大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論物理與電信工程學(xué)院教師姓名：劉偉峰電話(huà)論80%以上的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)給了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。20%的獎(jiǎng)中很多是實(shí)驗(yàn)和理論物理學(xué)家分享的。理工科學(xué)生不僅要具有一定的基礎(chǔ)理論，更應(yīng)具備較強(qiáng)的實(shí)踐操作技能。實(shí)驗(yàn)基本情況介紹6個(gè)實(shí)驗(yàn)3物理實(shí)驗(yàn)樓四樓416實(shí)驗(yàn)一組和二組三組和四組實(shí)驗(yàn)一長(zhǎng)度測(cè)量4月20日4月27日實(shí)驗(yàn)二密度測(cè)量實(shí)驗(yàn)三單擺振動(dòng)的研究5月4日5月11日實(shí)驗(yàn)四物體慣性質(zhì)量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)五聲速的測(cè)量5月18日5月25日實(shí)驗(yàn)六液體粘滯系數(shù)的測(cè)量考試形式和時(shí)間待定教材：《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》吳定允等主編二、課前準(zhǔn)備要求：實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙:學(xué)習(xí)委員到物理實(shí)驗(yàn)樓2樓214葉老師處購(gòu)買(mǎi)熟記自己的分組和上課時(shí)間4三、成績(jī)?cè)u(píng)定：實(shí)驗(yàn)成績(jī)=六個(gè)實(shí)驗(yàn)的綜合成績(jī)+平時(shí)成績(jī)預(yù)習(xí)情況+實(shí)驗(yàn)情況+實(shí)驗(yàn)報(bào)告

動(dòng)手操作過(guò)程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)課前檢查報(bào)告及時(shí)性、完整性、準(zhǔn)確性。5（1）、預(yù)習(xí)階段（20分）A、實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)要求：掌握原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告包括：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理（要簡(jiǎn)明，忌抄課本，在理解的基礎(chǔ)上用自己的語(yǔ)言描述）、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)表格。B、數(shù)據(jù)表格應(yīng)在理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提下，設(shè)計(jì)完整的數(shù)據(jù)記錄表格。C、做實(shí)驗(yàn)先檢查預(yù)習(xí)報(bào)告。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)老師會(huì)以提問(wèn)等方式檢查預(yù)習(xí)情況。C、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)首先讓任課教師檢查數(shù)據(jù)并得到老師簽字允許后方可整理實(shí)驗(yàn)儀器。每次實(shí)驗(yàn)學(xué)生必須整理實(shí)驗(yàn)儀器和衛(wèi)生，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。（2）、實(shí)驗(yàn)階段（40分）A、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)學(xué)生必須攜帶預(yù)習(xí)報(bào)告B、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)學(xué)生應(yīng)做到：態(tài)度端正、工作嚴(yán)謹(jǐn)、獨(dú)立完成。操作儀器、連接線(xiàn)路必須按有關(guān)規(guī)程進(jìn)行。

必須用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙寫(xiě)報(bào)告，作圖必須用坐標(biāo)紙。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的報(bào)告（40分）

寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的全面總結(jié)，要用簡(jiǎn)明的形式將實(shí)驗(yàn)結(jié)果完整而有真實(shí)地表達(dá)出來(lái)。1、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

3、實(shí)驗(yàn)原理4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

5、實(shí)驗(yàn)儀器6、數(shù)據(jù)記錄和處理

7、實(shí)驗(yàn)結(jié)論8、問(wèn)題分析與討論

9、附件：教師簽字的原始數(shù)據(jù)（必備）（1---4項(xiàng)是預(yù)習(xí)報(bào)告必須做的內(nèi)容）要求：內(nèi)容齊全，版面工整，圖表規(guī)范，結(jié)果正確，討論認(rèn)真。用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙寫(xiě)報(bào)告，報(bào)告及時(shí)交上。一份完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告由下列幾部分組成第一章誤差與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識(shí)§1.1幾個(gè)基本概念一、測(cè)量（Measurement）1、定義

測(cè)量就是借助于專(zhuān)門(mén)設(shè)備，通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)方法，以確定物理量值為目的所進(jìn)行的操作。一個(gè)物理量的測(cè)量值必須包括數(shù)值和單位兩部分。例如：用最小刻度為mm的米尺測(cè)量物體的長(zhǎng)度為（）cm1.652、分類(lèi)A按照測(cè)量結(jié)果獲得的方法不同：直接測(cè)量和間接測(cè)量（1）直接測(cè)量：用預(yù)先校對(duì)好的測(cè)量?jī)x器或量具進(jìn)行測(cè)量，直接讀取被測(cè)量數(shù)值的大小。（2）間接測(cè)量：待測(cè)量的量值是由若干個(gè)直接測(cè)量量經(jīng)過(guò)一定的函數(shù)獲得的。如：通過(guò)單擺實(shí)驗(yàn)測(cè)量重力加速度，公式為

直接測(cè)量量是L和T，間接測(cè)量是在物理量的測(cè)量中，絕大多數(shù)是間接測(cè)量，但是，直接測(cè)量是一切測(cè)量的基礎(chǔ)。如：用米尺測(cè)量長(zhǎng)度、用秒表測(cè)時(shí)間等B

按照測(cè)量條件不同：等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量（1）等精度測(cè)量：在相同的測(cè)量條件下對(duì)某一測(cè)量所做得重復(fù)測(cè)量（同一測(cè)量水平的觀測(cè)者，同一精度的儀器，同樣的實(shí)驗(yàn)方法和環(huán)境）（2）非精度測(cè)量：在不同的測(cè)量條件下對(duì)某一測(cè)量所做得得重復(fù)測(cè)量二、誤差（Error）1、定義

誤差就是指某量值的測(cè)量值與客觀真值之差。誤差＝測(cè)量值－真值注意：測(cè)量值是通過(guò)測(cè)量得到的被測(cè)量的值；真值是某一物理量在一定條件下所具有的客觀的、不隨測(cè)量方法改變的真實(shí)數(shù)值。一般情況下真值是未知的，但在某些特殊情況下可以認(rèn)為是已知的：①理論真值；②約定真值；③相對(duì)真值。2、誤差的基本性質(zhì)①未知性；②普遍性；③隨機(jī)性3、誤差的分類(lèi)根據(jù)誤差的性質(zhì)，分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、疏失誤差

（1）系統(tǒng)誤差(Systematicerror)

在相同條件下，對(duì)同一測(cè)量量的多次測(cè)量過(guò)程中，保持恒定變化（大小、正負(fù)不變）或按特定規(guī)律變化的誤差分量。

例如：天平不等臂、電表刻度不均勻等。系統(tǒng)誤差的來(lái)源分為以下幾個(gè)方面：

①儀器設(shè)備、裝置誤差

A標(biāo)準(zhǔn)器誤差

例如，標(biāo)準(zhǔn)電池、標(biāo)準(zhǔn)量塊、標(biāo)準(zhǔn)電阻

B儀器誤差

例如，天平、電橋等比較儀器。溫度計(jì)、秒表、檢流計(jì)等指示儀器

C附件誤差

例如，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、電源等

②環(huán)境誤差如溫度、濕度、壓力、震動(dòng)、電磁場(chǎng)等③方法誤差

由于測(cè)量方法或計(jì)算方法不完善、不合理等原因引起的誤差。如用伏安法測(cè)電阻時(shí)，忽略電表內(nèi)阻的影響④人員誤差從不同的角度，系統(tǒng)誤差又可分為以下兩類(lèi)按誤差掌握程度：已定系統(tǒng)誤差和未定系統(tǒng)誤差。按誤差變化規(guī)律：不變系統(tǒng)誤差和變化系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差盡量消除或減小（2）隨機(jī)誤差(Randomerror)

對(duì)于某一個(gè)具體誤差來(lái)說(shuō)，誤差值可能是正或負(fù)，也可能是比較大或小，這是難以預(yù)測(cè)的，而且毫無(wú)規(guī)律而言，但是如果測(cè)量次數(shù)較多時(shí)，誤差的變化規(guī)律又符合一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。特點(diǎn)：不可預(yù)知，但符合特定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律隨機(jī)誤差正態(tài)分布曲線(xiàn)f(δ)δ正態(tài)分布特點(diǎn)：?jiǎn)畏逍詫?duì)稱(chēng)性有界性

（3）疏失誤差（粗差）(Crosserror)

在測(cè)量過(guò)程中，由于測(cè)量?jī)x器工作失常，或觀測(cè)者疲勞、大意等因素造成的誤差，如讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)發(fā)生的錯(cuò)誤等。這種誤差性質(zhì)上與以上兩種誤差不太一樣，屬于測(cè)量壞值，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)剔除。

4.誤差的表示形式

絕對(duì)誤差反映了測(cè)量值偏離真值的大小和方向，可正可負(fù)，有單位。（1）絕對(duì)誤差（Absoluteerror）是指用絕對(duì)大小給出的誤差，表示為誤差（δ）＝測(cè)量值（x）－真值（x0）（2）相對(duì)誤差（Relativeerror）是絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值的比值，表示為

相對(duì)誤差（E）＝絕對(duì)誤差（δ）/真值（x0）

×100％相對(duì)誤差反映了測(cè)量精度的高低，無(wú)單位，用百分?jǐn)?shù)表示。

例如：測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1=100.0mm，L2=80.0mm，絕對(duì)誤差分別為：

δ1=0.8mm，δ2=0.8mm。相對(duì)誤差分別為：

（3）引用誤差（Fiducialerror）是絕對(duì)誤差與測(cè)量范圍上限或量程的比值，表示為

E＝δ/xmax×100％引用誤差主要用于儀器誤差的表示，實(shí)際上是一種簡(jiǎn)化方便的儀器相對(duì)誤差，無(wú)單位，用百分?jǐn)?shù)表示。E1=0.8%，E2=1.0%

。三、精度（Trueness）

精度也稱(chēng)精確度，描述測(cè)量結(jié)果與真值的接近程度。主要分為以下幾種：

1、精密度（Precision）精密度用來(lái)描述等精度測(cè)量結(jié)果中各測(cè)量值之間的接近程度，它反映了隨機(jī)誤差的大小。

2、正確度（Validity）用來(lái)描述測(cè)量結(jié)果與真值的偏離程度，反映了系統(tǒng)誤差的大小。

3、準(zhǔn)確度（Accuracy）反映系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差綜合大小程度。準(zhǔn)確度高說(shuō)明測(cè)量結(jié)果既精密又正確。ABC打靶彈著點(diǎn)的分布圖如右圖A精密度高，正確度低B正確度高，精密度低C正確度與精密度都高四、有效數(shù)字

1、定義有效數(shù)字是指能正確表達(dá)某物理量數(shù)值和精度的一個(gè)近似數(shù)，由準(zhǔn)確數(shù)字和可疑數(shù)字組成。可疑數(shù)字在有效數(shù)字中一般只有一位。關(guān)于有效數(shù)字應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）單位換算過(guò)程中有效數(shù)字的位數(shù)不應(yīng)改變。如15cm的長(zhǎng)度換算為mm表示時(shí)，應(yīng)寫(xiě)：15cm＝1.5×102mm，而不能寫(xiě)成150mm。L＝1.65cm15cm＝150mm（3）有效數(shù)字的多少與測(cè)量?jī)x器的精度有關(guān)。（2）測(cè)量時(shí)，必須在儀器的最小分度以?xún)?nèi)再估讀一位。若正好與某刻度對(duì)齊，則應(yīng)在相應(yīng)估讀位上記“0”。L＝90.70厘米2、有效數(shù)字運(yùn)算加減運(yùn)算尾數(shù)取齊

乘除運(yùn)算位數(shù)取齊乘方、開(kāi)方的有效位數(shù)與其底或被開(kāi)方數(shù)的有效數(shù)字相同3、有效數(shù)字的修約規(guī)則當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)較多時(shí)，進(jìn)行取舍一般采用1/2修約規(guī)則。簡(jiǎn)單(不嚴(yán)格)記憶：>5入；<5舍；=5尾數(shù)湊偶。即末位為偶數(shù)(0、2、4、6、8)，數(shù)字舍去；末位為奇數(shù)(1、3、5、7、9)，數(shù)字入進(jìn)變?yōu)榕紨?shù)。

把下列數(shù)修約成4位有效數(shù)字:3.14159→6.378501→2.71729→4.51050→5.6235→3.21650→3.1426.3792.7174.5105.6243.216五、不確定度的概念

不確定度是對(duì)被測(cè)量的真值所處的量值范圍的一種評(píng)定。

由于測(cè)量誤差的存在，而對(duì)被測(cè)量值不能肯定的程度。用符號(hào)U表示。

被測(cè)量的真值將以一定的概率（如：P=68.3%）落在這個(gè)范圍內(nèi)。不確定度是測(cè)量誤差最終總的結(jié)果表示。

24為反映測(cè)量結(jié)果的優(yōu)劣，引入相對(duì)不確定度E。25mm(P=0.683)為約定概率，可不必注明。真值以68.3%的概率落在區(qū)間內(nèi)測(cè)量結(jié)果：測(cè)量值x和不確定度Ux單位置信度用Ux表示測(cè)量值的絕對(duì)不確定度。不確定度的表示及測(cè)量結(jié)果的三要素表達(dá)原則:25§1-2誤差的處理一、隨機(jī)誤差的處理多次測(cè)量，x1、x2、…、xn，測(cè)量列的算術(shù)平均值為：

1、實(shí)驗(yàn)測(cè)量中隨機(jī)誤差的估算實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于多次重復(fù)測(cè)量，在不考慮系統(tǒng)誤差的情況下，測(cè)量誤差服從正態(tài)分布規(guī)律，它有兩個(gè)重要的參數(shù)，即算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差。我們用算術(shù)平均值來(lái)作為測(cè)量值的最佳代表值，用標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)估算測(cè)量列的隨機(jī)誤差。

（1）算術(shù)平均值其中xi為第i次測(cè)得值。

（2）標(biāo)準(zhǔn)偏差多次測(cè)量，x1,x2,…,xn，測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：多組等精度重復(fù)測(cè)量時(shí)，各測(cè)量列算術(shù)平均值也具有離散性，用算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)描述。算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差用來(lái)表示算術(shù)平均值

不可靠性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，即誤差范圍。標(biāo)準(zhǔn)偏差用來(lái)表示偶然誤差的多次測(cè)量值的分散情況，標(biāo)準(zhǔn)偏差越大，多次測(cè)量值相對(duì)于平均值越分散。二、系統(tǒng)誤差的處理

發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，盡可能消除或減小。三、粗大誤差的處理

判別粗大誤差，從測(cè)量數(shù)據(jù)中剔除。四、儀器誤差1、儀器的極限誤差儀器誤差屬于未定系統(tǒng)誤差，影響因素多，規(guī)律復(fù)雜，一般只能給出最大允許誤差的估計(jì)值。即儀器的極限誤差Δ儀。極限誤差一般由計(jì)量部門(mén)檢定，說(shuō)明書(shū)標(biāo)明。無(wú)標(biāo)明時(shí)，數(shù)顯儀器，末位數(shù)1個(gè)單位；刻度儀器，最小分度的一半。2、儀器誤差的分布標(biāo)準(zhǔn)差儀器誤差近似服從均勻分布規(guī)律，標(biāo)準(zhǔn)差為§1-3

直接測(cè)量的數(shù)據(jù)處理二、不確定度評(píng)定1、A類(lèi)分量直接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)分量用算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差公式估算：一、最佳估計(jì)值多次測(cè)量，x1、x2、…、xn，測(cè)量列的算術(shù)平均值可表示為：用算術(shù)平均值作為直接測(cè)量量的最佳估計(jì)值。2、B類(lèi)分量只考慮儀器誤差，標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)分量為：3、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度4、單次測(cè)量有時(shí)因條件所限不可能進(jìn)行多次測(cè)量(如地震波強(qiáng)度、雷電時(shí)電暈電流強(qiáng)度等)；或者由于儀器精度太低，多次測(cè)量讀數(shù)相同，測(cè)量隨機(jī)誤差較小；或者對(duì)測(cè)量結(jié)果的精度要求不高等情況，往往只進(jìn)行一次測(cè)量。單次測(cè)量時(shí)，不確定度A類(lèi)分量，無(wú)法考慮；最佳估計(jì)值即測(cè)量值本身。因此合成不確定度只考慮B類(lèi)分量為三、測(cè)量結(jié)果單表示用合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示四、數(shù)據(jù)處理步驟對(duì)直接測(cè)量列數(shù)據(jù)處理的基本步驟為：（1）判斷測(cè)量數(shù)據(jù)中是否有已定系統(tǒng)誤差，并且盡量消除或減小系統(tǒng)誤差。（2）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的合理性，發(fā)現(xiàn)含有粗大誤差的數(shù)據(jù)應(yīng)剔除。（3）求算術(shù)平均值，作為測(cè)量結(jié)果的最佳值。

（4）計(jì)算A類(lèi)不確定度分量

（5）針對(duì)所用儀器特點(diǎn)，先計(jì)算儀器的極限誤差（或查表），再求出B類(lèi)不確定度分量。

（6）計(jì)算合成不確定度和相對(duì)不確定度。

（7）完整表示測(cè)量結(jié)果。例用0~25mm的一級(jí)千分尺測(cè)鋼球的直徑D，6次數(shù)據(jù)為：D1=3.121mm，D2=3.128mm，D3=3.125mmD4=3.123mm，D5=3.126mm，D6=3.124mm寫(xiě)出完整的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。解：①求算術(shù)平均值②求不確定度A類(lèi)分量注：按數(shù)據(jù)處理的規(guī)則，在計(jì)算過(guò)程中平均值可以暫時(shí)多取一位有效數(shù)字，目的是防止計(jì)算誤差擴(kuò)大化。④計(jì)算合成不確定度⑤完整的測(cè)量結(jié)果表示注意：測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字，不確定度的有效數(shù)字，相對(duì)不確定度的有效數(shù)字，單位。③求不確定度B類(lèi)分量§1-4間接測(cè)量的數(shù)據(jù)處理┋1、間接測(cè)量的最佳值

設(shè)y為某一間接測(cè)量量，x1,x2,…，xk為k個(gè)直接測(cè)量量。遵循的函數(shù)形式為：各直接測(cè)量量的測(cè)量結(jié)果為：2、間接測(cè)量的不確定度傳播公式

間接測(cè)量量y的不確定度與各直接測(cè)量量的不確定度有關(guān)，它們之間的關(guān)系由標(biāo)準(zhǔn)差傳播公式表示為3、間接測(cè)量的結(jié)果表示例用千分尺測(cè)量圓柱體的體積V，已求得直徑為：試求體積V并表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。解：①求V：注：常數(shù)的有效數(shù)字應(yīng)比測(cè)量值的有效數(shù)字多取一位，至少位數(shù)相同，目的是讓常數(shù)取值的誤差忽略不計(jì)。體積的有效數(shù)字應(yīng)符合有效數(shù)字運(yùn)算法則，或多取一位。②求V的不確定度：相對(duì)不確定度的有效數(shù)字首位是1或2可以取二位，但不能超過(guò)二位。根據(jù)不確定度傳播公式：③實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示：§1-5數(shù)據(jù)處理的幾種常用方法數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，貫穿于實(shí)驗(yàn)的始終，與實(shí)驗(yàn)操作、誤差分析、不確定度估算、結(jié)果評(píng)價(jià)等形成有機(jī)的整體，對(duì)實(shí)驗(yàn)的成敗起著至關(guān)重要的作用。掌握基本的數(shù)據(jù)處理方法，提高數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ欠浅Ｓ杏玫摹Ｒ弧⒘斜矸▽y(cè)量數(shù)據(jù)列成表格的形式。列表法是實(shí)驗(yàn)中常用的記錄數(shù)據(jù)，表示物理量之間關(guān)系的一種方法。優(yōu)點(diǎn)：直觀、簡(jiǎn)單明了、簡(jiǎn)潔。

要求：（1）簡(jiǎn)明，便于表示對(duì)應(yīng)關(guān)系，處理數(shù)據(jù)方便。（2）寫(xiě)明表的序號(hào)和名稱(chēng)，標(biāo)明物理量、單位及數(shù)量級(jí)。

（3）表中所列數(shù)據(jù)應(yīng)是正確反映結(jié)果的有效數(shù)字。（4）測(cè)量日期、說(shuō)明和必要的實(shí)驗(yàn)條件記在表外。

二、作圖法列表舉例：表1伏安法測(cè)100電阻對(duì)應(yīng)數(shù)值表2006/9/5注：電壓表量程7.5V精度等級(jí)1.0，電流表量程50mA精度等級(jí)1.0作圖法是將測(cè)量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系及其變化情況作成圖線(xiàn)直觀地表示出來(lái)，并且通過(guò)所作圖線(xiàn)求解未知量或經(jīng)驗(yàn)方程，是一種最常用的粗略的數(shù)據(jù)處理方法。1、作圖法的優(yōu)點(diǎn)：

（1）能夠直觀反映物理量之間的關(guān)系。

（2）可以從圖上用內(nèi)插和外推的方法求得實(shí)驗(yàn)點(diǎn)以外的其它點(diǎn)。（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的粗差作出判斷，發(fā)現(xiàn)后馬上剔除。

（4）具有取平均、減小隨機(jī)誤差的作用。

（5）可以消除某些恒定系統(tǒng)誤差。

2、作圖要求

(1)、根據(jù)各變量之間的變化規(guī)律，選擇相應(yīng)類(lèi)型的坐標(biāo)紙。

(2)、正確選擇坐標(biāo)比例。

(3)、寫(xiě)明圖名、各坐標(biāo)軸所代表的物理量、單位、數(shù)值的數(shù)量級(jí)等。

(4)、數(shù)據(jù)描點(diǎn)要用“×⊙⊕◆”等比較明顯的標(biāo)識(shí)符號(hào)。不能用“.”

(5)、對(duì)變化規(guī)律容易判斷的曲線(xiàn)以平滑線(xiàn)連接，曲線(xiàn)不必通過(guò)每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在曲線(xiàn)兩邊；難以確定規(guī)律的實(shí)驗(yàn)可以用折線(xiàn)連接。3、作圖法的應(yīng)用：（1）判斷各量的相互關(guān)系—圖示法

通過(guò)作圖可以判斷各量的相互關(guān)系，特別是在還沒(méi)有完全掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律和結(jié)果的情況下，或還沒(méi)有找出適合的函數(shù)表達(dá)式時(shí)，作圖法是找出函數(shù)關(guān)系式并求得經(jīng)驗(yàn)公式的最常用的方法之一。如二極管的伏安特性、彈簧振子振幅衰減規(guī)律等，都可從曲線(xiàn)圖上清楚地表示出來(lái)。（2）求未知量—

圖解法①?gòu)闹本€(xiàn)上求物理量（斜率和截距）：非實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（x1,y1）（x2,y2）測(cè)量范圍內(nèi)這兩點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)②、非線(xiàn)性函數(shù)未知量的求法――曲線(xiàn)改直問(wèn)題

y=axb形式，a、b為常數(shù)。函數(shù)形式可以作如下變換，將方程兩邊取對(duì)數(shù)(以10為底)得到：1gy=b1gx＋1ga在直角坐標(biāo)紙上取lgy為縱坐標(biāo),1gx為橫坐標(biāo),得到一條直線(xiàn),從而可以求出系數(shù)a和b。物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的圖線(xiàn)類(lèi)型有：直線(xiàn)、拋物線(xiàn)、雙曲線(xiàn)、指數(shù)函數(shù)曲線(xiàn)等。一般情況下，直線(xiàn)是最能夠精確繪制的曲線(xiàn)，并能在曲線(xiàn)上可以求出一些常數(shù)。因此，往往要通過(guò)坐標(biāo)代換，將非直線(xiàn)畫(huà)成直線(xiàn)，稱(chēng)為曲線(xiàn)改直技術(shù)。注意

這樣很容易得到結(jié)果，而且每一個(gè)數(shù)據(jù)都能用上。三、逐差法逐差法是為了改善實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，減小誤差影響而引入的一種數(shù)據(jù)處理方法。是把測(cè)量數(shù)據(jù)中的因變量進(jìn)行逐項(xiàng)相減或按順序分為兩組進(jìn)行對(duì)應(yīng)項(xiàng)相減，然后將所得差值作為因變量的多次測(cè)量值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。

我們先看下面例子，函數(shù)，如果測(cè)量6次數(shù)據(jù)，按逐項(xiàng)逐差法進(jìn)行處理求平均值則可以得到：

顯然利用這樣的處理方法來(lái)求平均值是不可取的，失去了多次測(cè)量的意義。為了使其保持多次測(cè)量的優(yōu)越性，對(duì)數(shù)據(jù)處理方法上作一些變化。把數(shù)據(jù)分為兩組，即隔3項(xiàng)逐差，再取平均，則：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(xiě)為多項(xiàng)式關(guān)系：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+……實(shí)際上，由于測(cè)量精度的限制，3次以上逐差已很少應(yīng)用。2、逐差法的應(yīng)用：隔項(xiàng)逐差－－求取物理量例如：對(duì)下表伏安法測(cè)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(cè)100電阻數(shù)據(jù)表

2004/2/10注：電壓表量程7.5V，精度等級(jí)1.0；電流表量程50mA精度等級(jí)1.0數(shù)據(jù)分為兩組，隔3項(xiàng)逐差，再取平均。即：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(huì)失去效果。

四、線(xiàn)性函數(shù)的最小二乘法

最小二乘法是建立在數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)上的一個(gè)數(shù)學(xué)原理。它被廣泛地應(yīng)用在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中(如實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)的擬合、經(jīng)驗(yàn)公式的確定)

。

1、最小二乘原理

所謂最小二乘原理就是在滿(mǎn)足測(cè)量誤差平方和即∑v2i