12物理、材料--绪论课--12-13-2.ppt

* * * * 物理实验与数据处理 孙旭炜 2013年2月26日 12级物理、材料 2012-2013-2学期 1、比较法 物理实验中最普遍、最基本的测量方法。 将待测物理量与选作标准单位的物理量进行比较而得到测量值。 （1）将待测量和标准量具直接比较：米尺测量长度等 （2）将待测量与标准量值相关的仪器比较：电表测电流、电压等 一、物理实验的方法 （3）通过比较系统，使待测量和标准量具实现比较： 电桥测电阻 ；物理天平称物体的重（质）量 2、放大法 按照一定规律加以放大后进行测量 （1）累积放大法：用秒表测单摆的周期 （2）机械放大法：游标卡尺利用游标；螺旋测微计利用螺距放大原理 （3）光学放大法：读数显微镜将被测物体放大后再测量 （4）电子学放大法：对微弱电信号经放大器放大后观测，如电桥平衡指 示仪、毫伏表等 3．转换测量法 根据物理量之间的各种效应、原理和函数关系变换后进行测量 （1）参量换测法：利用各种参量的变换及变化规律 （2）能量换测法： 单摆测重力加速度利用 例如：热电转换、压电转换、光电转换 利用能量相互转换的规律，把不易测得的量转换为易测得的量。一般电学量易测，通常使待测量通过各种传感器或敏感器件转换成电学量进行测量 4．模拟法 以相似性原理为基础，不直接研究自然现象或过程本身，用与这些现象或过程相似的模型来研究的方法。 （1）物理模拟：保持同一物理本质的模拟。例：用“风洞”中的飞机模型模拟实际飞机在大气中的飞行。 （2）数学模拟：把不同本质的物理现象或过程，用同一个数学方程来描述。例如用稳恒电流场模拟静电场。就是基于这两种场的分布有相同的数学形式。 （3）计算机模拟：随着计算机的不断发展和广泛应用，这将使物理实验的面貌发生很大的变化。 5、替代法 用已知的标准量去代替未知的待测量，以保持状态和效果相同，从而推出待测量的方法 如，用合力替代各分力，用总电阻替代各分电阻，浮力替代液体对物体的各个压力等。 将k2接到a点，调节R1记下G2读数I2, 再将k2接到b点，调节R2使G2读数与原来读数相等（I2） ，这时 R2的读数就是G1的内阻。 替代法测电表内阻 G1 G2 。 a b 。 。 。 。 k2 k1 R2 R1 在多因素的物理现象中，先控制某些量不变, 研究某一因素对现象产生影响的一种方法 6、控制法 如R＝U/I，在I与R的关系时，保持U不变； 在研究I与U的关系时，需要保持R不变。 7、对称法 当系统误差的大小和方向是个确定值（或按一定规律变化），可用对称法消除系统误差。 通过将极性、方向和左右位置等进行变换测量 （1）正向与反向的测量（包括异号法）：对大小和取向不变的系统误差，通过正、反两个方向测量后，可收到加减相消的结果。 异号法：设某一物理量真值为A0，测量时的系统误差为＋ΔA，则正向测量时得到的测量值：A正＝A0＋ΔA，反向测量时得到的测量值：A反＝A0－ΔA 平均值为： 例：异号法：登滑线式惠斯电桥，改变电源极性（改变电流方向），以消除由于检流计零点漂移而引入的偏差。异号法：消除地磁场的影响 例:滑线式惠斯登电桥，交换法：将Rx与R3的位置对调测量，可消除比率臂电阻丝不均匀的系统误差。 天平，被测物与砝码互换位置（复称法），可消除两个臂长短的差异引起的误差。 （2）平衡情况下的待测量与标准量的位置互换（交换法）： （3）内插法： 测一约2000Ω电阻，比率为1，调到基本平衡时，比较臂为R0=2000 Ω ，距平衡位置差m格，（如向右偏0.4格）若比较臂电阻增加（最小步进）1Ω，检流计指针向左偏离平衡位置n格（如为0.6格） ，无法调到平衡。这时可用内插法求Rx： 利用测出的A、B两点测量值，求这两点之间C点的测量值 可提高仪器原有的精度 例：箱式惠斯登电桥 10 0 10 ＋ － m格 n格 Rx＝R0＋ΔR＝2000.4Ω ΔR＝0.4Ω ? 4.927 120 4.883 4.839 4.795 4.751 4.707 4.674 4.631 4.587 4.543 4.499 110 4.456 4.413 4.371 4.328 4.285 4.242 4.199 4.157 4.115 4.072 100 4.030 3.988 3.946 3.904 3.862 3.820 3.778 3.736 3.694 3.652 90 3.610 3.568 3.526 3.484 3.442 3.400 3.358 3.31