CHAPTER 1 Error Theory and Data Processing ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．1 Measurement ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．1．1 Measurement Concept ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．1．2 Classification of Measurement??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1
1．2 Theory of Error??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2
1．2．1 Error Definition and Expression ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2
1．2．2 Classification of Errors ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4
1．2．3 The Processing of Random Error ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5
1．2．4 Evaluation of Measurement Result ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
1．3 Significant Digits ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9
1．3．1 Definition of Significant Digits??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．10
1．3．2 Rules for the Operation of Significant Digits ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．11
1．4 The Evaluation of Measurement Results―Uncertainty????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．14
1．4．1 Definition of Uncertainty ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．14
1．4．2 The Uncertainty Calculation of Direct Measurement ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．15
1．4．3 Comprehensive Synthesis of Indirect Measurement Result ??????????????????????????????????????????????????????????????????????．17
1．4．4 Expression of Measurement Result ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．17
1．5 Data Processing ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．19
1．5．1 Tabulation Method????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．19
1．5．2 Graphic Method????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．20
1．5．3 Successive Differential Method ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．23
1．5．4 Least Squares Method??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．24
EXERCISE??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
CHAPTER 2 Instruments and Accessories ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
2．1 Measurement of Basic Physical Quantities ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
2．1．1 Basic Mechanical Instruments ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
2．1．2 Electromagnetic Instruments??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．33
2．2 Basic Adjustment and Operation Techniques ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．38
2．2．1 Initial State of the Instruments ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．38
2．2．2 Zero Adjustment ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．39
2．2．3 Horizontal and Vertical Adjustment ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．39
2．2．4 Coaxial Adjustment ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．39
2．2．5 Eliminating Parallax ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．40
2．2．6 Eliminating Space Error????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．40
2．3 Rules for Operation????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．40
2．3．1 Rules for Operating Electrical Experiment????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．40
2．3．2 Rules for Operating Optical Experiment ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．41
CHAPTER 3 Basic Experiments??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．1 Determination of the Solid Density ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．2 Simple Pendulum Experiment????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．46
3．3 Moment of Inertia ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．50
3．4 Young’s Modulus??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．56
3．5 Measurement of Volt-Ampere Characteristic of Resistance Element????????????????????????????????????????????????????????????????．60
3．6 Resistance Measurement with Bridge Circuit??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．64
3．7 Digital Storage Oscilloscope????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．68
3．8 Simple Harmonic Vibration and Spring Stiffness Coefficient Experiment????????????????????????????????????????????????．76
3．9 Newton’s Rings ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．81
3．10 Measurement of Focal Length of Thin Lens??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．85
CHAPTER 4 Comprehensive Experiments????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．95
4．1 Measurement of Ultrasonic Velocity ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．95
4．2 Measurement of Magnetic Field by the Hall Effect ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．102
4．3 Potentiometer??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．108
4．4 Thermoelectric Effect ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．112
4．5 The Hysteresis Loop and Magnetic Properties ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．117
4．6 The Bohr Resonator ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．122
4．7 Doppler Effect Comprehensive Experiment ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．128
4．8 The Michelson Interferometer????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．133
4．9 Oil Drop ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．139
4．10 Steady-State Measurement of Thermal Conductivity ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．143
CHAPTER 5 Design Experiments ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
5．1 Calibration of Milliammeter with Potentiometer????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
5．2 Measuring Resistance with Voltmeter-Ammeter ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．152
Appendix ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．158
Appendix A： Legal Unit of Measurement of China??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．158
Appendix B： Common Physical Data ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．160
References