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1、大 学 物 理 实 验基础理论知识,上海大学 大学物理实验中心,为什么要上大学物理实验课 大学物理实验课的安排3.测量、误差和不确定度估算4.实验数据处理5.实验方法与基本仪器,1.1 物理实验的作用,物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其它自然科学和工程技术的基础。物理学是一门实验科学：实验可以发现新事实，实验结果可以为物理规律的建立提供依据 实验又是检验理论正确与否的重要判据 大学物理实验是必修课，与理论课同等重要,1.为什么要上物理实验课,以诺贝尔物理学奖为例：,80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享

2、的。实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个实验的检验。有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。,1.2 物理实验课的目的,掌握基本知识、方法和技能通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想，掌握和理解物理理论。,培养与提高科学实验能力自学能力；动手实践能力；思维判断能力；书写表达能力；简单的设计能力。,培养和提高从事科学实验的素质培养理论联系实际和实事求是的科学作风；严肃认真的工作态度；主动研究和创新的探索精神；遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。,1.为什么要上物理实验课,物理实验课程不同于一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心

3、设计、安排，可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。希望同学们能重视这门课程的学习，真正能学有所得。,三、实验课学习,第零：课前自习（非上课时间）第一：实验预习（预习课）第二：实验操作（做实验）第三：课后总结（完成实验报告）,二、10周安排,选课中遇到问题请到F401咨询陆江老师：,第12 周内在实验中心网上选实验课，每人选4个实验。第 49 周到F楼实验室上课。第10 周操作考试（地点：F楼实验室）。,实验中心网址：,静电场 F102霍尔法测磁

4、场 F101牛顿环 F204示波器 F206转动惯量 F408空气比热容 F406,气垫 F602电桥 F602焦距 F304分光计 F304电位差计 F105粘滞系数 F105,本学期（冬季学期）：在第二周之前必须在实验中心网站完成选实验。下学期（春季学期）及下下学期（秋季学期）：在第一周之前必须完成选实验。实验C（二）、C（三）、强（二）、强（三）：在第一周之前必须完成选实验方案。这些课没有预习课，做实验前必须认真看书并完成预习报告。,关于选实验方案的时间：,观看实验预约演示视频。,基础课要求(1-3周）,前三周每位学生必须到教室上课基础课后布置的作业，第4周上课时一定要交。学生上交的基础

5、作业以及实验报告的右上角，写上下周要做实验的名称和房间号。上交地点：F楼上课的实验室。成绩评定：根据前三周的出勤和上课情况给予总分分；作业总分分。两项成绩的平均成绩作为一个实验成绩。,第49周安排：,第四周：到实验室预习第五、六周实验。完成预习报告第五周：实验操作。第六周：实验操作。第七周：先到第六周所在的实验室报到，老师收、发报告，针对第五、六周实验及报告出现的问题老师讲解1节课后后到另一个实验室（第八、九周所选的实验室）签到预习。第八周：实验操作。第九周：实验操作。,物理实验课各项所占比例,实验预习（一节课）20 实验操作（二节课）40实验报告（课后完成）40 不交实验报告或者报告中无经过

6、教师签字的预习报告，实验无分,平时成绩 基础课成绩(100分)+4个实验成绩(4100分)/5,总评成绩 平时成绩70%考试 30%,物理实验基本程序和要求,0、1.实验课前预习预习讲义中与本实验相关的全部内容通过预习应明确三个问题：做什么？怎么做？为什么？克服实验中的盲目性。预习课上尽量按要求完成预习报告。,预习报告（写在预习报告纸上）姓名：学号：上课时间：星期 第 节实验名称测量电路图、光路图、实验装置示意图、主要仪器面板图、重要公式；原始数据记录表格；预习思考题（1，2必做）。操作课先检查预习报告！,预习报告要求：看懂教材、明确目的、写出预习报告。,做实验必须有预习报告;上课时不迟到，不

7、无故缺课。实验时测量数据用钢笔或圆珠笔如实记录在预习报告的原始数据记录表格内,原始数据不得随意涂改；不得抄袭他人数据。带讲义、笔、尺等；遵守实验室规则；了解实验仪器的使用及注意事项；不得违反操作规程。实验完毕，整理好仪器、座椅。实验数据须经指导老师检查及签字！,2.实验操作阅读资料、调整仪器、观察现象、获取数据、仪器还原,实验报告格式,实验名称实验目的：实验原理：原理简述、公式、电路图或光路图。实验仪器：主要仪器的名称、型号。实验内容：主要操作内容。数据记录表格和处理：公式代入数据计算，结果表示、图示图解实验结果：所要求的作图必须用作图纸（或者计算机作图打印）。,请在报告右上角注明下次实验的名

8、称和房间号,请在报告右上角注明下次实验的名称和房间号,实验课后按要求完成实验报告、并在次周上交。上交地点：F楼上课的实验室实验报告应在一周内完成，下一周上课时交给上课老师，迟交报告者教师有权酌情扣分，迟交周或教学第10周结束后拒收报告，报告成绩记0分。无预习报告者，报告成绩为0分。预习报告及实验报告格式统一按书上要求完成。,实验报告的上交：,注意事项（一）,请假规定：1.病假凭校医院证明且必须补做（必须在病假后一周内补做），否则按零分记成绩。补做实验必须在考试周之前完成。最后一周实验在没有时间补做的情况下可以免修一个实验。具体时间由学生与任课教师协商2.事假凭教务处证明可以补做，任何其他证明一

9、律不可以补做。补做实验必须在考试周之前成。具体时间由学生与任课教师协商3.为了不影响其他同学做实验，迟到15分钟不允许进实验室做实验，按零分记成绩。迟到15分钟以内根据具体情况扣除实验成绩0-15分。,考试不准带教材和做好的实验报告。凡照抄同学实验报告，经教师发现，抄写和被抄写两同学报告均为0分。实验报告应在一周内完成，下一周上课时交给上课老师，迟交报告者教师有权酌情扣分，迟交周或操作考试结束后拒收报告，报告成绩记分。无预习报告者，报告成绩为0分。预习报告及实验报告要求统一按书上要求完成。实验完毕，仪器、桌椅复位。,一.测量与误差的基本概念二.误差分类三.测量结果表示和不确定度计算四.有效数字

10、及其表示五.数据处理方法（列表法、作图法）,基础课主要学习内容：,物理学中有七个基本物理量，其基本单位是：,长度的单位：米；质量的单位：千克；时间的单位：秒；电流的单位：安培；热力学温度的单位：开尔文；物质的量的单位：摩尔；发光强度的单位：坎德拉。,3.1 测量和误差3.2 不确定度估算的基础知识3.3 实验数据有效数字的确定,3.测量、误差和不确定度估算,物理实验以测量为基础：测量的物理意义就是将待测的物理量与一个选作标准的同类量（单位）进行比较，得出他们之间的倍数关系（倍数值就是测量数值）。任何测量都可能存在误差（测量不可能无限准确)。,3.1 测量和误差测量,完整的测量结果应表示为：以电

11、阻测量为例 R=(9101)包括：测量对象 测量对象 测量的 测量值 的量值 不确定度 的单位（Y=y 表示被测对象的真值落在（y，y）范围内的概率很大，的取值与一定的概率相联系。）,测量按获得测量值的方式分为直接测量：指无需对被测的量与其它实测的量进行函数关系的辅助计算而可直接得到被测量值的测量；如：秒表测时间，米尺测长度等。间接测量：指利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系经过计算从而得到被测量值的测量。如：测圆柱的体积，粘滞系数等。组合测量,测量条件测量人员、方法、仪器、环境条件等。多次测量：等精度测量在同样的测量条件下对某一物理量进行的多次重复测量。不等精度测量在多次测量中，只要有

12、一个条件发生变化，就成为不等精度测量。,误差测量值 x 真值 A0误差特性：普遍性、误差是小量 由于真值的不可知，误差实际上很难计算。有时可以用准确度较高的结果作为约定真值来计算误差。误差的表示方法：绝对误差：；相对误差：E=/A0；偏差：x=x-A(A为约定真值）；对公认值或理论值有百分误差：,3.1 测量和误差误差,注意：真值是不可知的约定真值约定真值与仪器方法有关误差与偏差测量的目的和任务使偏差最小求出最近真值估算出最近真值的可靠性实验结果的表示,系统误差定义：在对同一被测量的多次测量过程中，绝对值和符号保持恒定或以可预知的方式变化的测量误差的分量。产生原因：由于测量仪器、测量方法、环境

13、带入 如：单摆实验。可否通过多次测量减小或消除系统误差？,误差分类：系统误差；随机误差,系统误差分类及处理方法：已定系统误差：必须修正 电表、螺旋测微计的零位误差；伏安法测电阻电流表内接、外接由于忽略表内阻引起的误差。未定系统误差：要估计出分布范围（一般为仪器误差仪）如：螺旋测微计制造时的螺纹公差等。,随机误差,定义：在对同一量的多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式变化的测量误差分量。产生原因：实验条件和环境因素无规则的起伏变化。例如：环境温湿度起伏、操作读数时的视差影响。特点：服从统计规律 单峰性：小误差出现的概率比大误差出现的 概率大；多次测量时分布对称，具有抵偿性因此 取多次测量的平

14、均值有利于消减随机误差。有界性：绝对值很大的误差出现的概率近于0,随机误差的处理,假定对一个量进行了n次测量，测得的值为yi(i=1,2，n)，可以用多次测量的算术平均值作为被测量的最佳估计值(假定无系统误差)用标准偏差 Sx（贝塞耳公式）表示测得值的分散性,Sx大，表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量的精密度低；Sx小，表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量的精密度高；Sx可由带统计功能的计算器直接求出。,随机误差的处理举例例：用50分度的游标卡尺测某一圆棒长度L，6次测量 结果如下（单位mm）：250.08，250.14，250.06,250.10,250.06,250.10则：

15、测得值的最佳估计值为 测量列的标准偏差,仪器误差,仪器误差是指在正确使用仪器的条件下，测量所得结果的最大误差限。包含系统误差和随机误差。级别高：随机误差 级别低（工业仪表）：系统误差指针式电表的准确度等级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0 七级。,约定：取仪表、量具的示值误差限或基本误差限为仪。,测量误差与不确定度 不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能 确定的程度。不确定度是一定概率下的误差限值 不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机 误差分量和未定系统误差的联合分布范围。不确定 度总是不为零的正值，是可以具体评定的.由于真值的不可知，误差一般是不能计算的，

16、它可 正、可负、也可能十分接近零。不确定度的权威文件是国际标准化组织(ISO)、国际 计量局(BIPM)等七个国际组织1993年联合推出的 Guide to the expression of Uncertainty in measurement文件；国内法规：JJF1059-1999测 量不确定度评定与表示。,3.2 不确定度估算的基础知识,直接测量量不确定度的估算,总不确定度分为两类不确定度：A 类分量 A 多次重复测量时与随机误差有关的分量；A=Sx B 类分量 B 与未定系统误差有关的分量。B=仪 这两类分量在相同置信概率下用方和根方法合成总不确定度：（我校物理实验教学中一般用总不确定

17、度，置信概率取为95%）,随机变量的分布,正态分布：大量相对独立因素共同作用下得到的随机变量服从正态分布。物理实验中多次独立测量得到的数据一般可以近似看作服从正态分布。表示x 出现概率最大的值，消除 系统误差后，通常就可以得到x 的 真值.称为标准差，决定了线型的宽窄。表示随机变量x 在x1,x2区间出现的概率，称为置信水平。实际测量的任务是通过测量数据求得 和的值。,t 分布,实际测量次数有限，可用平均值和单次测量的标准偏差来估算、：可以证明平均值的标准偏差 与单次测量的 sx 值有以下关系 此时可用平均值及其标准偏差来表示实验结果由于测量次数小，数据离散度大，测量结果将不符合正态分布，而是

18、符合t 分布。此时，的置信水平不是0.683，需乘以与置信水平p、自由度k有关的系数t(p,k)(值可查表)，得到置信水平为p的结果：,多次直接测量量不确定度的简化处理方法,A 类分量A 的估算,B 类分量B=仪,认为 B 主要由仪器的误差特点来决定不确定度合成：,当 5 n 10时，可简化认为 A=Sx（置信概率 95%）,结果表示：以测量列 x 的平均值由A、B 类不确定度合成总不确定度则：,求测量数据列的平均值 用贝塞耳公式求标准偏差Sx 根据使用仪器得出B B=仪 由A、B合成总不确定度Ux 给出直接测量的最后结果 相对不确定度,直接测量量不确定度估算举例,例：用螺旋测微计测某一钢丝的

19、直径，6次测量值yi分别为：0.249,0.250,0.247,0.251,0.253,0.250;同时读得螺旋测微计的零位x0为：0.004,单位mm，已知螺旋测微计的仪器误差为仪=0.004mm，请给出完整的测量结果。解：测得值的最佳估计值为 测量列的标准偏差 测量次数n=6，可近似有 则：测量结果为 x=0.2460.004 mm,单次直接测量量不确定度的简化处理方法,Ux=仪,过程：1.求间接测量量的最佳值 2.写出（或求出）各直接测量量 的不确定度 Ux,Uy,Uz,3.依据不确定度传递公式求出UN或EN 4.完整表示出N的值 EN相对不确定度,间接测量量的不确定度合成,不确定度传递

20、公式,间接测量量的不确定度合成举例,例：已知金属环的外径 内径 高度 求环的体积V 和不确定度UV。解：求环体积 求偏导 合成 求UV 结果 V=9.440.08cm3,S=(8.050.05)cm2,几种错误认识,最佳真值,不确定度,S=8.10cm2，8.00cm2？,有效数字=可靠数字+1位可疑（或欠准）数字,3.3 实验数据有效数字的确定,在实验中我们所测的被测量都是含有误差的数值，对这些数值不能任意取舍，应反映出测量值的准确度。所以在记录数据、计算以及书写测量结果时，应根据测量误差或实验结果的不确定度来定出究竟应取几位有效位数。,有效数字定义：可靠数字与1位可疑（或欠准）数字的全体。

21、,（1）直接测量量（原始数据）的读数应反映仪器的精确度,游标类器具（游标卡尺、分光计度盘、大气压计等）读至游标最小分度的整数倍，即不需估读。,数显仪表及有十进步式标度盘的仪表（电阻箱、电桥、电位差计、数字电压表等）一般应直接读取仪表的示值。不需估读。,（1）直接测量量（原始数据）的读数应反映仪器的精确度,指针式仪表及其它器具，读数时估读到仪器最小分度的1/21/10，或使估读间隔不大于仪器基本误差限的1/51/3。,（1）直接测量量（原始数据）的读数应反映仪器的精确度,注意指针指在整刻度线上时读数的有效位数。,直接读数注意事项第一位非“0”前的“0”不属有效数字，第一位非“0”后的“0”都属有

22、效数字。末位的“0”不能随意增减。0.0021 两位有效数字，0.00201 为三位有效数字，0.002010位四位有效数字,十进单位制中，有效数字的位数不因单位换算而改变。M=30.20 g=3.020104 mg M=30.20 g=30200 mg,（2）科学表达式,M=3.020104 mg not 30.20103 mg not 302010 mg Why？科学表达式：N10n 或者N10-n 的形式，并且N中的小数点位于第1、2位有效数字之间。优点：对大数和小数非常简单！3.810-3 m=3.810-2 dm=3.810-1 cm=3.8 mm,（3）间接测量值的有效位数-运算规

23、则,加减运算的结果末位以参与运算的末位最高的数为 准。（与小数点后位数最少的那个相同）例：11.4+2.56=14.0 75-10.356=65乘除运算结果的有效位数多少以参与运算的有效位数最少的数为准，可比其多取一位。例：3.126570.0157186.245=3.1270.0157186.2=2.6410-4 9.03300.316+100.4=28.6+100.4=129.0幂的运算结果的有效位数与底数的有效位数相同。例：1233=1.860867106 11.090536,（3）间接测量值的有效位数-运算规则,三角函数和对数运算：先进行不确定度估算，结 果取至不确定度那一位。例：常数

24、不影响原有效数字位数。用计算器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）。,（4）测量结果表达式中的有效位数,上大物理实验中心规定：A、S、B、仪、U：有效位数只取1位。中 间过程可取两位。E：有效位数取12位。（E10%时取1位，E10%时取2位。）例：E=0.1%;E=2%;E=10%测量值的最后一位应与不确定度所在位对齐。例：g=980.13cm/s2,Ug=0.32cm/s2,则：g=(980.10.3)cm/s2,舍入规则：4“舍”6“入”；5 前位为奇数“入”，偶数“舍”。例：9.446 9.45 0.235 0.24 0.345 0.34 测量值用科学记数法表示，

25、则不确定度也 应该用科学记数法表示，并且不确定度中 10的幂指数应与测量值中10的幂指数相同。例：m=(2.7561062104)g 应写成：m=(2.7561060.02106)g=(2.760.02)106g,4.实验数据处理,列表法 作图法和图解法 逐差法 最小二乘法和一元线性拟合,列表法处理实验数据,表1：物体下滑加速度 a 与斜面高度 h 的关系,最简单、最常用。要求：1.表格名称。2.表明各栏目物理量及单位。3.自变量由小到大或由大到小按序排列，数据记录 必须正确反映有效数字。4.特殊说明。如自定符号等。,作图法处理实验数据,作图法可形象、直观地显示出物理量之间的函数关系，也可用来

26、求某些物理参数，是一种重要的数据处理方法。作图时要先整理出数据表格，并要用铅笔和正规纸张作图。,作图步骤：实验数据列表如下.表1：伏安法测电阻实验数据,1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小 坐标分度值的选取应能反映测量值的有效位数，一般以 12mm对应于测量仪表的仪表误差。根据表数据U 轴可选1mm对应于0.10V，I 轴可选1mm对应于0.20mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标范围、数据范围）约为130mm130mm。,2.标明坐标轴：用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位,再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。,5.标出图线特征：在图上空白位置标明实验条件或从图上

27、得出的某些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻R大小：从所绘直线上读取两点 A、B 的坐标就可求出 R 值。,电阻伏安特性曲线作图者：*日期：年 月 日,6.标出图名：在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必要的说明。,至此一张图才算完成,由图上A、B两点可得被测电阻R为：,曲线太粗，不均匀，不光滑。应该用直尺、曲线板等工具把实验点连成光滑、均匀的细实线。,不当图例展示：,改正为：,横轴坐标分度选取不当。横轴以3 cm 代表1 V，使作图和读图都很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和读图，一般以1 mm 代表的量值是10的整数次幂或是其2倍或5倍。,改正为：,图纸使

28、用不当。实际作图时，坐标原点的读数可以不从零开始。,图3,改正为：,注意事项：用铅笔作图 正规作图纸。坐标轴、单位、原点。定比例。一般情况下，图纸上每小格（mm）代表测 量值的最后一位可靠数字的1个单位。通常 取 1、2、5，切忌取2.5、3、7等。标度须整齐。标出实验点，连线（光滑细线）。注解和说明。,特点：随时观察数据，判断实验是否正常充分利用数据，减小随机误差 适用范围：自变量等间隔变化的线性函数关系。方法：逐项逐差 多项间隔逐差,逐差法处理实验数据,例：迈克耳逊干涉仪测激光波长（每隔50个条纹测一个数据）,5.判断以下推导过程是否正确？,5.实验方法与基本仪器,比较法 直接比较法：米尺

29、测长度 间接比较法：李萨如图形测电信号频率 放大法 螺旋放大法：螺旋测微器，读数显微镜 光学放大法：望远镜，放大镜，复射式光点检流计 电子学放大法 转换法 参量转换法：测钢丝的杨氏模量 能量转换法：热电、压电、光电、磁电换测,补偿法：电位差计测电动势 模拟法 物理模拟：飞机 数学模拟：静电场描绘,常用力学实验基本仪器介绍,1游标卡尺,游标卡尺的基本原理是：游标上N个分度格的长度与主尺上N-1个分度格的长度相同。若主尺上最小分度值为a，游标上最小分度值为b，则(N-1)a=Nb，主尺上每一格与游标上一格之差为游标的精度值或游标的最小分度值。即若游标卡尺为N=50，a=1mm，其精确度为：1/50

30、=0.02mm,游标尺的读数方法是：先读出主尺上与游标“0”刻度对应的整数刻度L(mm)值，再把主尺上L(mm)以后不足1mm的L部分从游标上读出若游标上第K条线与主尺上某一刻度线对齐，为附尺的格数，则L部分的读数为：,最后结果为：,上图读数为 25+191/50=25.38 mm。,2螺旋测微计,螺旋测微计由一根精密螺杆和与它配套的螺母套筒两部分组成。螺杆后端连接一个可旋转的微分套筒。微分套筒每旋转一周，螺杆前进（或后退）一个螺距若微分套筒圆周上刻有 N个分度，螺距为 a(mm)，则每转动一个分度，螺杆移动的距离为 a/N，螺距为 a=0.5mm，分套筒圆周上刻有50个分度，每转动一个分度，

31、螺杆移动距离为0.5/50=0.01mm，读数时还要估计一位。,注意事项：1.在使用千分尺时，当测量长为零时，读数应为 零。如不为零，要把这一数值记录下来，在测 量时作为校正值d0，测量值等于读数减去校正 值。2.在使用千分尺时，要注意不要丢掉主尺上可能 露出的半整数。3.测量过程螺旋测微计为什么应始终沿一个方向 转动？,常用电学实验基本仪器介绍,1直流电源实验室常用的直流电源有直流稳压电源、直流稳流电源、干电池.直流稳压电源通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转化为直流电，其输出电压基本不随交流电源电压的波动和负载电流的变化而有所起伏，内阻小，输出电压有时在一定范围内可调。使用时要注意防止

32、短路。,直流稳流电源同样是把交流电转变为直流电，且在一定的负载范围内输出稳恒电流，电流大小可调。干电池电压稳定，内阻小，但其容量有限，应注意经常更换。实验室常用的干电池如甲电池，电动势约1.5伏，额定放电电流为300mA。使用时要严禁短路。,2电表实验室常用的指针式电表有均匀刻度的磁电式直流电表，也有非均匀刻度的电磁式交直流两用电表、电动式交直流两用电表等，如指针式直流电流表、指针式直流电压表、交直流两用电流表等，目前数字电压表也得到了广泛的应用。,指针式电表(1)电表的内部结构磁电式仪表：永久磁铁的两个极上连着带圆筒孔腔的极掌，极掌之间装有圆柱形软铁芯，它的作用是使极掌和铁心间的空隙中磁场很

33、强，并且磁力线是以圆柱的轴为中心呈均匀辐射状。在圆柱形铁心和极掌间空隙处放有长方形线圈，线圈上固定一根指针，当有电流流过时，线圈受电磁力矩作用而偏转，直到跟游丝的反扭力矩平衡，线圈偏角的大小与所通入的电流成正比，电流方向不同，偏转方向也不同。,电磁式仪表内部结构分两种：扁线圈吸引型结构和圆线圈推斥型结构。,电动式仪表内部结构包括固定线圈和固定在转轴上的可动线圈。当电流流入固定线圈后在空间形成磁场，而在可动线圈中同时也有电流流过，则与磁电式仪表一样，此可动线圈将受到力矩的作用，会带动与轴相连的指针转动，直至与游丝产生的反作用力矩相平衡。电动力式仪表同样可以交直流两用，刻度也是非均匀的。,(2)电

34、表的主要规格：电表的主要规格有：量程（最大可测电流或电压）、内阻、准确度等级。国家标准规定电表一般分为7个准确度等级：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0。(3)电表盘面常用符号及其意义：,(4)电表的误差：电表的误差可分为基本误差和附加误差两部分。在规定的正常工作条件下正确使用时只需考虑基本误差。电表的基本误差是由其内部特性和质量方面的缺陷等引起的，用绝对误差A和量程Am之比来表示：若电表的准确度等级为K时，在规定的正常工作条件下基本误差极限不大于 K%。,在普通物理实验中一般只考虑基本误差的影响，可按下式简化误差的估算：A=Am K%，即使用某电表测量被测电流或电压时只要

35、被测量不超出表的量程，测量误差只与所选电表的量程和级别有关，被测值越小，测量的相对误差越大。如用量程3V、准确度等级为0.5级的电压表 测得某一电压为2.315V，则 该电压的完整表示为：U=2.320.02V,(5)电表使用的注意事项 正确选择量程，使用多量程电表时应使被测电流或电压小于量程（以防打表）且接近于量程（以减小A/A）；注意极性，正确接线；注意电表的联法：电流表串联在被测电路内，电压表并联在被测电压两端。正确读数：读数时应使眼睛、指针的连线垂直于电表刻度表面，当电表准确度等级在1.0级以上时表盘刻度附近会配有镜面，读数时应使眼睛、指针和指针的像成一直线，以尽量减小读数引起的附加误

36、差。并应估读到电表最小分度的1/2-1/10。,数字电压表 数字电压表是通过A/D转换器芯片采用双积分原理进行A/D转换，实现直流电压的数字显示、测量。它的特点是：测量精度高，温度稳定性好；噪音小，读数稳定；自动调零，自动确定极性，使用方便；输入阻抗高（100M106M），对被测电路几乎无影响；抗干扰能力强，强磁场中照样适用。,数字电压表有单量程、多量程之分，显示有三位半、四位半等，级别有0.01级、0.05等，一般可根据被测电压的大小、精确度等要求选用合适的量程、位数、级别。其电压测量的仪器误差一般用：U=K%U+n个字 来计算，其中第一项中 K 为准确度等级，U 为测量值，此项代表 A/D

37、 转换器和功能转换器的综合误差，第二项 n 个字代表由于数字化处理而带来的误差，一般反映为末位数字的 n 个字的变化量。,3.电阻箱电阻箱一般是由电阻温度系数较小的锰铜线绕制的精密电阻串联而成，通过十进制旋钮可使阻值改变。其主要规格有：总电阻、额定电流（或额定功率）和准确度等级。实验室常用的ZX21型六位十进式电阻箱外形，内部结构为：,总电阻：=9(0.1+1+10+100+1000+10000)=99999.9特殊情况当需用小电阻时可使用电阻箱的BC（总电阻90.1=0.9）或 BD（总电阻9(0.1+1)=9.9）两端，以减小接触电阻的影响。额定电流：有些电阻箱上只标明了额定功率，其额定电

38、流可用公式 I=(P/R)1/2 来求得；,准确度等级与不确定度：ZX21型电阻箱的准确度等级为0.1级（有的型号的电阻箱标明不同范围的电阻，精度等级不一样）。实验室约定：在通常的教学条件下0.1级电阻箱的阻值不确定度R 用下式简化表示R=0.1%R+0.005(N+1)其中：R 为实际取用的电阻，N 为实际使用的十进电阻盘个数，如用AB两端、BC 两端或BD两端时 N 分别为6、1、2。,4.滑线变阻器滑线变阻器是将电阻丝均匀绕在绝缘瓷管上制成的，它有两个固定的接线端A、B，还有一个接在C上的滑动端可沿电阻圈滑动，改变AC、BC间的值。滑线变阻器的主要规格有：全电阻（AB间的电阻）和额定电流

39、（允许通过的最大电流），它在电路中的接法主要有两种：限流；分压。,电学实验操作规程及接线规则 1 合理安排仪器：根据正确的线路图，使经常 要操作的仪器放在近处，要读数的仪器放在眼前，合理布局。2 按回路接线法接线和查线，接线时从电源正极出发接完回路1回到电源负极，再从滑动头C出发接完回路2回到B点，依次再接回路3。查线也用同样方法。,3 预置安全位置，在接通电源前应使C滑至B，使用电电路中电压最小，以防接通电源时电流电压过大损坏仪表、元件。4 接通电源做瞬态实验，观察线路有无异常，排除出现的故障后，正常进行实验。5 拆线时应先切断电源再拆线，严防电源短路。最后将仪器还原，导线扎齐。,一.光学实

40、验的操作守则：1 光学元件大多是由玻璃制成，光学面经过仔细抛光，有些还有一层镀膜，使用时要轻拿轻放，避免撞碰、摔坏。暂时不用应收到元件盒内以防损坏。2 绝对不能用手触摸光学面，只能拿磨砂面。3 不要对着光学元件说话、打喷嚏、咳嗽。,光学实验基础知识介绍,4 光学面有污点时，不要自己擦拭，以防损害元件上可能有的镀膜，应找教师处理。5 光学仪器中的机械部分很多都经过精密加工，应根据操作规程操作，而且动作要轻、慢，严禁盲目及粗鲁操作。,二.消视差：光学实验中经常要准确地测量像的大小、位置等，在调整过程中一定要注意消视差。视差产生的原因：若度量标尺（分划板）与被测物体（像）不共面时，随眼睛的晃动（观察

41、位置稍微改变），标尺与被测物体之间会有相对移动，难以准确测量。消视差的方法：若待测像与标尺（分划板）之间有视差时，说明两者不共面，应稍稍调节像或标尺（分划板）的位置，并同时微微晃动眼睛，直到待测像与标尺之间无相对移动即无视差。,三.共轴调节：共轴调节的目的：使光路中各个透镜的主光轴重合并与带有刻度的导轨平行，同时使物位于主光轴附近。共轴调节方法：1粗调：使光源、物、透镜大致等高共轴；2细调：调整物上 B 点与单个凸透镜共轴：根据透镜成像规律，轴上的物点像总在轴上，轴外的物点成小像时离轴近，成大像时离轴远，则调整物上 B 点与单个凸透镜共轴时采取调整透镜或物的高低左右使 B 成大像时 B1 点向小像的 B2 靠近，最后重合即可。,收获在于认真、努力！谢谢！,