物理实验绪论li(2011.2.28)

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1、华中科技大学华中科技大学物理实验中心物理实验中心2011年年2月月通通 知知1 1、班长或学习委员带上班级同学名单、班长或学习委员带上班级同学名单（学号和姓名）（包括留学生），于上（学号和姓名）（包括留学生），于上绪论课后的第二天，到科技楼北楼绪论课后的第二天，到科技楼北楼117117室确认同学信息，领取实验卡。室确认同学信息，领取实验卡。2 2、在第一次实验课之前各班班长带、在第一次实验课之前各班班长带3030元押金到科技楼北楼元押金到科技楼北楼213213室高老师处领室高老师处领取报告柜钥匙。取报告柜钥匙。3 3、科技楼北楼、科技楼北楼117117室有实验报告纸、数室有实验报告纸、数据记录

2、纸和坐标纸，以班级为单位可前据记录纸和坐标纸，以班级为单位可前去购买。去购买。课课 后后 任任 务务1 1、完成书面作业完成书面作业练习题练习题44、5 5、7 7（要求写在实验报告纸上）（要求写在实验报告纸上）2 2、必须在第、必须在第3 3周星期四以前，班长或学习周星期四以前，班长或学习委员以班为单位收齐作业，在上班时间，委员以班为单位收齐作业，在上班时间，将作业交到科技楼北楼将作业交到科技楼北楼315315尤小平老师尤小平老师处，过期不再收。处，过期不再收。第一部分第一部分第二部分第二部分物理实验课须知物理实验课须知物理实验的数据处理物理实验的数据处理绪论课内容提要绪论课内容提要物 理

3、实 验 课 须 知一、物理实验课程序一、物理实验课程序二、物理实验课预约二、物理实验课预约三、物理实验中心网站三、物理实验中心网站四、物理实验注意事项四、物理实验注意事项五、物理实验报告要求五、物理实验报告要求六、物理实验考核与重修六、物理实验考核与重修一、物理实验课程序一、物理实验课程序 1 1、预约实验、预约实验 2 2、预习并撰写预习报告、预习并撰写预习报告 3 3、独立完成实验如实记录数据、独立完成实验如实记录数据 4 4、按要求处理数据并完成实验报告、按要求处理数据并完成实验报告 5 5、按时将实验报告交到指定位置、按时将实验报告交到指定位置学生学号为不含字母学生学号为不含字母的全部

4、数字的全部数字，如如U201011089,U201011089,登录登录时用时用201011089201011089初始密码：初始密码：123456123456建议第一次登录后立建议第一次登录后立即修改密码，新密码即修改密码，新密码不要含有字母。不要含有字母。科技楼北楼二楼大厅科技楼北楼二楼大厅触摸屏触摸屏2424小时可使用。小时可使用。IP：218.199.86.171二、物理实验课预约二、物理实验课预约三、物理实验中心网站物理实验中心网站IP：218.199.86.172四、物理实验注意事项四、物理实验注意事项1、物理实验课、物理实验课56学时，分两个学期进行：学时，分两个学期进行：物理实

5、验（物理实验（1）28学时在春季学期开课，学时在春季学期开课，物理实验（物理实验（2）28学时在秋季学期开课。学时在秋季学期开课。2、每个学期分两段上课，不允许跨段修、每个学期分两段上课，不允许跨段修课和考试。课和考试。3、要求每个学生在规定时间内选做规定、要求每个学生在规定时间内选做规定个数的实验，并提交实验报告。个数的实验，并提交实验报告。春季学期选做春季学期选做6个实验个实验+绪论作业），绪论作业），秋季学期选做秋季学期选做7个实验。个实验。5、每次课每次课4 4学时（学时（3 3小时），不允许迟小时），不允许迟到、旷课或早退到、旷课或早退 。迟到一次从总成迟到一次从总成绩中扣绩中扣0.

6、50.5分，迟到分，迟到3030分钟以上，计分钟以上，计算机自动做旷课论处，旷课一次从总算机自动做旷课论处，旷课一次从总成绩中扣成绩中扣3 3分分。4 、物理实验采用先预约后实验方式上物理实验采用先预约后实验方式上课，预约后课，预约后要经常看预约网上的通要经常看预约网上的通知知。有关物理实验的事项都将在网上通。有关物理实验的事项都将在网上通知，不再对各个班单独通知。知，不再对各个班单独通知。6、课前应按要求写好实验预习报告，上实验课前应按要求写好实验预习报告，上实验课时不带实验预习报告，不允许做实验。课时不带实验预习报告，不允许做实验。7、实验时刷卡签到，不刷卡者以迟到论处实验时刷卡签到，不刷

7、卡者以迟到论处。8、若有事不能做实验，提前一天同学们自己若有事不能做实验，提前一天同学们自己可以在网上撤销实验，当天有可以在网上撤销实验，当天有急事急事不能做不能做实验，可到教室找任课教师请假，请假不扣实验，可到教室找任课教师请假，请假不扣分。分。9、旷课或请假后，同学应尽快重新预约，在旷课或请假后，同学应尽快重新预约，在规定的时间内做够规定的实验个数。规定的时间内做够规定的实验个数。10、实验时按实验设备号坐定，不要乱动别组实验时按实验设备号坐定，不要乱动别组的仪器设备，严格按照操作规程操作仪器的仪器设备，严格按照操作规程操作仪器。11、完成实验后，预习报告和记录草稿都应完成实验后，预习报告

8、和记录草稿都应交指导教师检查并签字。交指导教师检查并签字。12、每个同学应独立完成实验，认真观察实每个同学应独立完成实验，认真观察实验现象，实事求是记录数据（验现象，实事求是记录数据（不允许用铅笔不允许用铅笔记录数据记录数据），不允许抄袭、造假、涂改原始），不允许抄袭、造假、涂改原始数据。数据。13、离开实验室前，关闭电源开关，并应整离开实验室前，关闭电源开关，并应整理好所用仪器，做好清洁卫生。理好所用仪器，做好清洁卫生。14、实验报告连同数据记录纸应在完成实验的实验报告连同数据记录纸应在完成实验的下一周内交到有关实验室的报告柜内。下一周内交到有关实验室的报告柜内。15、转系、转专业的学生应及

9、时到科技楼北转系、转专业的学生应及时到科技楼北楼楼117117更新个人信息，以便准确发送成绩更新个人信息，以便准确发送成绩。1、信息齐全、格式规范。、信息齐全、格式规范。2、字体工整、干净整洁。、字体工整、干净整洁。3、表述正确、层次清楚。、表述正确、层次清楚。4、图表合理、讨论认真。、图表合理、讨论认真。五、物理实验报告及数据记录要求五、物理实验报告及数据记录要求指发报告柜号指发报告柜号每个班一个号每个班一个号填写预约时系填写预约时系统所给的编号统所给的编号实验课前需要实验课前需要完成的部分完成的部分实验课后需要实验课后需要完成的部分完成的部分六、物理实验考核与重修六、物理实验考核与重修1、

10、成绩评定：、成绩评定：平时平时70%+考试考试30%平时：平时：课堂操作课堂操作50%+实验报告实验报告50%2、考试方式：、考试方式：闭卷闭卷 笔试考试（笔试考试（120分钟）分钟）3、考试范围：绪论与所选实验、考试范围：绪论与所选实验4、考试时间与地点：由学校教务处通知、考试时间与地点：由学校教务处通知5、物理实验不及格只有重修，没有补考、物理实验不及格只有重修，没有补考6、不及格者按学期跟下一年级从头重修、不及格者按学期跟下一年级从头重修 物理实验（物理实验（1）不及格者在春季重修）不及格者在春季重修 物理实验（物理实验（2）不及格者在秋季重修）不及格者在秋季重修春季学期实验项目春季学期

11、实验项目1、转动惯量的测量、转动惯量的测量2、示波器的调节和使用（坐标纸）、示波器的调节和使用（坐标纸）3、多功能摆的设计与研究、多功能摆的设计与研究4、分光计的调整与折射率的测定、分光计的调整与折射率的测定5、密立根油滴实验（密立根油滴实验（第二册第二册）6、超声声速的测量超声声速的测量7、电子元件的伏安特性的测量电子元件的伏安特性的测量8、用补偿法测量电压和校准电表用补偿法测量电压和校准电表9、直流电桥及其应用直流电桥及其应用10、霍尔效应与应用设计霍尔效应与应用设计11、平行光管的调节和应用平行光管的调节和应用12、导热系数的测量（导热系数的测量（第二册第二册）这四个实验为这四个实验为基

12、本实验基本实验,请请尽量选做。尽量选做。导热系数的测量实验导热系数的测量实验电子版讲义电子版讲义IP:218.199.86.171/bbs物理实验的数据处理物理实验的数据处理u给出待测量（其值或关系）给出待测量（其值或关系）u不确定度的计算不确定度的计算u结果表达结果表达u数据处理举例数据处理举例u整理数据整理数据u结果分析结果分析一、整理数据一、整理数据二、给出待测量（其值或关系）二、给出待测量（其值或关系）得出待测量的几种方法得出待测量的几种方法(一般用于直接测量量）一般用于直接测量量）2、列表法列表法3、图示法图示法4、用最小二乘法求经验公式用最小二乘法求经验公式5、逐差法逐差法（要求自

13、变量是等间隔变化而函要求自变量是等间隔变化而函数关系为线性数关系为线性）1、算术平均法算术平均法对于间接测量量呢？对于间接测量量呢？比如对于电流密度比如对于电流密度1 1、不确定度基本不确定度基本概念概念三、不确定度三、不确定度(uncertainty)(uncertainty)的计算的计算用标准偏差表示的测量不确定度用标准偏差表示的测量不确定度。与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予与测量结果相关联的参数，表征合理地赋予被测量值的被测量值的分散性分散性。反映了由于测量误差的。反映了由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是对被存在而对被测量值不能肯定的程度，是对被测量真值所处的量值范围

14、的评定。测量真值所处的量值范围的评定。测量不确定度：测量不确定度：标准不确定度标准不确定度u ：2、标准偏差标准偏差测量列测量列 x1，x2，x3，x4 ，xn上述概率为置信概率上述概率为置信概率（一般用（一般用P表示）表示），相应的区间叫置信区间相应的区间叫置信区间 物理量的值位于物理量的值位于 区间区间 的概率为的概率为68.3%，当当时，时，比如比如位于位于 区间的概率为区间的概率为95.4%。最佳值，最佳值，期望值期望值离散离散程度程度统计统计意义意义：标准不确定度分量，标准不确定度分量，由观测列的统计分析评定。又称为统计不确定度。由观测列的统计分析评定。又称为统计不确定度。当当时时，

15、意意义义 ：当：当测测量次数量次数 时时物理量落在区物理量落在区间间 内的概率内的概率为为68.3%68.3%当当n为有限时为有限时t tp 大于大于1，与测量次数与测量次数 n 有关有关,也与也与 P P 有关。有关。tp 与与 n 及及 P 的关系的关系 34567890.954.303.182.782.572.452.372.311.96npA A 类标准不确定度分量类标准不确定度分量 ：3、直接测量量的标准不确定度直接测量量的标准不确定度 标准不确定度标准不确定度分量，由不同于分量，由不同于A A类分量的其他方法确定。又称类分量的其他方法确定。又称非统计不确定度。非统计不确定度。通常也

16、通常也可可取可可取B 类标准不确定度分量类标准不确定度分量 ：B类标准不确定度可表示为：类标准不确定度可表示为：总的标准不确定度总的标准不确定度当当时时当当时时在单次测量中在单次测量中相对不确定度相对不确定度4、间接测量量标准不确定度间接测量量标准不确定度 ，各直接测各直接测量量的标准不确定度分别为：量量的标准不确定度分别为：已知已知y 的标准不确定度传递公式的标准不确定度传递公式：y 的相对标准不确定度传递公式的相对标准不确定度传递公式：和和被称为不确定度的被称为不确定度的传递系数传递系数 那么，那么，间接测量量传递公式推导举例间接测量量传递公式推导举例和和差差形形式式函函数数可可直直接接求

17、求标标准准不不确确定定度度积积商商形形式式函函数数可可先先求求相相对对标标准准不不确确定定度度例例2:2:待测电流密度待测电流密度j j 四、结果表达四、结果表达（单位单位）当待测物理量有公认当待测物理量有公认标准值或理论值标准值或理论值时，其测时，其测量不确定度可表示为量不确定度可表示为：此时结果表达为此时结果表达为:（单位单位）L=4.2530.8510.851L=4.20.8结果表述中不确定度只能取结果表述中不确定度只能取1 1位有效数位有效数字，相对不确定度取字，相对不确定度取1 1到到2 2位有效数字，位有效数字，测量值有效数字尾数与不确定度尾数测量值有效数字尾数与不确定度尾数应对齐

18、应对齐关于有效数字关于有效数字l有效数字有效数字 由测量（计算）结果中准确数字由测量（计算）结果中准确数字和最后一位可疑数字构成和最后一位可疑数字构成 l 实验测量中记录的数据必须是有效数字，实验测量中记录的数据必须是有效数字，有效数位直接反映测量的准确度，不能随意有效数位直接反映测量的准确度，不能随意取舍。取舍。l 拟舍弃数字不等于拟舍弃数字不等于5 5时，大于时，大于5 5则进，小于则进，小于5 5则舍。拟舍弃数字等于则舍。拟舍弃数字等于5 5时，欲保留数字末位时，欲保留数字末位是奇数则进，是偶数则舍。是奇数则进，是偶数则舍。保留三位保留三位有效数字有效数字a=37.24 a=37.2 =

19、37.250 =37.2 c=37.15 c=37.2 五、结果分析五、结果分析仪器：千分尺千分尺 仪器误差0.004mm 电流表电流表 量程15mA 精度0.5级D/mm0.508 0.510 0.507 0.509 0.509 0.511导体直径I=14.04 I=14.04 A A列表给出列表给出列表给出列表给出测量数据测量数据测量数据测量数据六、六、数数 据据 处处 理理 举举 例例直接测量量的值及其不确定度直接测量量的值及其不确定度结果表述：结果表述：间接测量量的值及其不确定度间接测量量的值及其不确定度结果分析：略结果分析：略结果分析：略结果分析：略Thank You！列表法列表法温

20、度温度 t(C)20.025.030.035.040.045.0电电阻阻R R()21981869153012671034890T273.2+t(K)293.2298.2303.2308.2313.2318.2110-3/T(1/K)3.4113.3533.2983.2453.1933.1431nRT7.6957.5337.3337.1446.9416.790半导体热敏电阻的电阻与温度的关系半导体热敏电阻的电阻与温度的关系 表名表名物理量及单位物理量及单位测量数据（有效数字）测量数据（有效数字）线性线性回归回归 作图法作图法作图规则作图规则1 1、选取坐标纸、选取坐标纸2 2、定坐标轴、定坐标

21、轴 横轴横轴-自变量自变量 纵轴纵轴-因变量因变量 （用粗实线）（用粗实线）3 3、标注物理量名及、标注物理量名及单位单位4 4、坐标分度、坐标分度便于读数便于读数与测量仪器最与测量仪器最 小刻度对应小刻度对应 5 5、描点连线、描点连线6 6、标注图名、标注图名 物理量名物理量名单位单位光滑曲线光滑曲线测点均分曲线两侧测点均分曲线两侧图名图名正确分度正确分度0 0202030030040405050606070701010 x、y之间线性性的程度，之间线性性的程度，或者最小二乘法应用是否合或者最小二乘法应用是否合适，根据适，根据相关系数相关系数r来判断来判断设设已知已知测量测量列列 x1，x

22、2，x3，xn；y1，y2，y3，yn，且初步判断且初步判断x、y呈线性关系，求出呈线性关系，求出 x、y 之间的数之间的数学关系式。学关系式。则有则有测量测量I I（cm)cm)：168,170,165,175,170,169,177,167,170,172测量测量II(cm)II(cm)：170.3,170.5,170.1,170.8,170.5,170.6,171.0,170.9,170.5,169.8 标准偏差标准偏差现要测量某人的高度现要测量某人的高度L L，测量情况如下，测量情况如下Figure 1:Gaussian Distribution Curve 小则曲线尖而小则曲线尖而集中，反之曲线集中，反之曲线矮而分散。矮而分散。即，即，小则分散小则分散性小，性小，大则分大则分散性大。散性大。在声速测量的实验中，测得驻波波腹的位置分别在声速测量的实验中，测得驻波波腹的位置分别为为(单位为单位为mm)：13.82,21.66,29.56,37.28,45.02,52.86,60.70,68.46算术平均法得算术平均法得逐差法得逐差法得: