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大学物理实验期末复习材料我要，马上行动经，绝不放弃！ 绪论-测量的不确定度与数据处理 1、有效数字、有效数字的单位换算 有效数字：测量结果中所有可靠数字和一个欠准数统称为有效数字。 有效数字的单位换算：在单位换锁或变换小数点位置时，不能改变有效数字位数，而是应运用科学计数法，把不同单位用10的不同次幂表示。 2、测量不确定度：测量不确定度是与测量结果相关联的参数，表征测量值的分散性、准确性和可靠程度，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。 1nx=åxini=1 测量结果的最佳估计值 A类不确定度 UA=sx=D仪3 å(x-x)ii=1n2n´(n-1) B类不确定度 合成不确定度 UB=U=UA2+UB2测量结果的表示 x=x±U 3、数据处理方法：作图法、逐差法 作图法：1）：图示法：选取合适的坐标纸，把两组互相关联的物理量的每一对测量值标记成坐标纸上的一个点，用符号“+”表示，叫做数据点，然后根据实验的性质，把这些点连成折线，或拟合成直线或曲线，这就是图示法。 2）：图解法解实验方程：线性方程，Y=mx+b 其参数的误差与所有测量数据的误差都有关，也与坐标纸的种类、大小以及作图者自身的因素有关。 3):曲线的改直 逐差法：自变量等间隔变化，而两物理量之间又呈现线性关系时，我们除了采用图解法，最小二乘法以外，还可采用逐差法。 逐差法要求自变量等间隔变化而函数关系为线性。 实验一 长度和固体密度的测量 3、千分尺的零点读数：千分尺的测量面密合时，微分筒零线一般不和固定套管的横线对齐，而显示某一读数，这个读数叫做零点读数。 实验二 伸长法测量扬氏弹性模量 1、光杠杆原理测量微小长度变化量，其原理图，及测量公式的推导 原理图为讲义二P14-15 的2-4-1和2-4-2图 测量公式的推导：被测微小长度变化量L=bN2D L<<b 转角甚小 1 我要，马上行动经，绝不放弃！ 所以Lb 由光学反射定律可知：X0OX1=2ND 所以2Lb=ND 所以L=bN2D 2、 在用伸长法测杨氏弹性模量的实验中，如何找到清晰的标尺的像？ 先调节目镜与十字叉丝的间距，使叉丝在目镜焦平面内，经目镜放大后，在观察者的明视距离处成一放大的虚像，这时叉丝的像很清晰。然后沿望远镜筒外边缘观察，是否能从平面镜中看到标尺的像，若看不到，则应左右移动测量系统支架，直到能看到为止，最后通过望远镜进行观察，这时若标尺像不清晰，可旋转外筒改变目镜筒与物镜间的距离，直至能看清标尺像。 实验三 惠斯登电桥 1、惠斯登电桥的结构及用途 结构：它是由四个电阻R1R2R3R4连接成一个闭合环路，每个边称为电桥的桥臂，四个电阻的连接点称为顶点。在电桥的一对对顶点连接电源E，另一对对顶点连接检流计G。 用途：用惠斯登电桥测量中值电阻 2、电桥灵敏度，电桥的灵敏度与电源电压、检流计灵敏度间的关系 所谓电桥的灵敏度就是电桥平衡时Rx发生单位改变是检流计偏转的格数。 定义式为S=n/(Rx/Rx) 与检流计的电流灵敏度Si成正比。 与电源的电动势E成正比。 3、惠斯登电桥的电路原理图，用交换法测量的优点 优点：待测电阻的准确度误差仅有测定臂电阻的准确度等级决定，减小测量所带来的误差。 实验五 电阻元件伏安特性的测定 1、线性元件 有一类元件，例如金属膜电阻，其两端的电压与流经它的电阻成正比，它的伏安特性曲线是一条直线，这类元件称为线性元件。 2、在电阻元件伏安特性的测定实验中，如何选择测量线路？为了减小接入误差，应怎样选择电表？ 大的电阻用内接法，小电阻用外接法。 当RX>RARr时，选用电流表内接法；所产生的接入误差小于电流表外接法所产生的接入误差。这时应该选择电流表内接电路进行测量。 当RX<RARr，选用电流表外接法。还应用内阻大的电压表测量电压，选用内阻小的电流表测量电流。 3、二极管正向伏安特性曲线的测量线路，其电路图及理由 电路图为P37 4-3-3的图 把Rx改成二极管 理由：二极管的正向电阻值较小且电流表本身就有内阻故采用电流表外接法。 2 我要，马上行动经，绝不放弃！ 实验六 示波器的原理及使用 1、示波器中，水平偏转板、垂直偏转板各自所加的信号? 水平偏转板加锯齿波电压，垂直偏转板加被测信号。 2、李萨如实验中，如果屏幕显示的图形在快速翻转，应怎样调节？ 答：调节音频信号发生器的信号频率，当fxfy分别为2、1、2/3、1/2及1/3时，使李萨如图形稳定。 3、扫描频率偏大会造成示波器观察到的正弦波形怎样变化？ U=f 且速度U不变 所以频率增大时 波长变小 示波器上所出现的波数增多。 3、 如何从示波器上得出正弦波电压的大小与频率？ 示波器横轴为正弦电压信号的X轴，读出一个周期的时间T，1/T即为频率； 示波器纵轴为正弦电压信号的Y轴，读出正弦波波峰到波谷的距离，即是信号的大小值。 实验八 薄透镜焦距的测定 1、测量凸透镜焦距的一般方法有哪些 1.物距、像距法 2.二次成像法 3.自准直法 2、在光具座上调节光学系统时应满足的条件 共轴等高调节 3、物距像距法测量凸透镜焦距的光路图及其原理、公式 物距像距法：图为P79页6-1-1 S为物距，S为像距，焦距f=S.S/(S-S)=-S.S/(S-S) 4、二次成像、二次成像法测量凸透镜焦距的光路图及其原理、公式 图为P79页6-1-2 当物体AB与像距的间距L>4f时，透镜在L间移动，可在屏上两次成像，一次形成放大的像，一次形成缩小的像。 f=X(L-X)/L. =(X-d)(L-X+d)/L 最后得到f=(L2-d2)/4L 其中，L为物与象屏的间距，d为透镜转移的距离。 实验九 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究 1、气垫导轨的实验装置组成 答：气垫导轨、滑块、光电测量系统。 2、气垫导轨调水平的方法有几种 静态法：在气轨通气后将滑块静放在导轨上 通过滑块运动情况来判断，静止则水平，否则不平衡。 动态法：气轨通气后给滑块一定的初速度，让滑块在轨道上往返滑动，若滑块通过两个店门的时间一样则七点导轨水平。 3、气垫实验中，测量速度和加速度的实验原理，及其原理图 3 我要，马上行动经，绝不放弃！ Dxv=Dt速度：物体做直线运动时，t到t+t的时间间隔内，物体运动通过的位移为x， 加速度：V22-V12=2as a为加速度 v1为初速度 v2末速度 s位移 图为P19页 实验十 应用霍尔效应测量磁场 填空题 1、霍尔效应、应用霍尔效应测量磁场的原理 答：当洛伦磁力fB、f电场力、fE相等时，电荷的积累达到动态平衡，这时在薄片两侧面D、D之间所建立的电场EH称为霍尔电场，相应的电压UH称为霍尔电压，这样的现象称为霍尔效应。 根据UH=KHIB，如果知道了霍尔元件的灵敏度KH，用仪器测出控制电流I和霍尔电压UH，就可以算出霍尔片所在的磁感应强度B的大小。这就是应用霍尔效应测量磁场的原理。 1、 换向法、如何应用换向法消除四种副效应的影响，测得霍尔电压UH值 换向法：为了消除负效应电压的影响U0、UN和URL的影响，在测量时，分别改变控制电流I的方向和磁场B的方向，测下四种情况下的电压，然后取平均值，得到霍尔电压的方法。 应用： 当B为正，I为正时，测得的电压即为U1，此时，领各种电压均为正，则有 U1=UH+U0+UN+URL B仍为正，I仍为负，此时UH和U0换向，而UN和URL不换向，测得的电压为 U2=-UH-U0+UN+URL B换为负，I仍为负，此时UH又换为正，U0换仍为负，UN和URL换向为负，测得的电压为 U3=UH-U0-UN-URL B仍为负，I再换为正，此时UH为负，U0为正，UN和URL换向为负，测得的电压为 U4=-UH+U0-UN-URL 4 我要，马上行动经，绝不放弃！ UH=1/4 5