质

物理

对实验的一些心得

为啥我小号发的实验报告没人看，也没人冒泡（我写得那么认真）？评论区里确实是小号，不用怀疑。其实实验的理论部分并不算难，一轮绝对也是可以接触的。

还有@我在质心论坛刨垃圾堆，定从姐姐，我叫了你几遍，你看了不？信不信把你中考完发癫的那段东西截一点过来。（反正也不会暴露啥个人信息，最多也就社死而已）开个玩笑，总之能不能帮我来瞅一瞅，你有空翻垃圾没空来看一眼是不？只要我脸皮够厚，你们教室我也知道，多问几个人总能知道你是谁。信不信我线下真实你？（其实也不会，我对不熟的人社恐，对熟人也是社kong，至于是哪个kong我相信你有一些体会。但成校友的话你绝对逃不掉，而且到时候更方便一些）

等集训完，开学以后如果有空的话（没空就算了），对实验应该还会写个总结类似的东西。这几天实验报告写完也都会发的，可以自行取阅。有问题建议也欢迎指出

这几天集训一天写两张实验报告显然是快把我写吐了，但也有一些小的心得或者经验，给刚入门的同学一些经验和实验相关内容（看论坛上似乎也没啥类似的东西就发一篇），主要是非动手部分，我这几天也没咋动手，主要是学习一些基础的东西。动手的话，多动动就好了，没啥捷径类似的东西。

首先实验是什么？我们为啥要做实验。实验简单说，就是通过我们双手，把理论在现实中做一遍，看看结果是啥。做实验的目的众所周知就是检验理论，或者得出那些不好算的东西（比如说各向异性，叠个非线性，显然算是要疯的，也算不出来）。我们这个世界就是最正确的理论本身。实验才是物理的基石。多的就不说了，如何系统学实验，有老师教肯定会说类似的话的。

安全问题不多说，我觉得最重要也挺好玩的一句名言：在不用脑机接口的前提下，人这一生只有两次直视激光的机会，一次是左眼，另一次是右眼。

基础知识

1.误差分析

实验中显然因为各种各样的原因，往往得出的结论会和预想的理论或假设有出入，或大或小。简单说一种可能是人和设备仪器等（等如实验设计）的问题，另一种则是假设的问题。

如果能排除人的问题，或可忽略人的问题，那么就是假设的问题，这种时候往往很有可能你就发现了新的理论，就不过多赘述。

那么我们怎么排除人或设备仪器等的问题？

人或仪器的问题显然是分为人的问题和仪器等的问题（好像说了句废话）

人的问题又可以分成，严重操作问题（不包括极其轻微手抖这类），由不良习惯等引起的问题；和人眼分辨，手抖这类，基本上不可避免，可以说是有一定随机性的。第一类问题靠做前人做过不知道多少遍的基本实验进行对照，通过实验结果进行纠错，多做多练就可以避免掉很大一部分。

至于人眼分辨类问题，有随机性么，所以又称随机误差，也就非常合理。每个人对同样的一张图片都有可能得出不同结果，最常见的如游标类的读数，看着有好几根是重合的，读中间刻度这种想法，的确比较好，但其实还是在赌，还是随机的。

仪器设备等的问题，比如刻度尺在初中就学过，有最小刻度值，那么最小分度值再小就得不到更加精确的值；或者是由于计算中的近似，比如透镜成像的傍轴条件的近似等等类似的问题，又称系统误差，是不可避免的。要么用更精密的仪器，要么优化实验设计，但始终无法避免。

实际上排除初中高中实验的小打小闹，真正物理前沿的科研的实验测量大多都是在仪器的极限分辨情况下得出的，所以数据很有可能或比较飘逸，也没法其实是没有更精明的仪器可换，实验方法也难以精进。那么如何利用有限的条件得到较为合理，有说服力的结果？

第一种比较粗略但是快很多的方式（也是非常常用的），要是对自己实验精度，和估读出的（猜出的）结果足够自信，无脑取平均就行，多做几组问题一般来说也不会太大

第二种处理方式，是把测量结果当作一个正态分布，正态分布有峰值记作A，和其在一定概率内分布的正负误差记作k，定义真值式为A±k。我记得是真值有30%左右的概率落在分布中，误差在正负一个值，记作希腊字母zegma（能懂就行我不会letax)这里为方便说话记作b，在A±3b区间已经占据接近分布的100%。那么我们就可以认为真值为A±3b。（此处只做粗略介绍，详细写太长了，都是手码的字，理解一下，反正也很好查到的）额外应该说，实际上样本量会对真值的误差的b的系数造成影响，若样本量不够b的系数严格上是不到三的，（具体内容，数据有兴趣可以自己了解）但实际上我们处理数据时，至少中学物理竞赛阶段，取三就得了。对于b的值也应该说，对于卡西欧上你输入数据统计中会得到“b”，但那个值应该除去根号下样本数减一，为啥有兴趣也是自己去了解。

处理方式主要就是这两种，多的也有，可以自己去查，此处不多做介绍。

误差的传递：有方和根合成方式，和线性合成方式（线性合成方式是误差率的合成，说到这就够了，都学竞赛了，剩下的也不用我说了），公式用法啥的都很好查到，不过多赘述。

最小二乘法：其实也不用多说，就是对于如y=ax+b知道多组xy的数据，拟合出“最靠近”所有（x,y)点的函数。卡西欧里二元统计中是有很多不同的函数拟合。有的话，直接按就行了，没有的话，如果能换元就换元，不能换元至少在中学物竞中正常是不会遇到的。

误差大体就讲到这，反正基本上常见的都大体介绍过了

每个中学阶段实验具体都是全国中学生物理竞赛那本书上，当然要是够狠，把那本书真的下硬功夫，全背下来，一字不差当然也是掌握了，没问题，真的能做到的同学，就我老师所讲，全国物竞生中应该不超过二十个人，还包括下面所说的一种。但显然全背下来可行，但一定是比较困难的一个事情。除了上述全背下来，要么就是你自己用自己的话，能把所有要点，能够写出来和书上90%以上，也和上面那一种效果差不多。听着很简单，实则一点也不简单（其实听着也是不简单的样子）。

以下先做一定说明，有一定我个人的理解，有可能有偏差，欢迎大佬指出。

上面特别标注的要点，有什么？

实验目的里他说的掌握仪器使用方法和仪器原理知道就行，或者自己做实验会用就行。完全没必要背下来，以理解为主。

实验原理，其实都不会太难，比理论考的那些简单很多，自己知道或者会推就行。

实验内容的话，书上写的的确过于繁琐，也显然不是人正常能全记下来的，我个人认为，最重要的是一些特殊调节仪器方法，如用掠射测棱镜折射率，中逐步对半调节法，或者用自己的方法能够调分光仪等；和能够通过实验原理，知道装置大概长什么样，各个物理量和仪器本身在理论上有什么要求，来进行估计，其实除了特殊一些方法，大概也能猜个八九不离十。前提是已经学过一遍了。

实验实验，以上都会了，只是你脑子都会了，还是要从脑子会到你手也会，才是真正的会做实验。可能理论上只是看似简简单单的调节，你实验报告里只要调节俩字，但做起来就老实了。也祝各位同学能够提升自己，将来成为实验大家这类人物。（此篇有错误也欢迎指出）

最后再给一下我写实验报告（从零）的一些习惯。学习的话，可以先在正式学前写一张预习报告，对照书，把实验目的，～原理，～内容，的前两项完整写完，可以通过自己理解做一些调整或缩减一些，有些图也最好画出来，留出写数据的空间，做实验只要最后填完就行，然后默默地把预习报告改成实验报告就行。不是学的话，自己做实验也可以安装上述标粗框架写，其他就好自为之。个人信息等自己看着办。实验报告是给其他人看的，没有明确要求，主要以清晰明了人能看懂就好了。