物理实验设计与实践.pptVIP

3.5　量纲分析法 在物理实验中常遇到的困难是在复杂的现象中无法找到被测与可测量之间的定量关系式，量纲分析法可先假定被测量与可测量之间存在某种关系，再借助标准量来求得被测量的最终结果。这种方法原则上可适用于任何物理量的测量，具有十分普遍的意义。 第三十页，共五十二页，2022年，8月28日 弦能振动起来的条件是激励信号的频率f与弦固有频率f0相同，固有频率又与弦长l、弦密度μ以及弦所受的张力F三个量有关。假设 第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日 第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日 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。 第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日 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。 第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日 物理实验设计与实践 物理实验设计与实践 物理实验设计与实践 第一页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第二页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第三页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第四页，共五十二页，2022年，8月28日 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。 第五页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第六页，共五十二页，2022年，8月28日 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 第七页，共五十二页，2022年，8月28日 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