大学物理实验—测量误差

1、1 大学物理实验大学物理实验北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment2 绪 论大学物理实验是一门怎样的课程大学物理实验是一门怎样的课程北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment3 密立根在密立根在19231923年获诺贝尔奖时说：年获诺贝尔奖时说： “科学靠两条腿走路，科学靠两条腿走路，一是一是理论，一是实验理论，一是实验。有时一条腿在。有时一条腿在前面，

2、有时另一条腿走在前面。前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。但只有使用两条腿，才能前进。在实验过程中寻找新的关系，上在实验过程中寻找新的关系，上升为理论，然后再在实践中加以升为理论，然后再在实践中加以检验。检验。”ROBERTANDREWSMILLIKAN1868-1953 实验物理在物理学发展史上的重要性实验物理在物理学发展史上的重要性北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment4n伽利略把实验和逻辑引入物理学伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终使物理学最终成为一门科学。成为一门科学。n经典物理学规律是从

3、实验事实中总结出来的。经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。n近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。中发展起来的。n物理理论的正确性需通过物理实验进行验证。物理理论的正确性需通过物理实验进行验证。 总之，实验是物理学发展的基础总之，实验是物理学发展的基础, ,又是检验物理又是检验物理学理论的标准。学理论的标准。北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment5以诺贝尔物理学奖为例以诺贝尔物理学奖为例：n80%80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理

4、学家。学家。 20%20%的奖中很多是实验和理论物理的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。学家分享的。n实验成果可以很快得奖，而理论成果要经实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个实验的检验。过至少两个实验的检验。北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment6大学物理实验课的作用大学物理实验课的作用 大学物理实验课是高等工科院校的一门大学物理实验课是高等工科院校的一门必修基础课程，是对学生进行必修基础课程，是对学生进行科学实验基本科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力训练，提高学生分析问题和解决问题能力的的重要课程

5、。物理实验课和物理理论课具有同重要课程。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。等重要的地位。 北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment7大学物理实验课的任务大学物理实验课的任务北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment8大学物理实验课的作用大学物理实验课的作用注意：注意： 物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。 大学物理实验课是高等工科院校的一门大学物理实验课是高等工科院校的一门必修基础课程。必修基础课程。 是对

6、学生进行是对学生进行科学实验基本训练，提高学科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力生分析问题和解决问题能力的重要课程。的重要课程。1 1 测量与误差测量与误差2 2 误差处理误差处理3 3 有效数字的记录与运算有效数字的记录与运算4 4 测量结果的不确定度评定测量结果的不确定度评定测量测量是用仪器通过一定的方法，进行实验比较，以某一计量单位，把待测量定量地表示出来。测量值获得测量值获得方法不同方法不同测量条件不同测量条件不同1 1、真值与误差、真值与误差测量值测量值 ：通过直接测量或间接测量得到通过直接测量或间接测量得到 的物理量的值。的物理量的值。绝对误差：绝对误差：真值真值 :

7、: 一个物理量客观存在的量值，与测一个物理量客观存在的量值，与测量所用的理论方法及仪器无关。量所用的理论方法及仪器无关。0 xxx0 x2 2、最佳值与偏差、最佳值与偏差最佳值：最佳值：多次测量的算术平均值（近多次测量的算术平均值（近真值）真值）niixnx11偏差：偏差：xxii 对物理量对物理量X X进行多次等精度测量，进行多次等精度测量，测量列为测量列为nxxx,21系统误差系统误差随机误差随机误差过失误差过失误差仪器因素仪器因素 在同样条件下，对统一物理量进行在同样条件下，对统一物理量进行多次测量，其误差的大小和符号保持多次测量，其误差的大小和符号保持不变或随着测量条件的变化而有规律不

8、变或随着测量条件的变化而有规律的变化。的变化。北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment17零点校正零点校正 注意观察端面吻合时，套筒上的零线是否与注意观察端面吻合时，套筒上的零线是否与主尺上的准线对齐，若没有对齐而显示某一数值，主尺上的准线对齐，若没有对齐而显示某一数值，则该数值称为零点读数则该数值称为零点读数. . 测量结果应测量结果应减去减去该修正值该修正值( (零点读数零点读数) )Bn I 0 螺线管为无限长，管壁磁漏可螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。忽略。如：如： 理论因素理论因素人为因素人为因素 生理因素生理因素听

9、觉听觉嗅觉嗅觉色觉色觉视觉视觉对音域（对音域（2020HZ-20-20KHZ）的辨别。的辨别。对音色的辨别。对音色的辨别。特点是特点是增加测量次数误差不能减少，只能从方增加测量次数误差不能减少，只能从方法、理论、仪器等方面的改进与修正来实现。法、理论、仪器等方面的改进与修正来实现。表现出表现出恒偏大、恒偏小恒偏大、恒偏小或或周期性周期性的特点，影的特点，影响实验结果的正确度。响实验结果的正确度。确定性确定性 设计实验时应加以考虑，做完实验后作设计实验时应加以考虑，做完实验后作出分析。出分析。 测量过程中另一类不可避免的误差测量过程中另一类不可避免的误差, ,来自于大来自于大量的微小的干扰的合成。其影响程度表现为随机特量的微小的干扰的合成。其影响程度表现为随机特性，增加测量次数可减小其影响。性，增加测量次数可减小其影响。精密度随机误差；正确度系统误差；精密度随机误差；正确度系统误差；准确度随机误差与系