电子测量教材-信-刘-.doc

绪 论 1 测量误差及数据处理 1 测量结果的评定和不确定度 4 有效数字及其运算法则 8 数据处理方法 9 习 题 10 附录 常用物理数据 11 电磁学实验基本知识 14 一、分压器、限流器的使用与伏安法测电阻 24 二、用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性 27 三、示波器实验 29 四、RLC串联电路幅频特性的研究 33 五、 傅立叶分解合成 35 六、交流电桥 39 七、等厚干涉 45 八、光电效应—普朗克常数的测定 47 绪 论 大学物理实验课是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。 1、物理实验的三个环节 1）课前预习，写出实验预习报告。 2）课堂实验，要求亲自动手，认真操作，详细记录。 3）课后进行数据处理，完成实验报告。 2、预习报告要求： 1）写实验目的、主要原理、公式（包括式中各量意义）、线路图或光路图及关键步骤。 2）画好原始数据表格，单独用一张纸 3、实验报告规格 1)实验题目、实验目的； 2)实验原理，主要公式和必要光路、电路或示意图； 3)实验步骤，要求简明扼要； 4)原始数据记录，包括主要仪器名称、规格、编号； 5)数据处理、作图、误差分析。要保留计算过程，以便检查； 6)结论。要写清楚，不要淹没在处理数据的过程中； 7)思考题、讨论、分析或心得体会。 测量误差及数据处理 误差分析和数据处理是物理实验课的基础，是一切实验结果中不可缺少的内容，是不可分割的两部分。实验中的误差分析，其目的是对实验结果做出评定，最大限度的减小实验误差，或指出减小实验误差的方向，提高测量结果的可信赖程度。对低年级大学生，重点放在几个重要概念及最简单情况下的误差处理方法，不进行严密的数学论证。 一、测量与误差 测量：把待测量与作为标准的量（仪器）进行比较，确定出待测量是标准量的多少 倍的过程就叫做测量。 例如，物体的质量可通过与规定用千克作为标准单位的标准砝码进行比较而得出测量结果。测量得到的实验数据应包含测量值的大小和单位，二者是缺一不可的。 一个被测物理量，除了用数值和单位来表征它外，还有一个很重要的表征它的参数，这便是对测量结果可靠性的定量估计。对测量结果可靠性的定量估计与其数值和单位至少具有同等的重要意义，三者是缺一不可的。 2、测量的分类 测量可以分为两类。按照测量结果获得的方法来分，可将测量分为直接测量和间接测量两类，而从测量条件是否相同来分，又有所谓等精度测量和不等精度测量。 直接测量就是把待测量与标准量直接比较得出结果。如用米尺测量物体的长度，用电流表测量电流等，都是直接测量。 间接测量借助函数关系由直接测量的结果计算出所谓的物理量。例如已知了路程和时间，根据速度、时间和路程之间的关系求出的速度就是间接测量。 一个物理量能否直接测量不是绝对的。随着科学技术的发展，测量仪器的改进，很多原来只能间接测量的量，现在可以直接测量了。 根据测量条件来分，有等精度测量和非等精度测量。等精度测量是指在同一（相同）条件下进行的多次测量，如同一个人，用同一台仪器，每次测量时周围环境条件相同，等精度测量每次测量的可靠程度相同。反之，若每次测量时的条件不同，或测量仪器改变，或测量方法、条件改变。这样所进行的一系列测量叫做非等精度测量。物理实验中大多采用等精度测量。应该指出：重复测量必须是重复进行测量的整个操作过程，而不是仅仅为重复读数。 3、仪器性能基本概念。 熟悉仪器性能，掌握仪器的使用方法及正确进行读数，是每个测量者必备的基础知识。如下简单介绍仪器精密度、准确度和量程等基本概念。 仪器精密度：是指仪器的最小分度相当的物理量。仪器最小的分度越小，所测量物理量的位数就越多，仪器精密度就越高。对测量读数最小一位的取值，一般在仪器最小分度范围内再进行估计读出一位数字。如具有毫米分度的米尺，其精密度为1毫米，应估读出到毫米的十分位；螺旋测微器的精密度为0.01毫米，应估读出到毫米的千分位。 仪器准确度：是指仪器测量读数的可靠程度。一般标在仪器上或写在仪器说明书上。如电学仪表所标示的级别就是该仪器的准确度。对于没有标明准确度的仪器，可粗略地取仪器最小的分度数值或最小分度数值的一半，一般对连续读数的仪器取最小分度数值的一半，对非连续读数的仪器取最小的分度数值。在制造仪器时，其最小的分度数值是受仪器准确度约束的，对不同的仪器准确度是不一样的，对测量长度的常用仪器米尺、游标卡尺和螺旋测微器它们的仪器准确度依次提高。 量程：是指仪器所能测量的物理量最大值和最小值之差，即仪器的测量范围（有时也将所能测量的最大值称量程）。测量过程中，超过仪器量程使用仪器是不允许的，轻则仪器准确度降低，使用寿命缩短，重则损坏仪器。 4、误差与偏差 测量的目的就是