大学物理实验绪论课10112

实验报告物理实验成绩评定方法第6页/共37页实验操作要求遵守实验室规则；了解实验仪器的使用及注意事项；正式测量之前可作试验性探索操作；仔细观察和认真分析实验现象；如实记录实验数据和现象;

用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动整理仪器，清扫实验室。第7页/共37页

大学物理实验绪论课

-----测量、误差和数据处理1.

测量与误差2.

测量的不确定度3.

有效数字4.

实验数据处理第8页/共37页

1.测量与误差1.1

测量1.2

误差1.3

误差的分类第9页/共37页

物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的工具或仪器，通过科学的方法，把被测物理量与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。1.1测量第10页/共37页被测量的测量结果用数值（标准量的倍数）、标准量的单位（物理实验中一般采用SI制）以及结果可信赖的程度（不确定度）来表示。没有单位的物理量是没有意义的！1.1测量注意：在国际单位制（SI制）中，以米、秒、千克、安培、开尔文、摩尔和坎德拉作为基本单位，其他量都由以上七个单位导出，称为国家单位制的导出单位。第11页/共37页

因此，测量的必要条件是被测物理量、标准量及操作者。测量结果应包含数字和单位，必要时还要给出测量所用的量具或仪器，测量的方法及条件等。

数值单位第12页/共37页测量的分类直接测量

将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较直接得到的测量值。234567890第13页/共37页2.间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，求得该被测物理量。如：测圆柱体的体积hd第14页/共37页1.2

误差

在实际的测量过程中,由于测量仪器、测量方法、测量条件和测量人员的水平以及种种因素的局限,不可能使测量结果与客观存在的真实值之间完全相同,我们所测得的只能是某物理量的近似值。

任何一种测量结果的量值与真值之间总会或多或少地存在一定的差值,将其称为该测量值的测量误差,简称“误差”,误差的大小反映了测量的准确程度。第15页/共37页绝对误差=测量值－真值相对误差=真值是一个理想的概念，一般说来是不知道的，实际测量中有时采用已修正过的被测量的算术平均值来代替真值，称为约定真值。误差的表示

绝对误差

真值第16页/共37页

平均值假定对一个物理量进行了n次测量，测得的值为xi(i=1,2，…，n)

可以用多次测量的算术平均值作为被测量的最佳估计值，测量次数n为无穷大时，算术平均值等于真值。

多次测量的平均值第17页/共37页误差的来源来源测量过程中产生

处理测量数据时产生

仪器方法环境主观

误差的消除或减小是实验技能问题，采取各种措施将它降低到最小程度。第18页/共37页1.3

误差的分类（1）系统误差

在相同条件下（指方法、仪器、环境、人员）多次重复测量同一量时，误差的大小和符号（正、负）均保持不变或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差，它的特征是确定性。前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。第19页/共37页天平不等臂所造成的系统误差仪器误差第20页/共37页如：螺线管磁场公式成立条件是螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。

由于理论推导中的近似,产生的系统误差。理论误差第21页/共37页环境因素光点检流计接近时，静电干扰，使光斑移动等。第22页/共37页（2）偶然误差

偶然误差也被称为随机误差，是由实验中多种因素的微小变动所引起的。温度忽高忽低气流飘忽不定电压漂移起伏第23页/共37页偶然误差没有规律,其大小和方向也都是不可预知的。但对一个量进行足够多次的测量,则会发现它们的偶然误差是按一定的统计规律分布的,最最典型和常见的分布规律是正态分布规律。第24页/共37页

2

测量的不确定度

由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度即为测量的不确定度,它给出测量结果不能确定的误差范围。一个完整的测量结果不仅要标明其量值大小,还要标出测量的不确定度,以表明该测量结果的可信赖程度。

通常不确定度按计算方法分为两类,即用统计方法对具有随机误差性质的测量值计算获得的A类分量,以及用非统计方法计算获得的B类分量第25页/共37页3.

有效数字的一般概念从数据左起第一位非零数字起，到右边的全部数字称为有效数字。有效数字的最末一位是误差所在位，即是有误差的数字。

有效数字=准确数字+一位欠准数字第26页/共37页数学：

物理实验：

01234(a)分度值1mm

L=3.23cm三位有效数字01234(b)分度值1cm

L=3.3cm二位有效数字第27页/共37页注意以下几点：各栏目都要注明名称和单位。栏目的顺序应充分注意数据间的联系和计算顺序，力求简明、齐全、有条理。反映测量值函数关系的数据表格，应按自变量由小到大或由大到小的顺序排列。列表法处理数据

4.

实验数据处理第28页/共37页

表1不同温度下的金属电阻值n1234567T(C)10.526.038.351.062.875.585.7R()10.42310.89211.20111.58612.02512.34412.670物理量的名称（符号）和单位有效数字正确第29页/共37页基本测量第30页/共37页电位差计测量微小电压箱式电位差计

第31页/共37页等厚干涉现象的观察和测量读数显微镜和光学劈尖

第32页/共37页空气比热容比的测定第33页/共37页扭摆法测定物体转动惯量转动惯量实验仪第34页/共37页光电效应测普朗克常数光电效应实验仪

第35页/共37页稳恒的电流场模拟静电场静电场描绘电源和静电场测试仪