普物实验参考教材

BEI HUA DA XUE

WU LI XUE YUAN

SHI YAN ZHONG XIN

普 通 物 理 实 验 教 材

主编: 宋文福

孙绍伍

张学华

郭秀芝

北华大学物理学院物理实验中心

实 验 须 知

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为了维护正常的实验教学秩序,提高实验的质量,有计划顺利地完成各项实验任务，确保人身、设备安全，特制定“实验室安全规则”等，请师生们在实验中自觉遵守 ，互相监督，发扬踏实、严谨和实事求是的科学作风，培养爱护国家财产的优秀品质。 1、“普通物理实验”实验课规程

（1）、各专业所需开的实验须于学期开始前由任课教师根据教学任务书提出计划，由实验室安排课表，按计划开出实验。

（2）、坚持理论与实践统一的原则，学生必须按教学计划的要求，认真完成所规定的实验题目，才准予参加本课程的考试。

（3）、实验课实行记分，实验的成绩由指导教师根据学生在实验课中的表现和根据实验报告以及实验考试的成绩综合评定。

（4）、学生在实验课前要认真预习，并按要求写好预习报告。

（5）、实验时要严肃、认真，仔细观察实验现象，做好记录。实验结果经教师审阅签字后，才能拆除实验线路。实验结束后要按要求写好实验报告。

（6）、爱护器材、工具和设备。使用仪器前必须了解使用方法及注意事项，在操作时应严格遵守。

（7）自觉保持实验室内安静、整洁、不准喧闹、吐痰和抽烟，不乱拿他组的仪器及非本次实验所用的仪器。实验后应将仪器及导线整理、放好，并 填写仪器设备使用记录。

（8）、凡属下列情况之一者不与开实验：

a、没有写预习报告者；

b、实验开始后迟到10分钟以上者；

c、实验中不遵守实验室有关规定，不爱护仪器，表现不好而又不服从管理教育

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者。

2、实验室安全规则

（1）、所接实验线路，须由全组认真检查，再由教师核对无误才能合上电源，开始实验。

（2）所有仪器的外壳（接地端）、实验线路的地端均应与实验室的接地系统可靠连接。

（3）使用仪器设备时要严格遵守操作规程,发生仪器设备损坏时,必须及时报告,认真检查原因,从中吸取教训,并按规定的赔偿办法处理。

（4）发生事故时，应立即切断电源，保持现场，并立即向教师和实验室负责人报告。

（5）实验完毕要清理实验台上的连接线，将仪器摆放整齐，同时关掉所有仪器电源。

目 录

（一）、误差与不确定度------------------------------------------------5 （二）、电磁学实验基本知识-----------------------------------------16

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（三）实验题目

实验一、长度测量----------------------------------------------30 实验二、表面张力系数测量---------------------------------33 实验三、三线摆--------------------------------------------- --35 实验四、密度测量----------------------------------------------37 实验五、切变模量---------------------------------------------40 实验六、可倒摆 -----------------------------------------------43 实验七、伏安法测电阻---------------------------------------47 实验八、磁场的描绘-------------------------------------------52 实验九、电子示波器的使用---------------------------------58 实验十、用惠斯通电桥测电阻------------------------------64 实验十一、静电场描绘---------------------------------------66 实验十二、冲击电流计测电容------------------------------68

实验误差

一、测量误差

测量误差的普遍存在，测量误差=测量值—真值

二、偶然误差和系统误差

1.系统误差

在相同的条件下，多次测量同一物理量时，测量值对真值的偏离（包括大小和方向）总是

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相同的（即特点是恒定性，不能用增加测量次数的方法使之减小），这种误差成为系统误差。

系统误差的来源大致有：

⑴理论公式的近似性。例如，单摆周期公式T?2?lg的成立条件是摆角趋于零，而在利用该公式求重力加数度g时，这个条件是不可能实现的。

⑵仪器结构不完善。例如，温度计的刻度不准，天平的两臂不等长等。

⑶环境条件的改变。例如，在200C条件下校准的仪器拿到?200C条件下去使用。 ⑷测量者生理、心理因素的影响。例如，记录某一信号时有滞后或超前的倾向，对标准志线进行读数时总是偏左或偏右、偏上或偏下等。

2.偶然误差

在相同的条件下，由于偶然的不确定的因素造成每一次测量值的无规则的涨落，测量值对真值偏离时大时小、时正时负（即特点是随机性、抵偿性，能用增加测量次数的方法使之减小），这类误差成为偶然误差。

偶然误差的来源大致有： ⑴仪器性能的统计涨落。 ⑵测量者感官分辨力的统计涨落。

⑶环境条件的微小波动。例如，温度、湿度、气压、气流、微震等。

⑷测量对象本身的不确定性。例如，气压、放射性物质单位时间内衰变的粒子数、小球直径或金属丝直径等的不确定性。

如果在相同的宏观条件下对某一物理量进行多次测量，当测量次数足够多时，便可以发现测量值、偶然误差（包括算术平均值的偶然误差）呈现出一定的规律性——服从或近似服从正态分布。

服从正态分布的偶然误差具有以下特点：

⑴单峰性。绝对值较小的偶然误差出现的概率比绝对值较大的偶然误差出现的概率大。

⑵对称性。绝对值相等的正误差与负误差出现的概率相等。 ⑶有界性。在一定测量条件下，误差的绝对值不会超过一定界限。

⑷抵偿性。各误差的算术平均值随测量次数增多而趋于零，即：当测量次数n??时，

1nNi?N/?0，其中N/代表真值，Ni是第i次测量值。抵偿性是这类偶然误差最重?ni?1要的特性。（当n??时，任何一个偶然误差都可以与另一个绝对值相等、符号相反的偶

??然误差相抵消，所有测量值的算术平均值就等于真值，这时测量结果的偶然误差为零。）

所以：①用多次测量的算术平均值作为测量的最佳值是科学的；

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