《普通物理實(shí)驗(yàn)》全套教學(xué)課件

01_測(cè)定冰的溶解熱02_普通模擬示波器的使用03_電學(xué)基礎(chǔ)基本知識(shí)04_測(cè)量非線性元件的伏安特性05_測(cè)量薄透鏡的焦距06_顯微鏡07_測(cè)量誤差和不確定度08_測(cè)定金屬的楊氏模量09_剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)10_氣軌上彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)11_復(fù)擺實(shí)驗(yàn)12_測(cè)定媒質(zhì)中的聲速13_弦上駐波實(shí)驗(yàn)14_直流電橋測(cè)電阻15_非平衡電橋測(cè)量鉑電阻的溫度系數(shù)16_LCR電路的諧振現(xiàn)象17_用霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)18_弗蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)19_分光計(jì)的調(diào)節(jié)和用掠入射法測(cè)折射率20_光衍射的定量研究21_邁克爾孫干涉儀22_觀察光的偏振現(xiàn)象23_用動(dòng)態(tài)法測(cè)良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率24_用閃光法測(cè)不良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率25_高溫超導(dǎo)材料特性測(cè)試和低溫溫度計(jì)26_真空鍍膜27_RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程28_用示波器觀測(cè)動(dòng)態(tài)磁滯回線29_交流電橋30_虛擬儀器基礎(chǔ)和在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用31_微波布拉格衍射32_光柵光譜儀的校準(zhǔn)和使用33_光柵特性及測(cè)定光波波長(zhǎng)34_偏振光的定量研究35_光源的時(shí)間相干性36_阿貝成像原理和空間濾波37_全息照相普通物理實(shí)驗(yàn)全套可編輯PPT課件測(cè)定冰的熔化熱實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量方法和原理實(shí)驗(yàn)條件的討論實(shí)驗(yàn)裝置和儀器實(shí)驗(yàn)要求粗略的誤差分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求熔點(diǎn)——指在一定的壓強(qiáng)下，晶體物質(zhì)熔化時(shí)的溫度，也即該物質(zhì)的固態(tài)和液態(tài)平衡共存的溫度。熔化熱——指單位質(zhì)量晶體物質(zhì)在熔點(diǎn)時(shí)，從固態(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)所需要的熱量。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饬繜釋W(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本問(wèn)題——量熱和計(jì)溫；學(xué)習(xí)進(jìn)行合理的實(shí)驗(yàn)安排和參量選擇；學(xué)習(xí)一種實(shí)驗(yàn)方法——外推法；了解粗略修正散熱的方法——補(bǔ)償法，對(duì)系統(tǒng)誤差處理的一種方法。測(cè)量方法和原理

利用量熱學(xué)的一個(gè)基本測(cè)量方法——混合量熱法。其基本做法是：把一個(gè)待測(cè)的熱學(xué)系統(tǒng)與一個(gè)已知熱容的熱學(xué)系統(tǒng)混合，只允許熱交換在這兩個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行，使它們與環(huán)境之間沒(méi)有任何形式的熱量交換。這兩個(gè)系統(tǒng)就組成了一個(gè)與外界沒(méi)有熱量交換的孤立系統(tǒng)。測(cè)量方法和原理將冰與水兩個(gè)熱學(xué)系統(tǒng)混合（加上容器等），組成一個(gè)孤立系統(tǒng)。利用基本的熱平衡方程式，可以測(cè)得熔化熱L：式中m為冰的質(zhì)量，m0為水的質(zhì)量，m1為量熱器內(nèi)筒加攪拌器（銅材料）的質(zhì)量；T0、T1分別為冰的熔點(diǎn)和冰的初溫，T2、T3分別為水的初溫和冰完全熔化為水時(shí)的平衡溫度；c0、c1、c3分別為水、銅和冰的比熱容。溫度是熱學(xué)中一個(gè)基本物理量，一個(gè)系統(tǒng)的溫度，只有在平衡態(tài)時(shí)才有意義。測(cè)溫時(shí)必須使系統(tǒng)各處溫度達(dá)到均勻；用溫度計(jì)指示值代表系統(tǒng)溫度，也必須使溫度計(jì)與系統(tǒng)之間達(dá)到熱平衡。實(shí)驗(yàn)條件的討論

1．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，與外界環(huán)境無(wú)各類(lèi)熱交換，要求：從實(shí)驗(yàn)裝置去滿(mǎn)足：使用量熱器（書(shū)上寫(xiě)得很清楚）；從實(shí)驗(yàn)參量設(shè)計(jì)去滿(mǎn)足：（如，根據(jù)提供的冰的初溫和質(zhì)量）合理選擇水初溫、水質(zhì)量等，使系統(tǒng)溫度與環(huán)境溫差盡可能??；從實(shí)驗(yàn)操作去滿(mǎn)足：如，量熱器所處環(huán)境，打開(kāi)量熱器絕熱蓋要迅速，實(shí)驗(yàn)過(guò)程盡可能短，等。2．測(cè)溫要求：通過(guò)攪拌使系統(tǒng)各處溫度達(dá)到均勻，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)要不斷地、輕輕地、緩慢地進(jìn)行攪拌；數(shù)字溫度計(jì)探頭浸入水中至少5厘米，以使溫度計(jì)與系統(tǒng)之間達(dá)到熱平衡。實(shí)驗(yàn)裝置、儀器和用具量熱器（其構(gòu)造在教材中介紹很詳細(xì)）；

溫度計(jì)（用PN結(jié)溫度計(jì)進(jìn)行粗測(cè)和監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，用鉑電阻溫度計(jì)正式測(cè)量）；

電子天平，計(jì)時(shí)器；冰、冷水、熱水，干拭布。請(qǐng)學(xué)生自己看懂儀器說(shuō)明書(shū)、說(shuō)明牌。學(xué)會(huì)正確使用。請(qǐng)注意，儀器的量程和分度值（精度）以及使用規(guī)則。杜瓦瓶（保存冰用）一套實(shí)驗(yàn)儀器裝置熱水保溫桶實(shí)驗(yàn)要求

1．先粗測(cè)一遍。

（有些參量的選擇，可以參考教材里的建議值。）

畫(huà)數(shù)據(jù)表并記錄數(shù)據(jù)（包括外推法測(cè)水初溫和冰水混合后系統(tǒng)溫度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)）。

處理結(jié)果。

粗略的誤差分析針對(duì)實(shí)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，冰的熔化熱數(shù)值偏大或偏小，進(jìn)行具體的、定性和半定量分析。引起結(jié)果偏大或偏小的主要原因：測(cè)量溫度：冰的初溫與實(shí)際值間有偏差；測(cè)量過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有攪拌或攪拌不均勻；未正確使用電子天平：如，天平的校準(zhǔn)，正確稱(chēng)量；冰的質(zhì)量：冰的質(zhì)量由間接測(cè)量得到。冰的質(zhì)地、用手取冰、冰置于環(huán)境中一段時(shí)間后再投入水中、投冰時(shí)濺出水，量熱器絕熱蓋打開(kāi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等等；操作不慎，攪拌過(guò)程中，內(nèi)筒濺出水等；實(shí)驗(yàn)要求2．通過(guò)粗測(cè)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，對(duì)各個(gè)參量的大致數(shù)值做出安排，知道做什么和怎么做，對(duì)操作有清楚的考慮和安排后，再開(kāi)始仔細(xì)地做實(shí)驗(yàn)。內(nèi)容：（1）合理布局實(shí)驗(yàn)儀器裝置，便于操作和記錄數(shù)據(jù)；（2）正確使用天平，認(rèn)真、仔細(xì)地測(cè)量每個(gè)質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)要求（3）正確使用鉑電阻溫度計(jì)，測(cè)量溫度：

①用外推法對(duì)水的初溫進(jìn)行測(cè)量；記錄水溫隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)（記入數(shù)據(jù)表）；

②記錄投冰時(shí)刻的時(shí)間；

③投冰后，很快將量熱器蓋好，并不停地?cái)嚢瑁瑫r(shí)記錄冰水混合溫度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)（記入數(shù)據(jù)表）；

④根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷冰熔化的溫度，確定冰已完全熔化后，方可結(jié)束實(shí)驗(yàn)。粗略的誤差分析關(guān)于應(yīng)用補(bǔ)償法粗略修正散熱，減小系統(tǒng)誤差，需要說(shuō)明的：

1.

在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不能很好地保證絕熱時(shí)，用補(bǔ)償法是修正系統(tǒng)誤差的一個(gè)辦法，也是一個(gè)好的思路，學(xué)生需要了解；要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)摸索，學(xué)生對(duì)各物理參量進(jìn)行合理選擇和調(diào)整，才能得到一條比較好的實(shí)驗(yàn)曲線（使散熱和吸熱部分基本達(dá)到補(bǔ)償），這個(gè)實(shí)際訓(xùn)練對(duì)學(xué)生是有意義的。粗略的誤差分析

然而，大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)曲線的散熱、吸熱部分即使不能達(dá)到補(bǔ)償，結(jié)果也可能很好（與實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)出的熔化熱的統(tǒng)計(jì)結(jié)果吻合），說(shuō)明：“系統(tǒng)散熱達(dá)不到補(bǔ)償”不是本實(shí)驗(yàn)主要誤差來(lái)源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)我們的量熱器是一個(gè)比較好的絕熱系統(tǒng)（實(shí)際散熱系數(shù)很小）。這可以從實(shí)測(cè)水的初溫，溫度隨時(shí)間變化很小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)的。所以，在分析系統(tǒng)誤差來(lái)源時(shí)，要提醒實(shí)驗(yàn)者實(shí)事求是地、定量地進(jìn)行分析。不能簡(jiǎn)單地將測(cè)量熔化熱偏大或偏小的原因歸結(jié)為系統(tǒng)的散熱、吸熱未能達(dá)到補(bǔ)償。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

取一組較好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作完整的T-t圖；計(jì)算冰的熔化熱；對(duì)自己所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果試進(jìn)行評(píng)價(jià)和做初步分析。模擬示波器的使用北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

學(xué)習(xí)使用示波器【儀器用具】

1、讀出示波器（SS-7802A型、雙通道、帶寬20M）

2、信號(hào)發(fā)生器（GFG-8219A型）示波管結(jié)構(gòu)示意圖【實(shí)驗(yàn)原理】示波原理【實(shí)驗(yàn)原理】1、電偏轉(zhuǎn)；2、掃描；3、同步熒光屏上顯示波形偏轉(zhuǎn)因數(shù)【實(shí)驗(yàn)原理】1、電偏轉(zhuǎn)；2、掃描；3、同步每格掃描時(shí)間熒光屏上顯示波形t1t2

t3【實(shí)驗(yàn)原理】1、電偏轉(zhuǎn)；2、掃描；3、同步掃描信號(hào)與待測(cè)信號(hào)的周期（頻率）存在整數(shù)倍關(guān)系，每個(gè)掃描周期從同相位點(diǎn)開(kāi)始掃描掃描不同步、圖像不穩(wěn)定

【實(shí)驗(yàn)原理】

觸發(fā)掃描原理示意圖觸發(fā)掃描同步*觸發(fā)源*觸發(fā)電平【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

1、學(xué)習(xí)各鍵鈕的使用，迅速調(diào)出兩路清晰而穩(wěn)定的波形；

2、掌握物理量周期（頻率）和電壓幅度的測(cè)量，嚴(yán)格按照誤差及有效數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行讀數(shù)（要求1個(gè)誤差位）；

3、觀測(cè)李薩如圖；SS7802型讀出示波器的面板圖誤差位的判定最小分度：1mm測(cè)量結(jié)果：.Xmm

（*1個(gè)誤差位）最小分度：2ml測(cè)量結(jié)果：Xml

（*1個(gè)誤差位）數(shù)據(jù)表格信號(hào)種類(lèi)~100Hz~5kHz周期和頻率測(cè)量每格掃描時(shí)間

Tf=1/Tf信?tf=1/?t電壓測(cè)量偏轉(zhuǎn)因數(shù)Upp（V）Ue（V）?V（V）注：正弦波;最大幅值;1個(gè)誤差位

李薩如圖【思考題】1、兩通道的輸入由同一信號(hào)源提供，選擇觸發(fā)源“CH1”，可在熒光屏上獲得兩路清晰而穩(wěn)定的正弦波，此時(shí)將通道Ⅰ輸入接地，其中有一路信號(hào)不再穩(wěn)定顯示，如果不允許去掉“接地”，該如何調(diào)節(jié)才能重新獲得兩路清晰而穩(wěn)定的波形，請(qǐng)說(shuō)明理由？

觸發(fā)源【思考題】2、調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出幅值，當(dāng)其輸出幅值小到一定數(shù)值時(shí)，示波器熒光屏上顯示的信號(hào)不再穩(wěn)定，應(yīng)如何調(diào)節(jié)示波器重新獲得清晰而穩(wěn)定的波形，請(qǐng)說(shuō)明理由？

觸發(fā)電平Thankyouforyourattention!【溫馨提示】*多多練習(xí)！*數(shù)字存儲(chǔ)示波器（請(qǐng)參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)二十八附錄）電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)常用電學(xué)儀器的主要規(guī)格和使用方法電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程儀器圖片常用電學(xué)儀器1.直流穩(wěn)壓電源.主要參數(shù)：輸出電壓電流的范圍.注意事項(xiàng)：對(duì)于一端接地的臺(tái)式電源，不能把好幾個(gè)電源串聯(lián)起來(lái)用.電源在電路連接好之后最后接入電路.打開(kāi)電源之前，最好先把輸出調(diào)到最小，避免暫態(tài)效應(yīng)導(dǎo)致元件損壞.2.雙刀雙擲開(kāi)關(guān).注意正確連接.常用電學(xué)儀器3.滑線變阻器.主要參數(shù)：總電阻和額定電流.限流電路：電流不能調(diào)到0，存在電流下限.分壓電路：電壓可以達(dá)到0.調(diào)節(jié)均勻性常用電學(xué)儀器4.電阻箱.內(nèi)部電路：見(jiàn)教材圖2-3.主要參數(shù)：阻值調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)間隔、儀器誤差、額定功率.接線：四個(gè)接線柱，根據(jù)所用電阻大小選擇合適的接線柱.儀器誤差：1.標(biāo)準(zhǔn)電阻的誤差，以等級(jí)數(shù)給出，等級(jí)數(shù)是百分誤差.2.殘余電阻R0.舉例，2500歐姆，總的儀器誤差是：2000歐×0.1%+500歐×0.2%+30毫歐=3.03歐.常用電學(xué)儀器5.指針式電表.主要參數(shù)：量程、精度、內(nèi)阻.測(cè)量誤差：1.校準(zhǔn)誤差，即每根刻度線的標(biāo)稱(chēng)值和實(shí)際值之間的偏差，用準(zhǔn)確度等級(jí)表示，準(zhǔn)確度等級(jí)是百分誤差，極限誤差=量程×等級(jí)數(shù)%.2.估讀誤差，約0.1-0.2小格.使用方法：1.調(diào)零.2.接線，注意電表極性.3.讀數(shù)，估讀到最小分度值的1/10.常用電學(xué)儀器6.數(shù)字多用表.主要參數(shù)：位數(shù)、量程、精度、內(nèi)阻.位數(shù)：整位和半位.位數(shù)越多，精度越高.內(nèi)阻：電壓擋內(nèi)阻非常大，可達(dá)兆歐量級(jí).電流擋內(nèi)阻隨量程增大而減小，在有的量程下可達(dá)百歐甚至千歐量級(jí).使用：1.

按所需功能選擇插孔.2.選擇量程，注意區(qū)分交直流.3.測(cè)小電阻的時(shí)候，要扣除表筆導(dǎo)線電阻值.4.讀數(shù)，讀到顯示的最后一位.常用電學(xué)儀器7.負(fù)載.主要參數(shù)：額定功率、額定電流等等.注意元件的極性.電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程1.準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好電路圖和數(shù)據(jù)表.

弄清楚本組實(shí)驗(yàn)儀器的規(guī)格.

弄清楚實(shí)驗(yàn)中電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍.電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程2.連線：按照電路圖擺放元器件位置，按一定層次和順序連線.選擇不同顏色導(dǎo)線表示電路電位高低，注意保證各連接處接觸良好.為保證安全，應(yīng)該在電路中沒(méi)有電的情況下連接電路.保證電源關(guān)閉、所有開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下，最后將電源連入電路.電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程3.檢查：對(duì)照電路圖復(fù)查電路連接是否正確檢查各個(gè)儀器設(shè)置情況：①開(kāi)關(guān)是否全部斷開(kāi)，②電源正負(fù)極是否連接正確，③電表正負(fù)極和量程是否正確，數(shù)字萬(wàn)用表插孔是否正確，④電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)位置是否正確，⑤電阻箱接線柱是否選擇正確，電阻箱數(shù)值是否正確設(shè)置，等等.自己檢查完畢，再請(qǐng)教員檢查，經(jīng)同意后，方可接通電源.電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程4.通電：在通電合閘前，將電源輸出調(diào)至最??；事先想好通電瞬間各儀表的正常反應(yīng)是怎樣的.

合閘時(shí)，采用躍接法接通電源，以防因電路接錯(cuò)，造成儀器損壞.5.實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)中密切注意電壓電流值，不要超過(guò)測(cè)量范圍，不要超過(guò)電表量程，不要超過(guò)元件額定值.電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程6.斷電：暫停實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以關(guān)掉部分電路，減少儀器和能源的消耗.更換電路或元器件、更換電表量程時(shí)，為保證人身安全和儀器安全，應(yīng)先斷開(kāi)電路開(kāi)關(guān)再進(jìn)行更換.對(duì)整個(gè)電路斷電時(shí)，為避免暫態(tài)效應(yīng)損壞儀器，斷電之前應(yīng)先將電源輸出調(diào)最小.改接電路后，須經(jīng)教員重新檢查，才可接通電源繼續(xù)做實(shí)驗(yàn).電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程7.歸整：獲取所需數(shù)據(jù)后，暫停實(shí)驗(yàn)，讓教員檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)合格后，先斷開(kāi)電源，關(guān)閉各儀器，再拆線.最后將所有儀器放回原處，再離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室.電學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程8.安全：電路中不管有無(wú)高壓，都要避免用手或身體直接接觸電路中裸露導(dǎo)體.儀器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器.上方從左至右：直流穩(wěn)壓電源，2個(gè)滑線變阻器（1000

和100

），指針式電壓表，電阻箱；下方從左至右：數(shù)字多用表，指針式電流表，雙刀開(kāi)關(guān)，元件盒，數(shù)字多用表.儀器圖片用指針表測(cè)電阻伏安特性的全部?jī)x器（使用電位器）.左：直流電源；上方從左至右：電阻箱，指針式電壓表；下方從左至右：電位器接線盒（含2個(gè)電位器），指針式電流表，待測(cè)元件盒.儀器圖片用指針表測(cè)二極管伏安特性的全部?jī)x器（使用電位器）.左：直流電源；上方從左至右：電阻箱，待測(cè)元件盒，雙刀開(kāi)關(guān)；下方從左至右：電位器接線盒（含2個(gè)電位器），2個(gè)數(shù)字多用表.測(cè)量非線性元件的伏安特性實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)數(shù)據(jù)處理思考與討論儀器圖片實(shí)驗(yàn)原理線性元件和非線性元件的定義.靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻的定義.測(cè)伏安特性時(shí)，電表接法的選擇以及系統(tǒng)誤差的修正.穩(wěn)壓二極管的伏安特性.實(shí)驗(yàn)電路測(cè)電阻伏安特性的電路圖略.測(cè)穩(wěn)壓二極管伏安特性的電路圖見(jiàn)下圖.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)量?jī)蓚€(gè)電阻的伏安特性待測(cè)電阻Rx1≈50Ω，Rx2≈1000Ω，額定功率約0.25W.（1）記錄所用儀器型號(hào)和主要規(guī)格.（2）用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量?jī)蓚€(gè)待測(cè)電阻的阻值.（3）設(shè)計(jì)并連接電路.（4）確定伏安特性的測(cè)量范圍和取點(diǎn)間隔.注意使電壓表和電流表的量程匹配.（5）根據(jù)由伏安特性計(jì)算電阻的公式，列出所有需要測(cè)的量，列數(shù)據(jù)表格，測(cè)量并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.測(cè)量穩(wěn)壓二極管特性（1）用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)二極管的正負(fù)極.（2）記錄所用儀器型號(hào)和主要規(guī)格.（3）設(shè)計(jì)并連接電路.（4）確定伏安特性的測(cè)量范圍.（5）列數(shù)據(jù)表格，分別測(cè)量二極管的正向和反向伏安特性.（6）測(cè)量U=0.8V及U=-4V時(shí)的靜態(tài)電阻，I=-10mA時(shí)的動(dòng)態(tài)電阻.實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)1.電路的正確和規(guī)范連接，特別是元件的擺放、導(dǎo)線顏色的應(yīng)用、雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的連接、電位器的初始狀態(tài)、電表的插孔或接線柱的連接，等.2.指針表的正確讀數(shù)，特別是估讀.3.測(cè)量范圍和取點(diǎn)間隔的確定，特別是測(cè)二極管伏安曲線時(shí)取點(diǎn)間隔的把握.4.電壓或電流的微調(diào).5.測(cè)動(dòng)態(tài)電阻時(shí)的取點(diǎn)方法.數(shù)據(jù)處理1.作待測(cè)電阻的伏安曲線.（1）用作圖法求出阻值.（2）利用公式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)誤差修正.2.作二極管的伏安特性曲線.（1）求出U=0.8V，U=-4V時(shí)二極管的靜態(tài)電阻；根據(jù)正向、反向電阻說(shuō)明二極管的單向?qū)щ娞匦?（2）求出二極管達(dá)到穩(wěn)定電壓（I=-10mA）時(shí)的動(dòng)態(tài)電阻，并說(shuō)明二極管的穩(wěn)壓性能好壞.思考和討論1.使用萬(wàn)用表（20k

以上各擋）測(cè)量二極管的正向電阻，為什么各擋測(cè)得數(shù)值不同？如果測(cè)量一個(gè)線性電阻，情況會(huì)怎樣？2.測(cè)量正向伏安曲線時(shí)你采用了哪種電表接法，為什么？3.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)幾種利用變阻器調(diào)節(jié)電路中電壓、電流的電路，討論其調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)均勻性.4.如果伏安特性測(cè)量過(guò)程中更換電表量程，有哪些問(wèn)題需要注意？提示：考慮電壓、電流測(cè)量的系統(tǒng)誤差和儀器誤差的變化.思考和討論5.估計(jì)電阻伏安特性斜率的測(cè)量不確定度.估計(jì)由伏安特性求電阻的不確定度.假定電壓表內(nèi)阻不確定度為1%，電流表內(nèi)阻不確定度為0.3Ω.儀器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器.上方從左至右：直流穩(wěn)壓電源，2個(gè)滑線變阻器（100

和1000

），指針式電壓表，電阻箱；下方從左至右：數(shù)字多用表，指針式電流表，雙刀開(kāi)關(guān)，元件盒，數(shù)字多用表.儀器圖片用指針表測(cè)電阻伏安特性的全部?jī)x器（使用電位器）.左：直流電源；上方從左至右：電阻箱，指針式電壓表；下方從左至右：電位器接線盒（含2個(gè)電位器），指針式電流表，待測(cè)元件盒.儀器圖片用指針表測(cè)二極管伏安特性的全部?jī)x器（使用電位器）.左：直流電源；上方從左至右：電阻箱，待測(cè)元件盒，雙刀開(kāi)關(guān)；下方從左至右：電位器接線盒（含2個(gè)電位器），2個(gè)數(shù)字多用表.測(cè)量薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)入門(mén)知識(shí)要求掌握薄透鏡焦距的基本方法了解“視差”在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用薄透鏡焦距測(cè)量的方法物像距法位移法自準(zhǔn)直法物像距法有時(shí)為了粗略估測(cè)透鏡焦距，可以把遠(yuǎn)處物體作為物（p

），則p’f。O1O2ABp1’p1p2p2’lAA′B′（B″）A″L1位移法保持物屏距離A不變，移動(dòng)透鏡（移動(dòng)距離l）兩次成像自準(zhǔn)直法利用平面鏡反射基本光學(xué)元件光源——溴鎢燈薄透鏡——厚度比曲率半徑小很多，忽略不計(jì)用來(lái)成像、改變光斑大小平面反射鏡——改變光束方向平板或毛玻璃——接收像滑塊、導(dǎo)軌——固定光學(xué)元件光路調(diào)節(jié)方法1.粗調(diào)將光源、物和透鏡靠攏，調(diào)節(jié)它們的高低左右位置，使它們的中心處在一條和導(dǎo)軌（光學(xué)平臺(tái)）平行的直線上，使透鏡的主光軸與導(dǎo)軌（平臺(tái)平面）平行，并且使物屏、透鏡和像屏與導(dǎo)軌（平臺(tái)平面）垂直，判斷方法為目測(cè)，2.細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)原則——屏靠近透鏡時(shí)，調(diào)節(jié)屏；屏遠(yuǎn)離透鏡時(shí)，調(diào)節(jié)透鏡具體方法：（1）利用透鏡二次成像，調(diào)節(jié)光路使得兩次成像中心重合——見(jiàn)教材上；（2）利用透鏡的表面反射，調(diào)節(jié)透鏡使得透鏡的反射像與入射光斑重合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.位移法測(cè)量凸透鏡焦距（1）以遠(yuǎn)處自然景物（或日光燈）為物，粗測(cè)焦距。（2）將有關(guān)光學(xué)元件放在導(dǎo)軌上，物體離光源近，二者等高。（3）調(diào)共軸。（4）測(cè)A和l各3次（以數(shù)值大小為序，用三個(gè)不同的A值）。（5）列出數(shù)據(jù)表格，計(jì)算各焦距值，然后求其平均值

。2.用自準(zhǔn)直法測(cè)量凸透鏡焦距3.用物像距法測(cè)量凹透鏡焦距4.用自準(zhǔn)直法測(cè)量凹透鏡焦距注意事項(xiàng)：1.光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，在任何情況下都禁止直視光路，眼睛和光路不能在同一水平面內(nèi)，防止視力傷害。在調(diào)節(jié)光路時(shí)，尤其要注意這一點(diǎn)。2.光路調(diào)節(jié)按光前進(jìn)方向遵循自前至后原則，每調(diào)好一個(gè)鏡子，應(yīng)當(dāng)將其在各個(gè)維度上固定（螺釘鎖死，防止意外移動(dòng)）3.鏡子和光具座應(yīng)輕拿輕放，防止磕碰4.光學(xué)元件表面不能用手指觸碰顯微鏡實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怙@微鏡的原理掌握使用顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度的方法和規(guī)范顯微鏡原理基本原理和放大倍數(shù)物鏡將物成倒立放大的實(shí)像目鏡將物鏡成的像進(jìn)一步放大成為肉眼可觀察的虛像橫向放大倍數(shù)，它等于物鏡的橫向放大倍數(shù)乘以目鏡的橫向放大倍數(shù)儀器結(jié)構(gòu)包括目鏡、目鏡筒、鏡架、粗調(diào)手輪、細(xì)調(diào)手輪、物鏡轉(zhuǎn)換器、物鏡、工作臺(tái)、聚光鏡及光闌、反光鏡等部分各部分的注意事項(xiàng)：拿顯微鏡的要求、聚光鏡和光闌的調(diào)節(jié)、物鏡轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)、粗條手輪和細(xì)條手輪的使用特別注意眼睛在目鏡內(nèi)觀察時(shí)鏡筒不能往下調(diào)測(cè)微目鏡主要結(jié)構(gòu)：目鏡、主尺、叉絲雙線板、鼓輪副尺。用途：用于測(cè)量實(shí)像的大小原理：將實(shí)像成在雙線板的平面內(nèi)，通過(guò)可移動(dòng)的叉絲，可以由主尺和副尺測(cè)出像的大小目鏡放大了主尺和實(shí)像，使得叉絲雙線與像的對(duì)準(zhǔn)更精確。讀數(shù)顯微鏡與測(cè)微目鏡不同，通過(guò)鏡筒的移動(dòng)直接測(cè)量物的大小顯微鏡只起幫助觀察的作用，放大倍數(shù)與測(cè)量精度并無(wú)直接關(guān)系。測(cè)量時(shí)必須注意鏡筒移動(dòng)方向與待測(cè)長(zhǎng)度方向一致1-目鏡接筒2-目鏡3-鎖緊螺釘4-調(diào)焦手輪5-標(biāo)尺6-測(cè)微鼓輪

7-鎖緊手輪I8-接頭軸

9-方軸10-鎖緊手輪II11-底座12-反光鏡旋輪

13-壓片14-半反鏡組

15-物鏡組16-鏡筒17-刻尺18-鎖緊螺釘19-棱鏡室讀數(shù)顯微鏡結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生物顯微鏡的調(diào)節(jié)使用測(cè)微目鏡作為目鏡，標(biāo)定物鏡的放大倍數(shù)測(cè)量待測(cè)光柵空間周期，并換算出空間頻率利用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量另一待測(cè)光柵的空間周期，并得到空間頻率思考題為什么要重新標(biāo)定物鏡的放大倍數(shù)如何判斷成像在叉絲平面上如果測(cè)微目鏡上下位置不確定會(huì)有什么后果如何保證測(cè)量長(zhǎng)度就是光柵寬度，如果測(cè)量方向與光柵方向不垂直，結(jié)果將偏大還是偏小?

實(shí)驗(yàn)誤差和不確定度1.物理實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)誤差2.誤差的分類(lèi)、性質(zhì)、來(lái)源和處理3.測(cè)量結(jié)果的處理和表達(dá)4.有效數(shù)字1.物理實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量誤差=測(cè)量值（N測(cè)）–真值（N真）測(cè)量的任務(wù)：給出測(cè)量結(jié)果的最佳估計(jì)值最佳估計(jì)值的可靠范圍誤差的來(lái)源：原理公式（理論的近似性）測(cè)量?jī)x器（儀器分辨率或靈敏度的局限性）測(cè)量者本身測(cè)量對(duì)象的不確定性測(cè)量環(huán)境的不穩(wěn)定性……誤差存在于物理實(shí)驗(yàn)的始終建立誤差分析的思想不僅是個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題，它首先是個(gè)物理問(wèn)題!用誤差理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn):分析誤差產(chǎn)生的原因，正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（如：選擇合理的實(shí)驗(yàn)方法、選擇儀器、安排測(cè)量）；指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，減小誤差對(duì)結(jié)果的影響；正確處理數(shù)據(jù)，科學(xué)表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；正確評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出適當(dāng)結(jié)論。2.誤差的分類(lèi)、性質(zhì)、來(lái)源和處理誤差分為：系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差系統(tǒng)誤差在相同的條件下，多次測(cè)量同一物理量時(shí)，誤差的大小和方向都保持不變，或其大小按確定的規(guī)律變化。性質(zhì)：恒定性系統(tǒng)誤差分類(lèi)：已定系統(tǒng)誤差未定系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差未定系統(tǒng)誤差：只知道它存在于某個(gè)大致范圍，但不知其具體數(shù)值。未定系統(tǒng)誤差隨實(shí)驗(yàn)條件的變化往往具有一定程度的隨機(jī)性，可以按隨機(jī)誤差進(jìn)行概率估計(jì)。儀器的允差就屬這一類(lèi)。系統(tǒng)誤差來(lái)源：(1)理論公式的近似性(2)儀器結(jié)構(gòu)的不完善(3)測(cè)量條件偏離原理公式的要求(4)觀測(cè)者生理心理因素的影響系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差的可能發(fā)現(xiàn)方法理論分析依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件對(duì)理論要求的偏離（原理近似性，方法不完善，測(cè)量條件的不理想）對(duì)比把不同測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，依據(jù)結(jié)果的一致性來(lái)判斷（采用不同測(cè)量原理、不同測(cè)量方法、不同測(cè)量?jī)x器對(duì)比，改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)比，改變測(cè)量條件對(duì)比，不同測(cè)量人員對(duì)比）數(shù)據(jù)分析對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，超出統(tǒng)計(jì)誤差范圍的結(jié)果可能存在系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差對(duì)已發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的處理方法對(duì)已定系統(tǒng)誤差：采取適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法或測(cè)量方法，抵消、修正、減小系統(tǒng)誤差對(duì)未定系統(tǒng)誤差：如儀器誤差，用儀器允差估計(jì)，按隨機(jī)誤差方法處理。系統(tǒng)誤差對(duì)系統(tǒng)誤差正確分析處理，會(huì)對(duì)整個(gè)工作的科學(xué)水平起決定性作用。隨機(jī)誤差假設(shè)完全消除或不存在顯著的系統(tǒng)誤差的情況，在相同的條件下，多次測(cè)量同一物理量時(shí)，每次誤差的大小和方向都不確定。性質(zhì)：隨機(jī)性。

隨機(jī)誤差來(lái)源：(1)儀器性能統(tǒng)計(jì)漲落(2)環(huán)境條件的無(wú)規(guī)起伏(3)測(cè)量對(duì)象本身的不確定性(4)觀測(cè)者感官分辨本領(lǐng)的統(tǒng)計(jì)漲落隨機(jī)誤差規(guī)律性——當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠大時(shí)，隨機(jī)誤差服從一定的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律即某種概率分布，例如常用的正態(tài)分布和均勻分布。隨機(jī)誤差數(shù)學(xué)表示：概率分布性質(zhì)用概率密度函數(shù)

(x)表示，一般難以確定（x-隨機(jī)變量，代表測(cè)量誤差）常常關(guān)心其數(shù)字特征，如期望E(x)和方差D(x)。隨機(jī)誤差定義：

（測(cè)量誤差平均值的大?。?/p>

（測(cè)量誤差的離散程度）隨機(jī)誤差以正態(tài)分布為例正態(tài)分布幾率密度函數(shù)曲線顯示：（忽略系統(tǒng)誤差）單峰性對(duì)稱(chēng)性抵償性式中只有一個(gè)參量：其中隨機(jī)誤差正態(tài)分布下的期望和方差期望方差隨機(jī)誤差誤差

的方差：方差的正平方根，稱(chēng)為

的標(biāo)準(zhǔn)差“”。隨機(jī)誤差標(biāo)準(zhǔn)差的物理意義：（是表達(dá)式中唯一的參量）大，表示曲線平坦，測(cè)量誤差的離散度大，測(cè)量精密度低；小，表示曲線高陡，測(cè)量誤差的離散度小，測(cè)量精密度高。由正態(tài)分布圖看出：（當(dāng)測(cè)量次數(shù)很大，趨于無(wú)窮時(shí)）每次測(cè)量的誤差大小不確定絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的幾率大絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的幾率相同，誤差的期望（平均值）為零，即。據(jù)此，可有：用多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為測(cè)量的最佳值；增加測(cè)量次數(shù)，可以減小隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差誤差x在區(qū)間[-

,

]的幾率P=68.3%，在[-2

,2

]的幾率P=95.4%，在[-3

,3

]的幾率P=99.7%極限誤差與標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系：隨機(jī)誤差均勻分布對(duì)未定系統(tǒng)誤差等的統(tǒng)計(jì)處理，如：儀器允差以極限誤差計(jì)。極限誤差與標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系：均勻分布特性：對(duì)稱(chēng)性和抵償性E(x)=0，D(x)=e2/3e

-極限誤差，-

(x)xe-e0

測(cè)量誤差的均勻分布，3.測(cè)量結(jié)果的處理和表達(dá)測(cè)量結(jié)果和不確定度估計(jì)測(cè)量結(jié)果表達(dá)：Y=N±△N（其中Y

為測(cè)量結(jié)果，N

為測(cè)量值，△N

恒正值，為不確定度）不確定度：用以表征合理賦予被測(cè)量的值的分散性測(cè)量結(jié)果以一定的概率存在于

[N-△N,N+△N

]區(qū)間（置信概率P）測(cè)量的分類(lèi)：直接測(cè)量間接測(cè)量直接測(cè)量結(jié)果一次測(cè)量的結(jié)果和不確定度估計(jì)相同條件下的多次測(cè)量結(jié)果和不確定度估計(jì)直接測(cè)量一次測(cè)量結(jié)果和不確定度估計(jì)只能測(cè)一次（儀器精度不高，要求不高或者不能多次測(cè)量）N

N，N

為一次測(cè)量值，

N常用極限誤差e來(lái)表示，用儀器的允差或根據(jù)測(cè)量條件估計(jì)一個(gè)極限誤差。常用均勻分布模型處理極限誤差和標(biāo)準(zhǔn)差之間的關(guān)系，即

直接測(cè)量相同條件下多次測(cè)量（一般需大于6次，隨機(jī)取樣）：結(jié)果用算術(shù)平均值作為最佳值：任一測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差（貝塞爾公式近似）：上式是在測(cè)量次數(shù)很多時(shí)，測(cè)量值按正態(tài)分布時(shí)所得結(jié)果。直接測(cè)量算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差：測(cè)量結(jié)果表示：若未定系統(tǒng)誤差不可忽略，儀器允差為e，間接測(cè)量結(jié)果表示：測(cè)量結(jié)果表達(dá)：Y=N±△N

（其中Y

為間接測(cè)量結(jié)果，N

為間接測(cè)量值，

△N

為間接測(cè)量結(jié)果的不確定度）間接測(cè)量測(cè)量結(jié)果和誤差傳遞x，y，z的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為：

將在點(diǎn)按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)有：間接測(cè)量值N為互相獨(dú)立的直接測(cè)量值x，y，z間的函數(shù)關(guān)系：間接測(cè)量不確定度合成與表示：x，y，z的極限誤差分別為：（標(biāo)準(zhǔn)差的方和根合成方法）考慮到x，y，z是彼此獨(dú)立的情況，可得標(biāo)準(zhǔn)差的合成公式的絕對(duì)形式為：算術(shù)合成得到N的極限誤差：，（極限誤差的算術(shù)合成方法）間接測(cè)量相對(duì)不確定度不確定度傳遞系數(shù)4.有效數(shù)字有效數(shù)字的一般概念表述：測(cè)量結(jié)果可靠的位數(shù)加上最后可疑的1-2位，統(tǒng)稱(chēng)為有效數(shù)字；或：有效數(shù)字的最后1-2位是誤差所在的位。這里指的“誤差”是隨機(jī)誤差（包括未定系統(tǒng)誤差）。測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字粗略反映了測(cè)量結(jié)果的不確定度。測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與被測(cè)量的大小和儀器的精密度有關(guān)；有效數(shù)字位數(shù)不同，表示不同的測(cè)量?jī)?nèi)容，故有效數(shù)字位數(shù)不可隨意取舍。單位變換時(shí)不可改變有效數(shù)字的位數(shù)。有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點(diǎn)位置無(wú)關(guān)。有效數(shù)字書(shū)寫(xiě)規(guī)則科學(xué)表示不確定度的有效數(shù)字位數(shù)取1-2位，測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)與不確定度位取齊。有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則掌握下列原則：有效數(shù)字位數(shù)與不確定度緊密相關(guān)，它粗略反映測(cè)量結(jié)果的不確定度；對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算時(shí)，有效數(shù)字位數(shù)的取舍要合理；對(duì)測(cè)量結(jié)果不做誤差估計(jì)時(shí)，取舍仍依據(jù)對(duì)結(jié)果誤差的粗略估計(jì)原則；有效數(shù)字的取舍過(guò)程不能給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)新的誤差。

課上練習(xí)：長(zhǎng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）逐步樹(shù)立誤差分析思想；（2）正確表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（有效數(shù)字和不確定度）；（3）正確使用量具測(cè)量長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼杯含鋼體積并計(jì)算結(jié)果的不確定度；（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量小球體積并計(jì)算結(jié)果的不確定度。數(shù)據(jù)處理要求：（1）如果不考慮儀器允差，請(qǐng)給出上述各直接測(cè)量物理量的平均值及其不確定度表示，理解隨機(jī)誤差的性質(zhì)；（2）若考慮儀器允差，分別給出直接測(cè)量和間接測(cè)量結(jié)果。測(cè)定材料的楊氏模量材料在彈性限度內(nèi)受拉伸或壓縮時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系:

—楊氏模量，

—應(yīng)力（沿材料縱向，內(nèi)部單位面積上相互作用力）

—應(yīng)變（沿材料縱向的相對(duì)伸長(zhǎng)）固體材料的彈性模量包括楊氏模量剪切模量體彈性模量表征材料抗形變能力測(cè)定楊氏模量的方法靜態(tài)拉伸法（伸長(zhǎng)法、彎曲法）動(dòng)態(tài)共振法光纖位移傳感法莫爾條紋法我們實(shí)驗(yàn)室提供的測(cè)定方法靜態(tài)拉伸法伸長(zhǎng)法：用CCD觀測(cè)金屬絲伸長(zhǎng)

用光杠桿放大方法觀測(cè)金屬絲伸長(zhǎng)彎曲法動(dòng)態(tài)共振法下圖有，通過(guò)對(duì)的選擇，將加200g(絲長(zhǎng)1m)伸長(zhǎng)0.14mm的伸長(zhǎng)量放大為，達(dá)3mm原子力顯微鏡示意圖本實(shí)驗(yàn)是普物實(shí)驗(yàn)第一階段的實(shí)驗(yàn)，希望在實(shí)驗(yàn)方法、技能的訓(xùn)練上給同學(xué)們打一個(gè)較好的基礎(chǔ)。雖然看起來(lái)各個(gè)環(huán)節(jié)都很簡(jiǎn)單、都很容易理解，還是希望大家重視，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。提出一些問(wèn)題進(jìn)行討論，目的也是給同學(xué)們把把關(guān)。1.從誤差分析的角度考慮每個(gè)物理量的設(shè)計(jì)和安排

2.對(duì)不同的數(shù)據(jù)處理方法應(yīng)用的要求問(wèn)題討論學(xué)習(xí)如何根據(jù)誤差分析的思想，選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和安排測(cè)量實(shí)際測(cè)量中對(duì)各直接測(cè)量物理量估計(jì)不確定度的原則合理設(shè)計(jì)每個(gè)物理量的長(zhǎng)度數(shù)值；對(duì)不同長(zhǎng)度量選擇不同量具（合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）有的物理量（如長(zhǎng)度大的）不用仔細(xì)測(cè)量，有的卻要非常認(rèn)真地進(jìn)行測(cè)量等等。實(shí)驗(yàn)中對(duì)金屬絲伸長(zhǎng)進(jìn)行相對(duì)測(cè)量，減小系統(tǒng)誤差的影響。對(duì)某些物理量進(jìn)行多次測(cè)量和統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，減小隨機(jī)誤差對(duì)結(jié)果的影響。待測(cè)物理量中有5個(gè)長(zhǎng)度量：根據(jù)不同長(zhǎng)度選擇不同量具和不同測(cè)量辦法：

找出誤差最大的量，分別估計(jì)極限誤差(取相對(duì)不確定度)

和的大小，采取合適的量具和測(cè)量安排可有一次測(cè)量不確定度估計(jì)：

不僅包括量具的允差（儀器誤差），還要估計(jì)在特定實(shí)驗(yàn)條件下可能產(chǎn)生的極限誤差。例如：在選擇量具上根據(jù)不同長(zhǎng)度選不同精度的尺。例如：楊氏模量測(cè)量結(jié)果的總不確定度可以小于百分之五對(duì)極限誤差和按統(tǒng)計(jì)方法得到的標(biāo)準(zhǔn)差按相同的置信概率、用方和根方式進(jìn)行合成。本實(shí)驗(yàn)用數(shù)據(jù)處理方法：作圖法逐差法（隔多項(xiàng)逐差）最小二乘法線性擬合★說(shuō)明一點(diǎn)：

對(duì)于測(cè)量和時(shí)，如果對(duì)應(yīng)的和不能重復(fù)，但是它們各自的變化規(guī)律是正確的，可以將和兩組數(shù)據(jù)分別處理，再求平均。原因：剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理和測(cè)量方法裝置調(diào)節(jié)要點(diǎn)和操作中保證實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)內(nèi)容檢查測(cè)量數(shù)據(jù)的要求對(duì)實(shí)驗(yàn)中兩類(lèi)不同性質(zhì)誤差的分析可以進(jìn)一步研究的問(wèn)題剛體——實(shí)際物體的一個(gè)抽象模型，是形狀和大小完全不變的物體。剛體的基本運(yùn)動(dòng)分為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。我們實(shí)驗(yàn)研究的是剛體繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的量度。物體對(duì)某軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，除了與物體的質(zhì)量有關(guān)，還與轉(zhuǎn)軸的位置和質(zhì)量的分布有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)測(cè)量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法，如轉(zhuǎn)動(dòng)法和扭擺法，重點(diǎn)做好前一種方法——?jiǎng)傮w繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)；學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)的方法尋求物理量之間的關(guān)系和物理規(guī)律，以及測(cè)量物理量的方法。學(xué)習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理中的物理量做變量替換，用好測(cè)的物理量替換不好測(cè)的物理量的設(shè)計(jì)思想；學(xué)習(xí)正確利用數(shù)據(jù)處理方法（作圖法、最小二乘法線性擬合）處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置（用轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)量）主要部件及其作用：剛體：塔輪和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，臂和小圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)軸上調(diào)節(jié)螺絲和固定螺母的作用滑輪：改變拉力的方向砝碼和砝碼托，聯(lián)系塔輪和砝碼的不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩。儀器用具：電子天平，秒表，盒尺實(shí)驗(yàn)原理和測(cè)量方法（用轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)量）

根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理：當(dāng)剛體繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有（M—?jiǎng)傮w所受合外力矩，I—?jiǎng)傮w對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，—?jiǎng)傮w轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角加速度）。基于我們的具體實(shí)驗(yàn)裝置，最好避開(kāi)直接測(cè)量角加速度。實(shí)驗(yàn)原理和測(cè)量方法測(cè)量所用公式變化為：做以下假設(shè)：略去滑輪、繩子的質(zhì)量；滑輪軸上的摩擦力；繩子長(zhǎng)度不變。（剛體所受外力矩包括：繩子給予的力矩和摩擦力矩）；砝碼m從靜止開(kāi)始下落；砝碼下落加速度遠(yuǎn)小于重力加速度，即有。實(shí)驗(yàn)原理和測(cè)量方法●

很重要的問(wèn)題：在實(shí)驗(yàn)參量設(shè)計(jì)和測(cè)量安排上就要保證上述3個(gè)假設(shè)條件得到滿(mǎn)足。例如，我們實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的剛體質(zhì)量大約為850

g

；滑輪選鋁質(zhì)材料，質(zhì)量約15g；線繩為基本不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)尼龍繩；選擇的砝碼質(zhì)量是5.00—35.00g；塔輪繞線半徑為1.00—3.00cm；基本可以保證上述條件。砝碼下落高度取大些，約90cm，使對(duì)應(yīng)的下落時(shí)間t有一定大小。實(shí)驗(yàn)原理和測(cè)量方法利用測(cè)量公式，并為了簡(jiǎn)化測(cè)量，實(shí)驗(yàn)中固定摩擦力矩不變，小圓柱置于兩臂的（5,5′）槽位置?？梢詮囊韵聝蓚€(gè)角度安排，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量：（1）固定繞線半徑r不變、砝碼下落高度h不變，改變m，測(cè)砝碼由靜止位置下落高度h對(duì)應(yīng)的時(shí)間t；從的線性關(guān)系，可以測(cè)得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I。（2）固定砝碼質(zhì)量m和下落高度h不變，改變繞線半徑r，測(cè)砝碼由靜止位置下落高度h對(duì)應(yīng)的時(shí)間t；從的線性關(guān)系，可以測(cè)得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I。裝置調(diào)節(jié)要點(diǎn)和操作中保證實(shí)驗(yàn)條件在分別測(cè)量以及的線性關(guān)系時(shí)，調(diào)節(jié)裝置若不注意，可能會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題：繩子對(duì)塔輪的拉力矩在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中（即砝碼下落過(guò)程中）改變；摩擦力矩在砝碼下落過(guò)程中，以及在改變m或r進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可能改變；塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有晃動(dòng)，兩臂與塔輪連接的螺絲出現(xiàn)松動(dòng)。怎樣調(diào)節(jié)裝置和操作，可減小上述問(wèn)題發(fā)生的可能性？

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

重點(diǎn)：用轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)量給定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并要測(cè)好。用實(shí)驗(yàn)方法檢驗(yàn)平行軸定理。用扭擺法測(cè)量給定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（選作）檢查測(cè)量數(shù)據(jù)的要求測(cè)量過(guò)程中，自己怎樣判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否合理和正確。檢查測(cè)量數(shù)據(jù)的要求m/gt/st-2/s-2×10-35.0017.0517.1417.1317.113.4210.0011.5511.4711.5311.527.534.115.009.139.219.119.1811.874.320.007.847.847.747.8116.394.525.006.967.036.936.9720.584.230.006.386.306.406.3624.724.235.005.895.875.935.9028.734.0舉例:用轉(zhuǎn)動(dòng)法實(shí)測(cè)的一組數(shù)據(jù)（r=2.50cm,h=85.6cm,

小鋼圓柱位于剛體兩臂的（5,5’）處）檢查測(cè)量數(shù)據(jù)的要求說(shuō)明：檢查自己的數(shù)據(jù)，看是否線性關(guān)系，不必在課上去對(duì)數(shù)據(jù)作線性擬合，只要看上述表格中最右邊一列數(shù)據(jù)基本相等，以及我們的剛體在給定的r、h下，上述相鄰兩個(gè)的差值如表內(nèi)結(jié)果。對(duì)最右邊一列數(shù)據(jù)取2位有效數(shù)字，只是檢查數(shù)據(jù)用，想粗看差值。對(duì)實(shí)驗(yàn)中兩類(lèi)不同性質(zhì)誤差的分析小結(jié)系統(tǒng)誤差的可能來(lái)源：從原理公式推導(dǎo)中的近似條件引入（即3個(gè)假設(shè)），測(cè)量公式近似；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的各參量對(duì)要求的近似條件滿(mǎn)足不夠；實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)節(jié)和操作沒(méi)有注意去保證滿(mǎn)足各種實(shí)驗(yàn)條件。隨機(jī)誤差的可能來(lái)源：裝置某部分偶爾出現(xiàn)松動(dòng)；測(cè)砝碼下落時(shí)間，計(jì)時(shí)掌握得不夠好（可能原因有若干）。要求同學(xué)們根據(jù)自己所測(cè)結(jié)果，試作定量的誤差分析。數(shù)據(jù)處理曲線改直（將物理量之間的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系處理）。正確運(yùn)用最小二乘法做直線擬合：選擇誤差小的物理量作自變量。可以進(jìn)一步研究的問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)裝置并不能保證摩擦力矩不變，怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)它改變的大?。窟@個(gè)變化對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量結(jié)果又有多大影響？從數(shù)據(jù)處理結(jié)果看，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中用兩種不同的測(cè)量安排得到的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一般有I2（利用第二種安排，改變r(jià)）大于I1（利用第一種安排，改變m）的結(jié)果，試用實(shí)驗(yàn)的方法和你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)去分析可能的原因。

氣軌上彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、用實(shí)驗(yàn)方法考察彈簧振子振動(dòng)周期和系統(tǒng)參量的關(guān)系，測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)和有效質(zhì)量；

2、測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)的機(jī)械能。【儀器用具】

氣軌、彈簧、滑塊、騎碼、擋光刀片、光電計(jì)時(shí)器、電子天平、米尺、游標(biāo)卡尺【實(shí)驗(yàn)原理】彈性恢復(fù)力作用下，動(dòng)力學(xué)方程：位移滿(mǎn)足：固有角頻率：運(yùn)動(dòng)圖像：位移是時(shí)間的函數(shù)，作簡(jiǎn)諧振動(dòng)?！緦?shí)驗(yàn)原理】運(yùn)動(dòng)周期：速度滿(mǎn)足：機(jī)械能：【實(shí)驗(yàn)原理】時(shí)間測(cè)量?jī)x器：光電計(jì)時(shí)器（0.01ms）位置：平衡位置【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、研究周期和振幅的關(guān)系

——考察實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的阻尼情況問(wèn)題討論：①平衡位置如何確定？②振幅的大小如何確定？③周期如何測(cè)量？④能否測(cè)準(zhǔn)半個(gè)周期？⑤光電門(mén)的位置如何確定？【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】2、研究彈簧的物理特性

——?jiǎng)哦认禂?shù)和等效質(zhì)量

問(wèn)題討論：①用最小二乘法處理數(shù)據(jù)最少要求幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)？②如何組合騎碼來(lái)改變振子的質(zhì)量？③安裝騎碼的注意事項(xiàng)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】3、研究系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒問(wèn)題討論：①數(shù)據(jù)點(diǎn)分布如何確定？②如何測(cè)量速度？③需要幾個(gè)光電門(mén)？④U型擋光刀片的相鄰兩次擋光距離應(yīng)如何測(cè)量

？⑤導(dǎo)軌是否需要調(diào)節(jié)水平？【數(shù)據(jù)處理要求】用最小二乘法處理數(shù)據(jù)，正確評(píng)價(jià)所測(cè)物理量的不確定度北京大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心復(fù)擺實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、研究復(fù)擺的物理特性；2、用復(fù)擺測(cè)定重力加速度；3、用作圖法和最小二乘法研究問(wèn)題及處理數(shù)據(jù).【儀器用具】

復(fù)擺、光電計(jì)時(shí)器、電子天平【實(shí)驗(yàn)原理】彈性恢復(fù)力矩作用下，動(dòng)力學(xué)方程：角位移滿(mǎn)足：運(yùn)動(dòng)圖像：角位移是時(shí)間的函數(shù)，作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。復(fù)擺示意圖【實(shí)驗(yàn)原理】固有角頻率：運(yùn)動(dòng)周期：*引入相對(duì)重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和回轉(zhuǎn)半徑*等值擺長(zhǎng)【實(shí)驗(yàn)原理】復(fù)擺的共軛性復(fù)擺共軛性示意圖【實(shí)驗(yàn)原理】實(shí)驗(yàn)條件①定軸轉(zhuǎn)動(dòng)；②鉛直平面內(nèi)振動(dòng)；③小角度近似；④阻尼力矩可忽略不計(jì)。【實(shí)驗(yàn)原理】時(shí)間測(cè)量?jī)x器：光電計(jì)時(shí)器（0.01ms）位置：平衡位置【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、確定重心G、稱(chēng)量質(zhì)量m

①不穩(wěn)定的平衡態(tài)。

②電子天平的正確使用。2、安裝、調(diào)整復(fù)擺

鉛直的調(diào)整及對(duì)g測(cè)量結(jié)果的影響。3、測(cè)量振動(dòng)周期與轉(zhuǎn)軸位置的關(guān)系

①T的測(cè)量。

②h的測(cè)量?！緮?shù)據(jù)處理要求】1、最小二乘法*正確評(píng)價(jià)所測(cè)物理量的不確定度【數(shù)據(jù)處理要求】

3、共軛點(diǎn)法（作T-h圖）2、近似共軛點(diǎn)法（公式法）【問(wèn)題討論】①三種數(shù)據(jù)處理方法的優(yōu)劣？②刀口對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響？③擺角的誤差？空氣中聲速的測(cè)定基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心空氣中聲速的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馕灰岂v波和聲壓駐波的概念；學(xué)習(xí)測(cè)定空氣中聲速的原理和方法；測(cè)定空氣中的聲速。空氣中聲速的測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理：空氣中的聲速是描述聲波在空氣中傳播特性的一個(gè)基本物理量，它最簡(jiǎn)單的測(cè)量方法是從聲波的振動(dòng)的頻率f和波長(zhǎng)λ的關(guān)系測(cè)得:空氣中聲速的測(cè)定1.駐波共振法:原理:發(fā)射器發(fā)出的一定頻率的聲波，經(jīng)空氣傳播，到達(dá)接收器,如果接收面和發(fā)射面平行，即入射波在接收面上垂直反射，則兩列波發(fā)生疊加（干涉）形成駐波。兩相鄰的波腹和波節(jié)之間的距離為λ/2,即半波長(zhǎng)。步驟:調(diào)節(jié)好換能器至諧振頻率后，可先移動(dòng)接收端在標(biāo)尺上來(lái)回移動(dòng)觀察干涉現(xiàn)象，了解駐波的特性。然后先慢慢移動(dòng)接收端，使示波器上出現(xiàn)最大的振幅波形，從測(cè)微螺旋上讀得此時(shí)的位置讀數(shù)，繼續(xù)向同一方向移動(dòng)接收端，逐次（連續(xù)地）讀記相鄰最大振幅的位置。連續(xù)記錄10個(gè)數(shù)據(jù)，并記下頻率，利用逐差法求得半波長(zhǎng)的平均值?？諝庵新曀俚臏y(cè)定2.相位法:原理:分別將聲源和接收器兩處的電壓信號(hào)接入示波器的兩個(gè)通道并采用X-Y顯示模式的時(shí)候,會(huì)在熒光屏上看到李薩如圖形，隨反射面位置的變化，圖形在橢圓和直線間周期性的變化。當(dāng)L改變一個(gè)波長(zhǎng)

λ

的時(shí)候，圖形便恢復(fù)原狀。步驟:將示波器設(shè)定到X-Y工作模式，然后慢慢朝同方向移動(dòng)接收端，使示波器上依次出現(xiàn)相同直線，從測(cè)微螺旋上讀得這些位置的讀數(shù)，用逐差法計(jì)算出波長(zhǎng)λ

的平均值?？諝庵新曀俚臏y(cè)定3.氣態(tài)參量法:原理:通過(guò)測(cè)定室溫、相對(duì)濕度和大氣壓強(qiáng)p,通過(guò)以下公式求出聲速。步驟:通過(guò)正確測(cè)定室溫，查表（P133）得到該溫度下空氣中水蒸氣的飽和蒸汽壓，通過(guò)結(jié)合測(cè)得的相對(duì)濕度求出水蒸氣的分壓強(qiáng)Pw，進(jìn)一步通過(guò)測(cè)定大氣壓強(qiáng)p

采用上面公式計(jì)算出空氣中的聲速。

ThanksforYourAttention！弦上駐波實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心弦上駐波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察兩端被固定的弦線上形成的駐波現(xiàn)象，了解弦線達(dá)到共振和形成穩(wěn)定駐波的條件；測(cè)定弦線上橫波的傳播速度；用實(shí)驗(yàn)的方法確定弦線作受迫震動(dòng)時(shí)的共振頻率與駐波波長(zhǎng)、張力和弦線密度之間的關(guān)系。弦上駐波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：橫波的波速：在兩端被固定的弦線上形成駐波：共振條件：弦上駐波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)定弦線密度：計(jì)算和測(cè)定不同條件下的共振頻率f：n=1;L=60.0cm;T=3mg(g=9.801m/s2)3.測(cè)定弦線上橫波的傳播速度：弦上駐波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表格示例:nf理f測(cè)%V理V測(cè)%12345*6*

ThanksforYourAttention！直流電橋?qū)嶒?yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)數(shù)據(jù)處理思考與討論儀器圖片實(shí)驗(yàn)原理測(cè)電阻的不同方法比較電橋結(jié)構(gòu)比較法原理測(cè)電阻不確定度來(lái)源電橋靈敏度實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量三個(gè)待測(cè)電阻（～10

，～100

，～1000

各一個(gè)）.2.自組電橋，設(shè)定比例臂阻值，測(cè)量三個(gè)待測(cè)電阻以及相應(yīng)的電橋靈敏度.3.對(duì)～100

的電阻，改變條件（電源電壓、橋臂阻值，橋路阻值），觀察電橋靈敏度變化.實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)1.檢流計(jì)的正確使用.2.調(diào)節(jié)電橋平衡的步驟.數(shù)據(jù)處理1.對(duì)各次測(cè)量，計(jì)算待測(cè)電阻值、電橋靈敏度，估計(jì)阻值的不確定度.2.對(duì)改變條件，觀察電橋靈敏度變化的實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出各電橋靈敏度的理論值.思考和討論1.下列因素是否會(huì)加大測(cè)量誤差？(1)電源電壓大幅度下降.(2)電源電壓稍有波動(dòng).(3)檢流計(jì)零點(diǎn)沒(méi)有調(diào)準(zhǔn).(4)檢流計(jì)靈敏度不夠高.2.如果按電路圖連好實(shí)驗(yàn)電路，接通電源后發(fā)現(xiàn)如下情況：(1)檢流計(jì)指針總不偏轉(zhuǎn)；(2)檢流計(jì)指針總向一邊偏轉(zhuǎn).問(wèn)電路有何故障？思考和討論3.試分析并比較實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1里各Rx不確定度的主要成分的大小，了解各橋臂精度以及電橋靈敏度對(duì)Rx不確定度的影響.儀器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器.左：直流穩(wěn)壓源；中左：2個(gè)ZX21型電阻箱，1個(gè)ZX96型電阻箱；中右從上至下：檢流計(jì)，待測(cè)電阻，單刀開(kāi)關(guān)，雙刀開(kāi)關(guān)，電位器；右：數(shù)字多用表.儀器圖片檢流計(jì)非平衡電橋測(cè)量鉑電阻的溫度系數(shù)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)安全提示數(shù)據(jù)處理思考與討論儀器圖片實(shí)驗(yàn)原理鉑電阻的溫度特性.非平衡電橋原理——將測(cè)電阻轉(zhuǎn)化為測(cè)電壓.熱電阻的三線式接法.傳感器電路的線性化.實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)Pt電阻0℃時(shí)的阻值.2.測(cè)Pt電阻測(cè)溫電路的輸出-輸入特性

曲線.測(cè)量點(diǎn)從T=0℃到100℃大致按等間隔分布： T=0℃

，25℃

，40℃

，55℃

，70℃

，85℃

，100℃

（測(cè)0℃點(diǎn)時(shí)，在保溫杯中測(cè)；測(cè)其它溫度時(shí)，在電熱杯中測(cè)）*3.用自組Pt電阻測(cè)溫電路及數(shù)字溫度計(jì)測(cè)人體溫度.實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)1.三線式接法.2.0℃的獲得以及鉑電阻零度電阻R0的測(cè)量.3.保證待測(cè)鉑電阻傳感器與溫度計(jì)的傳感器感受的溫度一致.安全提示

電熱杯內(nèi)水不可放滿(mǎn)，水面應(yīng)離杯口至少4cm，以免水沸騰時(shí)溢出.記錄完沸點(diǎn)數(shù)據(jù)后，應(yīng)等待水溫降低后才可開(kāi)蓋以及倒水，以免被水蒸汽或熱水燙傷.數(shù)據(jù)處理1.作測(cè)溫電路的Uout-T關(guān)系圖.2.對(duì)Uout-T關(guān)系用最小二乘法作線性擬合.3.求鉑電阻溫度系數(shù)A1，估計(jì)其不確定度

A1.*4.分析此傳感器測(cè)溫電路（0～100℃）的靈敏度和分辨率.思考和討論1.實(shí)驗(yàn)中有哪些因素會(huì)引起輸出-輸入非線性誤差？對(duì)測(cè)量的影響有多大？本實(shí)驗(yàn)采取了什么措施，用以改善非平衡電橋的線性？2.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)

擬合直線截距不為零，是何原因？這是否會(huì)影響測(cè)量精度？3.電橋靈敏度與I0、檢測(cè)儀表的靈敏度有關(guān).I0是否越大越好？實(shí)驗(yàn)中是否有必要用4位半數(shù)字多用表測(cè)量Uout？為什么？4.實(shí)驗(yàn)中計(jì)算A1所用的（15.6）式是一個(gè)近似的等式，試估計(jì)在本實(shí)驗(yàn)中由于該公式的近似所帶來(lái)的A1的系統(tǒng)誤差.儀器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器.左側(cè)從上到下：恒流源，數(shù)字溫度計(jì)，數(shù)字多用表；中間左側(cè)從上到下：保溫杯，燒杯，雙刀開(kāi)關(guān)；中間右側(cè)從上到下：電熱杯，Pt100傳感器元件盒；右側(cè)從上到下：電阻箱，數(shù)字多用表.LCR電路的諧振現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)數(shù)據(jù)處理思考與討論儀器圖片實(shí)驗(yàn)原理諧振現(xiàn)象的基本原理相頻和幅頻特性曲線諧振現(xiàn)象的應(yīng)用Q值的三種含義實(shí)驗(yàn)電路*注意信號(hào)源和示波器的共地連接實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用李薩如圖形測(cè)量LCR串聯(lián)電路的諧振頻率f0，計(jì)算第一種含義下的Q值。在諧振頻率下用數(shù)字多用表分別測(cè)量總電壓和電容上的電壓，計(jì)算第二種含義下的Q值。2.測(cè)量LCR串聯(lián)電路的相頻特性。選擇相位差約為±15°，±30°，±45°，±60°，±72°，±80°所對(duì)應(yīng)的頻率進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量值與要求值的偏差小于±2°。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.測(cè)量LCR串聯(lián)電路的幅頻特性。在總電壓有效值U=1.0V保持不變的條件下選擇在2中所選頻率，再加選相鄰兩頻率間某一合適頻率，用數(shù)字多用表測(cè)量相應(yīng)的UR。作圖確定帶寬，并計(jì)算第三種含義下的Q值。*4.研究LCR并聯(lián)電路的諧振現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)讀出示波器的使用熟練掌握各種基本功能，正確設(shè)定各個(gè)選項(xiàng)。合理放大、調(diào)節(jié)波形，提高測(cè)量精度。電路連接的共地問(wèn)題

示波器不同通道間的共地。示波器與電源的共地。數(shù)據(jù)處理作相頻特性曲線圖。作幅頻特性曲線圖。計(jì)算三種不同含義下的Q值，并比較。思考和討論有哪些方法可以用來(lái)測(cè)量LCR串聯(lián)電路的諧振頻率？選擇用李薩如圖形測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)？計(jì)算第二種含義下的Q值，為什么用電容上的電壓Uc而不用電感上的電壓UL？如何用示波器測(cè)量總電壓和總電流的相位差，怎樣提高測(cè)量精度？測(cè)幅頻特性時(shí)電源電壓要隨頻率變化而不斷調(diào)節(jié)，為什么？?jī)x器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器。左：讀出示波器；中左上：電容箱；中左下：標(biāo)準(zhǔn)電感；中右上：電阻箱；中右中：隔離變壓器；中右下：標(biāo)準(zhǔn)電阻；右上：函數(shù)發(fā)生器；右下：數(shù)字多用表儀器圖片SS7802型讀出示波器儀器圖片DG1022型數(shù)字函數(shù)發(fā)生器霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)數(shù)據(jù)處理思考與討論儀器圖片實(shí)驗(yàn)原理霍爾效應(yīng)原理霍爾元件的靈敏度用霍爾效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)消除霍爾元件的副效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.

測(cè)量霍爾電流IH與霍爾電壓UH的關(guān)系。固定勵(lì)磁電流IM=0.6A，IH依次取2,4,6,8,10mA，消除副效應(yīng)。a.霍爾電流從1、2端（S2鍵）通入b.霍爾電流從3、4端（S3鍵）通入2.固定IH=10mA，測(cè)量UH與B的關(guān)系。IM從0A開(kāi)始，每次增加0.1A，直到1A。消除副效應(yīng)。用最小二乘法計(jì)算霍爾片靈敏度KH，并估計(jì)KH的不確定度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.測(cè)量磁化曲線。根據(jù)步驟2測(cè)得的UH和求出的KH計(jì)算每個(gè)IM對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)B的大小，從而得到磁場(chǎng)與勵(lì)磁電流的關(guān)系B

–IM曲線。4.測(cè)量電磁鐵磁場(chǎng)沿水平方向的分布。固定IM=0.6A，IH=10mA，使霍爾片從電磁鐵氣隙的一側(cè)移到另一側(cè)。根據(jù)UH、IH和KH，可得到B，從而得到B

–x曲線。不考慮副效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)正確連接測(cè)量電路，正確使用換向開(kāi)關(guān)。注意不要弄錯(cuò)應(yīng)該換向的開(kāi)關(guān)。學(xué)會(huì)正確使用特斯拉計(jì)測(cè)量磁場(chǎng)。特斯拉計(jì)利用霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)，測(cè)量時(shí)霍爾探頭要與磁場(chǎng)方向垂直，考慮實(shí)驗(yàn)中如何判斷？霍爾探頭由極薄的半導(dǎo)體材料制成，很脆、易碎，操作必須小心，用畢立即用套管保護(hù)好。數(shù)據(jù)處理消除副效應(yīng)，作UH-IH

圖，驗(yàn)證UH與IH的線性關(guān)系。消除副效應(yīng)，用最小二乘法計(jì)算霍爾片靈敏度KH，并估計(jì)KH的不確定度。根據(jù)UH、IH和KH，計(jì)算出B，得到磁化曲線。根據(jù)UH、IH和KH，計(jì)算出B，得到B

–x曲線。思考和討論KH的不確定度主要有哪些來(lái)源？當(dāng)勵(lì)磁電流IM=0A時(shí)，測(cè)得的電壓不為零，為什么？作磁化曲線時(shí)采用計(jì)算得到的B而不用特斯拉計(jì)直接測(cè)得的B，為什么？根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和2的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算各種副效應(yīng)的大小，并分析其規(guī)律。儀器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器。左：穩(wěn)壓電源；中左上：特斯拉計(jì)；中左下：電阻箱；中右上：霍爾效應(yīng)儀；中右下：安培表、毫安表，右上：電壓表；右下：穩(wěn)流電源儀器圖片HL-4型霍爾效應(yīng)儀儀器圖片DH1718E-4型直流雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)數(shù)據(jù)處理思考與討論儀器圖片實(shí)驗(yàn)原理弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)基本原理四柵極式弗蘭克-赫茲管微弱電流放大器實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)量汞原子第一激發(fā)態(tài)的板流-掃描電壓曲線。將爐溫設(shè)定為180℃并開(kāi)始加熱，同時(shí)連接電路。選擇一組合適的工作電壓，使板流-掃描電壓曲線的峰-谷比比較大，同時(shí)輸出信號(hào)大小合適。測(cè)量一組板流-掃描電壓曲線，掃描電壓從0V到40V。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.測(cè)量氬原子第一激發(fā)態(tài)的板流-掃描電壓曲線。不必加熱，直接連接電路。選擇一組合適的工作電壓，使板流-掃描電壓曲線的峰-谷比比較大，同時(shí)輸出信號(hào)大小合適。測(cè)量一組板流-掃描電壓曲線，掃描電壓從0V到85V。*3.不改變其它參數(shù)，只改變反向偏壓，再采集包含兩三個(gè)峰的曲線，比較分析曲線的變化。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)較準(zhǔn)確地測(cè)量出板流-掃描電壓曲線，并且曲線光滑、峰谷明顯。合理選擇各工作電壓。合理選擇測(cè)量點(diǎn)。保持良好的測(cè)量節(jié)奏。數(shù)據(jù)處理分別作出汞管和氬管的板流-掃描電壓曲線圖。列表記錄各峰值所對(duì)應(yīng)的掃描電壓，用最小二乘法計(jì)算出相應(yīng)的第一激發(fā)電位及其標(biāo)準(zhǔn)差。*將不同反向偏壓的曲線系列畫(huà)在一張圖上，比較分析曲線的變化。思考和討論測(cè)量時(shí)應(yīng)該怎樣選取采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)？改變反向偏壓對(duì)曲線有何影響？為什么？改變汞管的爐溫對(duì)曲線有何影響？為什么？如果想測(cè)量汞的高激發(fā)態(tài)，應(yīng)該如何改變實(shí)驗(yàn)條件？?jī)x器圖片全部實(shí)驗(yàn)儀器。左：數(shù)字多用表；中上：掃描電源和微電流放大器；中下：F-H管電源；右：F-H管儀器圖片弗蘭克-赫茲管的正面和內(nèi)部圖（充汞或氬）儀器圖片弗蘭克-赫茲管電源組（三組直流電源，分別提供燈絲電壓和各柵極間偏壓）儀器圖片掃描電源和微電流放大器分光計(jì)的調(diào)節(jié)和測(cè)量折射率1.了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理；2.掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求、方法和使用規(guī)范；3.用分光計(jì)測(cè)定三棱鏡的頂角；4.用掠入射法和最小偏向角法測(cè)定三棱鏡的折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)儀器分光計(jì)、玻璃三棱鏡、鈉燈、汞燈、平面反射鏡、放大鏡、毛玻璃

分光計(jì)是精確測(cè)定光線偏轉(zhuǎn)角的儀器，可以用于測(cè)量材料的折射率、光源的光譜，在光譜學(xué)、材料特性、偏振光的研究、棱鏡特性、光柵特性的研究中都有廣泛的應(yīng)用。分光計(jì)測(cè)量原理

分光計(jì)有一個(gè)360度分劃的刻度盤(pán)，它與望遠(yuǎn)鏡緊固在一起，相對(duì)于固定的游標(biāo)盤(pán)作旋轉(zhuǎn)。從望遠(yuǎn)鏡中找到待測(cè)角的兩邊，根據(jù)刻度盤(pán)和游標(biāo)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，就可以確定角度值，其最高精度可達(dá)1分。分光計(jì)構(gòu)造利用這個(gè)原理可以將望遠(yuǎn)鏡調(diào)好(出射平行光以及使望遠(yuǎn)鏡的主軸與儀器主軸垂直)。望遠(yuǎn)鏡構(gòu)造

望遠(yuǎn)鏡的目鏡中，小燈泡的光引入分劃板，當(dāng)分劃板的位置剛好在望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦平面上時(shí)，從載物臺(tái)上放置的平面鏡上反射回來(lái)的光正好落在分劃板上形成一個(gè)清晰的十字象。當(dāng)狹縫位于會(huì)聚透鏡的焦平面上時(shí)，照在狹縫上的光經(jīng)過(guò)透鏡出射成為平行光。平行光管構(gòu)造分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法平行光管發(fā)出平行光；望遠(yuǎn)鏡接收平行光（即聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)）；平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直調(diào)節(jié)要求調(diào)節(jié)步驟調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)平行光管產(chǎn)生平行光調(diào)節(jié)平行光管光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直粗調(diào)目測(cè)粗調(diào)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的仰角調(diào)節(jié)螺絲和載物平臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，使望遠(yuǎn)鏡和平臺(tái)基本水平。1.將雙面反射鏡放在載物平臺(tái)上，與望遠(yuǎn)鏡筒垂直，視場(chǎng)中能看到十字光標(biāo)和它經(jīng)平面鏡反射回來(lái)的光斑。2.將平臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)180o，視場(chǎng)中仍能看到十字光標(biāo)反射回來(lái)的光斑。調(diào)節(jié)要求：注意事項(xiàng)：載物平臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲應(yīng)向上擰進(jìn)一段，為后面載物臺(tái)俯仰細(xì)調(diào)預(yù)留調(diào)節(jié)余度。調(diào)節(jié)方法：望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)1、目鏡調(diào)焦：其目的是使眼睛通過(guò)目鏡能清晰地看到分劃板上的叉絲刻線和十字光標(biāo)。方法：轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦手輪。3、物鏡調(diào)焦：其目的是將分劃板上十字光標(biāo)調(diào)整到焦平面上，即望遠(yuǎn)鏡對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦。方法：將平面鏡放上載物臺(tái)，前后移動(dòng)目鏡套筒，使綠十字光標(biāo)成像清晰，然后擰緊鎖定螺絲。

分劃板固定在目鏡套筒中，分劃板上刻有透明十字線，利用小電珠照明使它成為發(fā)光體（十字光標(biāo)）。當(dāng)伸縮目鏡套筒，使分化板位于物鏡焦平面上時(shí)，十字光標(biāo)經(jīng)物鏡后成為平行光。該平行光經(jīng)反射鏡反射后，依然為平行光，再經(jīng)物鏡會(huì)聚于焦平面（分劃板平面），形成十字光標(biāo)的像。調(diào)節(jié)步驟物鏡調(diào)焦原理2、調(diào)整分劃板叉絲刻線的方向。使叉絲刻線水平或垂直。方法：松開(kāi)目鏡套筒鎖定螺絲，旋轉(zhuǎn)目鏡套筒。望遠(yuǎn)鏡光軸與中心轉(zhuǎn)軸垂直調(diào)節(jié)步驟1、將雙面反射鏡放在載物臺(tái)上，使鏡面處于任意兩個(gè)載物臺(tái)調(diào)平螺絲的連線上。并使之正對(duì)望遠(yuǎn)鏡。2、用半趨法調(diào)節(jié)螺絲B2和望遠(yuǎn)鏡的仰角螺絲，在二者共同作用下使十字光標(biāo)通過(guò)反射鏡成的像與分劃板的上十字線重合。3、使載物臺(tái)（連同底座）轉(zhuǎn)動(dòng)180o，同樣用半趨法調(diào)節(jié)螺絲B2和望遠(yuǎn)鏡的仰角螺絲，使十字光標(biāo)通過(guò)反射鏡另一面成的像也與分劃板的上十字線重合。4、重復(fù)3，直至雙面反射鏡的任一面都能使十字光標(biāo)像調(diào)節(jié)到位。至此以后，不再變動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的仰角螺絲。平行光管光軸與中心轉(zhuǎn)軸垂直調(diào)節(jié)步驟1、取走反射鏡，將已調(diào)節(jié)好的望遠(yuǎn)鏡正對(duì)著平行光管，打開(kāi)鈉燈，照亮狹縫。2、松開(kāi)狹縫套筒鎖定螺絲，調(diào)節(jié)狹縫套筒前后位置，使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中能看到清晰的狹縫像（白色）。4、調(diào)節(jié)狹縫的粗細(xì)調(diào)節(jié)旋鈕，使縫寬適當(dāng)。一般狹縫較細(xì)測(cè)量才能準(zhǔn)確。3、旋轉(zhuǎn)狹縫套筒調(diào)節(jié)狹縫方向，使狹縫像與望遠(yuǎn)鏡分劃板水平叉絲平行。調(diào)節(jié)平行光管仰角螺絲，使狹縫像相對(duì)分劃板中間水平叉絲線上下對(duì)稱(chēng)。至此以后，不再碰動(dòng)平行光管仰角螺絲。①將三棱鏡頂點(diǎn)ＡＢＣ相對(duì)于a1、a2和a3偏轉(zhuǎn)約30

放置于載物臺(tái)上，使三邊垂直于臺(tái)面下方三個(gè)螺絲的連線；②使AB面正對(duì)望遠(yuǎn)鏡，調(diào)節(jié)螺絲a2，使AB面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直，即AB面反射回來(lái)的“+”字象與分劃線重合（注意：不能再調(diào)望遠(yuǎn)鏡下的螺絲）；三棱鏡的調(diào)節(jié)③再使AC面正對(duì)望遠(yuǎn)鏡，調(diào)節(jié)螺絲a3使AC面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直；④重復(fù)步驟②、③，直到由兩個(gè)折射面反射回來(lái)的“+”字象都能與分劃線＋字重合為止。此時(shí)三棱鏡主截面與儀器轉(zhuǎn)軸垂直。30

望遠(yuǎn)鏡光軸實(shí)驗(yàn)內(nèi)容１．測(cè)量三棱鏡頂角如圖所示，只要測(cè)量三棱鏡兩個(gè)光學(xué)面的法線之間的夾角，即可求得頂角。

φA望遠(yuǎn)鏡位置1望遠(yuǎn)鏡位置2載物平臺(tái)

2.掠入射法測(cè)定三棱鏡折射率原理：對(duì)于入射角i1<900的光線均可進(jìn)入三棱鏡，在AC面可看到出射光線；而入射角i1>900的光線無(wú)法進(jìn)入三棱鏡（BC面為非光學(xué)面）；當(dāng)i1=900入射（稱(chēng)為掠入射）時(shí)，此時(shí)的出射角i4最小，稱(chēng)為極限角φ，在此條件下可推出三棱鏡對(duì)入射光的折射率n

為

2.掠入射法測(cè)定三棱鏡折射率步驟：(1)將鈉燈對(duì)準(zhǔn)AB面的延長(zhǎng)線，并在B點(diǎn)垂直于AB面方向上放一塊毛玻璃作為擴(kuò)展光源；(2)在AC找明暗分界線，即在掠入射時(shí)出射光線方向；(3)測(cè)量出射光線與AC面法線方向的夾角，即

3．最小偏向角法測(cè)定三棱鏡材料的折射率

入射光SD

與出射光?ES

的夾角

稱(chēng)為偏向角。當(dāng)改變?nèi)肷浣菚r(shí)，偏向角也會(huì)改變，在某個(gè)入射角處，偏向角最小，稱(chēng)最小偏向角

m。此時(shí)AB面的入射角i1與AC面的出射角i4相等。A三棱鏡底邊平行光管望遠(yuǎn)鏡1望遠(yuǎn)鏡2δ(偏向角)測(cè)量光路圖測(cè)量方法(1)用鈉燈照亮平行光管狹縫，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使棱鏡處于圖所示位置，（不要移動(dòng)平臺(tái)上的棱鏡）先用眼睛直接找到折射光的大致方向；(2)再用望遠(yuǎn)鏡觀察。當(dāng)棱鏡隨著載物臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)（即改變?nèi)肷浣莍1）偏向角逐漸減小的時(shí)候，應(yīng)使望遠(yuǎn)鏡跟隨一條光譜線轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)偏向角有一個(gè)最小值。即棱鏡臺(tái)轉(zhuǎn)到某一個(gè)位置再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，視場(chǎng)里的譜線不再沿著原方向移動(dòng)，而開(kāi)始向相反方向移動(dòng)（偏向角反而變大）。(3)把望遠(yuǎn)鏡叉絲對(duì)準(zhǔn)這個(gè)轉(zhuǎn)折處的譜線，記錄角位置φ1的兩個(gè)游標(biāo)讀數(shù)。然后使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)入射光，讀取入射光角位置讀數(shù)φ2，則最小偏向角