1、1物理學實驗緒論物理學實驗緒論2主要內容主要內容物理實驗的重要性物理實驗的重要性測量與有效數字測量與有效數字測量誤差與誤差估算測量誤差與誤差估算實驗數據常用處理方法實驗數據常用處理方法3物理實驗的重要性4物理學是一門實驗科學，沒有實驗的理論是空物理學是一門實驗科學，沒有實驗的理論是空洞的理論，沒有理論的實驗是盲目的實驗。物洞的理論，沒有理論的實驗是盲目的實驗。物理實驗課和物理理論課具有同等重要的地位理實驗課和物理理論課具有同等重要的地位歷屆獲得諾貝爾物理學獎的科學家中，歷屆獲得諾貝爾物理學獎的科學家中，80%以以上是實驗物理學家上是實驗物理學家 。5測量與有效數字6 物理實驗以測量為基礎。所謂

2、測量，就是用物理實驗以測量為基礎。所謂測量，就是用合適的工具或儀器，通過科學的方法，將反映被合適的工具或儀器，通過科學的方法，將反映被測對象某些特征的物理量（被測物理量）與選作測對象某些特征的物理量（被測物理量）與選作標準單位的同類物理量進行比較的過程，其比值標準單位的同類物理量進行比較的過程，其比值即為被測物理量的測量值。即為被測物理量的測量值。什么是測量什么是測量7直接測量：直接將待測物理量與選定的同類物理量的直接測量：直接將待測物理量與選定的同類物理量的 標準單位相比較得到測量值；標準單位相比較得到測量值；測量的分類測量的分類間接測量：利用直接測量的量與被測量之間間接測量：利用直接測量的

3、量與被測量之間 的已知函數關系，求得該被測物理量。的已知函數關系，求得該被測物理量。測量值讀數值測量值讀數值(有效數字有效數字)+單位單位有效數字可靠數字可疑數字有效數字可靠數字可疑數字8有效數字的讀取有效數字的讀取15.2mm15.0mm510152051015202222/8 . 9/00980. 0/80. 9/980smskmsmscm9有效數字的運算有效數字的運算v加、減法加、減法：諸量相加（相減）時，其和：諸量相加（相減）時，其和（差）數在小數點后所應保留的位數與諸（差）數在小數點后所應保留的位數與諸數中小數點后位數最少的一個相同數中小數點后位數最少的一個相同。 4.178 + 2

4、1.3 25.478 = 25.510有效數字的運算有效數字的運算v乘、除法乘、除法：諸量相乘（除）后其積（商）所保：諸量相乘（除）后其積（商）所保留的有效數字，只須與諸因子中有效數字最少留的有效數字，只須與諸因子中有效數字最少的一個相同的一個相同。 4.178 10.1 4178 4178 42.1978=42.211乘方開方乘方開方:有效數字與其底的有效數字相同。有效數字與其底的有效數字相同。一般函數運算一般函數運算： 將函數的自變量末位變化將函數的自變量末位變化1個單位個單位,運算結果產生差運算結果產生差異的最高位就是應保留的有效位數的最后一位異的最高位就是應保留的有效位數的最后一位.

5、例例: sin302 =0.500503748 sin303 =0.500755559 兩者差異出現在第兩者差異出現在第4位上，故位上，故sin302 =0.5005。 這是一種有效而直觀的方法，嚴格地說，要通過求微這是一種有效而直觀的方法，嚴格地說，要通過求微 分的方法來確定函數的有效數字取位。分的方法來確定函數的有效數字取位。 有效數字的運算有效數字的運算12有效數字尾數的舍入規則有效數字尾數的舍入規則四舍六入，五湊偶 擬舍棄數字的最高位為擬舍棄數字的最高位為4 4或或4 4以下的數以下的數, ,則舍去。則舍去。 擬舍棄數字的最高位為擬舍棄數字的最高位為6 6或或6 6以上的數以上的數,

6、,則進一。則進一。 擬舍棄數字的最高位為擬舍棄數字的最高位為5 5時，前一位數為奇數，時，前一位數為奇數， 則進一；為偶數，則舍去則進一；為偶數，則舍去。 例：例： 4.327494.327 4.327514.328 4.327614.328 4.328504.32813測量誤差與誤差估算測量誤差與誤差估算1415系統誤差：儀器誤差、環境誤差、系統誤差：儀器誤差、環境誤差、 方法誤差、個人誤差方法誤差、個人誤差偶然誤差：不能確定產生的原因，服從一定偶然誤差：不能確定產生的原因，服從一定 的規的規 律，大量次數的重復測量律，大量次數的重復測量 滿足正態分布滿足正態分布粗大誤差：應該剔除粗大誤差：

7、應該剔除16直接測量的誤差計算直接測量的誤差計算nNNNNNn321NNNiinNNNNNn 321絕對誤差絕對誤差平均絕對誤差平均絕對誤差17測量結果的表示方法：測量結果的表示方法：NNNcmN)02. 001. 5(18間接測量誤差計算（誤差傳遞間接測量誤差計算（誤差傳遞）見 P 819實驗數據常用處理方法20將實驗數據列成表格，可簡明的表示出有關物理量將實驗數據列成表格，可簡明的表示出有關物理量之間的關系，分析和發現數據的規律性，有助于檢驗和之間的關系，分析和發現數據的規律性，有助于檢驗和發現實驗中的問題。發現實驗中的問題。列表要求：列表要求： （1 1）列表要簡要明了，便于看出相關量之

8、間的關系，）列表要簡要明了，便于看出相關量之間的關系，便于數據處理。便于數據處理。 （2 2）必須交代清楚表中各符號所代表物理量的意義，）必須交代清楚表中各符號所代表物理量的意義，并寫明單位。并寫明單位。 （3 3）表中的數據要正確反映測量值的有效數字。）表中的數據要正確反映測量值的有效數字。列表法處理實驗數據列表法處理實驗數據21 作圖法可形象、直觀地顯示出物理量之間的函數關系，也可用來求某些物理參數。作圖時要先整理出數據表格，并要用坐標紙作圖（或用計算機作圖）。U (V )0.741.522.333.083.664.495.245.986.767.50I (mA)2.004.016.228

9、.209.7512.00 13.99 15.92 18.00 20.011.選擇合適的坐標分度值，確定坐標紙的大小選擇合適的坐標分度值，確定坐標紙的大小 坐標分度值的選取應能基本反映測量值的準確度或精密度。坐標分度值的選取應能基本反映測量值的準確度或精密度。 根據表數據根據表數據U 軸可選軸可選1mm對應于對應于0.10V，I 軸可選軸可選1mm對應于對應于0.20mA，并可定，并可定坐標紙的大小（略大于坐標范圍、數據范圍）坐標紙的大小（略大于坐標范圍、數據范圍） 。 作圖步驟：作圖步驟： 表表1 1：伏安法測電阻實驗數據：伏安法測電阻實驗數據222. 標明坐標軸：標明坐標軸： 用粗實線畫坐標

10、軸，用粗實線畫坐標軸，用箭頭標軸方向，標坐標用箭頭標軸方向，標坐標軸的名稱或符號、單位軸的名稱或符號、單位,再按順序標出坐標軸整分再按順序標出坐標軸整分格上的量值。格上的量值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.004. 連成圖線：連成圖線： 用直尺、曲線板等把用直尺、曲線板等把點連成直線、光滑曲線。點連成直線、光滑曲線。一般不強求直線或曲線通一般不強求直線或曲線通過每個實驗點，應使圖線過每個實驗點，應使圖線 兩邊的實驗點與圖線最為接

11、近且分布大體均勻。兩邊的實驗點與圖線最為接近且分布大體均勻。3.標實驗點標實驗點： 實驗點可用實驗點可用“ ”、 “ ”等符號標出（同一等符號標出（同一坐標系下不同曲線用不同坐標系下不同曲線用不同的符號的符號）。）。 235.標出圖線特征：標出圖線特征： 在圖上空白位置標明實在圖上空白位置標明實驗條件或從圖上得出的某些驗條件或從圖上得出的某些參數。如利用所繪直線可給參數。如利用所繪直線可給出被測電阻出被測電阻R大小：從大小：從所繪所繪直線直線上讀取兩點上讀取兩點 A、B 的坐的坐標就可求出標就可求出 R 值。值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00電阻伏安特性曲線電阻伏安特性曲線6.標出圖名：標出圖名： 在圖線下方或空白位置在圖線下方或空白位置寫出圖線的