1.5 实验结果的图示法
对于所测得的数据,常采用表记法和图示法。用几何图形来表示实验数据的方法称为图示法,利用实验图线可以推导出经验公式,这种实验数据的解析表示法称为图解法。这些方法的优点在于直观,易于比较,能显示数字的极值点、转折点、周期性和各量间的定量关系。在物理实验中最常用的一类是表示在一定条件下某一物理量与另一物理量之间的依赖关系图线(如恒温下气体压强与体积间的等温曲线)。
用图示法表示物理量间的关系时,要求做到坐标点和曲线画得清楚正确,容易读数,清晰完整。下面以图1-1为例,说明图示法的具体规则。

图1-1 空气压强—温度图线图
1.选轴
以横轴表示自变量,纵轴表示因变量。在轴的末端标明所代表的物理量及单位。
2.定标尺
选取坐标轴的单位长时,应按实验数据而定,使观察点的坐标读数和实验数据大体上有相同的有效数据位数;横轴与纵轴的单位长可以不同;尽量使图不偏于一角或一边,画出曲线不要太平或太陡,角度应适当;横纵坐标不一定以0开始,即坐标原点不一定是(0,0)。
3.描点
用硬铅笔以符号“⊙”“×”分别记录实验数值对应点。图上不同曲线用不同符号以利于区别。某些偏离很大的点可以不予考虑或重做实验验证该点。
4.连线
曲线除了用直线段依次连接相邻两点成为折线外,一般连成光滑曲线使观察点尽可能均匀分布在曲线上和曲线两侧。需延伸曲线时,应依其趋势用虚线表示。
5.写图名并在图名下方加上必不可少的实验条件和图注
作出曲线后,可以利用它来求未知量。常将实验曲线延伸,以便得到实验范围外的数据方法,称为外推法。如用一定质量气体的“压强—温度”曲线延伸可求其他温度时的压强。这种方法具有冒险性,必须慎用。此法的根据是物理定律不仅在实验范围内成立,而且在实验范围外也成立,可事实并非总是这样。另外,更常利用到实验曲线处理方法:在实验曲线范围内找出任一组对应值的方法称为内插法;跟实验图形对应的方程式称为经验公式;最简单的实验图线是直线。利用此图线可找到它在Y轴上的截距和斜率α,得到经验公式y=αx+b。对于图线相对复杂的经验公式,在此就不做介绍,可参考有关实验数据的专著。
练习题
1.用游标卡尺测量时,产生偶然误差的原因为:
(1)环境温度引起的热胀冷缩;
(2)视差;
(3)本身刻度不均匀;
(4)零点不准。
2.指出下列各量有效数字的位数:(https://www.daowen.com)
(1)4.20g;
(2)3.0×10-2ms;
(3)0.005mA;
(4)16.04mm。
3.改正下列结果中的错误:
(1)d=(10.45±0.01)cm;
(2)I=(4.6±0.03)mA;
(3)l=(13.85±0.24)mm。
4.用分度值为0.01mm的测微尺测一长约2mm的物体,问此测微尺的精密度是多少?测量结果应为几位有效数字?若改用分度值为1mm的米尺去测量,其精密度为多少?可以读出几位有效数字?
5.根据有效数字的运算法则计算下列各式:
(1)87.82+0.611-13.2;
(2)35.64×0.712;
(3)6.74×103+2.7×102;
(4)7.493×10-5+4.9×10-6;
(5)1.235×105-6000;
(6)2.475×104÷5000。
6.用卡尺测量钢球直径的数据为11.38mm,11.37mm,11.36mm,11.39mm,11.39mm,求:
(1)测量钢球直径的结果,用d=¯d±Δd=¯d(1±E)表示;
(2)计算钢球的体积,用V=¯V±ΔV=¯V(1±E)表示测量结果。
7.用液体静力称衡法测固体密度的公式为![]()
现测得m0=(17.03±0.02)g,m=(27.06±0.02)g,ρ0=(0.9997±0.0003)g/cm3,请用数字表示的标准形式写出测量固体密度的结果。