大学物理实验实验绪论及准备知识.ppt

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1、大学物理实验,实验绪论及准备知识,授课教师：杨伟斌Tel:26731120(O)QQ：46176513办公室：第二工业中心213,一、物理实验的作用和地位,二、如何上好物理实验课？,四、物理实验课的要求,实验绪论及准备知识,三、物理实验课的安排,二、如何上好物理实验课？,1、每次实验课前要求预习（完成预习报告）,2、实验中认真操作和记录实验数据，并进行适当数据处理（经过初步处理的实验的原始数据必须有教师签名）,3、实验完成后要求完成实验报告,4、按时交实验报告,实验课的安排,1、每班分为两个A、B两个实验班,2、每两位同学一组,3、A、B两个实验班分别进行各自的实验。,4、实验课成绩有三部分组

2、成：平时表现(20%)、实验报告(40%)、实验考试(40%),物理实验课的要求,3、不准带食品和饮料进实验室,1、每人自备一个计算器（推荐：深南苑计算器）,2、上课穿实训服,深南苑计算器,深南苑（LF118C）公司：深圳凌锋电子有限公司电话：075527804477公司地址：深圳宝安新城28区创业二路,主要参考书,2、大学物理实验 曾晓英等主编 湖南科技出版社,3、大学物理简明教程沈临江等主编 化学工业出版社,4、普通物理学程守洙、江之永主编 高教出版社,1、物理学 李遒伯主编 高教出版社,物理实验的准备知识介绍,（数据处理方法及不确定度理论）,（一）测量不确定度的基本概念,（二）有效数字,

3、（三）实验不确定度的评定及计算,（四）数据处理方法,（一）测量不确定度的基本概念,测量：,通过一定的技术手段求得物理量的值,直接测量：,由仪器或量具直接对比读数的测量,间接测量：,先测量基本量然后通过计算得出结果,真值：,物理量客观存在的值,误差：,测量结果 x 和真值 x0 之间的差异估计值叫绝对误差，简称误差，即：,相对误差：,测量值存在误差的原因,1、测量仪器及标准量的问题,2、测量方法的问题,3、测量者的问题,所谓有效数字，是指一个数值中，从第一个非0数字算起的所有数字,（二）有效数字,1.25,认识有效数字,（三位有效数字）,两位正确数字,一位存疑数字,1.323,（四位有效数字）,

4、1.25（二位小数）,0.0033（四位小数）,1.323（三位小数）,+),2.5763（三位存疑数字）,取一位存疑数字：2.58,213.5(一位小数）,2.214(三位小数）,-),211.286（三位存疑数字）,取一位存疑数字：211.3,1.234（四位有效数位）,32.1（三位有效数位）,）,.1234,2.468,37.02,39.6114,取三位有效数字：39.6,有效数字运算规律,1、加减运算随各数字中小数位最少者,2、乘除运算随各数字中有效数位最少者,有效数字的练习,P26（1）（4)题,（三）实验不确定度的评定及计算,1、测量不确定度的分类,2、测量不确定度的评定,3、测

5、量结果的表示,测量不确定度的分类,测量不确定度是评定作为测量质量指标的此量值的范围。这里简单介绍标准不确定度，即用标准偏差来估计其不确定度的大小。,1、标准不确定度的A类评定uA,2、标准不确定度的B类评定uB,3、合成标准不确定度uC,标准不确定度的A类评定uA,由于偶然效应引起的，使得测量值分散开。用统计方法求平均值的标准偏差，,标准不确定度的B类评定uB,当误差的影响，仅使测量值向某一方向有恒定的偏离，这时不能用统计的方法得到不确定度，这就是B类分量。,其中：C与仪器不确定度概率分布有关，目前，我们一般取3。,其中：是仪器“不确定度限值”，在实验中有以下规定：,1、对于连续读数仪表，其不

6、确定度限值取分度值的一半；,2、对于有游标的量具和非连续读数的仪表，其不确定度限值取最小分度值；,3、对于某些仪器，其不确定度限值需要计算：,（a）指针式电表的等于量程与等级的乘积,（b）电阻箱的等于示值乘以等级再加上零值电阻,（c）用天平测量物体质量的等于各砝码不确定度之和,量程0 130mm，分度值0.02mm的游标卡尺测量长度时，其仪器不确定度限值=0.02mm，其B类不确定度评定为：,举例：,最小刻度为毫米的米尺测量长度时，其仪器不确定度限值=1/2=0.5mm，其B类不确定度评定为：,合成标准不确定度uC,对一物理量测定之后，要计算测得值的不确定度，由于其测得值的不确定度来源不止一个

7、，所以要合成其标准不确定度。,约定：若其中有一个分量比另一个分量大10倍以上，就以其中大的一个分量做为合成标准不确定度。,测量结果的表示,（选取不同的置信概率）,在同学们今后的实验中，一般取K=3，最后结果只进不舍取一位。,最后结果的表示,O,对于任何一个要测量的物理量：,经多次（6次以上）测量得到一组数据,平均值,A类不确定度,B类不确定度,测量结果表示：,结果表示注意要点,测量结果表示：,1、不确定度一般约定只进不舍取一位有效数字，测量结果的末位有效数字应与不确定度的有效数字对齐,2、举例：如 测量值为3.5480，不确定度为0.0542，则结果,3、做26页第2题,60.26,60.32

8、,60.22,60.26,60.28,60.20,0,0.06,-0.04,0,0.02,-0.04,0,0.0036,0.0016,0,0.0008,0.0016,举例：书中 P263 测量钢球直径。,测量结果：,测量不确定度的传递,和差的不确定度传递,积商的不确定度传递,举例,乘方的不确定度传递,和差的不确定度传递,当间接测量结果为直接测量分量的和或差时，结果的不确定度平方为各分量不确定度的平方之和。注意：只加不减,若：,则：,积商的不确定度传递,当间接测量结果为直接测量分量的积或商时，结果的相对不确定度平方为各分量相对不确定度的平方之和。这里同样也是只加不减,若：,则：,乘方的不确定度传

9、递,当间接测量结果为直接测量分量的n次乘方时，其结果的相对不确定度平方为各分量相对不确定度的n倍的平方。,若：,则：,接前一个例子，求小钢球的体积。,球的体积：,已知：,已知：,（四）数据处理方法,1、列表法,2、作图法,3、回归法,4、逐差法,3、回归法,回归法是指各物理量之间存在某种函数关系，最简单的是线性关系。,有关回归的理论比较复杂，在此不详细介绍，使用到时再做详细介绍。,4、逐差法,此处我用实验十三（声速测量）的例子来加以说明（数据的单位为：mm）,以上数据的每一个间隔正好是声波的半个波长（/2），即等间隔，而我需要用这一组数据求波长。,若用求平均的方法求：,这样，只要L9和L0中有一个测量错误，结果就是错误的。而L1-L8全部没有用上，浪费了！,由此，我们取5个间隔为一组，求平均后再除以5，即：,