1、简述物理实验的意义。一般实验报告中的误差分析主要是分析哪一类误差？
科学实验是人们根据一定的研究目的，通过积极的构思，利用科学仪器、设备等物质手段，人为地控制或模拟自然现象，使自然过程或生产过程以比较纯粹的或典型的形式表现出来，从而在有利条件下，探索自然规律的一种研究方法。近代自然科学的重大突破，往往是通过科学实验这个环节研究的结果。科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，是工程技术的基础，同时科学理论对实验起着指导作用。
物理实验是科学实验的重要组成部分之一，物理实验在科学、技术的发展中有着独特的作用。物理学本质上又是一门实验科学，三百多年来，伽利略和牛顿等等学者，以科学实验方法研究自然规律逐渐形成了物理学科。综观物理学的整个发展，物理实验在物理学的发展中起着革命性的作用，一切物理概念的确立，物理规律的发现，物理理论的建立都有赖于物理实验，并接受实验的检验。
物理学史上，如果没有法拉第等科学工作者进行电磁学的实验研究，发现了电磁感应定律等一系列实验规律，麦克斯韦就不可能建立麦克斯韦方程组。在确立了经典电磁学理论后， 麦克斯韦预言了电磁波的存在，经过赫兹的实验研究， 证实了电磁波的存在，从而使经典电磁学理论更为人们所信服。被称为“牛顿以来最伟大的发现之一”的能量量子化概念，就是在人们面对着大量黑体辐射实验事实，遇到了运用经典理论无法克服的困难时，普朗克紧紧抓住了当时对热辐射光谱所进行实验的结果，大胆地提出了“能量量子化”的假设，运用合理的数学方法，从理念上导出了符合实验结果的黑体辐射公式，为量子力学的发展开辟了道路。
一般实验报告中的误差分析实验中所存在主要的误差**。
2、 在物理学的发展过程中，物理实验思想的发展可分为哪三个阶段？请写出每一阶段物理实验的特点。
实验课与理论课不同，它的特点是同学们在教师的指导下自己动手，独立完成实验任务，通常每个实验的学习都要经历三个阶段。
1）实验的准备。
实验前必须认真阅读讲义，做好必要的预习，才能按质按量按时完成实验。同时预习也是培养阅读能力的学习环节。预习时要写预习报告。
2）实验的进行。
内容包括仪器的安装与调整，观察实验现象与选择测试条件，读数与数据记录，简单计算与分析实验结果，以及简单的误差估算等，这样有利于检验实验的成败。
3）书写实验报告。
撰写实验报告是为了训练学生具有以书面形式汇报实验工作成果的能力。具体要求参见《大学物理实验报告写作规范》。实验报告要求同学努力做到书写清晰，字迹端正，数据记录整洁，图表合格，文理通顺，内容简明扼要，实验报告一律用专用的物理实验报告纸书写，并要及时交实验报告。
3、 简述测量的基本概念、测量的性质与分类。什么情况下的测量是等精度测量？
测量就是把待测物理量与作为计量单位的同类已知量相比较，找出待测物理量是单位多少倍的过程。 测量分为直接测量和间接测量。直接测量是指把待测物理量直接与作为标准的物理量相比较，间接测量是指按一定的函数关系，由一个或多个直接测量量计算出另一个物理量，直接测量是基本的，间接测量是大量的；直接测量是简单的，间接测量是复杂的。
任何间接测量都是通过直接测量来实现的。一个间接测量量在一定的条件下也可以进行直接测量。在测量过程中，影响测量结果的各种条件不发生改变的（多次）测量叫做等精度测量；
4、 误差按性质分类可分为那几类？简述各类误差的基本概念。
误差按性质分类：a.随机误差 b.系统误差 c.误差的转化 d.粗大误差。
系统误差：在相同的测量条件下多次测量同一物理量时，误差的绝对值和符号保持恒定，当测量条件改变，它也按某一确定的规律而变化，这样的误差称为系统误差。
随机误差：在相同的测量条件下多次测量同一物理量时产生的时大时小、时正时负、以不可预知的方式变化的误差称为随机误差。
粗大误差：用当时的测量条件不能解释为合理的误差称为粗大误差。
误差的转化：系统误差和随机误差在一定的条件下可以相互转化。
5、 写出标准偏差、平均值标准偏差的计算式，并说明它们的物理意义。
标准偏差计算式。
物理意义：实验中测量次数是有限的，只能用公式计算x，而用此计算的x只是n时的一个估算值。
平均值标准偏差计算式：
物理意义：平均值的标准偏差是n次测量中任一次测量值标准误差的倍。
6、 简述不确定度的概念及其分类。直接测量的不确定度应如何估算？
测量不确定度是测量结果相关联的参数，表征测量值的分散性、准确性和可靠程度，或者说它是被测量值在某一范围内的一个评定。测量不确定度分为a类标准不确定度和b类标准不确定度。
对一直接测量量进行多次测量就存在a类不确定度，即测量值ni的不确定度为。
ua=＝7、 简述有效数字的概念及有效数字与仪器的关系。
测量结果中所有可靠数字和一个欠准数统称为有效数字。有效数字位数的多少既与使用仪器的精度有关，又与被量本身大小有关。有数数字位数的是仪器的精度和被测量本身大小的客观反映，不能任意增减。
8、用流体静力称衡法测量固体密度，公式为。
测量数据如下表：
现已知天平最大允差为0.01g，服从正态分布。实验期间水温在15.
0℃~16.5℃范围内波动，水密度平均为0 =（0.99903±0.
00012）g/cm3，△ρ0为正态分布。求测量结果及其a类标准不确定度、合成标准不确定度度。
解：根据水密度与温度的关系表，可知在15.0~ 16.
5之间水密度平均值为＝0.99903 g/cm3，先求出＝52.954, =33.
554,按＝2.7269 g/cm3
由式（2）,(m)=0.0041g,(m1)=0.0047g,由于m1和m各九次测量 ，t0.68=1.07,c=3得。
m）＝1.07=0.0014g
m1)==1.07=0.0017g
查水密度表，实验期间为g/cm3
代入不确定度公式得-4
则g/cm3
g/cm3p=0.68
设天平测量值在最大允差内服从正态分布，合成标准不确定度为u(m)= 0.0036,p=0.68
u(m1)= 0.0038,p=0.68
=0.00004 g/cm3
9、什么是仪器的最大允差△仪？分度值为0.02毫米的仪器最大允差是多少？六。
旋钮式电阻箱的示值误差应如何计算？
所谓仪器的最大允差，就是在规定使用条件下正确使用仪器时，仪器的示值与被测量的真值之间可能产生的最大误差。分度值为0.02毫米的仪器测量最大允差0.
02mm. 测量范围300~500mm最大允差0.04mm.
旋钮式电阻箱的示值误差： 仪＝量程×准确度等极%＝xm×sn%
10、简述作图法具有的功能及作图规则。
作图法具有的功能：它形象、直观地表示了两个物理量之间的变化关系，从图上可推算两个物理量之间的数学关系式及极值点位置，通过变量置换实现非线性函数的线性化，从而求直线的斜率、截距，进而求出有关参量，它直观地表示了实验点的分布及偏差情况。
作图规则：1）通常用直角坐标系的方格毫米坐标纸，有时根据需要选用对数方格纸或极坐标纸。。
2）图纸的大小应根据数据的有效数字来定，作图时，一般总以自变量为横坐标，以因变量为纵坐标。作图使图形尽可能占据图面的大部分面积，要求选择合理的x轴和y轴的分度值，原点不必要取数据的零点。
3） 为准确地确定测量点位置，数据点一般采用“＋”表示，交点表示位置，横竖线段表示测量点的误差范围。画直线时必须使用尺子连线，画曲线时应根据数据点的分布及变化趋势，采用曲线版画出一光滑而均匀的曲线，不应画在一条折线，在校正仪器表的曲线时，要将两相邻的点连成直线，整个校正曲线应呈折线形状。
4）每个图都要在底部或顶部空白处标出图的名称，如“电压表校准曲线”。
11、简述八种物理实验方法及分类，适当举例说明。
1）列表法：根据测量中涉及的自变和因变量及测量的要求按一定的形式和顺序事先设计好**，以便简明地记录和处理实验数据。
2）作图法：是一种用来处理实验数据的重要方法。
3）放**：按照一定的规律将被测物理量放大以提高测量精度的测量方法。这种测量方法将难以测量的微小物理量或物理量的微小变化量进行有效放大，从而大大提高了实验的可观察生和测量的精度。
一般可分为两大类：直接放大和间接放大。
4）补偿法：为了提高测量的精度、减少误差及实现可测量性等目的，在电路、光路等中间有目的地加入相反的因素，从而减少外界条件、仪器等对测量的影响。（5）比较法：
即在相同的实验条件下将被测量与标准量进行比较而获得测量结果。因为通过比较可以消去一些已知或未知的系统误差。可分为直接比较法和间接比较法。
如：温度测量，温度计测温度。
6）修正法：由于环境、仪器等因素影响而在测量过程中产生偏离实际的结果，在具体测量及数据处理中需要修正上述的测量偏差。
7）转换法：根据物理量之间的定量关系、能量守恒关系及各种物理效应把不易测量的物理量转换为容易测量的物理量。可分为参量换测法和能量换测法。
8）模拟法：根据相似的理论人为地制造一个与研究对象的物理现象或过程类同的模型来进行研究和测试的实验方法。从物理实验的角度，模拟法可分为物理模拟和计算机模拟。
12、简述最小二乘法的计算步骤，相关系数的物理意义，使用最小二乘法有哪些注意奌？
最小二乘法的计算，一般有三个步骤：
第一步，根据理论推断或者实验数据变化的趋势推测出函数的具体形式，如推断物理量x和y之间的关系是线性关系，则函数形式可写成。
如果是指数关系，则可写成等，通常把这些方程称为回归方程；
第二步是用实验数据来确定方程中的待定常数a、b、c等的最佳值；
第三步还要根据实验数据来检验所推断的函数关系是否合理。
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