大学物理实验预备知识(郑大).ppt

1901年，首届诺贝尔物理学奖金得主德国人伦琴(W.C.R?ntgen)，他因发现X射线而获奖；1902年的得主是荷兰人塞曼(P.Zeeman)，他在1894年发现光谱线在磁场中分裂的现象； 1903年的得主是法国人贝可勒尔(H.A.Becquerel)和居里夫妇(P.Curie，M.S.Curie)，他们发现了天然放射性，由此成为了核物理学的奠基人。由此看出，这些实验方面的发现已被公认为是物理学发展中的最伟大的成就。可见实验物理在物理学发展中的地位是多么重要。 (2)从物理规律的建立过程看实验物理的重要性。 1924年法国人德布罗意(De Broglie)在光波具有微粒性的启发下，明确提出实物粒子具有波动性，即物质波和粒子的缔合概念，通常人们将它描述为波粒二重性或二象性。这是一个大胆而伟大的假设。物理伟人爱因斯坦(A.Einstein)对此给予充分的肯定，他称这是照亮我们最难解开的物理学之谜的第一缕微弱的光。并提名德布罗意获诺贝尔物理学奖金。要强调说明的是，理论上美妙的假设或推理，要最终成为被公认的物理规律，还必须有实验结果的验证。德布罗意本人当时指出，可以通过电子在晶体上的衍射实验来证明上述假设。 果然，在1927年美国科学家戴维孙(C.J.Davisson)和革末(L.H.Germer)用被电场加速的电子束打在镍晶体上，从而得到衍射环纹照片，恰如光波在光栅上的衍射花样。同时由加速电场计算出电子束动量对应的物质波长与在晶体光栅上衍射极大值对应波长的关系，证实了德布罗意关于p、 间的假设关系成立。 最终使德布罗意的假设得到公认，他本人也获得了1929年的诺贝尔物理学奖。这一历史事实雄辩地说明了实验结果在物理学概念的提出、理论规律的确立及被公认的过程中所占的重要地位和所起的关键作用。 间接测量不确定度合成步骤 间接测量不确定度的合成 3.根据公式求出间接测量量的不确定度: 或相对不确定度: 1.求出各直接测量量的平均值 和合成不确 定度 （加减时)或相对不确定度 (乘除、指数时); 2.求出间接测量量的平均值: 4.测量结果表示为： 例2：测得某园柱体质量M，直径D，高度H值如下，计算其密度及不确定度。 间接测量不确定度的合成 举 例 例2解：1、园柱体密度公式： 2、计算密度平均值： 三位有效数字 3、间接测量量的不确定度计算 误差只取一位 测量结果： 最后一位与误差位对齐 数据处理的基本方法 作图法处理实验数据 最小二乘法线性拟合 逐差法处理实验数据 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，也可用来求某些物理参数，因此它是一种重要的数据处理方法。作图时要先整理出数据表格，并要用坐标纸作图。 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基本反映测量值的准确度或精密度。根据表１数据U 轴可选1mm对应于0.10 V，I 轴可选1mm对应于0.20 mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标范围、数据范围） 约为130 mm×130 m。 表1：伏安法测电阻实验数据 例3： 作图法处理实验数据 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。 I (mA) U (V) 8.00 4.00 20.00 16.00 12.00 18.00 14.00 10.00 6.00 2.00 0 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 1.00 3.00 5.00 7.00 9.00 3.标实验点： 实验点可用“ ”、 “ ”、“ ”等符号标出（同一坐标系下不同曲线用不同的符号）。 4. 连成图线： 用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使图线线正穿过实验点时可以在 两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图点处断开。 作图法处理实验数据 5.标出图线特征： 在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的某些参数。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。 I (mA) U (V) 8.00 4.00 20.00 16.00 12.00 18.00 14.00 10.00 6.00 2.00 0 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 1.00 3.00 5.00 7.00 9.00 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。 A(1.