物理实验教材习题答案.doc

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1、练习(教材30页)一．按照不确定度及有效数字规定，改正以下错误，并指出各为几位有效数字？（１）改为；1.000±0.0024位（２）改为：2.58±0.043位（３）改为：28cm=2.8×102mm2位（４）改为：（1.8±0.1）×1042位（５）改为：（1.84±0.05）×10-33位注意：1、测量结果的正确表示：测量不确定度一般取一位有效数字，且测量结果的有效数字的最后一位应与测量不确定度所在位对齐（如上题（1）改正后的表示）2、有效数字位数取舍时遵循：“四舍五入，尾数凑偶”的原则（如（2）改后表示）。3、有效数字位数与十进制单位无关,，故

2、（3）题转换单位后仍为2位有效数字。4、除测量结果正确表示之外，对较大、较小得数采取科学计数法。二．按有效数字运算法则，计算下列各题。解：有效数字运算规则：间接测量量结果的有效数字最终应由测量不确定度的所在位来决定。这是有效数字运算的基本原则。若进行有效数字的简化运算，其规则见课本23页，若不进行简化运算，按基本原则运算，则应如下进行：（1）令x=98.754,y=1.3则ux=0.001,uy=0.1N=x+y故：∴98.754+1.3=100.1（2）107.50-2.5=105.0过程同（1）（3）令x=799,y=6.5,N=xy则ux=1,

3、uy=0.1uN=N×0.015=8×10故799×6.5=5.19×103（4）过程同（3）∴uN=N×0.008=8×10∴（3）令,y=4.65则其中ux=1′,uy=0.01其中注意：要将1’化为弧度。即ux=1′=0.0003,∵∴∴uN=N×0.0023=0.0001∴（4）令x=100.0,y=5.6+4.412,z=78.00-77.00,w=10.00则ux=0.1,uy=0.1,uz=0.01,uw=0.001∴三．用米尺测得正方形一边的边长为cm，cm，cm，cm，cm，求正方形面积和周长的平均值，不确定度。并写出测量结果表达式

4、。解：故所以，注意：间接测量的结果不能利用取平均值，它只能由直接测量结果的平均值，根据传递公式计算得出。即四．一个铅圆柱体，测得其直径为cm，高度cm，质量克，计算铅密度ρ，及其不确定度并表示出最后结果。解：故五．利用单摆测重力加速度ｇ，摆的周期Ｔ＝２秒，测量摆长相对误差0.05%，用秒表测量时间的误差秒，如果要求测量结果ｇ的相对误差小于0.1%，则测量时至少要数多少个周期摆动？解：单摆周期公式：故根据均分原则已知：则<0.05%→<0.0005秒因为用秒表计时时，无论多少个周期掐表的动作所带入的误差是相同的。故采取延展法使秒表计时的不确定度降低，即

5、秒由此得到→n>200次六．指出下列情况属于偶然误差，还是系统误差？１．米尺刻度不均匀；２．米尺因温度改变而伸缩；３．天平未调水平；４．游标卡尺零点不准；５．实验系统温度与环境不一致产生散热；６．加热丝的电阻随温度变化对热功率带来的误差；７．视差；８．检流计的零点漂移；９．电表接入误差；１０．电网电压的变化对加热功率带来的误差。答：1包含系统和偶然两种误差，2、3、4、5、6、9为系统误差，7、8、10为偶然误差。注意：系统误差和偶然误差在一定条件下是可以相互转化的，例如1题所说，如固定从尺的端面测量某一物体长度时，会产生系统误差（仪器本身不完善），

6、若用仪器不同部位多次测量又会把刻度不均匀的误差偶然化（随机化）。故系统误差和偶然误差不是绝对区分的，只有一般原则可遵循：那就是系统误差和偶然误差的定义，如系统误差满足确定性，偶然误差满足随机性。七．写出下列函数的不确定度表达式通过三角运算可得：提示：对具体间接测量量的表达式求都可以，看哪一个求解方便，就先求哪一个，结果是一样的。八．要测量电阻Ｒ上实际消耗的功率Ｐ，可以有三种方法，它们分别是，，。假若限定仪器条件只能用0.5Ｖ级电压表、1.0级电流表和0.2级电桥分别测量电压、电流和电阻，试选择测量不确定度最小的测量方案（单次测量，不计电表内阻的影响）

7、。解：按最佳仪器搭配原则有(1).P=IU时(2).P=U2/R时(3).P=I2R时利用表的准确度等级：在规定工作条件下使用该电表测量，其测量值的最大基本误差为其中Am为量程，k%为表的准确度等级故在不知电阻值及电源电压情况下，以及正确选择表的量程（尽量使用测量值接近表的量程）的情况下有：(1).(2).(3).故选择P=U2/R测量会使测量不确定度最小。练习（教材41页）一、测得某二极管的正向压降随温度线性变化的数据如下：T(K)110.0125.0140.0155.0170.0185.0200.0215.0230.0245.0U(mv)7767

8、30690639603555502472420379（1）根据以上数据作U—T关系图，并求出此二极管正向压降