物理实验绪论20142

1、1大学物理实验绪论皮厚礼皮厚礼20142014年中国大学生物理学术大赛年中国大学生物理学术大赛(CUPT)(CUPT)欢迎参加欢迎参加*有兴趣的同学请访问实验中心网站：有兴趣的同学请访问实验中心网站：http:/ 还未上网，请同学们留意还未上网，请同学们留意中国大学生物理学术竞赛（中国大学生物理学术竞赛（China Undergraduate Physics Tournament，简称，简称CUPT）是中国借鉴国际青年物理学家锦标赛）是中国借鉴国际青年物理学家锦标赛（International Young Physicists Tournament，简称，简称 IYPT）的模）的模式创办的一项

2、全国性赛事。该项竞赛得到了教育部的支持，是实式创办的一项全国性赛事。该项竞赛得到了教育部的支持，是实践国家教育中长期发展规划纲要的重要大学生创新竞赛活动之一践国家教育中长期发展规划纲要的重要大学生创新竞赛活动之一，已列入中国物理学会物理教学指导委员会的工作计划，是一项，已列入中国物理学会物理教学指导委员会的工作计划，是一项以团队对抗为形式的物理竞赛。它以培养参赛者的创新意识、创以团队对抗为形式的物理竞赛。它以培养参赛者的创新意识、创新能力、协作精神和实践能力为根本理念。新能力、协作精神和实践能力为根本理念。*有兴趣的同学请访问实验中心网站：有兴趣的同学请访问实验中心网站：http:/ 清华大学

3、清华大学 浙江大学浙江大学 复旦大学复旦大学 南京大学南京大学 南开大学南开大学 吉林大学吉林大学武汉大学武汉大学 兰州大学兰州大学 山东大学山东大学 中山大学中山大学 四川大学四川大学 山西大学山西大学 同济大学同济大学西北大学西北大学 重庆大学重庆大学 内蒙古大学内蒙古大学 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 上海交通大学上海交通大学中国科技大学中国科技大学 北京理工大学北京理工大学 大连理工大学大连理工大学 电子科技大学电子科技大学 北京师范大学北京师范大学华中科技大学（承办）华中科技大学（承办） 国防科技大学国防科技大学 华南理工大学华南理工大学 华中师范大学华中师范大学东北师范大学东北师范

4、大学 北京交通大学北京交通大学 哈尔滨理工大学哈尔滨理工大学 华东理工大学华东理工大学 华东师范大学华东师范大学军事交通学院军事交通学院 南京师范大学南京师范大学 天津工业大学天津工业大学 西安交通大学西安交通大学 台湾师范大学台湾师范大学4误差分析及数据处理的基本知识误差分析及数据处理的基本知识实验室规则及安全操作实验室规则及安全操作5 认真预习并撰写预习报告认真预习并撰写预习报告 实验操作实验操作独立完成实验如实记录数据独立完成实验如实记录数据 按要求处理实验数据并完成实验报告按要求处理实验数据并完成实验报告 物理实验考核与重修物理实验考核与重修6相关网站相关网站* * 物理实验中心网站：

5、物理实验中心网站：7272 8电子版讲义下载电子版讲义下载IP:71/bbsIP:71/bbs实验引导实验引导BBS板块板块 手机用户可下载手机用户可下载爱课程客户端爱课程客户端，在共享课中找到本校或，在共享课中找到本校或搜索搜索“大学物理实验大学物理实验”均可。均可。* * 精品共享课网址：精品共享课网址： http:/ IP：71登陆帐号：学号；登陆帐号：学号；不要带字母不要带字母初始密码：初始密码：123456请登陆后修改密码！请登陆后修改密码！* * 预约前一定要先看

6、预约必读。预约前一定要先看预约必读。局域网预约：局域网预约：科技楼北楼二楼大厅触摸屏科技楼北楼二楼大厅触摸屏24小时可使用。小时可使用。注意事项：注意事项：1、物理实验课、物理实验课56学时，分两个学期进行：学时，分两个学期进行： 物理实验（物理实验（1）28学时在春季学期开课，学时在春季学期开课， 物理实验（物理实验（2）28学时学时在秋季学期开课。秋季学期开课。2、每个学期分两段上课，不允许跨段修课和考试。、每个学期分两段上课，不允许跨段修课和考试。3、要求每个学生在规定时间内选做规定个数的实验，、要求每个学生在规定时间内选做规定个数的实验，并提交实验报告。并提交实验报告。春季学期选做春季

7、学期选做6个实验个实验+绪论作业，绪论作业，（物理学院的学生（物理学院的学生本学期必须完成本学期必须完成7个实验个实验）秋季学期选做秋季学期选做7个实验。个实验。15春季学期实验项目春季学期实验项目 由于设备更新，由于设备更新，5、6、7三个实验与教材上有些差别，三个实验与教材上有些差别，为了方便同学们写预习报告和实验，在网上挂有电子版讲义。为了方便同学们写预习报告和实验，在网上挂有电子版讲义。16课上教师要检查预习情况，记录预习分。注意事项：注意事项： 1、课前应按要求课前应按要求写好实验预习报告写好实验预习报告，上课不带实，上课不带实验预习报告，从操作分中扣验预习报告，从操作分中扣3030

8、分。分。 2、实验时实验时刷卡签到刷卡签到，不刷卡者以迟到论处。，不刷卡者以迟到论处。 * * 刷卡成功后屏幕窗刷卡成功后屏幕窗口上会出现姓名、设口上会出现姓名、设备号等信息，备号等信息，核对信核对信息息。3、每次课每次课4 4学时（学时（3 3小时），不允许迟到、旷课或小时），不允许迟到、旷课或 早退早退 。 迟到一次从总成绩中扣迟到一次从总成绩中扣0.50.5分，迟到分，迟到3030分钟以上，计分钟以上，计算机自动做旷课论处，算机自动做旷课论处，不再允许学生做实验不再允许学生做实验, ,并从总成绩并从总成绩中扣中扣3 3分。分。4、若有事不能做实验，可若有事不能做实验，可提前一天以上在网上

9、撤销提前一天以上在网上撤销实验实验，也可当天到教室找任课教师，也可当天到教室找任课教师请假请假，请假不，请假不扣分。扣分。5、旷课或请假后，应尽快重新预约。旷课或请假后，应尽快重新预约。19 实验操作实验操作独立完成实验如实记录数据独立完成实验如实记录数据20 按要求处理实验数据并完成实验报告按要求处理实验数据并完成实验报告 数据处理过程包括计算、作图、误差分析等。计算要有数据处理过程包括计算、作图、误差分析等。计算要有计算式，代入的数据都要有根据，便于别人看懂，也便于自计算式，代入的数据都要有根据，便于别人看懂，也便于自己检查。作图要按作图规则，图线要规矩、美观。数据处理己检查。作图要按作图

10、规则，图线要规矩、美观。数据处理后应给出实验结果。最后要求撰写出一份简洁、明了、工整、后应给出实验结果。最后要求撰写出一份简洁、明了、工整、有见解的实验报告。有见解的实验报告。 物理实验报告要求物理实验报告要求1、信息齐全、格式规范。、信息齐全、格式规范。2、字体工整、干净整洁。、字体工整、干净整洁。3、表述正确、层次清楚。、表述正确、层次清楚。4、图表合理、讨论认真。、图表合理、讨论认真。 每一个大学生必须具备的报告工作成果的能力每一个大学生必须具备的报告工作成果的能力 注意事项：注意事项：1 1、实验报告连同数据记录纸应在完成实验后、实验报告连同数据记录纸应在完成实验后一周内一周内交到与做

11、实验的教室对应的报告柜内交到与做实验的教室对应的报告柜内。* * 交实验报告时注意找准柜子，交错地方可能导致报告丢失交实验报告时注意找准柜子，交错地方可能导致报告丢失或延迟批改。或延迟批改。2 2、改过的报告会发到各班专有的报告柜中，请各班、改过的报告会发到各班专有的报告柜中，请各班课代表及时取回并下发。课代表及时取回并下发。信息不完整的信息不完整的实验报告实验报告 这是老师发改过的实验报告、同时也是课代表领这是老师发改过的实验报告、同时也是课代表领回实验报告的地方。回实验报告的地方。23 物理实验考核与重修物理实验考核与重修1、成绩评定：平时成绩、成绩评定：平时成绩70%+考试成绩考试成绩3

12、0% 平时成绩：课堂操作平时成绩：课堂操作50%+实验报告实验报告50%2、考试方式：闭卷笔试考试（、考试方式：闭卷笔试考试（120分钟）分钟）3、考试范围：绪论与所选实验、考试范围：绪论与所选实验4、考试时间与地点：由学校教务处通知、考试时间与地点：由学校教务处通知5、物理实验不及格只能重修，没有补考、物理实验不及格只能重修，没有补考6、不及格者按学期跟下一年级从头重修、不及格者按学期跟下一年级从头重修 物理实验（物理实验（1）不及格者在春季重修）不及格者在春季重修 物理实验（物理实验（2）不及格者在秋季重修）不及格者在秋季重修通通 知知4 4、医科、医科班级（班级（8年除外）请年除外）请在

13、在考试后一个星期内，将报考试后一个星期内，将报告柜钥匙及实验卡交回科技楼北楼告柜钥匙及实验卡交回科技楼北楼315315室室，过期交还者，过期交还者将不退还押金；其他班级在下学期实验课考试后交还。将不退还押金；其他班级在下学期实验课考试后交还。1 1、班长或学习委员带上班级同学名单（、班长或学习委员带上班级同学名单（纸质档，纸质档，学号学号和姓名和姓名, ,包括留学生），于上绪论课后的第二天，到科包括留学生），于上绪论课后的第二天，到科技楼北楼技楼北楼117117室室确认同学信息，领取实验卡确认同学信息，领取实验卡。2 2、在第三周周五（、在第三周周五（3 3月月7 7日）之前，各班班长带日）之

14、前，各班班长带3030元押元押金到金到科技楼北楼科技楼北楼315315室尤老师室尤老师处处领取报告柜钥匙领取报告柜钥匙。3 3、科技楼北楼、科技楼北楼117117室有实验报告纸、数据记录纸和坐室有实验报告纸、数据记录纸和坐标纸，以标纸，以班级为单位班级为单位前去购买。前去购买。25 物理实验是研究物质运动一般规律及物质基本结构物理实验是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，它必须以客观事实为基础，必须依靠观察和实的科学，它必须以客观事实为基础，必须依靠观察和实验。归根结底物理学是一门实验科学，无论物理概念的验。归根结底物理学是一门实验科学，无论物理概念的建立还是物理规律的发现都必须以严格的

15、科学实验为基建立还是物理规律的发现都必须以严格的科学实验为基础，并通过今后的科学实验来证实。础，并通过今后的科学实验来证实。 物理实验的发现和发明已经对物理学的发展和新型物理实验的发现和发明已经对物理学的发展和新型学科的诞生起到巨大的推动作用。学科的诞生起到巨大的推动作用。 26 经典物理学（力学、电磁学、光学）规律是经典物理学（力学、电磁学、光学）规律是由以往的无数实验事实为依据来总结出来的。由以往的无数实验事实为依据来总结出来的。 X X射线、放射性和电子的发现等为原子物理射线、放射性和电子的发现等为原子物理学、核物理学等的发展奠定了基础学、核物理学等的发展奠定了基础。 卢瑟福从大角度卢瑟

16、福从大角度粒子散射实验结果提出了粒子散射实验结果提出了原子核基本模型。原子核基本模型。27A.爱因斯坦爱因斯坦 1905年爱因斯坦的光量子假说总结了光的微粒年爱因斯坦的光量子假说总结了光的微粒说和波动说之间的争论，圆满地解释了勒纳德等人说和波动说之间的争论，圆满地解释了勒纳德等人的光电效应的各条实验规律。的光电效应的各条实验规律。WmVhv221爱因斯坦方程爱因斯坦方程 然而，爱因斯坦的光量子假说和光电效应方程并没有立即得到人然而，爱因斯坦的光量子假说和光电效应方程并没有立即得到人们的承认，原因是经典的电磁理论的传统观念束缚了人们的思想，同们的承认，原因是经典的电磁理论的传统观念束缚了人们的思

17、想，同时这个假说未获得全面的验证。时这个假说未获得全面的验证。R.密粒根密粒根 直到直到19161916年年当密立根以当密立根以极其严密的实验证实了爱因斯极其严密的实验证实了爱因斯坦的光电方程之后，光的粒子坦的光电方程之后，光的粒子性才为人们所接受。性才为人们所接受。 它不仅可以加深大家对理论的理解，更重要的是可使同它不仅可以加深大家对理论的理解，更重要的是可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素

18、质及科学世界观方面，物理实时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。验课程也起着潜移默化的作用。物理实验课程的作用、任务和目的物理实验课程的作用、任务和目的 大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验技能训练的大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验技能训练的开端，又是其他专业实验的重要基础，因此，大学物理实验课开端，又是其他专业实验的重要基础，因此，大学物理实验课对培养学生运用理论知识、实验方法和实验技术去分析问题和对培养学生运用理论知识、实验方法和实验技术去分析问题和解决问题的能力起着十分重要的作用。解决问题的能力起着十分重要的作用。从事科技工从事科技工

19、作作物理实验方面的知识和技能物理实验方面的知识和技能必不可少必不可少29实验室规则及安全操作实验室规则及安全操作 学生进入实验室须带上完成指定的课前预习内学生进入实验室须带上完成指定的课前预习内容，无实验预习报告者，从操作分中扣容，无实验预习报告者，从操作分中扣30分。分。 上实验课时刷卡签到，并确认信息是否正确，不上实验课时刷卡签到，并确认信息是否正确，不刷卡者以迟到论处刷卡者以迟到论处（总成绩中扣（总成绩中扣0.5分）分）。 遵守课堂纪律，保持安静的实验环境。遵守课堂纪律，保持安静的实验环境。 爱护仪器。进入实验室不能擅自搬弄仪器，实验爱护仪器。进入实验室不能擅自搬弄仪器，实验中严格按仪器

20、说明书操作，如有损坏，照章赔偿。中严格按仪器说明书操作，如有损坏，照章赔偿。公用工具用完后应立即归还原处。公用工具用完后应立即归还原处。30 完成实验后，一定要关闭电源并将仪器归位，经完成实验后，一定要关闭电源并将仪器归位，经教师审查测量数据和仪器还原情况并签字后，方教师审查测量数据和仪器还原情况并签字后，方能离开实验室。能离开实验室。 实验报告连同原始数据记录纸应在完成实验的下实验报告连同原始数据记录纸应在完成实验的下一周内交到有关实验室的报告柜内。一周内交到有关实验室的报告柜内。 严格执行实验室给出的各项具体的操作规程和严格执行实验室给出的各项具体的操作规程和安全防护规则，确保人身安全和仪

21、器安全。安全防护规则，确保人身安全和仪器安全。 31误差分析及数据处理的基本知识误差分析及数据处理的基本知识一、一、二、二、三、三、四、四、误差分析及数据处理的基本知识误差分析及数据处理的基本知识 本篇将介绍测量误差分析、实验数据处理及实验结本篇将介绍测量误差分析、实验数据处理及实验结果表达等基础知识。果表达等基础知识。 这些知识不仅在每个实验都会用到，而且也是今后这些知识不仅在每个实验都会用到，而且也是今后从事科学实验必须掌握的。由于这部分内容涉及普通计从事科学实验必须掌握的。由于这部分内容涉及普通计量学和数理统计学，要想深人地讨论测量误差理论，需量学和数理统计学，要想深人地讨论测量误差理论

22、，需要有丰富的实验经验和较充分的数学知识；这里只能作要有丰富的实验经验和较充分的数学知识；这里只能作简单的介绍。因此，要求同学们以后结合每一个具体实简单的介绍。因此，要求同学们以后结合每一个具体实验再细读有关段落，验再细读有关段落，通过运用加以掌握！通过运用加以掌握！33一、一、测量：测量：将待测物理量与选作计量标准的同类物理量进行比较，将待测物理量与选作计量标准的同类物理量进行比较，并得出其倍数的过程。倍数值称为待测物理量的数值，选作的计并得出其倍数的过程。倍数值称为待测物理量的数值，选作的计量标准称为单位。量标准称为单位。测量测量直接测量直接测量间接测量间接测量用测量仪器或仪表直接读出测量

23、结果用测量仪器或仪表直接读出测量结果 用单摆法测重力加速度用单摆法测重力加速度g 224TLgTL由直接测量量通过函数关系求出测量结果由直接测量量通过函数关系求出测量结果 测量仪器不可能尽善尽美； 实验仪器分辨率或灵敏度的局限性； 测量所依据的理论公式的近似性； 环境条件的不稳定性； 一、一、误差：误差： 测量不可能无限地精确，测量值与待测物理量客观存在的真值之间总会存在一定的差异，这种差异称之为误差。测量误差测量误差 = 测量值测量值 被测量的真值被测量的真值 0 xxx（ ）定义：定义：一、一、（1）误差公理：）误差公理： 测量误差存在于一切测量之中，并贯穿于测量过程的始终。测量误差存在于

24、一切测量之中，并贯穿于测量过程的始终。（2）真值：）真值： 任何量在特定的条件下（时间、空间、状态）都有其客观任何量在特定的条件下（时间、空间、状态）都有其客观的实际值。的实际值。 理论真值：理论真值： 计量约定值：计量约定值： 标准器件值：算术平均值标准器件值：算术平均值:（3）误差的表示方法：）误差的表示方法：绝对误差绝对误差相对误差相对误差x%100 xx36（1）系统误差：固定偏差或按一定规律变化的测量误差）系统误差：固定偏差或按一定规律变化的测量误差系统误差系统误差随机误差随机误差粗大误差粗大误差测量仪器误差测量仪器误差理论公式的近似性理论公式的近似性环境扰动环境扰动人员误差人员误差

25、（2）随机误差：在相同的条件下，由于偶然的或不确定）随机误差：在相同的条件下，由于偶然的或不确定的因素所造成的随机变动的误差的因素所造成的随机变动的误差特点：恒定性、有规律性、可修正性特点：恒定性、有规律性、可修正性 特点：随机性特点：随机性 服从统计规律服从统计规律 环境因素不规测变动环境因素不规测变动仪器性能不稳定仪器性能不稳定未知的影响因素未知的影响因素 （3）粗大误差：与多数测量值差异太大，且无法给出合）粗大误差：与多数测量值差异太大，且无法给出合理解释的误差。理解释的误差。37（一）已定系统误差的排除和修正（一）已定系统误差的排除和修正已定系统误差：误差的变化规律已确知的系统误差已定

26、系统误差：误差的变化规律已确知的系统误差 修正值方法：找出修正值对测量结果进行修正修正值方法：找出修正值对测量结果进行修正 排除误差源方法：找出产生系统误差的根源，进而采取措施排除误差源方法：找出产生系统误差的根源，进而采取措施 改进测量方法：选择适当的测量方法抵消系统误差改进测量方法：选择适当的测量方法抵消系统误差交换法交换法替代法替代法补偿法补偿法对称测量法对称测量法已定系统误差已定系统误差未定系统误差未定系统误差（必须修正！）（必须修正！）38例例1：交换法消除天平不等臂所产生的系统误差：交换法消除天平不等臂所产生的系统误差21ll 211lmlm 212lmlm21mmm m测量结果测

27、量结果 与天平臂长无关！与天平臂长无关！1l2l39例例2：位移法消除透镜光心位置不确定所产生的：位移法消除透镜光心位置不确定所产生的系统误差系统误差1sAfss1111s d2s2s fsAs11111 fdsds11111 联立解出：联立解出：AdAf422 测量结果与光心位置无关！测量结果与光心位置无关！40（二）未定系统误差的示值误差估算（二）未定系统误差的示值误差估算未定系统误差：误差符号未知且数值仅知其变动范围的系统误差未定系统误差：误差符号未知且数值仅知其变动范围的系统误差测量仪器本身所产生的各种误差测量仪器本身所产生的各种误差 未定系统误差的主要来源未定系统误差的主要来源 ：仪

28、测量仪器的准确度指标、精度等级测量仪器的准确度指标、精度等级 不可排除不可排除无法修正无法修正（1）估计出其分布范围（最大容许误差或示值误差）估计出其分布范围（最大容许误差或示值误差 ）。）。（2）通过方案选择、参数设计、计量器具校准、环境条）通过方案选择、参数设计、计量器具校准、环境条件控制等环节来减小未定系统误差的限值件控制等环节来减小未定系统误差的限值. 要估计出分布范围要估计出分布范围！几种常用仪器的示值误差限几种常用仪器的示值误差限游标卡尺：分度值游标卡尺：分度值50示值误差示值误差mm02. 0仪电测量量仪表电测量量仪表示值误差示值误差100/准确度等量程仪电阻箱电阻箱示值误差示值

29、误差%精度等级仪 R几种常用仪器的示值误差限几种常用仪器的示值误差限数字仪表数字仪表示值误差示值误差最小分度值仪对于未加说明的仪器，一般取对于未加说明的仪器，一般取最最小小分分度度值值仪仪 21 随机误差是由于偶然的或不确定的因素所造成的，随机误差是由于偶然的或不确定的因素所造成的，就每一个个体而言，是没有规律可循和无法控制的。就每一个个体而言，是没有规律可循和无法控制的。但就误差的总体而言服从统计规律。但就误差的总体而言服从统计规律。Y()-+正态分布22221)( ey（一）随机误差服从（一）随机误差服从（或近似服从）（或近似服从）正态分布规律正态分布规律niinXx121xxi绝对误差绝

30、对误差标准差标准差服从正态分布的随机误差具有以下特点：服从正态分布的随机误差具有以下特点：（1）单峰性：）单峰性：绝对值较小的误差出现的概率比绝绝对值较小的误差出现的概率比绝对值较大的误差出现的概率大。对值较大的误差出现的概率大。（2）对称性：）对称性：绝对值相等的正误差与负误差出现的绝对值相等的正误差与负误差出现的概率相等。概率相等。（3）有界性：）有界性：在一定测量条件下，误差的绝对值在一定测量条件下，误差的绝对值不会超过一定界限。不会超过一定界限。（4）抵偿性：）抵偿性：各误差的算术平均值随着测量次数的各误差的算术平均值随着测量次数的增多而趋近于零。增多而趋近于零。niinxlin10即

31、：即：45设一列等精度测量值设一列等精度测量值,21xx ,ixnx011 niixn0XX 即即:X为真值为真值0X的最佳估计值的最佳估计值算术平均值算术平均值 21(1xxnX niinxnx11) n0XX 01111Xxnxnniinii0Xxxii （ ）据抵偿原理据抵偿原理（1）多次测量的算术平均值作为测量的最佳值是科学的。）多次测量的算术平均值作为测量的最佳值是科学的。（2）增加测量次数，可以减小随机误差。）增加测量次数，可以减小随机误差。对于算术平均值原理如何作出科学的评价？对于算术平均值原理如何作出科学的评价？ 显然，算术平均值肯定要比测量列中的任一测量值显然，算术平均值肯定

32、要比测量列中的任一测量值更可靠，由概率论可以证明算术平均值的标准差为：更可靠，由概率论可以证明算术平均值的标准差为： niixnnXxn121统计含义：统计含义： 待测量的客观真值落在待测量的客观真值落在 , 区间内的概率区间内的概率为为68.3 xXxX , xXxX置信区间置信区间%.P368置信概率置信概率47（四）（四） t 分布分布 当测量次数为有限时，概率密度用当测量次数为有限时，概率密度用t分布比由分布比由正态分布更为合适。要使得测量值落在平均值附近，正态分布更为合适。要使得测量值落在平均值附近，具有与正态分布相同的置信概率，具有与正态分布相同的置信概率，P0.683，置信，置信

33、区间要扩大到区间要扩大到xpxptXtX1.061.071.081.001.320.68109876543ptPn（一）不确定度的概念（一）不确定度的概念什么是不确定度？什么是不确定度？如何表达含有误差的测量结果？如何表达含有误差的测量结果？实验结果的科学表达方法：实验结果的科学表达方法：)(uxy不确定度不确定度测量结果的含义：测量结果是一个范围，即测量结果的含义：测量结果是一个范围，即uxux待测物理量的真值以一定的概率落在区间待测物理量的真值以一定的概率落在区间 范围内范围内置信概率置信概率置信区间置信区间 是对测量值与真值的偏差程度作出估算，以及对测量结果可靠程

34、度的评价指标注意！注意！误差是指测量值与真值之差（未知）误差是指测量值与真值之差（未知）不确定度的大小可按一定的方法计算（估算）出来不确定度的大小可按一定的方法计算（估算）出来50（二）（二）A类标准不确定度：统计不确定度类标准不确定度：统计不确定度 B类标准不确定度：非统计不确定度类标准不确定度：非统计不确定度 AuBuAu统计分量统计分量随机误差随机误差niixAnnXxu121Bu非统计分量非统计分量未定系统误差未定系统误差仪31Bu22BAuuU测量结果的完整表述测量结果的完整表述)(UXX单位单位51单单位位仪仪测测)(UXX 单次测量单次测量多次测量多次测量单单位位)(UXX ni

35、ixnX1122)(）（仪仪uutUAp )1()(12 nnXxuniiA52关于单次测量：关于单次测量： 条件所限，不可能进行多次测量；条件所限，不可能进行多次测量； 仪器精度太低，偶然误差很小，多次测量结果相同；仪器精度太低，偶然误差很小，多次测量结果相同； 对测量结果精度要求不高。对测量结果精度要求不高。单次测量结果：单次测量结果：)(UXX不确定度不确定度U用极限不确定度表达用极限不确定度表达在大学物理实验中采用简化的方法在大学物理实验中采用简化的方法 以仪器示值误差代替以仪器示值误差代替仪31BuU 按均匀分布按均匀分布仪U或或53例例1:分别用钢直尺和分别用钢直尺和50分度游标尺

36、测量同一物体的厚分度游标尺测量同一物体的厚度，其测量结果为：度，其测量结果为：6.2mm、6.36mm，表达测量结果。，表达测量结果。单次测量单次测量单单位位仪仪测测)(UXX 测量结果测量结果钢直尺钢直尺50分度游标尺分度游标尺mmd)1 . 02 . 6( mmd)02. 036. 6( 钢直尺钢直尺50分度游标尺分度游标尺mmU02. 0仪mmU1 . 0仪54例例2：用螺旋测微计测某物体的厚度，测量值分别为：用螺旋测微计测某物体的厚度，测量值分别为 mmdmmdmmddmmd182. 2184. 2185. 2182. 2183. 254321 、表达测量结果。表达测量结果。依据依据单单位位)(UXX 22)(）（仪仪uutUAp niixnX11)1()(12 nnXxuniiA第一步第一步:mmd1832. 2)182. 2184. 2185. 2182. 2183. 2(51 55第二步第二步:22)(）（仪仪uutUAp 计算总不确定度计算总不确定度第三步第三步:001. 0)15(5)(251 iiAddu其中其中0.001Aumm=14. 1 ptmmu0