物理實驗設(shè)計性實驗測量方法課件

1、物理實驗的基本測量方法系統(tǒng)誤差的分析與處理設(shè)計性實驗1將待測的物理量直接或間接地與作為基準的同類物理量進行比較，得到比值的過程，叫做測量。模擬法比較法積累和放大法轉(zhuǎn)換法物理實驗的基本測量方法2就是把待測的物理量直接或間接地與作為基準(或標準單位)的同類物理量進行比較，得到比值的過程。直接比較測量法 水銀的熱膨脹去測量溫度、用彈簧的形 變?nèi)y力等均為這類測量，此種測量稱間 接比較測量法。 1比 較 法間接比較測量法比較系統(tǒng)3 0 10 X比較法：如：米尺.電表都是根據(jù)比較法設(shè)計而成的儀器。50100200mA02004比較系統(tǒng)有些比較要借助于或簡或繁的儀器設(shè)備，經(jīng)過或簡或繁的操作才能完成，此類儀

2、器設(shè)備稱為比較系統(tǒng)。天平、電橋、電位差計等均是常用的比較系統(tǒng)。為了進行比較，常用以下方法：(1)直讀法(2)均衡法、補償法或示零法(3)比率測量法(4) 交換法和替代法5在物理實驗中我們常?？赡苡龅竭@樣一些問題，即受測量儀器精度的限制，或受人的反應(yīng)時間的限制，單次測量的誤差很大或無法測出待測量的有用信息，這就需要采用累積放大法來進行測量。2.積累和放大法1m單擺的物理模型6機械放大法：通過某種方法將被測量 放大后，再進行測量。如：螺旋測微計測長-200把螺紋細分而進行放大。7電學放大法 電子學的放大電路將微弱的電信號放大后進行測量，這就是電學放大法。隨著微電子技術(shù)和電子器件的發(fā)展，各種電信號的

3、放大都很容易實現(xiàn)，因而這一方法在電子儀器上應(yīng)用十分普遍。 光學放大法光學放大法分為視角放大和微小變化量(微小長度、微小角度)放大兩種。放大鏡、顯微鏡和望遠鏡等都屬于視角放大的儀器。 8光杠桿放大光杠桿望遠鏡豎尺DSS0S1d2d1DLqqqq放大倍數(shù)=2S/d取S=2m，d=80mm，放大50倍9轉(zhuǎn)換測量法是根據(jù)物理量之間的各種效應(yīng)和定量函數(shù)關(guān)系，利用變換原理將不能或不易測量的待測物理量轉(zhuǎn)換成能測或易測的物理量進行測量，然后再求待測物理量。參量轉(zhuǎn)換法能量轉(zhuǎn)換法兩大類。 3 轉(zhuǎn)換法10轉(zhuǎn)換法：對無法直接測量的量，轉(zhuǎn)換為對該量所產(chǎn)生的某種效應(yīng)進行測量。如：測酸、堿、鹽溶液的濃度.I11 用壓電傳感

4、器測駕駛員座椅的受力分布。待測糧食傳送帶糧食烘干裝置待測糧食的含水量與反射光強 I 有關(guān)F12非光量的光測地球月球直角反射器 通過測發(fā)射與接收兩光信號的時間間隔 ，在C已知的條件下，可知地球、月球之間距離為38萬公里。激光具有良好的方向性。故制成各種激光測距儀。13 利用聲波反射，判斷前方障礙物（冰山、暗礁、船只、魚群等）。非電量電測142. 能量轉(zhuǎn)換法傳感器轉(zhuǎn)換法與參量轉(zhuǎn)換不同，能量轉(zhuǎn)換是利用種運動形式轉(zhuǎn)換為另一種運動形式時物理量之間的對應(yīng)關(guān)系進行的間接測量。 (1)熱電轉(zhuǎn)換(2)壓電轉(zhuǎn)換(3)光電轉(zhuǎn)換 (4)磁電轉(zhuǎn)換 (5)幾何變化量與電學參量的轉(zhuǎn)換 15 用壓電傳感器測駕駛員座椅的受力分

5、布。待測糧食傳送帶糧食烘干裝置待測糧食的含水量與反射光強 I 有關(guān)F16干涉計量法:現(xiàn)代精密計量的基礎(chǔ)。待測平面平晶待測平面平晶172.2.4模擬法模擬測量法是根據(jù)相似性原理，人為地制造一個類似于被研究的對象或運動過程的模型，用模型的測試代替對實際對象的測試的實驗方法。 1. 幾何模擬法2. 物理模擬法 3. 數(shù)學模擬法18模擬法：對不易測量的量，用對模型的測量代替對原型的測量。+ q- q19 物理實驗的基本操作技術(shù)20 1儀器初態(tài)和安全位置 所謂“初態(tài)”是指儀器設(shè)備在進入正式調(diào)整、實驗前的狀態(tài)。正確的初態(tài)可保證儀器設(shè)備安全，保證實驗工作順利進行。 2零位(零點)調(diào)整零位校準有二種情況，一種

6、是測量儀器本身有零位校準器，如電表等，則可進行調(diào)整，使儀器在測量前處于零位。另外一種，儀器雖然零位不準，但無法調(diào)整、校準，如磨損了的米尺、螺旋千分尺等，則需在測量前記錄最初讀數(shù)，以備在測量結(jié)果中修正。 213水平、鉛直調(diào)整物理實驗所用的儀器或裝置中，有些需在水平或鉛直狀態(tài)下才能正常工作。大部分需調(diào)整的儀器自身就裝有水準儀或懸錘，底座有二個或三個(排成等邊或等腰三角形)可調(diào)節(jié)的螺釘 224消除視差的調(diào)整當刻度標尺與指示器或標識物不在同一平面時，眼睛從不同方向觀察會出現(xiàn)讀數(shù)有差異或物與標尺刻線有分離的現(xiàn)象，稱為視差現(xiàn)象。為了測量正確，實驗時必須消除視差。消除視差的方法有二：一是使視線垂直標尺平面讀

7、數(shù)。二是使標尺平面與被測物密合于同一平面內(nèi)。 235調(diào)焦 在使用望遠鏡、顯微鏡和測微目鏡等光學儀器時，為了進行正確的測量或看清目的物，均需進行調(diào)焦.例如望遠鏡要調(diào)節(jié)叉絲到物鏡的距離使之處于透鏡的焦面上；使用顯微鏡要使被觀察對象處于物鏡的工作距離處，而測微目鏡則要使叉絲在目鏡的焦距內(nèi)作適當?shù)恼{(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)統(tǒng)稱為調(diào)焦。 246等高共軸調(diào)整 在由兩個或兩個以上的光學元件組成的實驗系統(tǒng)中，為獲得好的像質(zhì)，滿足近軸光線條件，必須進行共軸調(diào)整，即：使所有光學元件的光軸重合，且其物面、屏面垂直于光軸。調(diào)整一般分為兩步，第一步進行粗調(diào)(目測調(diào)整)，第二步根據(jù)光學規(guī)律進行細調(diào)，常用的方法有自準法和二次成像法。

8、蠟燭成像257消除空程誤差由絲杠、螺母構(gòu)成的轉(zhuǎn)動與讀數(shù)機構(gòu)，由于螺母與絲杠之間有螺紋間隙，往往在測量剛開始或剛反向轉(zhuǎn)動絲杠時，絲杠需轉(zhuǎn)過一定角度才能與螺母嚙合。結(jié)果，與絲杠聯(lián)結(jié)在一起的鼓輪已有讀數(shù)改變，而由螺母帶動的機構(gòu)尚未產(chǎn)生位移，造成虛假讀數(shù)而產(chǎn)生空程誤差。保持整個讀數(shù)過程繼續(xù)沿同一方向前進切勿忽正忽反旋轉(zhuǎn)268逐次逼近調(diào)整依據(jù)一定的判據(jù)，逐次縮小調(diào)整范圍，使系統(tǒng)較快地收斂于所需狀態(tài)的方法稱為逐次逼近調(diào)節(jié)法。判據(jù)在不同的儀器中是不同的，如天平是看天平指針是否指零，平衡電橋是看檢流計指針是否指零。逐次逼近調(diào)節(jié)法在天平、電橋，電位差計等儀器的平衡調(diào)節(jié)中都要用到，279先定性、后定量原則 10回

9、路接線法11躍接法28在示零法測量中，經(jīng)常采用瞬間(而不是較長時間)接通示零電路的方法來對平衡狀態(tài)或平衡偏離的方向作出判斷。這樣做的好處是，在遠離平衡狀態(tài)時保護儀表(例如電位差計實驗中的標準電池和光點檢流計)，使其免受長時間的大電流沖擊；在接近平衡時，通過電路的瞬間通斷比較，提高檢測靈敏度 29系統(tǒng)誤差的分析與處理30誤差的分類系統(tǒng)誤差隨機誤差儀器誤差方法誤差環(huán)境誤差人員誤差裝置誤差31天平不等臂所造成的 系統(tǒng)誤差儀器誤差1. 系統(tǒng)誤差32 螺線管為無限長，管壁磁漏可忽略。如： 由于理論推導中的近似,產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差理論33人為 心理作用，讀數(shù)（估計）偏大或偏小。生理因素聽覺嗅覺色覺視覺對音域（

10、20HZ-20KHZ）的辨別。對音色的辨別。34環(huán)境市電的干擾輸入光點檢流計接近時，靜電干擾，使光斑移動等。35方法內(nèi)接AVVRVAAVIRIV 用V作為VR的近似值時，求外接36公式 （忽略了空氣阻力等） 意大利科學家伽利略在比薩斜塔上做的鐵球落地實驗。兩個不同重量的鐵球從高處落下，同時著地。說明理論在一般情況下都能較準確地反映物體真實的運動規(guī)律37 下降時受空氣阻力f與下落速度v乃至 成正比，則v增大一定值 f=mg物體將作勻速直線運動，下落物體的極限速度約為38 系統(tǒng)誤差的特征與規(guī)律 線形(累進)變化非線形變化周期性變化 復雜規(guī)律變化變值系統(tǒng)誤差定值系統(tǒng)誤差39消除系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的根源消除

11、系統(tǒng)誤差用修正值修正測量結(jié)果應(yīng)用測量技術(shù)消除系統(tǒng)誤差40 (1)替代法 是在一定的測量條件下，對某一被測量進行測量，使在儀器上得到某一狀態(tài)(如指針指示零位、天平平衡等)；再以同樣性質(zhì)的標準量代替被測量，調(diào)整標準量值的大小，使在儀器上呈現(xiàn)出與前者相同的狀態(tài)，則此時的標準量值等于被測量量值。41 (2)交換法 這種方法就是將測量中的某些條件相互交換，使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因?qū)y量結(jié)果起相反的作用，從而抵消系統(tǒng)誤差。例如，用天平稱衡物體質(zhì)量時用復稱法，焦距測定實驗中將物與屏的位置互換進行測量等。42 (3)抵消法 當已知有某種產(chǎn)生恒定系統(tǒng)誤差的因素存在，而又無法從根源上消除，且難以確定其大小時，可以考慮

12、能否去抵消它。例如，霍爾法測磁場實驗，為了附加電壓的影響，將電流正反方向，進行兩次測量取平均值。A434周期性系統(tǒng)誤差消除法 消除周期性系統(tǒng)誤差的基本方法是半周期法。周期性系統(tǒng)誤差一般出現(xiàn)在有圓盤或轉(zhuǎn)動的情況下(如度盤等)，多呈正弦形式，若每相隔半個周期進行一次測量，兩次讀數(shù)取平均值，即可以有效地消除周期性系統(tǒng)誤差。 44AOBb 不偏心時，由于 ，所以可用弧長反映角度的大小。 由于偏心，使之用弧長反映角度 時產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。如： 這是由偏心造成的。 45生活中的辛苦阻撓不了我對生活的熱愛。7月-227月-22Wednesday, July 27, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。00

13、:43:1400:43:1400:437/27/2022 12:43:14 AM做一枚螺絲釘，那里需要那里上。7月-2200:43:1400:43Jul-2227-Jul-22日復一日的努力只為成就美好的明天。00:43:1400:43:1400:43Wednesday, July 27, 2022安全放在第一位，防微杜漸。7月-227月-2200:43:1400:43:14July 27, 2022加強自身建設(shè)，增強個人的休養(yǎng)。2022年7月27日12:43 上午7月-227月-22精益求精，追求卓越，因為相信而偉大。27 七月 202212:43:14 上午00:43:147月-22讓自己更加強大，更加專業(yè)，這才能讓自己更好。七月 2212:43 上午7月-2200:43July 27, 2022這些年的努力就為了得到相應(yīng)的回報。2022/7/27 0:43:1500:43:1527 July 2022科學，你