物理实验绪论

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十进制单位换算不影响有效数字
例如80.20g是四位有效数字，若用千克单位表示则为
O.08020kg，仍为四位有效数字。但是用毫克单位表示写 成80200mg，就有问题了，因为按有效数字规定，最后一 位是有误差的数，原来数据80.20g有误差数是在1/100g位 上，当写成80200mg时有误差数是在1/1000g位上，则数据 的准确性变了。 为了解决这个矛盾，应使用所谓科学记数法，即把数 据写成小数点前只有一位，再乘以lO的幂次来表示。如上 述质量数据可写成8.020×104mg 或 8.020×10-2kg，它们 都是四位有效数字，这样在十进制单位换算时，不会改变 有效数字的位数。
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实验报告
实验报告是写给同行看的，所以必须充分反映自己 的工作收获和结果，反映自己的能力水平，要有自 己的特色，要有条理性，并注意运用科学术语，一
定要有实验的结论和对实验结果的讨论、分析或评
估。实验原理要简明扼要，要有必要的电路图或光 路图，要有主要的数据处理过程，一定要列出实验 结果，尤其是利用作图求得的一些物理量。
验方法和测量哪些数据才能实现实验的目的。
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预习报告内容：
1. 实验名称，实验目的；
2. 实验简图（电路图或光路图），
3. 记录主要公式；
4. 列出记录数据表格（分清已知量、
指定量、待测量和单位）。
无需照抄实验原理！
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实验操作要求
1. 2. 3. 4. 5. 遵守实验室规则； 了解实验仪器的使用及注意事项； 正式测量之前可作试验性探索操作； 仔细观察和认真分析实验现象； 如实记录实验数据和现象; 用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动 7. 整理仪器，清扫实验室。
1. 学生上课必须准时，不得迟到缺课。 2. 未完成预习和预习报告者，教师有权停止其实验或 成绩降档！
3. 学生在实验室的仪器组号应与其本人学号一一对应！
离开实验室前，先将数据交给教师审阅签名，然后 整理好仪器才能离开。 4. 实验报告（内附教师签字的数据）必须在一周内交至 物理楼四楼的实验报告柜内！
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实验项目及考核
实验项目和进度：每个同学按要求完成15个实验(48 学时) 或20个实验(64学时)或12个项目(40学时) ,实验
课结束后未完成规定个数的同学不再补课。 物理实验成绩以平时成绩为主，期末考试成绩为辅， 期末考试形式多样，无论实验项目是否全部完成， 均要参加考试。
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网络教学资源
• http://202.197.59.18/labcenter 为中 心网站，有丰富的教学内容，包括教学 课件、教案、教学录像、仪器库、仿真 实验等，欢迎访问浏览。
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实验报告内容
1. 2. 3. 实验名称，上课时间，指导老师，姓名学号等； 实验目的； 原理简述（原理图、电路图或光路图，以及主 要计算公式等）； 4. 主要实验仪器设备；
5.
6.
实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图及实验
结果和结论； 实ห้องสมุดไป่ตู้现象分析、误差评估、小结和讨论。
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教学环节中应注意
函数的运算规则及有效数字
（1）通常函数的有效数字同自变量的相同；
（2）若自变量给出了不确定度，则（1）的结果多保留 一位或几位，再用传递公式计算函数的不确定度； （3）由不确定度决定最终有效数字位数。
另外，自变量未给出不确定度，还可以用近似不确 定度的办法确定函数的有效数字位数。自变量的近似 不确定度即为量具的最小分度值。
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学生网上选课须知
• 学习委员认真阅读学习委员职责并认真传达给本班同学， 协助同学完成初次选课 • 中心的课程安排，考试安排等都通过网站通知栏发布， 不再以其它形式通知到每位同学，请同学们随时关注中 心选课网站的通知并相互转告 • 具体选课方法见学习委员职责 • 购买实验报告纸，预习册等（第2周周五晚7：00）
例：若需保留四位有效数字
4.32749→4.327 4.32750→4.328
4.32751→4.328 4.32850→4.328
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有效数字的几个注意问题
1、“0”在数据中的作用 “0” 在其他数字之间或之后为有效数字，在之前则 不是有效数字。例如：O.3和0.03都是一位有效数字， 而103.00则是五位有效数字。 2、单位换算对有效数字的影响 非十进制单位换算时，有效数字位数可以改变。例 如时间 t (1.8 0.1) min，1.8为两位有效数字，误差 位在O.1min=6s位上。若以秒为单位，应写成： t (180 6) s，误差位仍在秒位上，并未改变数据 的精度，但108为三位有效数字。
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乘、除法：诸量相乘（除）后其积（商） 所保留的有效数字，只须与诸因子中有效 数字最少的一个相同。 4.178 × 10.1 4178 4178 421978=42.2
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• 若给出各分量误差，则误差在运算过程 中取两位，最后结果取一位。 • 最后由绝对误差决定最后结果的有效数 字到哪一位。
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632.8nm 0.6328m 6.328 10 7 m 科学记数法：
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有效数字的运算
加、减法：诸量相加（相减）时，其 和（差）数在小数点后所应保留的位 数与诸数中小数点后位数最少的一个 相同。
4.178
+ 21.3
25.478 = 25.5
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有效数字的运算
• 若各分量给出了误差，则先求绝对误差，计算时舍去小于分量 中最大绝对误差1/3的分误差，在误差运算过程中取两位，结果 取一位；计算Y，各分量位数取到比误差所在位多一位；用绝对 误差决定最后的有效数字。
（被测物理量）与选作标准单位的同类物 理量进行比较的过程，其比值即为被测物 理量的测量值。
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测
量
• 直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物 理量的标准单位相比较直接得到测量值； • 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的 已知函数关系，求得该被测物理。
• 测量值 = 读数值(有效数字)+单位
大学物理实验课
绪 论
中南大学物理实验中心
2012年2月
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【1】.物理实验上课须知 【2】.为什么要上，怎样上好物理实验课 【3】.测量、误差和不确定度估计 【4】.数据处理方法简介
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1. 上课须知
选课网址
http://202.197.59.18/xuanke
• 可使用任何连网计算机进行上网选课， 服务器24小时开通（系统维护时除外）。 • 物理实验中心也可以提供上网选课：
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提高实验素养
• 培养理论联系实际和实事求是的科学作风； • 严肃认真的工作态度；
• 主动研究和创新的探索精神；
• 遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良 品德。
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物理实验课程不同于一般的探索性的科学实验 研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，可使 同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能 诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事 科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素 质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默 化的作用。
由y的不确定度决定了y的有效数字需保留到小数点 后3位。 通常对数的小数点后的位数与真数的有效位数相同。
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有效数字尾数的舍入规则
“四舍五入”规则入的机会总是大于舍的机会，因而不合理。 现在通用的规则是： “四舍六入五凑偶”，即被舍位数字
小于五舍大于五入；等于五时，若保留的末位数字为奇数
时，则加1，为偶数时则不变，即把保留的末位数凑为偶数。
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【2】为什么要上物理实验课 物理实验的作用
物理学是研究物质运动一般规律及物质基本
结构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其 它自然科学和工程技术的基础。 物理学是一门实验科学，物理实验在物理 学的产生、发展和应用过程中起着重要作用。
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• 伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终 成为一门科学。 • 经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。
Eric A. Cornell
Wolfgang Ketterle
Carl E. Wieman
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物理实验课的目的
• 学习实验知识
• 培养实验能力
• 提高实验素养
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学习实验知识
通过对实验现象的观察、分析和对物 理量的测量，学习物理实验知识和设 计思想，掌握和理解物理理论。
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培养实验能力
• 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； • 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析 判断； • 正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线， 说明实验结果，撰写合格的实验报告； • 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。
希望同学们能重视这门课程的学习，经过半 年的时间，真正能学有所得。
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【2】怎样上好物理实验课
三个主要环节，平时成绩的来源
• 实验预习—实验能否取得主动的关键
• 实验操作—实验课的核心环节
• 实验报告—实验的总结
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实验预习
• 明确实验目的，
• 预习实验原理， • 了解实验注意事项。
预习报告是实验工作的前期准备，是写给 自己参考用的，故要求简单明了。实验前应 清楚本次实验应达到什么目的，通过什么实

y (8.679 0.002 ) 10
1
注意：若x未给出不确定度，可取其近似不确定度为量具
的最小分度值1分，进而可求出y的不确定度，最后决定y的 有效数字位数，如例2。
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例2：已知 x 25.4 ，计算 y ln x 。 解：x的近似不确定度为 S x 0.1
Sx y 0.1 S y Sx 0.0039 0.004 x x 25.4 y ln x ln 25.4 3.235
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x 6013 1 ，计算 y sin x 。 例1：已知