大学物理实验基础知识2008_shao

约定真值:无系统误差条件下的算术平 均值、标准器相对真值、理论真值或 定义真值、计量学约定真值均可作为 约定真值来使用.
绝对误差：△y=y-Yt 相对误差：△yr= △y/Yt×100％
如何表述一个完整的测量结果？
完整的测量
以电阻测量为例
结果应表示为 R ＝ 91 .3 0 1.4
测量对象
课上教师要检查预习情况，记录预习分。
2. 实验操作
➢ 根据资料和老师在实验课上的简要 介绍、调整仪器、观察现象、记录测 量数据。
①重视实验能力培养，珍惜独立操作的机会。完成 基本内容。
②强调记录数据时不得用铅笔，只有数据正确、仪 器还原、教师签字后该次实验才有效。
③提倡研究问题，注意安全操作。
3. 实验报告
如何处理随机误差分量？
随机误差分量是测量误差的一部分，其绝对值大小 和符号虽然不知道，但在相同条件下对同一量的多次 重复测量中，它们的分布常常满足一定的统计规律。
简要处理方法 算术平均值
标准偏差 不确定度
算术平均值
大多数情况下，随机误差具有抵偿性。 测量次数
足够多时，符号为正的误差和符号为负的误差基本定度
测量值的单位
表示被测对象的真值落在(y , y )范围
内的概率很大， 的取值与一定的概率相联。
误差的分类及简要处理方法
误差主要分为两类：
a)随机误差(可以由统计方法评定) b)系统误差(则要具体问题具体讨论)
另一类因为读数错误、操作失当等原因造成的明
显超出规定条件下预期值的误差，称为粗大误差。
测量：包括测量工具、测量方法。
例如：物理量—质量(m)—天平
在物理学发展史上，对物理现象、状态或过程的各种量的 准确测量，是实验物理的关键工作。
测量也是发现新规律、证明新理论、研究新材料、发明 新装置的实践基础。
测量是用实验方法获得量的量值的过程。量值一般是由 一个数乘以计量单位所表示的特定量的大小。
便检查； 6)结论。要写清楚，不要淹没在处理数据的过程中； 7)讨论、分析和心得体会。
§1.1 物理量与测量
概念是反映客观事物本质属性的一种抽象，
何为物理量？ 是大量观察、实验的基础上，运用逻辑思
物理量与
维方法，把一切事物本质的、共同的特性
测量之关系 集中起来加以概括而形成的。
物理概念大体分为两类：
因此，用多次测得值的算术平均值作为被测量的 估计值，能减小随机误差的影响。 设对同一量作了 n 次重复测量，测得值为Yi，平均值为 ：
测量的四个要素：
1)测量对象
2)测量方法
3)测量单位
4)测量不确定度
测量
➢ 直接测量： 指无需对 被测量与其它实测量进行 函数关系的辅助计算，就 可直接得到被测量值的测 量；例如：
用直尺测量长度； 以表计时间； 天平称质量； 安培表测电流。
直接测量 间接测量
从一个或几个直接测量结果按 一定的函数关系计算出来的的 过程，称为间接测量。
• 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； • 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析
判断； • 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； • 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。
1. 实验预习
➢阅读实验教材、明确目的、写出 预习报告。
预习报告要求：
写实验目的、主要原理、公式（包括式中各 量意义）、线路图或光路图及关键步骤。
报告内容： 南京航空航天大学实验报告纸 数据处理时必须先重新整理原始记录，
然后进行计算分析(应包含主要过程)、作图。 最后附上教师签字的原始记录。
交报告的时间、地点：
实验报告规格
1)实验题目、实验目的； 2)实验原理，主要公式和必要光路、电路或示意图； 3)实验步骤，要求简明扼要； 4)原始数据记录； 5)数据处理、作图、误差分析。要保留计算过程，以
大学物理实验绪论
2020/11/25
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§0.大学物理实验课的目的
初步的实验能力 良好的实验习惯 严谨的科学作风 一定的科学创新能力
例如
学习本课的态度
严谨不失技巧 独立不失协作 以研究者的态度
物理实验课程的基本要求
物理 实验 课的 三个 环节
1. 实验预习 2. 实验操作 3. 实验报告
一是定性反映客观事物本质属性的概念。如机械 运动、分子运动、热平衡、磁场、交流电等；
二是定量反映客观事物本质属性的概念，这种概
念就是物理量。如长度、速度、热量、功、电流 强度等。
量度物质的属性或描述物质的运动 状态所用的各种量值叫做物理量。
物理量三要素：定义、单位、测量。
物理学中有七个基本物理量，其基本单位是： 长度的单位：米； 质量的单位：千克； 时间的单位：秒； 电流的单位：安培； 热力学温度的单位：开尔文； 物质的量的单位：摩尔； 发光强度的单位：坎德拉。
测量误差的定义
测量结果y和被测量真值Yt之差称误差，记作dy
误差 dy ＝ 测量值 y － 真值 Yt
误差特性
普遍性, 小量
误差的普遍性要求必须重视对测 量结果的误差分析和不确定度评
定，完整地表示测量结果。
由于真值的不 可知，误差实 际上很难计算。 有时可以用准 确度较高的结 果作为约定真 值来计算误差。
•随机误差的特征
1) 绝对值相等的正误差 和负误差出现的概率
相等(对称性)
2) 小误差出现的概率比 大误差出现的概率大
(单峰性)
f (x)
0
x
3) 在一定的测量条件下, 随机误差的绝对值不
会超过一定界限(有界 性)
4) 随着测量次数的增加, 偶然误差的算术平均
值趋于0(抵偿性) 。
f (x)
0
x
V hd 2
Mh
4
d
M 4M V d2h
物理实验是以测量为基础的，但是测量 结果都可能存在误差。可以说任何测量不 可能无限准确。
测量误差的来源
（1）仪器、装置引入的误差； （2）原理、方法引入的误差； （3）环境、条件引入的误差； （4）实验者引入的误差； 操作读数时的视差影响
§1.2 误差的定义、分类及简要处理方法
测量应避免出现粗大误差. 已被谨慎地确定为含有粗 大误差的个别数据要剔除。
随机误差
定义：
重复测量中以不可预知方式变化的 测量误差分量。
例如： 电表轴承的摩擦力变动; 螺旋测微计测力在一定范围内随机变化; 操作读数时的视差影响; 数字仪表末位取整数时的随机舍入过程等等， 都会产生一定的随机误差分量。