大学物理实验绪论实验报告有效数字和数据处理

大学物理实验绪论物理实验中心2017年2月第一章绪论1.2开课目的培养四个能力：

动手能力、观察分析能力、综合处理能力、创新能力1.1物理实验的地位和作用1.3实验三个环节预习：撰写预习报告。

撰写≠抄写，应该是阅读教材后的归纳和总结。实验：安装和调节实验仪器，观察和分析实验现象，分析和解决实验难题，正确的读取和记录实验数据。

实验≠测量数据，不是说会测量数据就掌握了实验。总结：先对实验所得数据进行计算（包括误差），再对这些结果进行分析和讨论。

总结强调对实验结果的分析和讨论，这是能力培养的重点之一。1.实验前的准备——预习：

认真阅读实验教材，明确该实验的目的要求、实验原理、要测量的物理量及测量方法，认真阅读教材中有关使用仪器的介绍，弄清构造原理，操作方法和注意事项。设计好记录实验数据用的表格。预习报告

（1）.实验目的（2）.实验原理（3）.实验步骤及注意事项实验原理中应画出实验原理图、电路图或者光路图和必要的文字说明。

2.实验操作：

检查预习报告后，进入实验操作。观察实验现象、记录实验数据。（1）.记录仪器的型号、编号和规格

（2）.记录实验数据，做好实验现象的观察记录

3.完成实验报告：

（1）.数据处理和结果分析

（2）.实验结果

（3）.问题讨论

实验测量——细致耐心自带必备工具，正确使用仪器观察、分析、思考、主动、质疑记录原始数据（钢笔或圆珠笔）实验完毕，整理仪器和桌凳（计入操作分）、教师签字杜绝凑数据、造数据，抄袭数据实验报告——完整规范实验原理及实验步骤（用自己的语言组织）数据表格及数据处理：包含原始数据的表格、计算、图表、误差分析等分析讨论

实验结果是否合理实验中存在的问题及需要改进的地方意见和建议一周内完成报告。

预习报告怎么写概括性撰写实验数据记录①如实记录实验现象；

②用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动；③实验数据先自行检查；④实验数据经教师检查签字确认后；⑤整理仪器，清扫实验室。总结报告对测量数据进行数据整理，以表格、图形图像、公式等展示实验结果，并对实验结果进行分析、讨论或评估。

总结报告≠展示你的实验数据

1、测量与有效数字2、误差与不确定度3、数据处理的基本方法主要内容测量与有效数字测量有效数字的读取有效数字的运算有效数字尾数的舍取规则1.1、测量的基本概念测量就是通过各种实验方式对“被测量”进行赋值110cm1)直接测量hdM2)间接测量

测量值

=读数值(有效数字)+单位有效数字

=（多位）可靠数字＋（一位）可疑数字测量值的构成

L=3.23cm0123340是不是有效数字非零之后所有的数（包括0）都是有效数字。记录数据时错误的做法：

显示频率：f＝50.00Hz

记录数据：f＝50Hz1、分度式（刻度式）仪器

如米尺、温度计等(a)分度值1mm

01234

L=3.23cm

三位三类仪器的读数方法读法：先读仪器能分辨的可靠数字，再估计最小分度的下一位。01234(b)分度值1cm

L=3.2cm

二位2、定步长仪器如游标卡、数字显示仪表等读法：最小步长量3、等级仪器如电压表、电流表等读法：有效数字中的基本问题1、有效数字位数越多，测量精度越高物理量：

米尺：L=5.2mm游标卡尺：L=5.22mm千

分

尺：L=5.221mm2、物理量与数学量不相等（0的意义）数学量：

3、有效数字位数与单位变换、小数点位置无关4、科学记数法6、不确定度约定取一位有效数字，在取舍时“只入不舍”。5、测量结果的表示中，尾数要对齐8、自然数与常量，有无穷多位有效数字7、相对不确定度保留1-2位有效数字尾数的舍入规则数值修约规则（按国家标准文件：GB8170-87）

在进行具体的数字运算前，按照一定的规则确定一致的位数，然后舍去某些数字后面多余的尾数的过程被称为数字修约，指导数字修约的具体规则被称为数字修约规则。四舍五入>5入,＜５舍,＝５尾数凑偶有效数字尾数的舍入规则例：将下列数字全部修约为四位有效数字

1）<5，1.11849000→1.118舍2）>5，1.11860000→1.119入

1.11859999→1.1191.11850001→1.119

3）=5,1.11750000→1.1181.11850000→1.118

尾数凑偶口诀：

4舍6入5凑偶有效数字运算规则只保留一位可疑数字(1)加减运算9.2931239.416-加减结果的有效数字末位应与参与运算各数据中误差最大的末位对齐(2)乘除运算1.1111×1.111111111111+111111.233321乘除结果的有效数字位数和参与运算各数中有效数字位数最少的相同(3)乘方、立方、开方运算有效数字位数与底数的相同(5)常数不参与有效数字运算一、列表法

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数据处理的基本方法

作图法形象、直观地显示出物理量间的函数关系，也可用来求某些参数。作图时要先整理出数据表格，并要用坐标纸作图。表1：伏安法测电阻实验数据二、作图法1.选择坐标分度值，确定坐标纸大小坐标分度值的应能基本反映测量值的准确度或精密度。

U轴可选1mm对应于0.20V，I轴可选1mm对应于0.40mA；定坐标纸略大于数据范围（如130mm×130mm）。作图步骤3.标实验点用符号（●，△，▲，■，◆，★，▼，＊）描绘散点，并用不同符合反应不同曲线。

2.标明坐标轴用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位,及整分格上的量值。4.连成图线：把散点连成直线、折线或光滑曲线。折线要求过点，而直线或曲线可以过点，也可以不过点。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.001.选择坐标分度值，确定坐标纸大小坐标分度值的应能基本反映测量值的准确度或精密度。

U轴选1mm对应于0.20V，I轴选1mm对应于0.40mA；定坐标纸略大于数据范围（如130mm×130mm）。15.925.985.标出图线特征在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的某些参数。如右图求电阻R值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00电阻伏安特性曲线6.标出图名在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必要的说明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上A、B两点可得被测电阻R为：至此一张图才算完成作者：某某不当图例展示：nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图图1曲线太粗，不光滑、散点分布不均匀。nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图改正为：图2I(mA)U(V)02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00电学元件伏安特性曲线横轴坐标分度选取不当。横轴以3cm(15格)

代表1V（1格=0.06666....），使作图和读图都很困难。一般以1格代表

1,2,5，而非3,7,9。I(mA)U(V)o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特性曲线改正为：计算机作图的例子

三、逐差法砝码质量(Kg)1.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.000弹簧伸长位置(cm)x1x2x3x4x5x6x7x8等间隔地测量线性连续变化的物理量，求其间隔平均值。四、最小二乘法（直线拟合）设此两物理量x、y满足线性关系y=a+bx通过实验测量得到一组数据（xi，yi）i=1，2，3…..问题1：通过测量数据如何得出直线方程（a,b）？经验公式：把最佳的直线方程称为经验公式。数据拟合：把求解经验公式的过程称为数据拟合。问题2：怎么样才是最佳的直线方程（a,b）

？数学思想→

散点间线性相关程度如何？相关系数|r|1，线性关系好；|r|0，无线性关系，拟合无意义。物理实验中一般要求r达到0.999以上

。列表法计算a,b,r编号ixiyixi2yi2xiyi115.039.42251552591225.842.966618401107330.044.490019711332436.646.613