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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Excel 34

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