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绪论1

第1章 误差与数据处理基础知识3

1.1 测量与误差3

1.1.1 测量的基本概念3

1.1.2 误差的基本概念4

1.2 有效数字8

1.2.1 有效数字的概念8

1.2.2 有效数字的舍入（修约）规则10

1.3 误差的处理10

1.3.1 随机误差的处理10

1.3.2 系统误差的处理13

1.3.3 粗大误差的处理——坏值的剔除15

1.3.4 仪器误差15

1.4 测量不确定度16

1.4.1 测量不确定度的定义16

1.4.2 测量不确定度的分类17

1.4.3 测量误差与不确定度的区别17

1.4.4 测量不确定度的来源18

1.5 测量数据的处理19

1.5.1 直接测量的数据处理19

1.5.2 间接测量的数据处理22

1.6 几种常用的数据处理方法25

1.6.1 列表法25

1.6.2 作图法26

1.6.3 逐差法30

1.6.4 最小二乘法31

1.7 实验数据的计算机处理33

1.7.1 启动Excel34

1.7.2 工作表、工作簿、单元格、区域等概念34

1.7.3 工作表中内容的输入35

1.7.4 图表功能37

1.7.5 线性回归分析38

练习题38

第2章 物理实验的基本方法与操作技术40

2.1 基本测量方法40

2.1.1 比较测量法40

2.1.2 放大测量法41

2.1.3 平衡测量法42

2.1.4 补偿测量法42

2.1.5 模拟测量法43

2.1.6 干涉测量法43

2.1.7 转换测量法43

2.2 基本调整与操作技术44

2.2.1 零位调整44

2.2.2 水平、铅直调整44

2.2.3 消除视差的调整45

2.2.4 等高共轴调整45

2.2.5 逐次逼近法45

2.2.6 先定性、后定量原则46

2.2.7 电学实验的基本操作46

2.2.8 光学实验操作技术47

练习题48

第3章 实验室常用仪器及使用49

3.1 力学实验常用仪器及使用49

3.1.1 长度测量49

3.1.2 质量测量55

3.1.3 时间测量58

3.1.4 低摩擦装置61

3.2 热学实验常用仪器及使用63

3.2.1 温度测量63

3.2.2 压力测量67

3.2.3 湿度测量68

3.3 光学实验常用仪器及使用69

3.3.1 光学元件69

3.3.2 常用光学仪器72

3.3.3 常用光源75

3.4 电磁学实验常用仪器及使用78

3.4.1 开关（电键）78

3.4.2 电源79

3.4.3 电阻器81

3.4.4 电表85

3.5 常用仪器的误差91

3.5.1 钢直尺和钢卷尺91

3.5.2 游标卡尺91

3.5.3 螺旋测微计（千分尺）92

3.5.4 物理天平92

3.5.5 时间测量仪器92

3.5.6 水银温度计92

3.5.7 旋转式电阻箱93

3.5.8 电气测量仪表93

3.5.9 数字仪表93

第4章 基础性实验94

实验4.1 基本力学量的直接测量94

4.1.1 实验目的95

4.1.2 实验原理95

4.1.3 实验器材95

4.1.4 实验内容及要求95

4.1.5 数据记录与处理96

4.1.6 实验注意事项97

4.1.7 分析与思考97

实验4.2 基本电学量的直接测量98

4.2.1 实验目的98

4.2.2 实验原理98

4.2.3 实验器材98

4.2.4 实验内容及要求98

4.2.5 数据记录与处理99

4.2.6 实验注意事项100

4.2.7 分析与思考101

实验4.3 气垫导轨实验——验证牛顿第二定律101

4.3.1 实验目的101

4.3.2 实验原理102

4.3.3 实验器材104

4.3.4 实验内容及要求104

4.3.5 数据记录与处理105

4.3.6 实验注意事项106

4.3.7 分析与思考106

附录1 气垫导轨107

附录2 MUJ系列电脑通用计数器的使用109

附录3 光电计时的基本原理109

实验4.4 拉伸法测量金属材料的杨氏模量110

4.4.1 实验目的111

4.4.2 实验原理111

4.4.3 实验器材113

4.4.4 实验内容及要求114

4.4.5 数据记录与处理114

4.4.6 实验注意事项116

4.4.7 分析与思考117

实验4.5 用扭摆法测定物体的转动惯量117

4.5.1 实验目的117

4.5.2 实验原理118

4.5.3 实验器材120

4.5.4 实验内容及要求121

4.5.5 数据记录与处理122

4.5.6 实验注意事项123

4.5.7 分析与思考123

实验4.6 液体表面张力系数的测定124

4.6.1 实验目的124

4.6.2 实验原理125

4.6.3 实验器材127

4.6.4 实验内容及要求128

4.6.5 数据记录与处理128

4.6.6 实验注意事项129

4.6.7 分析与思考129

附录 水的表面张力系数130

实验4.7 落球法测量液体的黏滞系数130

4.7.1 实验目的131

4.7.2 实验原理131

4.7.3 实验器材133

4.7.4 实验内容及要求134

4.7.5 数据记录与处理134

4.7.6 实验注意事项135

4.7.7 分析与思考135

实验4.8 液体比热容的测量135

4.8.1 实验目的136

4.8.2 实验原理136

4.8.3 实验仪器138

4.8.4 实验内容及要求139

4.8.5 数据记录与处理139

4.8.6 实验注意事项140

4.8.7 分析与思考140

实验4.9 不良导体导热系数的测量141

4.9.1 实验目的141

4.9.2 实验原理142

4.9.3 实验器材144

4.9.4 实验内容及要求144

4.9.5 数据记录与处理145

4.9.6 实验注意事项146

4.9.7 分析与思考146

实验4.10 示波器的原理与使用146

4.10.1 实验目的146

4.10.2 实验原理147

4.10.3 实验器材155

4.10.4 实验内容及要求155

4.10.5 数据记录与处理156

4.10.6 实验注意事项156

4.10.7 分析与思考157

实验4.11 平衡电桥测电阻157

4.11.1 实验目的158

4.11.2 实验原理158

4.11.3 实验器材161

4.11.4 实验内容及要求164

4.11.5 数据记录与处理165

4.11.6 实验注意事项166

4.11.7 分析与思考167

实验4.12 电子元件伏安特性的研究167

4.12.1 实验目的168

4.12.2 实验原理168

4.12.3 实验器材174

4.12.4 实验内容及要求174

4.12.5 数据记录与处理175

4.12.6 实验注意事项175

4.12.7 分析与思考176

附录 三极管的伏安特性曲线176

实验4.13 模拟法测绘静电场178

4.13.1 实验目的178

4.13.2 实验原理178

4.13.3 实验器材182

4.13.4 实验内容及要求183

4.13.5 数据记录与处理183

4.13.6 实验注意事项184

4.13.7 分析与思考185

附录 典型的静电场模拟模型（见表4-33）185

实验4.14 霍尔效应法测量磁场186

4.14.1 实验目的187

4.14.2 实验原理187

4.14.3 实验器材189

4.14.4 实验内容及要求189

4.14.5 数据记录与处理190

4.14.6 实验注意事项190

4.14.7 分析与思考191

附录 亥姆霍兹线圈磁场实验仪191

实验4.15 分光计的调整与使用193

4.15.1 实验目的193

4.15.2 实验原理193

4.15.3 实验器材197

4.15.4 实验内容及要求197

4.15.5 数据记录与处理204

4.15.6 实验注意事项205

4.15.7 分析与思考206

附录 实验概念说明206

实验4.16 光的等厚干涉现象与应用207

4.16.1 实验目的207

4.16.2 实验原理207

4.16.3 实验器材210

4.16.4 实验内容及要求210

4.16.5 数据记录与处理210

4.16.6 实验注意事项211

4.16.7 分析与思考212

第5章 近代物理实验与综合物理实验213

实验5.1 光电效应法测量普朗克常数213

5.1.1 实验目的214

5.1.2 实验原理214

5.1.3 实验器材217

5.1.4 实验内容及要求218

5.1.5 数据记录与处理218

5.1.6 实验注意事项218

5.1.7 分析与思考219

实验5.2 电子电荷的测量——密立根油滴实验219

5.2.1 实验目的219

5.2.2 实验原理219

5.2.3 实验器材223

5.2.4 实验内容及要求224

5.2.5 数据处理与要求225

5.2.6 实验注意事项227

5.2.7 分析与思考227

附录 罗伯特·安德勒斯·密立根简介227

实验5.3 夫兰克-赫兹实验227

5.3.1 实验目的228

5.3.2 实验原理228

5.3.3 实验器材231

5.3.4 实验内容及要求231

5.3.5 数据记录与处理231

5.3.6 实验注意事项231

5.3.7 分析与思考232

实验5.4 迈克尔逊干涉仪的原理与使用232

5.4.1 实验目的232

5.4.2 实验原理233

5.4.3 实验器材237

5.4.4 实验内容及要求238

5.4.5 数据记录与处理239

5.4.6 实验注意事项239

5.4.7 分析与思考239

实验5.5 光学全息照相239

5.5.1 实验目的240

5.5.2 实验原理240

5.5.3 实验器材244

5.5.4 实验内容及要求244

5.5.5 实验注意事项245

5.5.6 分析与思考245

附录 显影液和定影液配方245

实验5.6 光强分布的测量245

5.6.1 实验目的246

5.6.2 实验原理246

5.6.3 实验器材249

5.6.4 实验内容及要求249

5.6.5 数据记录与处理250

5.6.6 实验注意事项250

5.6.7 分析与思考251

实验5.7 超声声速测量251

5.7.1 实验目的251

5.7.2 实验原理251

5.7.3 实验器材254

5.7.4 实验内容及要求254

5.7.5 数据记录与处理256

5.7.6 实验注意事项256

5.7.7 分析与思考256

附录 不同介质声速测量的参考数据257

实验5.8 锁相放大器测量微弱信号257

5.8.1 实验目的258

5.8.2 实验原理258

5.8.3 实验器材262

5.8.4 实验内容及要求262

5.8.5 数据记录与处理265

5.8.6 实验注意事项265

5.8.7 分析与思考266

第6章 设计性实验267

实验6.1 电表的改装与校准271

6.1.1 实验目的271

6.1.2 实验要求271

6.1.3 实验提示272

6.1.4 分析与思考274

实验6.2 热敏电阻数字温度计的设计与制作274

6.2.1 实验目的274

6.2.2 实验要求274

6.2.3 实验提示274

6.2.4 分析与思考277

实验6.3 RC串联电路暂态过程研究277

6.3.1 实验目的277

6.3.2 实验要求277

6.3.3 实验提示277

6.3.4 实验器材280

6.3.5 分析与思考280

实验6.4 硅光电池基本特性研究280

6.4.1 实验目的280

6.4.2 实验要求280

6.4.3 实验提示281

6.4.4 实验器材285

6.4.5 分析与思考285

实验6.5 简谐振动的研究286

6.5.1 实验目的286

6.5.2 实验要求286

6.5.3 实验提示286

6.5.4 分析与思考287

实验6.6 重力加速度的研究288

6.6.1 实验目的288

6.6.2 实验要求288

6.6.3 实验提示288

6.6.4 分析与思考289

实验6.7 伏安法测量电阻289

6.7.1 实验目的289

6.7.2 实验要求290

6.7.3 实验提示290

6.7.4 分析与思考291

实验6.8 滑线变阻器简单控制电路研究292

6.8.1 实验目的292

6.8.2 实验要求292

6.8.3 实验提示292

6.8.4 分析与思考296

附录A 中华人民共和国法定计量单位297

附录B 常用物理数据300

附录C 常用电气测量指示仪表和附件的符号307