物理实验课程绪论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

1物理试验课程绪论物理试验课程绪论 1.物理试验主要作用物理试验主要作用2.测量误差和不拟定度预计基础知识测量误差和不拟定度预计基础知识3.学生须知学生须知4.如何上好物理试验课如何上好物理试验课第第1页页第第1页页21.物理试验主要作用物理试验主要作用 物理是研究物质运动普通规律及物质基本结构科学，物理是研究物质运动普通规律及物质基本结构科学，它必须以客观事实为基础，必须依托观测和试验。归根结它必须以客观事实为基础，必须依托观测和试验。归根结底物理学是一门试验科学，无论物理概念建立还是物理规底物理学是一门试验科学，无论物理概念建立还是物理规律发觉都必须以严格科学试验为基础，并通过此后科学试律发觉都必须以严格科学试验为基础，并通过此后科学试验来证实。验来证实。物理试验在物理学发展过程中起着主要和直接作用。物理试验在物理学发展过程中起着主要和直接作用。第第2页页第第2页页3典型物理学（力学、电磁学、光学）规律是典型物理学（力学、电磁学、光学）规律是由以往无数试验事实为依据来总结出来。由以往无数试验事实为依据来总结出来。X射线、放射性和电子发觉等为原子物理学、射线、放射性和电子发觉等为原子物理学、核物理学等发展奠定了基础核物理学等发展奠定了基础。卢瑟福从大角度卢瑟福从大角度粒子散射试验结果提出了原粒子散射试验结果提出了原子核基本模型。子核基本模型。实验可以发现新事实，实验结果可认为 物理规律建立提供依据第第3页页第第3页页4J 试验又是检查理论正确是否主要判据试验又是检查理论正确是否主要判据19爱因斯坦光量子假说总结了爱因斯坦光量子假说总结了光微粒说和波动说之间争论，光微粒说和波动说之间争论，能较好地解释勒纳德等人光电能较好地解释勒纳德等人光电效应试验结果，但是直到效应试验结果，但是直到19当当密立根以极其严密试验证实了密立根以极其严密试验证实了爱因斯坦光电方程之后，光粒爱因斯坦光电方程之后，光粒子性才为人们所接受。子性才为人们所接受。1974年年J/粒子发觉更进一步证粒子发觉更进一步证实盖尔曼实盖尔曼1964年提出夸克理论。年提出夸克理论。电磁场理论提出与公认电磁场理论提出与公认电磁场理论提出与公认电磁场理论提出与公认假说假说库仑定律库仑定律安培定律安培定律高斯定律高斯定律法拉第定律法拉第定律麦克斯韦在麦克斯韦在18651865年提出年提出电磁场理论电磁场理论麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组统一了电、磁、光现象统一了电、磁、光现象,预言了电磁波存在并预见预言了电磁波存在并预见到光也是一个电磁波到光也是一个电磁波1887年赫兹试验发觉了年赫兹试验发觉了电磁波存在并证实电磁电磁波存在并证实电磁波传播速度是光速波传播速度是光速电磁场理论电磁场理论才得到公认才得到公认二十多年后二十多年后 理论物理与试验物理相辅相成。规律、公式是否正确必须经受理论物理与试验物理相辅相成。规律、公式是否正确必须经受实践检查。只有经受住试验检查，由试验所证实，才会得到公认。实践检查。只有经受住试验检查，由试验所证实，才会得到公认。第第4页页第第4页页5试验定义试验定义：为了验证预测或取得新信息，通过技术性操作来观测由预先安排办法所产生现象。试验四个阶段：试验四个阶段：1.选定目的，做出大约计划。2.选择装置与制作装置。3.进行观测和测量。4.分析数据，整理结果。试验分类：试验分类：1.学生试验2.研究性试验第第5页页第第5页页6物理试验课程物理试验课程主要目的和任务主要目的和任务 1.1.对学生进行对学生进行“三基三基”训练。使学生取得训练。使学生取得物理试验基本知识物理试验基本知识,进行进行基本试验办法基本试验办法和和基本试验技能基本试验技能训练。培养学生阅读理解训练。培养学生阅读理解能力、动手操作能力、分析判断能力、能力、动手操作能力、分析判断能力、书写表示能力以及初步试验设计能力。书写表示能力以及初步试验设计能力。2.2.加深对物理概念、规律掌握和理解。加深对物理概念、规律掌握和理解。3.3.具备初步从事试验工作基本素质具备初步从事试验工作基本素质。第第6页页第第6页页7 物理试验课程不同于普通探索物理试验课程不同于普通探索性科学试验研究，每个试验题目都性科学试验研究，每个试验题目都经过精心设计、安排，试验结果也经过精心设计、安排，试验结果也比较有定论，但它是对学生进行基比较有定论，但它是对学生进行基础训练一门主要课程。础训练一门主要课程。它不但能够加深大家对理论了它不但能够加深大家对理论了解，更主要是可使同学取得基本试解，更主要是可使同学取得基本试验知识，在试验方法和试验技能诸验知识，在试验方法和试验技能诸方面得到较为系统、严格训练，是方面得到较为系统、严格训练，是大学里从事科学试验起步，同时在大学里从事科学试验起步，同时在培养科学工作者良好素质及科学世培养科学工作者良好素质及科学世界观方面，物理试验课程也起着潜界观方面，物理试验课程也起着潜移默化作用。移默化作用。第第7页页第第7页页82.测量误差和数据处理基础知识测量误差和数据处理基础知识2-1 2-1 测量误差和不拟定度估算基础知识测量误差和不拟定度估算基础知识测量误差和不拟定度估算基础知识测量误差和不拟定度估算基础知识2-2 2-2 试验数据有效位数确实定试验数据有效位数确实定试验数据有效位数确实定试验数据有效位数确实定2-3 2-3 作图法处理试验数据作图法处理试验数据作图法处理试验数据作图法处理试验数据2-4 2-4 数据直线拟合（最小二乘法处理试验数据）数据直线拟合（最小二乘法处理试验数据）数据直线拟合（最小二乘法处理试验数据）数据直线拟合（最小二乘法处理试验数据）第第8页页第第8页页9测测 量量物理试验以测量为基础物理试验以测量为基础完整测量结果应表示为完整测量结果应表示为：以电阻测量为例以电阻测量为例包括：包括：测量对象测量对象 测量对象量值测量对象量值 测量不拟定度测量不拟定度 测量值单位测量值单位 （Y=y 表示被测对象真值落在（表示被测对象真值落在（y ，y ）范）范围内概率很大，围内概率很大，取值与一定概率相联系。）取值与一定概率相联系。）第第9页页第第9页页10测测 量量测量分为直接测量和间接测量测量分为直接测量和间接测量直接测量指无需对被测量与其它实测量进行函数关系辅直接测量指无需对被测量与其它实测量进行函数关系辅助计算而可直接得到被测量值测量；助计算而可直接得到被测量值测量；间接测量指利用直接测量量与被测量之间已知函数关系间接测量指利用直接测量量与被测量之间已知函数关系通过计算从而得到被测量值测量。通过计算从而得到被测量值测量。任何测量都也许存在误差任何测量都也许存在误差（测量不也许无限准确（测量不也许无限准确)。第第10页页第第10页页11测量误差定义和分类测量误差定义和分类 误差误差dy测量结果测量结果 y 真值真值 Yt误差特性：普遍性、误差是小量误差特性：普遍性、误差是小量由于真值不可知，误差事实上很难计算由于真值不可知，误差事实上很难计算（有时能够用准确度较高结果作为商定真值来计算误差）（有时能够用准确度较高结果作为商定真值来计算误差）误差表示办法：误差表示办法：绝对误差绝对误差 dy 相对误差相对误差误差分类误差分类 系统误差系统误差 随机误差随机误差 第第11页页第第11页页12系统误差系统误差定义：定义：在对同一被测量多次测量过程中，绝对值和符号保持恒定在对同一被测量多次测量过程中，绝对值和符号保持恒定 或以可预知方式改变测量误差分量。或以可预知方式改变测量误差分量。产生原因：产生原因：由于测量仪器、测量办法、环境带入由于测量仪器、测量办法、环境带入分类及处理办法：分类及处理办法：已定系统误差：已定系统误差：必须修正必须修正电表、螺旋测微计零位误差；电表、螺旋测微计零位误差；伏安法测电阻电流表内接、外接由于忽略表内阻引起误差。伏安法测电阻电流表内接、外接由于忽略表内阻引起误差。未定系统误差：未定系统误差：要预计出分布范围要预计出分布范围（大体与（大体与 B 类不拟定度类不拟定度 B 相称）相称）如：螺旋测微计制造时螺纹公差等如：螺旋测微计制造时螺纹公差等第第12页页第第12页页13随机误差随机误差定义：定义：在对同一量多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式在对同一量多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式改变测量误差分量。改变测量误差分量。产生原因：产生原因：试验条件和环境原因无规则起伏改变，引起测量值围绕真试验条件和环境原因无规则起伏改变，引起测量值围绕真值发生涨落改变。比如：值发生涨落改变。比如：电表轴承摩擦力变动、螺旋测微计测力在一定范围内随机改变、电表轴承摩擦力变动、螺旋测微计测力在一定范围内随机改变、操作读数时视差影响。操作读数时视差影响。特点：特点：小误差出现概率比大误差出现概率大；小误差出现概率比大误差出现概率大；多次测量时分布对称，含有抵偿性多次测量时分布对称，含有抵偿性因此因此取多次测量平取多次测量平 均值有助于消减随机误差。均值有助于消减随机误差。第第13页页第第13页页14精密度、准确度和准确度精密度、准确度和准确度(a).精密度高，准确度差精密度高，准确度差。(b).准确度高，精密准确度高，精密度差度差。(c).精密度、准确度都高，就是准确度精密度、准确度都高，就是准确度高高。第第14页页第第14页页15随机误差处理随机误差处理 假定对一个量进行了假定对一个量进行了n次测量，测得值为次测量，测得值为yi(i=1,2，n)，能够，能够用用多次测量算术平均值作为被测量最佳预计值多次测量算术平均值作为被测量最佳预计值(假定无系统误差假定无系统误差)用原则偏差用原则偏差 s 表示测得值分散性表示测得值分散性s按贝塞耳公式求出：按贝塞耳公式求出：s大，表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量精密度低；大，表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量精密度低；s小，表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量精密度高；小，表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量精密度高；s可由带统计功效计算器直接求出。可由带统计功效计算器直接求出。第第15页页第第15页页16随机误差处理举例随机误差处理举例例：例：用用50分度游标卡尺测某一圆棒长度分度游标卡尺测某一圆棒长度L，6次测量次测量 结果下列（单位结果下列（单位mm）：）：250.08，250.14，250.06,250.10,250.06,250.10则：则：测得值最佳预计值为测得值最佳预计值为 测量列原则偏差测量列原则偏差第第16页页第第16页页17随机变量分布随机变量分布 正态分布正态分布：大量相对独立微小原因共同作用下得到随机变量服：大量相对独立微小原因共同作用下得到随机变量服从正态分布。物理试验中多次独立测量得到数据普通能够近似看从正态分布。物理试验中多次独立测量得到数据普通能够近似看作服从正态分布。作服从正态分布。表示表示 x 出现概率最大值，消除系统误差后，出现概率最大值，消除系统误差后，通常就能够得到通常就能够得到 x 真值。真值。称为原则差，是曲线称为原则差，是曲线 拐点拐点表示随机变量表示随机变量 x 在在x1，x2区间出现概率，称为置信概率。区间出现概率，称为置信概率。实际测量任务是通过测量数据求得实际测量任务是通过测量数据求得 和和值。值。P(x)x小大第第17页页第第17页页18随机变量分布随机变量分布实际测量次数有限，可用实际测量次数有限，可用 n 次测量值次测量值 来估算来估算、：能够证实平均值原则偏差能够证实平均值原则偏差 是单次测量是单次测量 sx 值值 倍倍 此时可用此时可用 来表示试验结果来表示试验结果但是由于测量次数小，测量值平均值将不符合正态分布，而是符但是由于测量次数小，测量值平均值将不符合正态分布，而是符合合t 分布分布（t 分布分布是从是从 性质得到一个分布。其中自由度性质得到一个分布。其中自由度=n1。n 小情况小情况，t 分布偏离正态分布较多。分布偏离正态分布较多。n 大大情况情况趋于正态分趋于正态分布布）。）。此时，此时，置信概率不是置信概率不是0.683，需乘以与置信水平，需乘以与置信水平、自自由度由度相关系数相关系数 ，得到置信水平为，得到置信水平为结果：结果：值可查表值可查表第第18页页第第18页页19测量误差与不拟定度测量误差与不拟定度 不拟定度权威文献是国际原则化组织不拟定度权威文献是国际原则化组织(ISO)、国际、国际 计量局计量局(BIPM)等七个国际组织等七个国际组织1993年联合推出年联合推出 Guide to the expression of Uncertainty in measurement 不拟定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能不拟定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能 拟定程度。拟定程度。不拟定度是一定概率下误差限值不拟定度是一定概率下误差限值。不拟定度反应了也许存在误差分布范围，即随机不拟定度反应了也许存在误差分布范围，即随机 误差分量和未定系统误差联合分布范围。误差分量和未定系统误差联合分布范围。由于真值不可知，误差普通是不能计算，它可由于真值不可知，误差普通是不能计算，它可 正、可负也也许十分靠近零；而不拟定度总是不为正、可负也也许十分靠近零；而不拟定度总是不为 零正值，是能够详细评估。零正值，是能够详细评估。第第19页页第第19页页20直接测量量不拟定度估算直接测量量不拟定度估算总不拟定度分为两类不拟定度：总不拟定度分为两类不拟定度：A 类分量类分量 多次重复测量时用统计学办法估算分量；多次重复测量时用统计学办法估算分量；B 类分量类分量 用其它办法（非统计学办法）评估分量。用其它办法（非统计学办法）评估分量。这两类分量在相同置信概率下用这两类分量在相同置信概率下用方和根方和根办法合成总办法合成总不拟定度：不拟定度：（物理试验教学中普通用总不拟定度，置信概率取为（物理试验教学中普通用总不拟定度，置信概率取为95%）第第20页页第第20页页21直接测量量不拟定度估算直接测量量不拟定度估算简化处理办法：简化处理办法：A 类分量类分量 A 估算估算：试验中用到，列表下列试验中用到，列表下列当当 5 n 10时，可简化认为时，可简化认为 A=Sy（置信概率置信概率95%）B 类分量类分量 B=仪仪,认为认为 B 主要由仪器误差特点来决定主要由仪器误差特点来决定 不拟定度合成：不拟定度合成：第第21页页第第21页页22直接测量量不拟定度估算直接测量量不拟定度估算结果表示：结果表示：以测量列以测量列 y 平均值平均值 再再修正掉已定系统误差项修正掉已定系统误差项 y0 得到被测得到被测对象量值。对象量值。由由A、B 类不拟定度合成总不拟定度类不拟定度合成总不拟定度则：则：第第22页页第第22页页23直接测量量直接测量量不拟定度不拟定度估算过程（小结）估算过程（小结）求测量数据列平均值求测量数据列平均值 修正已定系统误差修正已定系统误差y0，得出被测量值，得出被测量值 y 用贝塞耳公式求原则偏差用贝塞耳公式求原则偏差s 原则偏差原则偏差s 乘以因子来求得乘以因子来求得 A 当当 5n10，置信概率为置信概率为95%时，可简化认为时，可简化认为 A s 依据使用仪器得出依据使用仪器得出 B B=仪仪 由由 A、B合成总不拟定度合成总不拟定度 给出直接测量最后结果：给出直接测量最后结果：第第23页页第第23页页24直接测量量直接测量量不拟定度不拟定度估算举例估算举例例例：用用螺螺旋旋测测微微计计测测某某一一钢钢丝丝直直径径，6次次测测量量值值yi分分别别为为：0.249,0.250,0.247,0.251,0.253,0.250;同同时时读读得得螺螺旋旋测测微微计计零零位位y0为为：0.004,单单位位mm，已已知知螺螺旋旋测测微微计计仪仪器器误误差差为为仪仪=0.004mm，请请给给出出完完整整测测量结果。量结果。解解：测得值最佳预计值为测得值最佳预计值为 测量列原则偏差测量列原则偏差 测量次数测量次数n=6，可近似有，可近似有 则则：测量结果为：测量结果为 Y=0.2460.004mm第第24页页第第24页页25间接测量量不拟定度合成间接测量量不拟定度合成 实用公式实用公式第第25页页第第25页页26间接测量量不拟定度合成过程间接测量量不拟定度合成过程1.先写出（或求出）各直接测量量先写出（或求出）各直接测量量 xi 不拟定度不拟定度2.依据依据 关系求出关系求出 或或3.用用 或或 求出求出 或或4.完整表示出完整表示出Y值值 第第26页页第第26页页27间接测量量不拟定度合成举例间接测量量不拟定度合成举例例：例：已知金属环外径已知金属环外径 内径内径 高度高度 求环体积求环体积V 和不拟定度和不拟定度V。解：解：求环体积求环体积 求偏导求偏导 合成合成 求求V 结果结果 V=9.440.08cm3 第第27页页第第27页页28 在试验中我们所得测量结果都是也许在试验中我们所得测量结果都是也许含有误差数值，对这些数值不能任意取舍，含有误差数值，对这些数值不能任意取舍，应反应出测量值准确度。因此在统计数据、应反应出测量值准确度。因此在统计数据、计算以及书写测量结果时，应依据测量误计算以及书写测量结果时，应依据测量误差或试验结果不拟定度来定出终归应取几差或试验结果不拟定度来定出终归应取几位有效位数。位有效位数。实验数据有效位数拟定实验数据有效位数拟定第第28页页第第28页页29有效数字有效数字1.1.有效数字概念有效数字概念：1.32545 24.675 65890 0.579 0.000982 0.21067主要概念：主要概念：A.有效位数有效位数 B.和小数点无关和小数点无关 C.一位可疑数字一位可疑数字第第29页页第第29页页30有效数字相关要求：有效数字相关要求：1.1.有效数字中有效数字中“0 0”数值前数值前“0 0”不是有效数字。不是有效数字。2.2.单位涣算保持有效位数不变单位涣算保持有效位数不变 比如比如:3.71:3.71m=3.7110=3.71102 2cm(371(371cm)=3.7110 =3.71103 3mm3.3.直接测量读数规则直接测量读数规则 .能够估读仪器一定要估读。能够估读仪器一定要估读。.按最小分度值按最小分度值1/21/2、1/51/5、或、或1/101/10估读。估读。4.4.关于误差要求：关于误差要求：.误差有效位数普通取一位，最多取两位。误差有效位数普通取一位，最多取两位。.测量结果最后一位应当和误差位对齐。测量结果最后一位应当和误差位对齐。去尾办法：四舍六入五凑偶。去尾办法：四舍六入五凑偶。第第30页页第第30页页31有效数字运算规则：有效数字运算规则：1.1.加减运算：加减运算：最后结果小数点位数和加数中小数位数至少对齐最后结果小数点位数和加数中小数位数至少对齐。2.2.乘除运算：乘除运算：最后结果有效位数和乘（除）数中有效位数至少相同。最后结果有效位数和乘（除）数中有效位数至少相同。3.3.乘方、开方运算：乘方、开方运算：最后结果有效位数和底数有效位数相同。最后结果有效位数和底数有效位数相同。4.4.对数运算：对数运算：对数有效位数和真数相同。对数有效位数和真数相同。5.5.常数运算：常数运算：运算中它们有效位数是任意。运算中它们有效位数是任意。6.6.三角函数运运算：三角函数运运算：三角函数可疑数和角度最小单位相应那一位对齐。三角函数可疑数和角度最小单位相应那一位对齐。第第31页页第第31页页32比如比如 1.1.389+17.2+8.67+94.12=121.4。1.389 17.2 8.67 +94.12 12.38512.385 121.379 2.2 2.2 2.12.3852.2=27。24770 +24770 +24770 27.2570 27.2570 第第32页页第第32页页333.56.472=3.188 103；4.ln58.6=4.07;5.4.52=64；45.2132=6.4220 1036.Sin605=0.866751708(查表查表)Sin1=0.0002908882045 Sin605=0.8668。第第33页页第第33页页34直接测量量（原始数据）读数应反应直接测量量（原始数据）读数应反应仪器准确度仪器准确度游标类器具游标类器具（游标卡尺、游标卡尺、分光计度盘、分光计度盘、大气压计等大气压计等）普通读至游标普通读至游标最小分度整数最小分度整数倍，即不需估倍，即不需估读。读。第第34页页第第34页页35直接测量量（原始数据）读数应反应直接测量量（原始数据）读数应反应仪器准确度仪器准确度数显仪表及有数显仪表及有十进步式标度十进步式标度盘仪表盘仪表（电阻箱、电阻箱、电桥、电位差计、电桥、电位差计、数字电压表等数字电压表等）普通应直接读取普通应直接读取仪表示值。仪表示值。第第35页页第第35页页36直接测量量（原始数据）读数应反应直接测量量（原始数据）读数应反应仪器准确度仪器准确度指针式仪表指针式仪表及其它器具及其它器具，读数时估读到读数时估读到仪器最小分度仪器最小分度1/21/10，或，或使估读间隔小使估读间隔小于仪器基本误于仪器基本误差限差限1/51/3。第第36页页第第36页页37直接读数注意事项直接读数注意事项注意指针指注意指针指在整刻度线在整刻度线上时读数有上时读数有效位数。效位数。第第37页页第第37页页38中间运算结果有效位数中间运算结果有效位数用计算器或计算机进行计算时中间结果可不作修约或用计算器或计算机进行计算时中间结果可不作修约或适当多取几位（不能任意减少）。适当多取几位（不能任意减少）。加减运算结果末位以参与运算末位最高数为准加减运算结果末位以参与运算末位最高数为准 (假设参与运算数全是测量结果假设参与运算数全是测量结果)。如如 11.4+2.56=14.0 75-10.356=65乘除运算结果有效位数，可比参与运算有效位数至少乘除运算结果有效位数，可比参与运算有效位数至少数多取一位数多取一位(假设参与运算数全是测量结果假设参与运算数全是测量结果)。如如 40009=3.6104 2.0000.99=2.00第第38页页第第38页页39测量结果表示式中有效位数测量结果表示式中有效位数总不拟定度总不拟定度有效位数，取有效位数，取1 2位位首位不小于首位不小于5时，普通取时，普通取1位位首位为首位为1、2时，普通取时，普通取2位位例例：估算结果估算结果=0.548mm时，取为时，取为=0.5mm =1.37 时，时，取为取为=1.4 第第39页页第第39页页40测量结果表示式中有效位数测量结果表示式中有效位数被测量值有效位数确实定被测量值有效位数确实定Yy中，被测量值中，被测量值 y 末位要与不拟定度末位要与不拟定度末位对齐末位对齐 （求出（求出 y后先多保留几位，求出后先多保留几位，求出，由，由决定决定 y末位）末位）例：环体积例：环体积不拟定度分析结果不拟定度分析结果最后止果为：最后止果为：V=9.440.08cm3即：不拟定度末位在小数点后第二位，测量结果最后一位即：不拟定度末位在小数点后第二位，测量结果最后一位也取到小数点后第二位。也取到小数点后第二位。第第40页页第第40页页41作图法可形象、直观地显示出物理量之间函数关系，也可用来求一作图法可形象、直观地显示出物理量之间函数关系，也可用来求一些物理参数，因此它是一个主要数据处理办法。作图时要些物理参数，因此它是一个主要数据处理办法。作图时要先整理出先整理出数据表格数据表格，并，并要要用坐标纸作图用坐标纸作图。1.选择适当坐标分度值，拟定坐标纸大小选择适当坐标分度值，拟定坐标纸大小 坐标分度值选取应能基本反应测量值准确度或精密度。坐标分度值选取应能基本反应测量值准确度或精密度。依据表数据依据表数据U 轴可选轴可选1mm相应于相应于0.10V，I 轴可选轴可选1mm相应于相应于0.20mA，并可定，并可定坐标纸大小（略不小于坐标范围、数据范围）坐标纸大小（略不小于坐标范围、数据范围）约约为为130mm130mm。作图环节作图环节：试验数据列表下列：试验数据列表下列.表表1：伏安法测电阻试验数据：伏安法测电阻试验数据作图法处理试验数据作图法处理试验数据第第41页页第第41页页422.标明坐标轴：标明坐标轴：用粗实线画坐标轴，用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标用箭头标轴方向，标坐标轴名称或符号、单位轴名称或符号、单位,再按再按顺序标出坐标轴整分格上顺序标出坐标轴整分格上量值。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.连成图线：连成图线：用直尺、曲线板等把用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。点连成直线、光滑曲线。普通不强求直线或曲线通普通不强求直线或曲线通过每个试验点，应使图线过每个试验点，应使图线线正穿过试验点时能够在线正穿过试验点时能够在两边试验点与图线最为靠近且分布大体均匀。图点两边试验点与图线最为靠近且分布大体均匀。图点处断开。处断开。3.标试验点：标试验点：试验点试验点可用可用“”、“”、“”等符号标等符号标出（同一坐出（同一坐标系下不同标系下不同曲线用不同曲线用不同符号）。符号）。第第42页页第第42页页435.标出图线特性：标出图线特性：在图上空白位置标明在图上空白位置标明试验条件或从图上得出一试验条件或从图上得出一些参数。如利用所绘直线些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻可给出被测电阻R大小：大小：从从所绘所绘直线直线上读取两点上读取两点 A、B 坐标就可求出坐标就可求出 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电阻伏安特性曲线电阻伏安特性曲线6.标出图名：标出图名：在图线下方或空白位在图线下方或空白位置写出图线名称及一些必置写出图线名称及一些必要阐明。要阐明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上由图上A、B两点可得被测电阻两点可得被测电阻R为：为：至此一张图才算完毕至此一张图才算完毕第第43页页第第43页页44不妥图例展示不妥图例展示：n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图图图1曲线太粗，不曲线太粗，不均匀，不光滑均匀，不光滑。应当用直尺、曲应当用直尺、曲线板等工具把试线板等工具把试验点连成光滑、验点连成光滑、均匀细实线。均匀细实线。第第44页页第第44页页45n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图更正为更正为：第第45页页第第45页页46图图2I(mA)U(V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线横轴坐标分度选取横轴坐标分度选取不妥。不妥。横轴以横轴以3 cm 代代表表1 V，使作图和读图都使作图和读图都很困难。实际在选择坐标很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效分度值时，应既满足有效数字要求又便于作图和读数字要求又便于作图和读图，图，普通以普通以1 mm 代表代表量值是量值是10整多次幂或整多次幂或是其是其2倍或倍或5倍。倍。第第46页页第第46页页47I(mA)U(V)o o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线更正为：更正为：第第47页页第第47页页48定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线1.1.60000.80000.4000图图3P(105Pa)t()60.00140.00100.00o120.0080.0040.0020.00图纸使用不妥图纸使用不妥。实际作图时，实际作图时，坐标原点读数坐标原点读数能够不从零开能够不从零开始始。第第48页页第第48页页49定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线1.00001.15001.1.10001.0500 P(105Pa)50.0090.0070.0020.0080.0060.0040.0030.00t()更正为：更正为：第第49页页第第49页页50数据直线拟合数据直线拟合(最小二乘法最小二乘法)用最小二乘法进行直线拟合优于作图法。用最小二乘法进行直线拟合优于作图法。最小二乘法理论基础、最佳经验公式最小二乘法理论基础、最佳经验公式 y=a+bx 中中a、b求解求解:通过试验，等精度地测得一组互相独立试验数据（通过试验，等精度地测得一组互相独立试验数据（xi，yi，i=1，2n），设此两物理量），设此两物理量 x、y 满足线性关系，且假定试验误差主要出现满足线性关系，且假定试验误差主要出现在在yi上，设拟合直线公式为上，设拟合直线公式为 y=f(x)=a+bx，当所测各当所测各yi值与拟合直线上各值与拟合直线上各预计值预计值 f(xi)=a+bxi之间偏差平方和最小之间偏差平方和最小，即，即 时，所得拟合公式即为时，所得拟合公式即为最佳经验公式最佳经验公式。据此有据此有解得解得第第50页页第第50页页51数据直线拟合数据直线拟合(最小二乘法最小二乘法)相关系数相关系数r：最最小小二二乘乘法法处处理理数数据据除除给给出出 a、b 外外，还还应应给给出出相相关关系系数数 r，r 定义为定义为 r 表表示示两两变变量量之之间间函函数数关关系系与与线线性性符符合合程程度度，r-1，1。|r|1，x、y 间间线线性性关关系系好好，|r|0，x、y 间间无无线线性性关关系系，拟拟合合无意义。无意义。物理试验中普通要求物理试验中普通要求 r 绝对值达到绝对值达到0.999以上以上(3个个9以上以上)。其中其中第第51页页第第51页页52数据直线拟合数据直线拟合(最小二乘法最小二乘法)a、b、r 详细求解办法：详细求解办法：1.用有二维统计功效计算器可直接求得用有二维统计功效计算器可直接求得 a、b、r；2.用计算机用计算机Excel 程序中程序中 intercept、slope、correl 函数也可直接求得函数也可直接求得 a、b、r；3.能够依据实际情况自己编程求能够依据实际情况自己编程求 a、b、r。第第52页页第第52页页53上课环节：上课环节：课前预习（画数据统计表格）、课课前预习（画数据统计表格）、课上操作（数据经教师签字）、课后写汇报，一上操作（数据经教师签字）、课后写汇报，一周内交汇报。周内交汇报。试验课上学时间：试验课上学时间：按试验顺序表安排做试验。按试验顺序表安排做试验。注意：注意：试验不得无端迟到、缺席。试验不得无端迟到、缺席。3 3 学生须知学生须知第第53页页第第53页页541.实验预习实验预习 看懂教材、明确目、看懂教材、明确目、写出预习报告写出预习报告 预习报告要求：预习报告要求：写实验目、主要原理、公式（涉写实验目、主要原理、公式（涉及式中各量意义）、线路图或光及式中各量意义）、线路图或光路图及关键环节路图及关键环节 .画好原始数据表格。画好原始数据表格。44 上好物理试验课三个环节上好物理试验课三个环节第第54页页第第54页页552.2.试验操作试验操作试验操作试验操作 阅读资料、调整仪器、观测现象、阅读资料、调整仪器、观测现象、阅读资料、调整仪器、观测现象、阅读资料、调整仪器、观测现象、获取数据、仪器还原获取数据、仪器还原获取数据、仪器还原获取数据、仪器还原 注重试验能力、作风培养。珍惜独立操作机会，注重试验能力、作风培养。珍惜独立操作机会，完完毕基本内容，争取做提升内容。教师在评分上毕基本内容，争取做提升内容。教师在评分上予以勉励。予以勉励。强调统计数据时不得用铅笔，只有数据正确、仪强调统计数据时不得用铅笔，只有数据正确、仪器器还原、教师签字后该次试验才有效。还原、教师签字后该次试验才有效。提倡研究问题，注意安全操作。提倡研究问题，注意安全操作。44 上好物理试验课三个环节上好物理试验课三个环节第第55页页第第55页页563.实验报告实验报告 实验报告要用实验报告纸。实验报告要用实验报告纸。报告内容：实验题目、实验目、报告内容：实验题目、实验目、仪器设备、主要原理仪器设备、主要原理（公式：涉及（公式：涉及式中各量意义，线路图或光路图）式中各量意义，线路图或光路图）、关键环节、原始数据登记表格及、关键环节、原始数据登记表格及处理、实验结果、实验讨论、误差处理、实验结果、实验讨论、误差分析等分析等 数据处理时必须先重新整理原始记数据处理时必须先重新整理原始记录，然后进行计算（应涉及主要过录，然后进行计算（应涉及主要过程）、作图。程）、作图。4 4 上好物理试验课三个环节上好物理试验课三个环节第第56页页第第56页页57v 本学期试验安排本学期试验安排试验分组试验分组第第57页页第第57页页