舍時“只入不舍”。5、測量結果的表示中，尾數要對齊8、自然數與常量，有無窮多位有效數字7、相對不確定度保留1-2位有效數字尾數的舍入規則數值修約規則（按國家標準文件：GB8170-87）

在進行具體的數字運算前，按照一定的規則確定一致的位數，然后舍去某些數字后面多余的尾數的過程被稱為數字修約，指導數字修約的具體規則被稱為數字修約規則。四舍五入>5入,＜５舍,＝５尾數湊偶有效數字尾數的舍入規則例：將下列數字全部修約為四位有效數字

1）<5，1.11849000→1.118舍2）>5，1.11860000→1.119入

1.11859999→1.1191.11850001→1.119

3）=5,1.11750000→1.1181.11850000→1.118

尾數湊偶口訣：

4舍6入5湊偶有效數字運算規則只保留一位可疑數字(1)加減運算9.2931239.416-加減結果的有效數字末位應與參與運算各數據中誤差最大的末位對齊(2)乘除運算1.1111×1.111111111111+111111.233321乘除結果的有效數字位數和參與運算各數中有效數字位數最少的相同(3)乘方、立方、開方運算有效數字位數與底數的相同(5)常數不參與有效數字運算一、列表法

表1

不同溫度下的金屬電阻值n1234567t(C)10.526.038.351.062.875.585.7R()10.42310.89211.20111.58612.02512.34412.670物理量的名稱(符號)和單位有效數字正確數據處理的基本方法

作圖法形象、直觀地顯示出物理量間的函數關系，也可用來求某些參數。作圖時要先整理出數據表格，并要用坐標紙作圖。表1：伏安法測電阻實驗數據二、作圖法1.選擇坐標分度值，確定坐標紙大小坐標分度值的應能基本反映測量值的準確度或精密度。

U軸可選1mm對應于0.20V，I軸可選1mm對應于0.40mA；定坐標紙略大于數據范圍（如130mm×130mm）。作圖步驟3.標實驗點用符號（●，△，▲，■，◆，★，▼，＊）描繪散點，并用不同符合反應不同曲線。

2.標明坐標軸用粗實線畫坐標軸，用箭頭標軸方向，標坐標軸的名稱或符號、單位,及整分格上的量值。4.連成圖線：把散點連成直線、折線或光滑曲線。折線要求過點，而直線或曲線可以過點，也可以不過點。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.001.選擇坐標分度值，確定坐標紙大小坐標分度值的應能基本反映測量值的準確度或精密度。

U軸選1mm對應于0.20V，I軸選1mm對應于0.40mA；定坐標紙略大于數據范圍（如130mm×130mm）。15.925.985.標出圖線特征在圖上空白位置標明實驗條件或從圖上得出的某些參數。如右圖求電阻R值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00電阻伏安特性曲線6.標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兩點可得被測電阻R為：至此一張圖才算完成作者：某某不當圖例展示：nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖圖1曲線太粗，不光滑、散點分布不均勻。nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖改正為：圖2I(mA)U(V)02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00電學元件伏安特性曲線橫軸坐標分度選取不當。橫軸以3cm(15格)

代表1V（1格=0.06666....），使作圖和讀圖都很困難。一般以1格代表

1,2,5，而非3,7,9。I(mA)U(V)o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00電學元件伏安特性曲線改正為：計算機作圖的例子

三、逐差法砝碼質量(Kg)1.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000彈簧伸長位置(cm)x1x2x3x4x5x6x7x8等間隔地測量線性連續變化的物理量，求其間隔平均值。四、最小二乘法（直線擬合）設此兩物理量x、y滿足線性關系y=a+bx通過實驗測量得到一組數據（xi，yi）i=1，2，3…..問題1：通過測量數據如何得出直線方程（a,b）？經驗公式：把最佳的直線方程稱為經驗公式。數據擬合：把求解經驗公式的過程稱為數據擬合。問題2：怎么樣才是最佳的直線方程（a,b）

？數學思想→

散點間線性相關程度如何？相關系數|r|1，線性關系好；|r|0，無線性關系，擬合無意義。物理實驗中一般要求r達到0.999以上

。列表法計算a,b,r編號ixiyixi2yi2xiyi115.039.42251552591225.842.966618401107330.044.490019711332436.646.613