1、1,学生实验守则,1 、必须按时上课，上课迟到扣分，无故不上课者，该实验无成绩。病、事假需正当手续（医生诊断书或盖有院、系公章并经院、系主任签字的请假条），口头带信无效。迟到超过20分钟者取消该次实验成绩。,2 、实验前必须预习，进实验室后马上交预习报告，教师抽查提问学生预习情况，根据预习情况打分，没写预习报告的不许做实验。,3 、进入实验室后，未了解仪器性能前不准乱动仪器。,4 、离开实验室前必须整理好仪器，凳子放好，经教师验收后离开实验室。,5 、实验报告按班级学号排好于下次实验时交指导教师，不接收单独交的报告。,2,大学物理实验的重要性:,大学物理实验绪论的主要内容,物理学是一门实验科学
2、，物理学理论必须得到实验的验证。在物理学创建和发展中物理实验占有重要作用。,2.大学物理实验能验证、加深理解和扩展大学物理理论内容。,3.开设大学物理实验课程，目的是从基础上培养学生实验技能，培养科研能力。,3,实验目的和任务：,一 进行实验基本功的训练：,1 基本仪器的使用：,天平、卡尺、气轨、示波器、记时器、分光计、 显微镜、各种电表等。,2 基本测量方法的运用：,比较法、放大法、转换测量法、模拟法等。,3 基本实验技能的掌握：,方案设计、仪器选择、习惯的培养、数据的处理、 误差分析、实验报告的撰写等。,二 进行实验素质的培养：,实事求是的作风、严肃认真的态度、不怕困难的精神、 遵守纪律爱
3、护公物的品德、相互合作的协同心理。,三 巩固和扩展理论课的内容：,4,使用一定的量具或仪器，通过数学方法把待测量表达出来的过程。,一 测量的分类：,按方式分,直接测量：间接测量：,能直接从仪器上读出待测量的量值。长度、时间、质量、温度、电流、电压等。,通过直接测量量的计算得出结果。面积、速度、密度等。,按条件分,等精度测量：非等精度测量：,对某一量在同一条件下进行的测量。,对某一量在不同条件下进行的测量。,实验者 仪 器 方 法 环 境,大学物理实验所做的都是等精度的直接测量或 间接测量。,测量：,实验基本过程：,5,二 测量的有效数字：,能够完整表达测量结果的必须数字。,7.2cm 7.20
4、cm 7.200cm* * *,测量结果的有效数字位数的多少与待测量的大小和仪器的精度有关。当待测物一定时，有效数字位数的多少反映测量仪器的精度，因此：,2cm,0.5cm,+ = 2.5cm,2.5cm,0.05cm,+ = 2.55cm,有效数字的位数不能随意改变！,任何测量结果都存在误差：,6,直接测量时记录值的有效数字：,刻度类显示类精密类电表类,最小刻度是单位值，存疑位取在最小刻度的十分位。 最小刻度不是单位值，存疑位取在最小刻度位。,最小显示位为存疑位。,存疑位与仪器精度同位。,由表级计算出误差，存疑位与误差同位。,14,1,+ = 15（单位）,单位换算时的有效数字：,1.5 k
5、g,= 1500 g,2.4 0 mm,= 0.00240 m,（定准存疑位）,（有效数字位数不变，用科学记数法表达数量级）,= 2.4010-3 m,7,运算结果的有效数字（运算法则）：,任何运算结果的有效数字都应符合有效数字的特点， 即由准确数字和最后一位的存疑数字组成。,一 和差运算：,计算结果的存疑位与参加运算的各量中存疑位最高的相同。,50.1 + 3.278 0.45 =,52.928,9,= 52.9 (单位),（定存疑位）,二 积商运算：,计算结果的有效数字的位数与参加运算的各量中有效 数字位数最少的相同。,0.86568,= 0.87（单位）,（定位数）,= 1.009900
6、9,= 1.0（单位）,2.0,101,1.00,2.14210.125=,8,三 准确数：,= 5.775,= 5.78 （单位）,四 常数：, 3.14, 5.782,= 26.225994,= 26.2（单位）,在运算时不参加结果的定位。,有效数字位数由决定结果的测量量而定。,其他运算形式的有效数字各有规定（见讲义26页）,9,整个测量过程的实际工作,测量前：选择仪器，调节仪器，对操作者进行培训。 测量中：运用相应的方法减小或消除确定的系统误差。 测量后：对已确定误差的数据进行修正。,条件允许时尽量做多 次测量，取其平均值。,计算：不确定度U,求出待测量的最近真值。,对近真值进行误差估计
7、。,正确的表示出测量结果。,设法把测量的误差减至最小。,数 据 处 理,（单位）,10,系统误差；随机误差；过失误差。,一 系统误差：,在同一测量条件下，多次测量同一物理量时，其误差的绝对值和符号不变或按某一规律变化。,来源：,仪器的固有缺欠。,实验方法不完善或理论本身有近似性。,环境的影响或未按规定条件使用仪器。,由于实验者生理、心理和缺乏经验而产生。,数据分析 理论分析 对比分析,实验中减少系统误差的方法：倒号法、交换法、半周期偶数法、补偿法等。,误差的种类：,发现方法：,特点：,（已定系统误差、未定系统误差）,实验中的误差问题：,11,二 随机误差：,特点：,在相同实验条件下，多次测量同
8、一物理量，所得误差的大小、符号随机变化，不可预知。,来源：,1 人类感官的灵敏度和仪器精度所限。,2 受起伏条件的干扰。,随机误差无法避免和消除，可以描述。,几个概念：,（2）测量值：,（3）平均值：,（6）相对误差：,（4）绝对误差：,（5）误差：,12,大多数随机误差近似服从正态分布规律：,1.单峰：,绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大。,2.有界：,当测量条件一定时，误差的 绝对值不会超过一定的限度。,3.对称：,绝对值相等的正负误差出 现的概率是相同的。,误差落在该区 间的概率为99.7%,13,（一）由对称性导出的结论：,= 0,有限次测量的算数平均值是最近真值。,
9、=,（二）值是反映大小误差分布特点的特征量：,之间测量数据很集中，约占总数据的68.3%。,值越小，表明小误差出现的概率越大。,X1, X2, X3, Xn,X1=（X1-A），X2=（X2-A），X3=（X3-A），Xn=(Xn-A),14,标准差的计算公式：,有限次测量值的标准差：,意义：描述有限次测量值偏离平均 值的程度。表示一组数据中任选一 个数据，它的误差落在+s到-s范 围内的概率为68.3%。,平均值的标准差：,意 义：反映在相同条件下所做的 测量数据，其随机误差的概率分布 情况。表示任一次测量，其误差落 在-到+间的可能性为68.3%。,意义：描述平均值偏离真值的程 度。表示在
10、 到 范围 内含有真值的概率为 68.3%。,15,三 过失误差：,特 点：,数值过大。,来 源：,看错、记错、算错数据。,消除方法：,将有过失误差的测量值（坏值）舍去不用。,判断标准：,实验结果的表示方法：,（单位）,上式的含义是：测量结果是一个区间：,表示待测量的真值落在该区间的可能性有95%。,置信概率,16,不确定度：,1 定义：由于测量误差存在而造成对被测量不能确定的程度。,2 不确定度的两个分量：,A类分量（UA）：用统计学方法计算的分量（常指测量值的标准差S）。,B类分量（UB）：用其他方法（非统计方法）评定的分量（主要指仪器误差）。,3 不确定度分量的合成：,17,仪器误差：,
11、正确使用仪器的条件下，测量所得结果的最大误差。,仪器误差的确定方法：,1 由仪器的说明书中给出。,2 由仪器的等级算出：,3 估计：,连续读数的仪器：,非连续读数的仪器：,数字式仪表：,X仪器 = 1/2 分度值,X仪器 = 分度值,X仪器 = 末位数的最小值,18,数据处理过程中有效数字的规定：,1. 最近真值的计算结果按有效数字运算规则确定。,2. 不确定度只取一位有效数字，只进不舍取位。,例：,6.1cm,取 7 cm,0.18 cm,取 0.2 cm,9.1 cm,取 110 cm,3. 相对不确定度取两位有效数字，四舍五入，用%表示。,4. 结果表达式要做到近真值的存疑位与不确定度取在同一位上。,例：近真值为 124.6cm,( 122 )10 cm,不确定度为0.002cm,近真值为 124.6cm,不确定度为210cm,19,
