E-mail:化学实验中心网站:202.206.44.185六、本学期的实验安排及期终实验操作考试说明一、上学期实验中存在的一些问题1、实验前的打算不够1)研读实验课件,从中提炼出下述几个问题:c.所测数学量的意义?(动、静态?)2)、从课件中提炼出实验的操作次序3)、做好预习题念书期实验存在一些的问题“动手能力并不能简单理解为操作技能,它指的是对一个大系统中硬件的全面特点,包括生产过程,有一定的理解和把握,这样就能在大系统出现问题时大学基础物理实验,有解决问题的实际能力。‛谢家麟:2、对实验原理无法充分的理解念书期实验存在一些的问题比如:杨氏挠度检测光杠杆(厚度微小变化)质心转动估算法、作图法(不易检测的M电位差补偿法(比较法。表的接入偏差)电桥比较法(双电桥、表的接入偏差)分光仪调整?(几何光学:反射、折射)迈克尔逊干涉仪调节(化学光学:干涉、衍射)波速测定动态量静态量(串扰、位相)静电场模拟电压场模拟静电场(二维空间)3、对实验的调节技术及操作方法不够注重念书期实验中存在的一些问题比如:1)要规范使用基本的通用调节技术a.零值调整(仪器零值;零点修正)b.水平、铅直调整(水准仪或悬锤;目测)c.清除视差调整(正面垂直观测;通过基准线调节)d.等高共轴调整(保证光线在同一水平面上)e.逐次迫近法(分光仪;电桥;电位差计)f.先定性观测、后定量检测(定性观测实验变化全过程,再定量检测)正确调节和操作实验设备可将系统偏差减少到最低限度,对提升实验结果的确切度有直接影响,是进行科学实验一项基本技能。
念书期实验中存在的一些问题2)热学实验的接线方法(分回路、布局合理…)3)光学仪器调节方法(先目测,再调仪器)4)力学实验体温检测方法(保证热平衡气温)4、结果表示和估算数值不认真[数值、单位、不确定度二者缺一不可;数值估算要认真!])结果正确抒发:例:以下结果表示为何错?kg/m100.所在位对齐。即:8.0010书写方式不对。正确写法:即:(8.000.07)10相对不确定度E应保留二位有效数字且应写成百分率方式。即:E=0.88%念书期实验中存在的一些问题的有效数字位数错了!绝对不确定度取一位有效数字即:0.07105、要用心培养自己的良好科学素质念书期实验中存在的一些问题第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理回顾:偏差分为两类,随机偏差和系统偏差。两类偏差从其来源、性质和处理方式上都有实质区别。随机偏差:主要来自检测环境难以完全由人为控制的极小扰动引起的检测值对真值的起伏。起伏遵照一定的统计规律,所以我们用统计估算的办法处理它(通过估算A类不确定度)。系统偏差主要来自检测系统本身的缺陷,导致检测值对真值的误差,且这个误差随着检测系统的确定而确定。第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理对系统偏差的处理采取两种办法,对事先可定的系统偏差,实验前就要处理好它(本次课讲授),对事先不能准确晓得的、以及仪器偏差,通过估算检测不确定度B类份量来评定它(念书在许多情况下,系统偏差是决定实验是否成功的关键诱因。
当它在实验中疏漏时,会使检测结果是非不清,甚至导致实验失败。当它被发觉时,除了为实验成功奠定了结实的基础,有时还是科学发觉和发明的起点。第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理(惰性二氧化碳氩的发觉)系统偏差的特征:a)使检测结果偏离真值的程度是确定的(国安或恒小)或按一定的规律影响检测结果(余弦、线性等)。b)不能通过多次检测来发觉和清除。1、如何发觉系统偏差可通过下边几种方式来发觉系统偏差第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理(1)、分析数据法易于按一定变化规律影响检测结果的系统偏差。(如余弦变化、线性变化)这种系统偏差可以通过测得的数据(不服从正态分布)比较剖析来发觉。如旋转圆盘轴旷、金属丝在非弹性限度内伸长。第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理不偏心时,因为不偏心时,因为,所以,所以可用弦长反映角度的可用弦长反映角度的大小。大小。因为偏心,使之用弦长反因为偏心,使之用弦长反映角度映角度时形成的系统偏差。时形成的系统偏差。这是由偏心导致的这是由偏心导致的AABB具有转轴的仪器第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理对于偏离真值国安、恒小的系统偏差(此情况相当于检测值基数抬升或减少),不能从数据比较中发觉(不能使用数据剖析法),可通过下边的几种方式发觉第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理a)剖析实验理论公式所根据的理论模型是否还能反映实际情况;(单摆、伏安法)(2)、理论剖析法第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理近似条件:摆锤视为质点;5b)剖析检测仪器所要求的工作条件是否得到满足;诸如;标准电板、标准内阻、霍尔器件灵敏度等用不同的实验方式测同一待检测(保证检测环境相同),在随机偏差容许范围内看结果是否一致。
发觉方式偏差(3)、对比技巧仪器的对比用不同的仪器测同一待检测(保证检测环境相同),在随机偏差容许范围内看结果是否一致。发觉仪器偏差第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理检测条件的对比在保证方式、仪器、环境不变的条件下,有意改变实验中某一检测条件(如改变电压方向、升降温、加减砝码等)观察检测条件对结果的影响。观察者的对比在保证方式、仪器、环境、测量条件不变的条件下,换人检测,发觉人员引入的偏差。第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理2、系统偏差的清除第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理清除系统偏差的途径首先是去除它的症结,使它不形成。若做不到,可以采取在检测过程中通过抵消的办法使它不带到检测结果中,或对结果进行修正。以下归纳几种清除系统偏差的方式(1)、消除形成系统偏差的症结如:采取符合实际的理论检测公式;严格保证检测环境和条件;多人合作重复检测等(2)、找出修正值对检测结果进行修正对准确把握的系统偏差并且这个系统偏差是稳定的,我们一般采取修正检测结果的办法。如:零点修正、物性的修正、以及做修正曲线等。第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理(3)、选择恰当的检测方式,通过检测过程中的抵消疗效,使系统偏差不带到结果中去.比较法:用高精度的标准器,采取比较的方式检测mA示值不变第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理取代法如:电位差计;电桥等GGG.对称检测法对称地改变检测中的个别条件或对称地对被检测进行检测,使两次检测结果中的系统偏差符号相反。
如:分光仪对称开两个检测窗口;霍尔器件测磁场中,改变电压、磁场方向测两次取平均等。第二章(第5节)系统偏差的剖析和处理三、实验方案的选择原则三、实验方案的选择原则第二章(第第二章(第66节节))实验方案的选择原则实验方案的选择原则实验方案选择原则包括以下几个内容:实验方案选择原则包括以下几个内容:根据实验结果不确定度要求,考虑实验理论应近似到哪根据实验结果不确定度要求,考虑实验理论应近似到哪一级及对环境条件保证到哪些程度一级及对环境条件保证到哪些程度..须要获取的检测信息是否还能从检测环境中提取下来。须要获取的检测信息是否还能从检测环境中提取下来。即:‚杂讯‛是否足够大。即:‚杂讯‛是否足够大。在以上考虑完成后,要进行仪器的选择和搭配。在以上考虑完成后,要进行仪器的选择和搭配。伏安法:由电压表、电压表直接测晶闸管的伏安法:由电压表、电压表直接测晶闸管的优点:简单、方便,容易操作。优点:简单、方便,容易操作。缺点:水表的电阻会引入较大的偏差。缺点:水表的电阻会引入较大的偏差。11、实验方式的选择、实验方式的选择例:测晶闸管的伏安特点曲线。例:测晶闸管的伏安特点曲线。
实验室可提供的测试方式有三种:实验室可提供的测试方式有三种:以下大学基础物理实验,我们通过几个示例说明其应用。以下,我们通过几个示例说明其应用。示波器:通过银幕直接观察。示波器:通过银幕直接观察。优点:直观,可通过银幕直接看见特点曲线。优点:直观,可通过银幕直接看见特点曲线。缺点:会遭到仪器自身结构和人视觉的限制。缺点:会遭到仪器自身结构和人视觉的限制。第二章(第第二章(第66节节))实验方案的选择原则实验方案的选择原则借助电位差计测借助电位差计测优点:检测出的优点:检测出的相对前两种方式较精确。相对前两种方式较精确。缺点:操作不如伏安法便捷,观察不如示波器直观。缺点:操作不如伏安法便捷,观察不如示波器直观。实验前,要按照检测的不同要求来适当实验前,要按照检测的不同要求来适当地选择实验方式!地选择实验方式!第二章(第第二章(第66节节))实验方案的选择原则实验方案的选择原则22、测量仪器的选择和搭配(、测量仪器的选择和搭配(面对多种仪器时面对多种仪器时))仪器选择:精度、量程、使用方法。仪器选择:精度、量程、使用方法。仪器搭配:保证检测时由仪器引入的仪器搭配:保证检测时由仪器引入的偏差符合检测要求,同时又经济便宜偏差符合检测要求,同时又经济便宜第二章(第第二章(第66节节))实验方案的选择原则实验方案的选择原则仪器搭配原则仪器搭配原则——误差均分原则偏差均分原则内容:测间接检测量内容:测间接检测量,若要求所测,若要求所测量由仪器引入的最大相对偏差量由仪器引入的最大相对偏差Δw/wΔw/w不小于给定的百分率不小于给定的百分率值,则各直接检测量(独立变量)的仪器偏差限值,则各直接检测量(独立变量)的仪器偏差限ΔΔinsins接检测量接检测量ww的的Δw/wΔw/w贡献贡献按等贡献分配按等贡献分配。即:最大最大相对偏差传递相对偏差传递公式公式::(仪器偏差传递公式))lnlnln第二章(第第二章(第66节节))实验方案的选择原则实验方案的选择原则lnlnln