1、大学物理实验 绪论 误差理论,大连理工大学 单明,必须先在教务处系统选课，然后才能在物理实验系统选课！,从教务处网页可以进入物理实验选课系统。,实验9 热电偶测温技术 实验19 全息照相,权重0.9,通 知,1. 各班学习委员以班级为单位，务必于第2周周四（9月8日）下午1:304:30到综合楼307室买报告纸，每份4元（20张报告纸），两学期共做17 (9+8)个实验。,2. 同时领报告箱的钥匙，钥匙押金100元，第2学期实验结束后，在选课系统信息栏通知还钥匙退押金的时间。所有实验的通知都发布在选课系统的信息栏上。,3. 选课系统会在第3周周二（9月13号）上午8:00开通，开通前同学一定要
2、修改密码，认真阅读信息发布栏中的大学物理实验选课说明和大学物理实验教学管理规定。,4. 本学期共做9个实验，其中有6个必做实验，再任选做3个实验，每人每周限选一个实验题目。实验41和42请在网上下载讲义，网址http:/。,5. 密码错误和咨询选课事宜，到综合教学楼307办理，办理时间：第3-16周，每周一五下午1:305:00。,6. 学生上课，必须主动出示有效身份证件 （学生证或学生卡）。,7. 课前教师要检查学生实验预习情况，未预习者不得参加实验。任课教师要在实验报告和实验数据记录单上签字。同学们可以到实验室预习实验。,8. 上课时不要把水瓶、书包等与实验无关的东西放在实验台上。,9.
3、实验报告和教师签字的实验数据记录单要在实验完成一周内，投入任课教师的报告箱内。没交教师签字的实验数据记录单扣10分，原则上超过一周未交实验报告，每拖一周扣10分，扣到0为止。,10. 期末成绩考核：实验平时成绩70%，笔试30%（笔试考试内容：为数据处理和你所做的实验项目），两者之和为最终成绩。笔试初步定在16周周六或周日，16周周四下午实验室开放（所有实验项目有老师答疑），期末会在选课系统信息栏上通知具体考试时间。,内容提示：,一、实验目的学习实验知识 培养实验能力提高实验素养 二、基本程序课前预习 课堂实习课后小结,第1章 测量与误差第2章 有效数字及其运算第3章 不确定度的计算第4章 实
4、验数据处理方法,实验目的,通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想，加深对基本物理概念和基本物理定律的认识和理解，更好的掌握物理理论。,1、学习实验知识,（1）借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； （2）运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断； （3）正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告； （4）能够根据实验目的和仪器完成设计性实验。,2、培养实验能力,实验目的,（1）培养理论联系实际和实事求是的科学作风； （2）严肃认真的工作态度； （3）主动研究和创新的探索精神； （4）遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。,3、
5、提高实验素养,实验目的,基本程序,(1) 预习实验原理(2) 了解实验注意事项(3) 明确实验目的,1、实验名称，实验目的 2、简述实验原理及主要公式； 3、实验简图(电路图或光路图) 4、列出记录数据表格,在此基础上写出预习报告,内容,1、实验预习,无需照抄实验原理！,1. 遵守实验室规则； 2.了解实验仪器的使用及注意事项； 3.正式测量之前可作试验性探索操作； 4.仔细观察和认真分析实验现象； 5.如实记录实验数据和现象; 6.用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动 7. 整理仪器，清扫实验室。,2、课堂实习,基本程序,实验名称； 实验目的； 简述实验原理（原理图、电路图或光路图，以及
6、主要计算公式等）； 4. 主要实验仪器设备；简述实验步骤。 5. 实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图及实验结果和结论； 6. 实验现象分析、误差评估、小结和讨论。,3、撰写实验报告,基本程序,本章内容提示：1、1 测量（与测量相关的基本概念)1、2 测量误差（及误差分类）,第1章 测量与误差,例1：测得两个物体的长度为： 其相对不确定度分别为：两者不确定度相等，但相对不确定度后者大1个数量级。,有时相对误差更能够反映测量精度。,2）随机误差,第1章,在对同一量的多次重复 测量中绝对值和符号以不可 预知方式变化的测量误差。,来源,主观方面 实验条件方面 环境方面,例如：实验条件和环境因素的
7、起伏，估读数偏差， 测量对象的不稳定等。,特点：系统误差具有确定性，服从因果规律。随机误差就个体而言是不确定的，但其总体服从一定的 统计规律，因此可以用统计方法估算其对测量结果的影响。,07 考题,1、对指针式仪表和有刻度盘或标尺的仪器，通常在直接测量时，要求估读一位.,2、数字式显示仪表，则谈不上估读，只要纪录全部数据即可。,3、有一些仪表，虽然也有指针和刻度盘， 但指针跳动是以最小分格为单位的（秒表）; 各类带有游标（或角游标）的仪器装置, 不需要估读。,2.2、有效数字的读取,原始数据有效数字的确定,7.82 cm,6.35 cm,5.20 cm,26.0C,第2章,0500mA,020
8、0mA,2.02cm,0.919 K,114.8 mA,读数举例(09考题),第2章,3.55,3.54,3.54,3.55,3.54,3.54,例2（08考题）将下列数据保留三位有效数字：,第2章,第2章,例3（06考题）：下列各数据保留四位有效数字,3.14159,3.142,4.51050,4.510,6.378501,6.379,2.71729,2.717,3.21550,3.216,7.691499,7.691,可见，算术平均值就是真值的最好近似，是多次测量的最佳值。因此，可以用算术平均值来近似代替真值作为测量结果。,第3章,本课程定义 A类扩展不确定度为:,普通物理实验只能进行有限
9、次测量。对于有限次的测量结果，要保持同样的置信概率，显然要扩大置信区间，把 乘以一个大于1的因子。,与测量次数有关还与置信度有关。,计算公式为：,还可以查表p12,物理实验中，置信度一般取作0.95.,第3章,测量结果的相对不确定度一般取二位有效数字,4. 间接测量量及不确定度评定步骤,（1）先求出各直接测量量的算术平均值，A类和B类测量不确定度以及各直接测量量的扩展标准不确定度；,（2）计算间接测量量N的算术平均值值（按有效数字的 运算规则计算，可多保留一位有效数字）；,（3）根据具体函数关系，推导不确定的传递公式的具体形式；,（4）求出间接测量量的总不确定度，根据总不确定度修约 得出最终结
10、果。,终测量结果：,(P=0.955),则相对不确定度为,（3）绝对不确定度为,（4）环体积的测量结果为,（1） 列表法（2）作图法（3） 逐差法（4） 最小二乘法,本章内容提示：,第4章,第4章 实验数据处理方法,列表的具体要求：（1）表格设计合理，便于看出相关量之间的对应关系，便于分析数据之间的函数关系和数据处理。（2）标题栏中写明代表各物理量的符号和单位。 注意：单位不要重复记在各数值后面！（3）表中所列数据要正确反映测量结果的有效数字。 （4）实验室所给出的数据或查得的单项数据及表名应列在表格的上部。,4. 1列表法,第4章,伏安法测量电阻伏特计：1.0级, 量程15V,内阻15K毫安
11、计：1.0级, 量程20mA, 内阻1.20,504,499,509,507,515,510,496,499,500,电阻R=U/I（）,17.86,16.02,13.75,11.83,9.70,7.85,6.05,4.01,2.00,电流I（mA）,9.00,8.00,7.00,6.00,5.00,4.00,3.00,2.00,1.00,电压U（V）,9,8,7,6,5,4,3,2,1,测量次数n,例 1,代表仪器的精度，必须写！,第4章,例2,第4章,（1）常用的图线类型函数曲线校准曲线,4.2 作图法,优点：简便、形象、直观缺点：受坐标纸及人为的影响比较大 不能计算不确定度,第4章,解：
12、 1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小坐标分度值的选取应能基本反映测量值的准确度或精密度。根据数据表U 轴可选1mm对应于0.10 V，I 轴可选1mm对应于0.20 mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标范围、数据范围） 约为130 mm130m m。,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,再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。,第4章,5.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。如利用所绘直线可给出被测电阻R大小：从所绘直线上读取两点 A、B 的坐标就可求出 R 值。,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
13、的说明。,由图上A、B两点可得被测电阻R为：,至此一张图才算完成!,第4章,不当：曲线太粗，不均匀，不光滑。 应该用直尺、曲线板等工具把实验点连成光滑、均匀的细实线。,不当图例展示：,第4章,改正为：,第4章,不当：横轴坐标分度选取不当。 横轴以3 cm 代表1 V，使作图和读图都很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和读图，一般以1 mm 代表的量值是10的整数次幂或是其2倍或5倍。,第4章,改正为：,第4章,图纸使用不当。实际作图时，坐标原点的读数可以不从零开始。,第4章,改正为：,第4章,（4）曲线改直（例半导体热敏电阻电阻温度特性）,第4章,作图法直观、方便，
14、但在曲线的绘制上带有一定的主观随意性。同一组数据可能会得到不同的拟合曲线。,Y,X,4.4 最小二乘法,第4章,包括两类问题,函数关系已经确定，系数是未知的,函数关系未知，求经验方程式。,y = a + bx,我们讨论的是第一类问题 中的最简单的函数关系，即一元线性方程的回归 (亦称直线拟合)问题。,函数关系,要找到好的,使得偏差的平方和,最小！,、,对 和 的求一阶偏导数，令其分别等于零，,即：,整理：,每项都除以n,令：,一阶偏导方程整理得：,上两方程的解为：,结果 、 和 的不确定度用如下公式计算：,（2）相关系数 r,(3)变量替换,(2)求标准偏差,收获在于努力！,收获在于努力！,收获在于努力！,
