【正文】 一位）。當(dāng)游標(biāo)上同時(shí)視有兩條相鄰的刻線幾乎都與主尺對(duì)齊時(shí)，則取這兩個(gè)讀數(shù)的平均值，其平均絕對(duì)誤差取精度的1/2，標(biāo)準(zhǔn)誤差取精度的。數(shù)據(jù) 次數(shù)項(xiàng)目 12345內(nèi)徑R1外徑R2內(nèi)高h(yuǎn)1外高h(yuǎn)2測(cè)量結(jié)果 mm3表一 游標(biāo)卡尺（）單位：mm表二 螺旋測(cè)微計(jì)（） 修正值_____mm。同一量重復(fù)測(cè)量5次，正確寫出測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)，計(jì)算個(gè)測(cè)量值的絕對(duì)平均誤差與算術(shù)平均值。讀數(shù)顯微鏡主要由兩大部分組成：（1）光學(xué)顯微系統(tǒng)：由焦距較長(zhǎng)的物鏡（倍率1~3倍）、焦距較短的目鏡（倍率2030倍），測(cè)微分劃板、鏡筒等組成。例如，⊿。）（2）螺旋測(cè)微原理當(dāng)微分筒（即鼓倫）旋轉(zhuǎn)一周（即轉(zhuǎn)過50個(gè)分格時(shí)，（1大格）；如果微分筒只旋轉(zhuǎn)1/50周（即1個(gè)分格）；；如果微分筒旋轉(zhuǎn)了n/50周（即n個(gè)分格），則微動(dòng)螺桿沿軸向前進(jìn)n。螺旋測(cè)微計(jì)與螺旋測(cè)微原理（1）螺旋測(cè)微計(jì)圖13又稱千分卡。找K值的方法是，從游標(biāo)分格線上看第幾條線與主尺分格線對(duì)齊，對(duì)齊的這條線在游標(biāo)上所示格數(shù)就是k值。如何比較準(zhǔn)確地讀出⊿L，請(qǐng)看游標(biāo)原理。當(dāng)主尺的零線與游標(biāo)的零線對(duì)齊時(shí)，測(cè)量長(zhǎng)度為零，這時(shí)內(nèi)、外量爪都應(yīng)吻合無縫，而且探尺端與主尺端相平。 （4）推導(dǎo)下列公式的間接測(cè)量的不確定度或的計(jì)算公式：（1） （2）實(shí)驗(yàn)一 長(zhǎng)度的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)游標(biāo)和螺旋測(cè)微原理；正確掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)、讀數(shù)顯微鏡測(cè)量長(zhǎng)度的方法；練習(xí)對(duì)測(cè)量誤差的估計(jì)和有效數(shù)字的基本運(yùn)算。這種方法可以給出擬合直線的截距、斜率和相關(guān)系數(shù)等參數(shù)。直線擬合只是多元回歸的特例，所以也可以用LINEST函數(shù)進(jìn)行直線擬合的截距、斜率、相關(guān)系數(shù)和應(yīng)變量標(biāo)準(zhǔn)差等參量，還可以直接給出斜率標(biāo)準(zhǔn)差、截距標(biāo)準(zhǔn)差和殘差平方和等參量，是非常方便的擬合工具。 計(jì)算A類不確定度的t因子表（置信概率為95%）自由度123456789101520∞（v）2．用EXCEL軟件進(jìn)行直線擬合具有曲線擬合功能的軟件很多，例如EXCEL，ORIGIN，MATLAB等等。Ua,A和Ub,A分別由下式計(jì)算： （） （）式中，（v）、自由度為v時(shí)的t分布因子。用這種方法計(jì)算的常數(shù)值a和b可以說是“最佳的”，但并不是沒有誤差，它們的誤差估算比較復(fù)雜，這里只給出計(jì)算公式，不介紹其推導(dǎo)。就表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性關(guān)系良好，各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)聚集在一條直線附近。例如，若函數(shù)形式為x＋y＝0，即y＝177。根據(jù)這一原理可求出常數(shù)a和b。假定對(duì)xi值的觀察誤差很小，可以忽略，而主要誤差都出現(xiàn)在yi的觀測(cè)上。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的直線擬合1．用最小二乘法進(jìn)行直線擬合（1）最小二乘法作圖法雖然在數(shù)據(jù)處理中是一個(gè)很便利的方法，但是在圖線的繪制上往往會(huì)引入附加誤差，尤其在根據(jù)圖線確定常數(shù)時(shí)，這種誤差有時(shí)會(huì)很明顯。⑥寫圖名。曲線正穿過實(shí)驗(yàn)點(diǎn)時(shí)，可以在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)出斷開。③標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。最小坐標(biāo)值應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來選取，不必從零開始，以使做出的圖線大體上能充滿全圖，布局美觀、合理。如果要由實(shí)驗(yàn)曲線求其他物理量，如求直線的斜率、截距等，對(duì)于這類曲線的圖，坐標(biāo)分度值的選取應(yīng)以圖能基本反映測(cè)量值或所求物理量的不確定度為原則。2）要由實(shí)驗(yàn)曲線求其它物理量，如求直線的斜率、截距等。一般來說，在所考察的兩個(gè)變量里，如果其中一個(gè)變量的數(shù)值在所研究的范圍內(nèi)發(fā)生了幾個(gè)數(shù)量級(jí)的變化，或需要將某種函數(shù)（如指數(shù)函數(shù)y＝aebx）變換為直線函數(shù)關(guān)系，可以考慮選用單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙。單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙的一個(gè)坐標(biāo)軸是分度均勻的普通坐標(biāo)軸，另一個(gè)坐標(biāo)軸是分度不均勻的對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸。在這一類實(shí)驗(yàn)中，通常是控制其中一個(gè)物理量（例如砝碼質(zhì)量）使其依次取不同的值，從而觀測(cè)另一個(gè)物理量所取的對(duì)應(yīng)值，得到一列X1，X2，…，Xn和另一系列對(duì)應(yīng)的Y1，Y2，…，Yn值。UH＝（177。UD2＝（177。若只需保留兩位有效位數(shù)。3．?dāng)?shù)據(jù)修約的進(jìn)舍規(guī)則數(shù)據(jù)修約就是去掉數(shù)據(jù)中多余的位。當(dāng)不確定度首位數(shù)字較小時(shí)（如1或2），一般取兩位，不小于5時(shí)通常取一位。【解】取，所以確定數(shù)據(jù)的有效位數(shù)時(shí)應(yīng)注意：運(yùn)算公式中的常數(shù)，例如中的“4”和“π”，不是因?yàn)闇y(cè)量而產(chǎn)生的，從而不存在有效位數(shù)問題，在運(yùn)算中需要幾位辦就取幾位，可以直接按計(jì)算器上的按鍵取用?！纠?】已知x＝，y＝lnx，求y。下面給出的有效位數(shù)的確定規(guī)則是根據(jù)誤差理論總結(jié)出來的，它們能夠近似地確定運(yùn)算結(jié)果的有效位數(shù)。由表類量具，如游標(biāo)卡尺、帶游標(biāo)的千分尺、分光儀角度游標(biāo)讀盤等，一般應(yīng)讀到游標(biāo)讀數(shù)值的整數(shù)倍。1．有效位數(shù)的概念國家標(biāo)準(zhǔn)GB8170—1987中對(duì)有效位數(shù)的定義為：對(duì)沒有小數(shù)位且以若干個(gè)零結(jié)尾的數(shù)值，從非零數(shù)字最左一位向右數(shù)得到的位數(shù)減去無效零（即僅為定位用零）的個(gè)數(shù)，就是有效位數(shù)；對(duì)其它十進(jìn)位數(shù)，從非零數(shù)字最左一位向右數(shù)而得到的位數(shù)，就是有效位數(shù)。又如，測(cè)出某銅環(huán)的體積為V177。不確定度表征的是被測(cè)量真值所處的量值范圍的評(píng)定，或者是由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值不能肯定的程度。由于不確定度都是微小的量，相當(dāng)于數(shù)學(xué)中的“增量”，因此講解測(cè)量的不確定度的計(jì)算公式與數(shù)學(xué)中的全微分公式基本相同，區(qū)別在于要用不確定度Ux等替代微分dx等，要考慮不確定度合成的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。間接測(cè)量的結(jié)果是由直接測(cè)量的結(jié)果根據(jù)一定的數(shù)學(xué)公式計(jì)算出來的。教學(xué)中的儀器誤差限一般簡(jiǎn)單地取計(jì)量器具的允許誤差限（或示值誤差限，或基本誤差限），有時(shí)也由實(shí)驗(yàn)室根據(jù)具體情況近似給出。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，擴(kuò)展不確定度也簡(jiǎn)稱為不確定度。測(cè)量值的分散性可用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s來表征，s用下面的貝塞爾公式來計(jì)算： （）s的值直接體現(xiàn)了隨機(jī)誤差的分布特征。例如，對(duì)某一物理量在重復(fù)性條件下進(jìn)行了K次測(cè)量，設(shè)已消除了測(cè)量的系統(tǒng)誤差，K個(gè)測(cè)量值是X1，X2，，XK，那么，它們的算術(shù)平均值是 （）可以證明，測(cè)量值的算術(shù)平均值最接近被測(cè)量的真值。2）測(cè)量值的分散程度直接體現(xiàn)隨機(jī)誤差的大小，測(cè)量值越分散，測(cè)量的隨機(jī)誤差就越大。隨機(jī)誤差的出現(xiàn)，就某一次測(cè)量值來說是沒有規(guī)律的，其大小和方向都是不可預(yù)知的，但對(duì)于一個(gè)量進(jìn)行足夠多次的測(cè)量，就會(huì)發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差是按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布的。這里，重復(fù)性條件包括：相同的測(cè)量順序、相同的觀測(cè)者、在相同的條件下使用相同的測(cè)量?jī)x器、相同地點(diǎn)、在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測(cè)量等。、360186。例如，用電橋精確測(cè)量電阻時(shí)，為了消除儀器誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，就可以采用替代法，不過這里要求“指零”儀器應(yīng)有較高的靈敏度。常用的方法有：對(duì)換法：就是將測(cè)量中的某些條件（例如：被測(cè)物的位置）相互交換，使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因?qū)y(cè)量的結(jié)果起相反的作用，從而抵消了系統(tǒng)誤差。盡管如此，在某些可能的情況下也存在一些消除系統(tǒng)誤差（固定的和變化的）的方法。兩類誤差的性質(zhì)不同，處理方法也不同。測(cè)量誤差的大小反映了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差表示，也可以用相對(duì)誤差表示。任何測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量者的觀察力等都不可能做到絕對(duì)嚴(yán)密，這就使測(cè)量不可避免地伴隨有誤差產(chǎn)生。間接測(cè)量 很多物理量，沒有直接測(cè)量的儀器，常常需要根據(jù)一些物理原理、公式，有直接測(cè)量量計(jì)算出所要求的物理量，這種用間接的方法得到被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量，稱為間接測(cè)量。測(cè)量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識(shí)一、測(cè)量與測(cè)量誤差1．測(cè)量用實(shí)驗(yàn)的方法找出物理量量值的過程叫測(cè)量。5．凡使用電源的實(shí)驗(yàn)，必須經(jīng)過教師檢查線路并同意后，才能接通電源。2．課前應(yīng)做好預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)室態(tài)度認(rèn)真嚴(yán)肅，注意保持實(shí)驗(yàn)室安靜。要求作圖的，應(yīng)按作圖規(guī)則用坐標(biāo)紙畫出，圖必須有圖題。儀器：寫出主要儀器的名稱、規(guī)格及編號(hào)。實(shí)驗(yàn)完畢，數(shù)據(jù)應(yīng)交教師審查簽字，在將儀器、凳子歸整好以后，才能離開實(shí)驗(yàn)室。2．實(shí)驗(yàn)操作做實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單地測(cè)量幾個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出結(jié)果就行，也不能把這一重要實(shí)踐過程看成是只動(dòng)手不動(dòng)腦的機(jī)械操作。5）理論聯(lián)系實(shí)際的能力：能夠在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并學(xué)習(xí)解決問題的科學(xué)方法，逐步提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力。對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的基本要求包括：1）獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力：能夠自行閱讀與鉆研實(shí)驗(yàn)教材和資料，必要時(shí)自行查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，掌握實(shí)驗(yàn)原理及方法，做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用。物理實(shí)驗(yàn)室科學(xué)實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)，體現(xiàn)了大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的共性，在實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。編者緒 論一、物理實(shí)驗(yàn)課的地位、作用和教學(xué)任務(wù)物理學(xué)本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。講義根據(jù)各專業(yè)、各層次學(xué)生的需要合理地將力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)有機(jī)組合，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)思想、物理實(shí)驗(yàn)方法。物理實(shí)驗(yàn)課是高等院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，它的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)模式具有鮮明的時(shí)代性和社會(huì)性。它本身以及它與各個(gè)自然學(xué)科、工程技術(shù)部門的相互作用對(duì)人類文明和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著引領(lǐng)和推動(dòng)的作用。實(shí)驗(yàn)中若出現(xiàn)事故或發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即關(guān)斷電源，報(bào)告指導(dǎo)教師，共同分析事故原因。愛護(hù)公物，正確使用實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，不得隨意動(dòng)用與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)的儀器和設(shè)備。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講義普通物理教研室 編班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前，必須根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)要求，閱讀有關(guān)資料。若有不全或損壞情況，應(yīng)及時(shí)報(bào)告指導(dǎo)教師。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，嚴(yán)禁用手觸摸線路中帶電部分，嚴(yán)禁在未切斷電源的情況下改接線路；若有分工合作的情況，必須要分工明確，責(zé)任分明，操作要有序，以確保人身安全和設(shè)備安全。目　錄序 言 1緒 論 2測(cè)量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識(shí) 4實(shí)驗(yàn)一 長(zhǎng)度的測(cè)量 15實(shí)驗(yàn)二 牛頓第二定律的驗(yàn)證 20實(shí)驗(yàn)三 固體和液體密度的測(cè)量 23實(shí)驗(yàn)四 測(cè)量比熱容 2541 混合法測(cè)固體比熱容 2542 冷卻法測(cè)液體比熱容 26實(shí)驗(yàn)五 測(cè)量冰的熔解熱 28實(shí)驗(yàn)六 測(cè)量線脹系數(shù) 30實(shí)驗(yàn)七 萬用電表的使用 32實(shí)驗(yàn)八 磁場(chǎng)的描繪 36實(shí)驗(yàn)九 惠斯登電橋測(cè)中值電阻 40實(shí)驗(yàn)十 伏安法測(cè)電阻 43實(shí)驗(yàn)十一 電位差計(jì)測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 45實(shí)驗(yàn)十二 示波器的使用 48實(shí)驗(yàn)十三 靜電場(chǎng)的描繪 52實(shí)驗(yàn)十四 測(cè)量薄透鏡焦距 55實(shí)驗(yàn)十五 等厚干涉現(xiàn)象的研究 58【參考文獻(xiàn)】 6061序 言物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動(dòng)形式、相互作用及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科。物理實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的共性，在實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)講義結(jié)構(gòu)合理、完整，體系新穎，內(nèi)容豐富。由于時(shí)間倉促，講義中難免有不正之處，衷心希望批評(píng)指正?？梢哉f，沒有物理實(shí)驗(yàn)，就沒有物理學(xué)本身。物理實(shí)驗(yàn)課覆蓋廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法和手段，同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程。 3）提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，積極主動(dòng)地探索精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。4）書寫表達(dá)能力：掌握科學(xué)與工程實(shí)踐中普遍使用的數(shù)據(jù)處理與分析方法，建立誤差與不確定度的概念，正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制曲線，分析說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，逐步培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)報(bào)告和科學(xué)論文的寫作能力。在此基礎(chǔ)上寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告硬簡(jiǎn)明扼要地寫出：①實(shí)驗(yàn)名稱；②實(shí)驗(yàn)任務(wù)；③測(cè)量公式（包括公式中各物理量的含義和單位）；④原理圖、線路圖或光路圖；⑤關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟（提綱性的）等內(nèi)容，并單獨(dú)用一張實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙做好原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)不能使用鉛筆。通過撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可以鍛煉科學(xué)技術(shù)報(bào)告的寫作能力和總結(jié)工作的能力，這是未來從事任何工作都需要的能力，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要用實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙書寫，下面給出一種參考格式：物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：班級(jí)： 實(shí)驗(yàn)日期： 年 月 日姓名： 學(xué)號(hào)： 同組人姓名：目的要求：原理：用自己的語言，簡(jiǎn)明扼要地寫出實(shí)驗(yàn)原理（實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)）和測(cè)量方法要點(diǎn)，說明實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件，寫出數(shù)據(jù)處理時(shí)必須要用的一些主要公式，表明公式中的物理量的意義（不要推導(dǎo)公式），畫出必要的實(shí)驗(yàn)原理示意圖、測(cè)量電路圖或光路圖， 簡(jiǎn)明扼要地寫出實(shí)驗(yàn)步驟。一般要按先寫公式，再帶入數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)果的程序進(jìn)行每一步的運(yùn)算。三、物理實(shí)驗(yàn)規(guī)則1．在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中要注意安全，樹立安全第一的觀念。由于粗心大意或違反操作規(guī)程而損壞儀器者，除應(yīng)按規(guī)定賠償外，嚴(yán)重者還應(yīng)做出書面檢討。7．實(shí)驗(yàn)報(bào)告連同教師簽字的原始數(shù)據(jù)應(yīng)在做實(shí)驗(yàn)后規(guī)定的時(shí)間內(nèi)一起交給任課教師。直接測(cè)量 凡使用量?jī)x或量具直接測(cè)得（讀出）被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量，叫直接測(cè)量，如用米尺測(cè)量長(zhǎng)度，用溫度計(jì)測(cè)量溫度，用秒表測(cè)量時(shí)間以及用電表測(cè)量電流和電壓等。2．測(cè)量的誤差測(cè)量結(jié)果都具有誤差，誤差自始至終存在