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1、好的开始等于成功的一半,普通物理实验(电磁部分),5 用示波器显示二极管的伏安特性,6 声速测定,7 灵敏电流计的特性研究,8 霍尔效应,9 电子射线的电偏转和磁偏转,10 RLC电路的稳态特性,4 示波器使用,0 常用数据处理方法的介绍(最小二乘法线性拟合),1 基础电路实验,3 伏安法测线性与非线性元件的伏安特性,2 电表的改装和校正,一、实验预习要求：掌握原理、实验内容，写出预习报告。预习报告内容包括：实验名称、实验目的、实验原理、实验内容及数据表格。,物理实验课基本程序,二、实验操作及观测要求：正确操作，认真观测，实验数据填在原始数据表报告纸上面。实验数据必须由指导老师检查签字登记。三
2、、写实验报告实验报告内容：实验名称、实验目的、实验原理、实验内容、数据记录和处理、实验结论、实验讨论。要求：版面工整，图表规范，结果正确，讨论认真。用实验报告纸写报告，交报告及时。,物理实验课基本程序,一、平时实验考核1、每个实验项目一考核，给出成绩，即实验报告成 绩。2、有没有写预习报告，操作是否认真、能否按时完成实验项目，都会登记，作为给定平时成绩的依据。二、期末考试实验操作考试(60%)和简答题(40%)三、期末总成绩平时成绩、实验报告成绩、期末考试成绩按比例计算,物理实验课的考核办法,基本的数据处理方法有,列表法,作图法,逐差法,最小二乘法,列表法列表法是实验中常用的记录数据、表示物理
3、量之间关系的一种方法。,1. 列表法的特点（1）记录和表示数据简单明了；（2）便于表示物理量之间对应关系；（3）便于随时检查数据是否合理，及早发现问题，提高数据处理效率等。,2. 列表的要求（1）栏目清楚，项目分明。（2）写明表的序号和名称，标明物理量、单位及数量级。（3）表中所列数据应是正确反映结果的有效数字。（4）注明测量日期、说明和必要的实验条件。,3. 列表举例,表1 伏安法测100电阻数据表 2008/2/10,注： （1）电压表量程 7.5V，精度等级 1.0。 （2）电流表量程 50mA，精度等级 1.0。 （3）常温常压条件下测量。 （4）采用电流表外接法。,作图法,作图法是将
4、测量数据之间的关系及其变化情况作成图线直观地表示出来，并且通过所作图线求解未知量或经验方程，是一种最常用的粗略的数据处理方法。1. 作图法的优点（1）能够直观地反映各物理量之间的变化规律，帮助找出合适的经验公式。,（2）可从图上用外延、内插方法求得实验点以外的其它点。（3）可以消除某些恒定系统误差。（4）有取平均、减小随机误差对结果的影响的作用。2. 作图要求作图对于初学着是一种困难的科学技巧，必须认真遵守作图规则，才能绘制出合格的图线。,（1）根据各变量之间的变化规律，选择相应类型的坐标纸。鼓励使用优秀的软件，如Origin, Excel计算机绘图。（2）正确选择坐标轴的比例和标度。（3）注
5、明图名，坐标轴代表的物理量、单位和数值的数量级。（4）测量数据点应采用比较明显的标志符号，如“、”等，不能用“” 。（5）变化规律容易判断的曲线平滑连线，曲线不必通过每个实验点，但应均匀分布在曲线两边；难以确定规律的曲线可以用折线连接。,逐差法,逐差法是为了改善实验数据结果，减小误差影响而引入的一种实验及数据处理方法。1. 逐差法的应用条件（1）自变量等间隔变化， y=f(x)， xi+1-xi =c 。（2）函数关系可以写为多项式关系：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+2. 逐差法的应用（1）逐项逐差 判断函数关系对函数y=f(x)，测得测量列：xi（i=1,2,n）、yi（i=1,2,
6、n）若yi+1 yii，基本相等，函数关系为：y=a0+a1x。,（2）隔项逐差 求取物理量例如：对下表伏安法测量电阻的数据进行处理，应用逐差法求电阻值。表1 伏安法测100电阻数据表 2008/2/10,注：电压表量程 7.5V， 精度等级 1.0； 电流表量程 50mA 精度等级 1.0,是否可以利用逐项求差法?,利用逐差法求取物理量，可以充分利用数据，消除一些定值系统误差，减小随机误差的影响，但必须采用隔项逐差方法，否则会失去效果。,数据分为两组，隔3项逐差，再取平均。即：,在i2=最小的条件下求出的未知量的值，是未知量的最佳值。,最小二乘法是应用最小二乘法原理处理数据的方法。最小二乘法
7、原理建立在数理统计理论基础上的一个数学原理，被广泛地应用于许多学科领域。如数据处理中的实验曲线的拟合、经验公式的确定等。最小二乘法应用非常广泛，不仅适用于线性函数，也可应用于非线性函数.但一些非线性的问题也可以转化为线性问题，所以我们只讨论一元线性函数的最小二乘法。一、最小二乘法原理 i 为残差，定义为,线性函数的最小二乘法,二、一元线性函数的最小二乘法,直线方程 一般可表示为,从数学上看，要求 和 ，似乎只要测量两次，得 和 即可。由,可求出 和,但是实际上是行不通的。如果只考虑 的误差，那么从图可见，作出直线的斜率和截距 的差别很大。,由此可见测量的次数太少是不行的，只要增加测量次数可以解
8、决问题。,设y=bx+a，测得 x1，x2xn和 y1，y2yn，求a、b。根据测量数据可以得到一组观测方程：,一般情况下，观测方程个数大于未知量的数目时，a和b的解不能确定。因此，现在的问题是如何从观测方程中确定a和b的最佳值，这就需要采用最小二乘法。,假定最佳方程为：y=b0 x+a0，其中a0和b0是最佳系数。为了简化计算，设测量中x方向的误差远小于 y 方向，可以忽略，只研究 y 方向的差异。残差方程组为：,根据上式计算出最佳系数a0和b0，得到最佳方程为：y=a0+b0 x一般计算器上都有上述计算功能，计算很方便。,必须指出，任何一组观测值 都可以通过上式得到系数 a 和 b ，也就
9、是说x 和y 之间存在线性函数关系是预先设定好的，因此这种关系是否可靠需要验证。可以通过相关系数 r 来描述两个变量x 、y 的线性关系的明显程度。,是绝对值 的数， 越大，说明两个变量的线性关系越明显。若 ，说明 与 间线性相关强烈； ，说明实验数据点分散， 与 无线性关系； (或 ）表示 随 增加而增加（或 随 增加而减小）,其中,根据数理统计理论，对于一定的n值， 要大于某一临界值 时，才可以认为存在线性关系，下表中给出了各n值对应的 值。,三、最小二乘法应用举例,为确定电阻随温度变化的关系式，测得不同温度下的电阻如表一。试用最小二乘法确定关系式：R = a + b t。 表一 电阻随温度变化的关系,3. 写出待求关系式：,用Excel可以很方便的求出拟合方程 例,四、非线性问题变换成线性问题,1、乘幂函数,曲线改直为,2、指数函数,曲线改直为,应用：PN结物理特性实验中求经验公式,用Excel处理实验数据常用的函数有 1 求平均值 AVERAGE 2 求和 SUM3 求线性回归拟合方程的斜率 SLOPE 4 求截距 INTERCERT 5 求相关系数 CORREL,
