物理实验设计与实践.ppt

dzfdfg 3.2 放大法通过某种方法将被测量放大后，再进行测量。 如：测酸、碱、盐溶液的浓度. 用压电传感器 测驾驶员座椅的 受力分布。 3.5 模拟法 模拟法是以相似性原理为基础，从模型实验开始发展起来的，研究物质或事物物理属性等变化规律的实验方法。对不易测量的量，用对模型的测量代替对原型的测量。 四、物理实验中的基本调整与操作技术 2.1零位调整 （1）利用仪器的零位校准器进行调整，例如天平、电表等 (2) 零位校准器，则利用初读数对测量值进行修正 螺旋测微计零差 眼睛位置不同，所得测量结果不同 2.2 水平铅直调整 由于受地球引力的作用，实验仪器要求达到水平或铅直状态才能正常工作，例如天平和气轨的调节器水平，调三线摆的水平和铅直等。水平和铅直调节过程要注意观察，切忌盲目调节。 2.3 消除视差 2.4 先粗调后细调 2.5 等高共轴调整 2.6 逐次逼近法 2.7 先定性后定量 五.误差在实验中的应用 5.1测量方法选择 例1：测量某电源的输出电压，要求测量结果的相对误差Er≤0.05%。给定条件是：电压表2.5级，电位差计0.5级，可变标准电压源0.01级。 为使各物理量测量结果的误差最小，需要进行误差来源及误差传递的分析，并结合可能提供的仪器，确定合适的具体测量方法。 解： 思路一：若用电压表直接测量，由于，要求电表准确度等级为0.05级，因此无法达到课题要求 思路二：用电位差计行吗？由于给定的电位差计精度只有0.5级，显然达不到课题所规定的要求。 思路三：用可变标准电源与被测电动势进行平衡补偿测量，但又没有提供检流计。 思路四：采用“微差法”来达到课题要求。 物理实验设计与实践 物理实验设计与实践 物理实验方法 与实验设计 徐志君 xzj@zjut.edu.cn 一. 误差与回顾 二. 实验数据处理方法 三. 物理实验的基本方法 四. 物理实验中的基本调整与操作技术 五. 误差在实验设计中的应用 内容提要 一 误差与回顾 1.1 思想与观点： 测量永远伴随有误差. 误差分析、不确定度计算以及数据处理贯穿实验的过程始终。 ? 实验前的设计与论证 ? 实验过程中的控制与监视 ? 实验结束后的数据处理和结果分析 1.2 不确定度计算流程 设间接待测量： 直接测量量: 直接测量量的不确定度：　　　　　　　 则有 直接测量量吗？ 单次测量吗？ 单次测量结果＝测量值±△ x=x?Δ(单位) 是 否 ?找测量式 是 否 对结果作出评价 二 实验数据处理方法 2.1列表法 （1）各栏目均应标注名称和单位 （2）列入表中的主要应是原始数据，从表格中要尽量使人看到数据处理的方法和思路，而不能把列表变成简单的数据堆积。 （3）栏目的顺序应充分注意数据的联系和计算的程序，力求条理性和简明化。 （4）必要的附加说明，如测量仪器的规格、测量条件、表格名称等等。 2.2 作图法 1. 作图规则： 2. 图解法求拟合直线的斜率和截距 3. 内插曲线上读取没有进行测量的某些量值。 4. 外推法可从曲线延伸部分估读出原测量数据范围以外的量值。 5. 发现实验中个别的测量大误差，同时，作图连线对数据点可起到平均的作用，从而减少随机误差. 6. 曲改直 当两个被测物理变量之间存在多项式函数关系，X等间隔变化，且X的误差可以不计的条件下, 对于X： X1, X2…Xn,…X2n； 对应有 Y：Y1,Y2…Yn…Y2n。将其分成两组，进行逐差： 2.3逐差法 求得 得到：Y = a + bX 2.4．实验数据的直线拟合（线性回归） 最小二乘法原理：若能找到一条最佳的拟合直线，那么这条拟合直线上各相应点的值与测量值之差的平方和在所有拟合直线中应是最小的。 设在某一实验中，可控物理量取x1,x2,x3,···值时，对应物理量依次取y1,y2,y3,···值。从这些观测量中求出一个误差最小的最佳经验公式： 方法 非电量电测 非光量的光测 比较法 放大法 模拟法 转换测量 干涉计量 平衡法（示零比较） 量纲分析法 补偿法（示零比较） 非平衡法 机械放大 光放大 电放大 累积放大 三．物理实验的基本方法 直接比较 间接比较 3.1 比较法 将被测量与相关标准量进行直接或间接比较,得到测量值的方法。 （1）将待测量和标准量具直接比较 l 50 100 200 mA 0 200 （2）间接比较测量法：当一些物理量难用直接比较法测量时，可以利用物理量之间的函数关系将待测物理量与同类标准量进行间接比较测量出