大学物理实验考试大纲

大学物理实验（一）考试大纲绪论误差理论与数据处理1.测量与误差（1）知道测量的概念和测量的三要素（大小、单位、不确定度）。（2）知道测量的分类方法，会判断测量类型。①根据测量方法可以把测量分为直接测量与间接测量；②根据测量条件可以把测量分为等精度测量与非等精度测量；（3）知道仪器误差、电表准确度等级和量程的概念。（4）知道测量的精密度、准确度和精确度的概念。（5）知道真值和误差的概念和定义（0dxxx）。（6）知道误差的分类，会判断误差的类别。①根据误差的形式可以分为绝对误差和相对误差。②根据误差的性质可以分为随机误差和系统误差。（7）知道算术平均值、偏差、标准偏差和算术平均值的标准偏差计算公式和计算方法①算术平均值：niixnx11；②偏差：xxxii；③标准偏差：112nxxsniix；④算术平均值的标准偏差：)1(12nnxxnssniixx。（8）知道正态分布的特点（单峰性、对称性、有界性、抵偿性）。2.测量结果的不确定度评定（1）知道不确定的概念和分类。（2）知道直接测量量不确定度的估算方法：①A类不确定度：)1()(12nnxxsxuniixA（单位）；②B类不确定度：3)(仪xuB（单位）；如果考虑估计误差，且估计误差远大于仪器误差则B类不确定度：3)(估xuB（单位）；③合成不确定度：22)()()(xuxuxuBA（单位），合成不确定度保留1-2位有效数字；④相对不确定度：%100)()(xxuxur，用百分号表示，保留1-2位有效数字。（3）知道间接测量量不确定度的传递公式：若),,(zyxfY，其中x、y、z为直接测量量，其平均值分别为x、y、z：不确定度分别为：)(xu、)(yu、)(zu，则有：简接测量量Y的平均值为：),,(zyxfY（单位）间接测量量Y的不确定度为：222)()()()(zuzYyuyYxuxYYu（单位），简接测量量不确定度保留1-2位有效数字。间接测量量相对不确定度：%100)()(YYuYur，用百分号表示，保留1-2位有效数字。（4）知道间接测量量不确定度的传递公式的简便方法：222)(ln)(ln)(ln)(zuzYyuyYxuxYYYu特别地：当knmzyxY（其中，x、y、z为直接测量量，其平均值分别为x、y、z：不确定度分别为：)(xu、)(yu、)(zu，m，n，k为常数），则有：简接测量量Y的平均值为：),,(zyxfY（单位）间接测量量Y的不确定度为：222)()()()(zzkuyynuxxmuYYu（单位）间接测量量相对不确定度：%100)()(YYuYur。（5）测量结果表示：①单次直接测量：第一步：确定测量值：x（单位）；第二步：计算测量值的不确定度：3)()(仪xuxuB（单位），不确定度保留1-2位有效数字；第三步：表示测量结果)(xuxx（单位），根据不确定度确定测量结果的有效数字保留的位数，做到末位对齐。%100)()(xxuxu，用百分号表示，保留1-2位有效数字。②多次等精度直接测量：第一步：计算测量值的算术平均值：niixnx11（单位）；第二步：计算测量值的不确定度：A类不确定度：)1()(12nnxxsxuniixA（单位）；B类不确定度：3)(仪xuB（单位）；如果考虑估计误差，且估计误差远大于仪器误差则B类不确定度：3)(估xuB（单位）；合成不确定度：22)()()(xuxuxuBA（单位），合成不确定度保留1-2位有效数字；第三步：表示测量结果：)(xuxx（单位），根据不确定度确定测量结果的有效数字保留的位数，做到末位对齐。%100)()(xxuxu，用百分号表示，保留1-2位有效数字。③简接测量：第一步：计算各直接测量值的算术平均值和不确定度；第二步：计算简接测量值的算术平均值；第三步：计算简接测量值的不确定度；第四步：表示测量结果：)(YuYY（单位），根据不确定度确定测量结果的有效数字保留的位数，做到末位对齐。%100)()(YYuYu，用百分号表示，保留1-2位有效数字。3.有效数字及其运算法则（1）有效数字的概念和书写①知道有效数字的概念和书写规则。②知道有效数字与单位的变化无关。③会用科学计数法表示测量结果。（2）数值修约规则会利用数值修约规则对测量结果的无效数字进行舍弃（四舍六入五凑偶）。例如：若不确定度为0.2，则下列测量结果应写为：7.4427.4；7.457.4；7.357.4；7.4507.4；7.4527.5；7.4627.5。（3）有效数字的运算①知道有效数字加、减法则，会进行有效数字加、减运算。有效数字加、减运算取舍以小数点最少的数值为准。②知道有效数字乘、除法则，会进行有效数字乘、除运算。有效数字乘、除运算其结果的有效数字位属于参与运算的各个量中有效数字的位数最少者相同；但如果两数字中的第一位数字的相乘加上后来进上来的数大于10时，乘积的位数应多取一位。4.数据处理（1）会使用直线图解法求直线的方程若直线方程为：bkxy，在xy图线上任意取两点（不能取测量的数据点；两点距离尽可能远一些；选点不能超过测量范围）：),(11yx、),(22yx，则有：1212xxyyk（单位），122112xxyxyxb（单位）（2）会使用逐差法处理数据逐差法使用的条件是：自变量等间距变化，因变量与自变量线性。例如，若直线方程为：kxy，测量的自变量与因变量对应的原始数据为：),,,,,(2321321nnnnnxxxxxxxx，),,,,,(2321321nnnnnyyyyyyyy则有：niiinxxnx1)(1，niiinyyny1)(1，斜率：xyk（3）会使用最小二乘法处理数据例如，若直线方程为：bkxy，测量的自变量与因变量对应的原始数据为：),,,,,(2321321nnnnnxxxxxxxx，),,,,,(2321321nnnnnyyyyyyyy则有：22xxyxxyk，xkyb实验一长度测量1．实验原理（1）知道米尺、游标卡尺和螺旋测微器的读数方法。（2）知道游标卡尺和螺旋测微器的结构和测微原理。（3）知道游标卡尺、螺旋测微器零点误差的概念。（4）会用间接测量法测量规则形状的物体体积，并用不确定度正确表示测量结果。2．实验仪器（1）知道钢直尺、游标卡尺、螺旋测微器的仪器误差（分别为0.5mm、0.02mm、0.004mm）。（2）知道螺旋测微器的螺距（0.5mm）实验二单摆1．实验原理（1）知道单摆的周期公式。（2）知道单摆测量重力加速度的原理和方法。2．实验仪器（1）知道秒表的读数方法，知道秒表的估计误差（0.2s）实验三固体液体密度测定1．实验原理（1）会推导流体静力称衡法测量固体和液体密度的公式。（2）会推导比重瓶法测量液体密度的公式。（3）会推导间接测量量密度的不确定度。2．实验仪器（1）知道物理天平的仪器误差（0.1g）。（2）知道物理天平的调节方法和步骤。实验四液体粘度的测定1．实验原理（1）知道斯托克斯公式。（2）知道落球法测量液体粘度的公式（理想情况下）2．实验仪器略实验五牛顿第二定律验证1．实验原理（1）知道牛顿第二定律得验证方法。（2）知道光电门挡光的基本原理和智能测时器的测量原理2．实验仪器（1）会用智能测时器测量时间、速度和加速度。实验六杨氏模量的测量1．实验原理（1）知道杨氏模量的定义和拉伸法测量杨氏模量的测量公式。（2）会画光学放大法的光路图，会推导光学放大法的测量公式和放大倍数计算公式。2．实验仪器（1）知道望远镜直尺组的调节方法和步骤。实验七薄透镜焦距的测定1．实验原理（1）会画自准直法、物像公式法、两次成像法测量凸透镜焦距的光路图。（2）会画辅助透镜法测量凹透镜焦距的光路图。（3）知道自准直法、物像公式法、两次成像法测量凸透镜焦距的公式和辅助透镜法测量凹透镜焦距的公式。2．实验仪器略实验八牛顿环1．实验原理（1）知道测量牛顿环平凸透镜凸球面曲率半径的公式。（2）知道牛顿环干涉图样的基本特点。2．实验仪器（1）知道读数显微镜的螺距（1mm）和读数方法。实验九惠斯通电桥1．实验原理（1）会画惠斯通电桥实验的电路图。（2）知道用惠斯通电桥测量电阻的公式。2．实验仪器略实验十二极管伏安特性测定1．实验原理（1）会画伏安法测量电阻和二极管的电路图。（2）知道外接法和内接法测量的系统误差。（3）知道电表的仪器误差计算公式。（%准确度等级量程仪）2．实验仪器（1）知道电压表和电流表的读数方法。