【正文】 數(shù)上的變動性等等。這里，重復(fù)性條件包括：相同的測量順序、相同的觀測者、在相同的條件下使用相同的測量儀器、相同地點(diǎn)、在短時間內(nèi)重復(fù)測量等。在測角儀器（如分光儀，量糖計(jì)等）上廣泛使用此種方法。、360186。這種誤差在0186。例如，用電橋精確測量電阻時，為了消除儀器誤差對測量結(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。補(bǔ)償法：如量熱實(shí)驗(yàn)中采用加冰降溫的辦法使系統(tǒng)的初溫低于室溫以補(bǔ)償升溫時的散熱損失，又如用電阻應(yīng)變片測量磁致伸縮時的熱補(bǔ)償?shù)取３Ｓ玫姆椒ㄓ校簩Q法：就是將測量中的某些條件（例如：被測物的位置）相互交換，使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因?qū)y量的結(jié)果起相反的作用，從而抵消了系統(tǒng)誤差。例如，精密稱衡的空氣浮力補(bǔ)正，量熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中的熱量補(bǔ)正等。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。它來源于：儀器構(gòu)造上的不完善；儀器未經(jīng)過很好的校準(zhǔn)；測量時外部條件改變；測量者固有的習(xí)慣和測量所依據(jù)的理論的近似；測量方法和測量技術(shù)不完善等等。兩類誤差的性質(zhì)不同，處理方法也不同。由于真值一般為未知值，所以一般情況下是不能計(jì)算誤差的，只有在少數(shù)情況下可以用準(zhǔn)確度足夠高的實(shí)際值來作為量的約定真值，這時才能計(jì)算誤差。測量誤差的大小反映了測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，測量誤差可以用絕對誤差表示，也可以用相對誤差表示。首先來了解一下誤差的概念。任何測量儀器、測量方法、測量環(huán)境、測量者的觀察力等都不可能做到絕對嚴(yán)密，這就使測量不可避免地伴隨有誤差產(chǎn)生。鋼球密度的測量即為間接測量。間接測量 很多物理量，沒有直接測量的儀器，常常需要根據(jù)一些物理原理、公式，有直接測量量計(jì)算出所要求的物理量，這種用間接的方法得到被測量數(shù)值的測量，稱為間接測量。從測量方法出發(fā)來分類，可將測量分為直接測量和間接測量。測量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識一、測量與測量誤差1．測量用實(shí)驗(yàn)的方法找出物理量量值的過程叫測量。離開實(shí)驗(yàn)室前，應(yīng)將儀器整理還原，桌面收拾整潔，凳子擺放整齊。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。4．愛護(hù)儀器設(shè)備，如有損壞、丟失，應(yīng)立即報(bào)告教師。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。結(jié)論：一定要將結(jié)論寫清楚，不要將其湮沒在處理數(shù)據(jù)的過程中。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。其次，按被測量最佳估計(jì)的計(jì)算、被測量的不確定度計(jì)算和被測量的結(jié)果表示的順序，正確計(jì)算和表示測量結(jié)果。儀器：寫出主要儀器的名稱、規(guī)格及編號。3．實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告時實(shí)驗(yàn)工作的最后環(huán)節(jié)，使整個實(shí)驗(yàn)工作的重要組成部分。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。在實(shí)驗(yàn)過程中不僅要動手進(jìn)行操作和測量，還必須積極地動腦筋思考，珍惜獨(dú)立操作的機(jī)會。2．實(shí)驗(yàn)操作做實(shí)驗(yàn)不是簡單地測量幾個數(shù)據(jù)，計(jì)算出結(jié)果就行，也不能把這一重要實(shí)踐過程看成是只動手不動腦的機(jī)械操作。二、物理實(shí)驗(yàn)課的三個基本環(huán)節(jié)1．實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)課前認(rèn)真預(yù)習(xí)好教材，通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材和有關(guān)的參考資料，弄清實(shí)驗(yàn)的目的、原理、所要使用的儀器和測量方法，了解實(shí)驗(yàn)的主要步驟及注意事項(xiàng)等。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)知識和技能解決實(shí)際問題的能力。3）分析和研究的能力：能夠融合實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法及相關(guān)的理論知識對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、歸納和綜合，通過實(shí)驗(yàn)掌握對物理現(xiàn)象和物理規(guī)律進(jìn)行研究的基本方法，具有初步的分析和研究的能力。對科學(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。2）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新的能力。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、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)的知識、方法和技能是學(xué)生進(jìn)行后繼實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)，也是畢業(yè)后從事各項(xiàng)科學(xué)實(shí)踐和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。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)。例如，赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn)使麥克斯韋電磁場理論獲得普遍承認(rèn)；楊氏干涉實(shí)驗(yàn)使光的波動學(xué)說得以確立；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭開了原子的秘密；近代高能粒子對撞實(shí)驗(yàn)使人們深入到物質(zhì)的最深層──原子核和基本粒子的內(nèi)部──來探索其規(guī)律性等等。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)。講義注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練和用不確定度處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法的學(xué)習(xí)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)通用軟件進(jìn)行了闡述，思路先進(jìn)，適應(yīng)性強(qiáng)。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。本實(shí)驗(yàn)講義是在我院多年大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各學(xué)科特點(diǎn)綜合精選編寫而成的。物理實(shí)驗(yàn)課是高等院校對學(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)模式具有鮮明的時代性和社會性。物理學(xué)本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。它本身以及它與各個自然學(xué)科、工程技術(shù)部門的相互作用對人類文明和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著引領(lǐng)和推動的作用。并整理好實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后才能離開實(shí)驗(yàn)室。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。在實(shí)驗(yàn)過程中必須服從教師指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，精力高度集中，操作認(rèn)真，要有嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度。愛護(hù)公物，正確使用實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，不得隨意動用與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)的儀器和設(shè)備。實(shí)驗(yàn)開始前，應(yīng)仔細(xì)檢查儀器、設(shè)備是否齊備和完好。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講義普通物理教研室 編班級： 學(xué)號： 姓名： 學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前，必須根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)要求，閱讀有關(guān)資料。按時進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，保持安靜和整潔，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。若有不全或損壞情況，應(yīng)及時報(bào)告指導(dǎo)教師。接線完畢，先自行檢查，再請指導(dǎo)教師檢查，確認(rèn)無誤后，方可接通電源。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。實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)報(bào)請指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)報(bào)告，認(rèn)為達(dá)到要求后，方可切斷電源。目　錄序 言 1緒 論 2測量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識 4實(shí)驗(yàn)一 長度的測量 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量 23實(shí)驗(yàn)四 測量比熱容 2541 混合法測固體比熱容 2542 冷卻法測液體比熱容 26實(shí)驗(yàn)五 測量冰的熔解熱 28實(shí)驗(yàn)六 測量線脹系數(shù) 30實(shí)驗(yàn)七 萬用電表的使用 32實(shí)驗(yàn)八 磁場的描繪 36實(shí)驗(yàn)九 惠斯登電橋測中值電阻 40實(shí)驗(yàn)十 伏安法測電阻 43實(shí)驗(yàn)十一 電位差計(jì)測電池的電動勢和內(nèi)阻 45實(shí)驗(yàn)十二 示波器的使用 48實(shí)驗(yàn)十三 靜電場的描繪 52實(shí)驗(yàn)十四 測量薄透鏡焦距 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)動形式、相互作用及其轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科。作為人類追求真理、探索未知世界的工具，物理學(xué)是一種哲學(xué)觀和方法論，它深刻影響著人類對自然的基本認(rèn)識、人類的思維方式和社會活動，在人的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中具有重要的地位。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)。近十多年來，各高校以培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)人才為核心，在物理實(shí)驗(yàn)課的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了卓有成效的教學(xué)研究和教學(xué)改革，一批教育理念、教學(xué)思想先進(jìn)，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法新穎，反映科研新成果的優(yōu)秀教材脫穎而出。本實(shí)驗(yàn)講義結(jié)構(gòu)合理、完整，體系新穎，內(nèi)容豐富。講義中對于實(shí)驗(yàn)的概念闡述清楚、簡潔，可操作性強(qiáng)。由于時間倉促，講義中難免有不正之處，衷心希望批評指正。無論是物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，還是物理理論的驗(yàn)證，都離不開物理實(shí)驗(yàn)?？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)可是高等理工科院校對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課，是本科生接收系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。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?、提高科學(xué)素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)課程。物理實(shí)驗(yàn)課的具體任務(wù)是：1）培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)，使學(xué)生初步掌握實(shí)驗(yàn)科學(xué)的思想和方法。 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。2）獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的能力：能夠借助教材或儀器說明書，正確使用常用儀器及輔助設(shè)備，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，逐步形成自主實(shí)驗(yàn)的基本能力。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。6）創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力：能夠完成符合規(guī)范要求的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，能進(jìn)行初步的具有研究性或創(chuàng)意性內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，逐步培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在此基礎(chǔ)上寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)習(xí)報(bào)告硬簡明扼要地寫出：①實(shí)驗(yàn)名稱；②實(shí)驗(yàn)任務(wù)；③測量公式（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。通過實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐，要有意識的培養(yǎng)自己使用和調(diào)節(jié)儀器的本領(lǐng)、精密正確的測量技能、善于觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的科學(xué)素養(yǎng)、整潔清楚地做實(shí)驗(yàn)記錄（包括實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題、觀察到的現(xiàn)象、原始測量數(shù)據(jù)等）的良好習(xí)慣，并逐步培養(yǎng)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時不能使用鉛筆。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中要遵守操作規(guī)范，注意安全。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： 實(shí)驗(yàn)日期： 年 月 日姓名： 學(xué)號： 同組人姓名：目的要求：原理：用自己的語言，簡明扼要地寫出實(shí)驗(yàn)原理（實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)）和測量方法要點(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、測量電路圖或光路圖， 簡明扼要地寫出實(shí)驗(yàn)步驟。數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理：首先，根據(jù)要研究的問題需要設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，在表格中列出全部原始測量數(shù)據(jù)，表格必須要有標(biāo)題。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。分析討論：必要時對實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行具體分析和討論，回答教師指定的問題。三、物理實(shí)驗(yàn)規(guī)則1．在整個實(shí)驗(yàn)過程中要注意安全，樹立安全第一的觀念。3．實(shí)驗(yàn)時，如缺少儀器、用具、材料等，應(yīng)向指導(dǎo)老師或?qū)嶒?yàn)人員提出。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。6．做完實(shí)驗(yàn)，測量數(shù)據(jù)要交教師審查簽字。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)定的時間內(nèi)一起交給任課教師。量值是指用數(shù)和適宜的單位表示的量，例如，℃，㎏等。直接測量 凡使用量儀或量具直接測得（讀出）被測量數(shù)值的測量，叫直接測量，如用米尺測量長度，用溫度計(jì)測量溫度，用秒表測量時間以及用電表測量電流和電壓等。如測量鋼球的密度時，由直接測量測出鋼球的直徑D和質(zhì)量m，然后根據(jù)公式 （）計(jì)算得出密度ρ。2．測量的誤差測量結(jié)果都具有誤差，誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測量的過程之中。因此，分析測量可能產(chǎn)生的各種誤差，盡可能地消除其影響，并對測量結(jié)果中未能消除的誤差作出估計(jì)，就是物理實(shí)驗(yàn)和許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)中必不可少的工作。測量誤差就是測量結(jié)果與被測量的真值（或約定真值）的差值。 （） （）被測量的真值是一個理想概念，一般來說真值是不知道的，因而在實(shí)際測量中常用被測量的實(shí)際值或修正過的算術(shù)平均值來代替真值，稱為約定真值。二、誤差的分類及其簡要處理方法測量中的誤差主要分為兩類，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。1．系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在每次測量中都具有一定大小、一定符號，或按一定規(guī)律變化的測量誤差分量。系統(tǒng)誤差的減少和消除是個復(fù)雜的問題，只有很好地分析了整個實(shí)驗(yàn)所依據(jù)原理、方法和測量過程中的每一步以及所用的各種儀器，進(jìn)而找出產(chǎn)生誤差的各個原因，才有可能設(shè)法在測量結(jié)果中消除或減少它的影響。（1）對測量結(jié)果引入修正值這通常包括兩方面的內(nèi)容，一是對儀器或儀表引入修正值，這可通過與準(zhǔn)確級別高的儀器或儀表作比較而獲得；二是根據(jù)理論分析，導(dǎo)出補(bǔ)正公式。（2）選擇適當(dāng)?shù)臏y量方法選擇適當(dāng)測量方法的目的是使系統(tǒng)誤差能夠被抵消，從而不將其帶入測量結(jié)果之中。如用滑線電橋測量電阻時把被測電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻交換位置進(jìn)行測量的方法，在天平使用中的復(fù)秤法等。替代法：即在一定的條件下，用某一已知量替換被測量以達(dá)到消除系統(tǒng)誤差目的的方法。半周期偶數(shù)測量法：按正弦曲線變化的周期性系統(tǒng)誤差（如測角儀的偏心差）可用半周期偶數(shù)測量法