大物实验基础-绪论课

欢迎大家进入物理实验室学习！

物理实验网站202.120.99.1741、前言2、有效数字(包括量具精度概念）3、误差概论

不确定度4、直接测量的误差及其计算5、间接测量的误差传递

6、常用数据处理方法7、复习8、实验安排概述9、通知

大学物理实验教案

如果说大学物理是科学的本源，那么，物理实验就是技术的基础。

物理学在很长一段时间里是一门完全的实验科学。历史上，很多睿智者通过巧妙的设计，用实验令人信服地证明了物理学上的许多定理。牛顿以后，尤其是麦克斯韦耳以后，确立了理论经典物理的地位，实验物理淡出了经典物理领域，重心移向高能物理。

然而，经典物理实验在长达几百年的发展过程中，积累了大量的经典案例、巧妙的设计思想、深邃的物理理念。这些，深刻影响着、指导着当今的技术发展；当然，当今的先进技术也在深化和革新着经典物理实验。通过物理实验，我们不仅会学到和掌握许多巧妙的物理技术，更可以深化、启迪和拓展我们的思维，为专业学习打下广泛的基础。

有效数字

可靠数字+存疑数字（注意:直接测量量只有一位存疑数字）

例：35.2005克2.15cm28.5℃有效数字定义

有效数字的单位换算单位换算不能改变有效数字位数例如10cm=100mm应为：10cm=1.0mm?0.100cm=1.00mm有效数字

有效数字的运算加减乘除的运算法则对数.三角函数.n次方运算法则：最终结果有效位数由误差位决定有效数字取舍:4“舍”6“入”5“取偶”有效数字

中间运算数据可多保留一位存疑数字,结果表示时与误差位对齐!准确数与准确数运算结果为准确数；其它运算结果为欠准数。

加减:

30.3+1.38531.685

应为31.68

乘除:10.522

×0.34

42088315663.57748

应为3.58有效数字的加减乘除有效数字

量具的精度

10.0063g10g一个10克左右的重物10.01g10g一根直径1CM左右的铜栓1cm量具的精度

1.1026cm1.102cm1.10cm本节结束误差=测量值-真值误差大致可分为两类：1、系统误差2、随机误差误差概论误差系统误差来源：发现：仪器，方法，条件，实验者分析检查法；对比实验法等表现形式：同一条件，同一量，多次测量时D相同。误差系统误差的消除

从根源上（找出误差原因，加以消除）利用修正式（如：伏安法）实验方法（交换法，抵消法，零示法等）误差误差=测量值-真值误差算术平均值测量结果的最佳值误差误差：残差：随机误差的估算误差用平均值代替真值真值算术平均值用残差代替误差随机误差随机误差：

同一条件，同一量，多次测量时D不同.并具有随机性。误差随机误差的分布特性单峰性对称性有界性抵偿性（概率密度函数）特性：误差正态分布随机误差的统计规律称为标准误差误差置信区间意义为：任一次测量，其误差在的可能性为68.3%(

)置信概率标准误差：（

测量次数为n）标准误差的计算误差n∞平均值的标准误差：标准误差的计算误差10n仪器的最大误差：（厂方给出）仪器的标准误差：仪器误差误差它包含两类分量:A类:用统计方法计算出的标准误差,B类:用其他方法估计出的“等价标准误差”,合成不确定度:不确定度P=0.683,B类为均匀分布当首位数3时，取一位有效数，当首位数小于3时，取二位有效数不确定度置信因子可查P14表结果表示:单位(P=0.683)小数位对齐不确定度本节结束取1位或2位有效数字，最后一位与对齐如:则45带有标准差的数据误差在小数第二位保留到小数第二位E<1%取1位有效数字E>=1%取2位有效数字相对误差本节结束测量直接测量：x，y间接测量：Z=f（x，y）测量数据包括数字和单位最佳值

1位或2位有效数字E<1%取1位E>=1%取2位直接测量量表述相对误差结果表示不确定度平均值的标准误差Vi20.00810.01440.01960.01960.00040.01690.00640.0081本节结束不确定度：结果表示：(P=0.683)间接测量结果的最佳值标准误差传递公式（同样适用于不确定度的传递）

常用函数的标准误差传递式见讲义P13

间接测量的误差传递对有限次测量:最佳值不确定度传递结果表示相对误差E<1%取一位E>=1%取二位间接测量量表述测量一天的温度差

实例:（和差关系）——直接传递误差传递公式实例:两边取对数求全微分各项平方和开根号(方和根法则）——通过相对误差传递（乘除单项式)乘除及指数函数的误差传递公式要点实例:（乘除关系)把x的指数p拿下来平方把y的指数q拿下来平方算出x的相对误差Ex算出y的相对误差Ey把x的相对误差Ex平方后乘上去把y的相对误差Ey平方后乘上去通过相对误差来传递实例:（乘除单项式)——通过相对误差传递实例导体电阻率的测量直接测量值实例导体电阻率的测量数量级和单位一致保留到相同小数位（Uρ首位数小于3，取2位）本节结束实验数据处理方法列表法：按一定形式和顺序列成表格。图示法和图解法（例：弹簧拉伸）逐差法实验数据处理方法回归分析：应用数理统计的方法。确立经验公式的形式，即提出模型；求经验公式的系数，即回归参数；研究经验公式可信程度，即回归精度。F/gL/cmF(g)L(cm)20.040.060.080.0100.0120.0弹簧拉伸L~F关系曲线

比例:横轴:1cm=10.0g

纵轴:1cm=1.00cm20.5822.4023.8525.6527.0228.8020.040.060.080.0100.0120.020.0022.0024.0026.0028.0030.00(35.0,21.90)(108.0,27.80)=0.0808

cm/g斜率1、横坐标为自变量2、坐标分度与记录数据等精度3、解析点取在实验范围内直线上，避开实验点，并写出横纵坐标值4、不要漏了图的说明作图几个要点：本节结束直接测量量复习最佳值

E<1%取1位E>=1%取2位相对误差结果表示不确定度平均值的标准误差最佳值不确定度传递结果表示相对误差E<1%取1位E>=1%取2位间接测量复习F/gL/cm20.00F(g)L(cm)20.040.060.080.0100.0120.0弹簧拉伸L~F关系曲线

比例:横轴:1cm=10.0g

纵轴:1cm=1.00cm20.5822.4023.8525.6527.0228.8020.040.060.080.0100.0120.022.0024.0026.0028.0030.00(35.0,21.90)(108.0,27.80)=0.0808

cm/g斜率课堂练习1.2.3.,求,已知求N。,已知求N。

解答

继续

解答

解答,求

返回,已知,求N

返回,已知,求N

返回本节结束实验过程课前预习（二个实验）两段式教学（三周二个实验）实验操作课（每次一个实验）实验报告预习课（二个实验）物理实验预习报告（主要部分）预习课前：回答预习思考题预习课:列出数据表格实验课:记录实验数据原始实验数据实验的环境条件仪器的型号遇到的问题，故障及可疑现象物理实验报告（主要部分）实验目的实验原理:简明扼要,图.文.式实验仪器:规格,型号实验方法:调整方法和技巧数据处理与分析:列表,解析式实验工作的总结分析讨论题:对实验过程和结果的讨论,小结，体会等学生实验守则（部分）预习课前操作实验心中有数，有的放矢撰写实验报告叙述条理清晰，字迹清楚，数据处理规范，装订整齐遵守纪律,爱护公物提前5分钟进实验室本实验目的要点，疑问点主动性独立性本节结束通知下周实验同学按循环班直接进实验室实验地点:理学院大楼北搂实验时间:到实验室网站看分班名单请完成习题和基本测量的预习报告实验课请携带实验报告、

预习报告、计算器、证件通知上课时间表第一单元（1－2节课）8:00~9:35第二单元（3－4节课）9:55~11:30第三单元（5－6节课）13:30~15:05第四单元（7－8节课）15:25~17:00第五单元（9－10节课）18:00~19:35请提前5分钟进入实验室TRULY(SC106A型)计算器

立即按DEL(SHIFTRUN)删除输入的错误数据[N](SHIFT3)显示测量次数[SX](SHIFT+)显示标准偏差[](SHIF