大学物理实验方法总结

大学物理实验方法总结

实验数据的处理方法是物理实验中不可或缺的一环。实验结果的表示，首先取决于实验的物理模式，通过被测量之间的相互关系，选择适当的表示方法。最常见的是图形表示法和方程表示法。

图形表示法通过函数图形直观地展示实验结果，具有明显的直观性。精确地描制图线，尤其是在具体数学关系式未知的情况下，可以进行图解。通过图形还可以选择经验公式的数学模型。因此，用图形表示实验结果是每个学生必须掌握的技能。

进行图解法主要分为五步：首先是整理数据，取合理的有效数字表示测得值，剔除可疑数据，给出相应的测量误差。其次是选择坐标纸，根据需要和方便选择不同的坐标纸，如直角坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸。然后是坐标分度，确定图纸上每一小格的距离所代表的数值，注意格值的大小应当与测量得值所表达的精确度相适应，以及每个格值代表的有效数字尽量采用1、2、4、5。接下来是作散点图，根据确定的坐标分度值将数据作为点的坐标在坐标纸中标出，采用不同符号标出点的坐标。最后是拟合曲线，拟合曲线时应注意转折点尽量少，曲线走向应尽量靠近各坐标点，而不是通过所有点，以及处于曲线两侧的点数应当相近。注解说明规范的作图法表示实验结果要对得到的图形作必要的说明，其内容包括图形所代表的物理定义、查阅和使用图形的方法，制图时间、地点、条件，制图数据的来源等。

方程表示法利用方程式表示实验结果，形式紧凑，并且便于作数学上的进一步处理。一般可分以下四步：首先确立数学模型，对于只研究两个变量相互关系的实验，其数学模型可借助于图解法来确定，然后通过实验数据用单对数（或双对数）坐标系作出对应的直线图，接着求出直线方程未定系数，最后将确定的两个未定系数代入数学模型，即得到经验方程。

除了作图法、列表法和公式法，还有一些其他的数据处理方法。作图法根据实验数据通过描图求斜率可以有效减少误差，主要用于所求未知量可表示为比值时。列表法主要原理是用控制变量来求出未知量，适用于2个以上未知量时或求表达式时。公式法通过已知公式，直接代入实验数据求得，是最简单的一种方法，常用于检验定理/公式的正确性。

实验数据处理方法对减少偶然误差至关重要。取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下，对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样，用多次测量的算术平均值作为测量结果，是真实值的最好近似。

实验中将数据列成表格，可以简明地表示出有关物理量之间的关系，便于检查测量结果和运算是否合理，有助于发现和分析问题，而且列表法还是图象法的基础。列表时应注意，表格要直接地反映有关物理量之间的关系，一般把自变量写在前边，因变量紧接着写在后面，便于分析。表格要清楚地反映测量的次数，测得的物理量的名称及单位，计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内，一般不在数值栏内重复出现。表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。

通过作图法可以找到或反映物理量之间的变化关系，并便于找出其中的规律，确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。描绘图象的要求是，根据测量的要求选定坐标轴，一般以横轴为自变量，纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。坐标轴标度的选择应合适，使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白，坐标原点可以是零，也可以不是零。坐标轴的分度的估读数，应与测量值的估读数（即有效数字的末位）相对应。2024-12-14