大学物理实验课程绪论-精选
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• 测量值 = 读数值(有效数字)+单位 • 有效数字＝ 可靠数字 ＋ 可疑数字（一位）
(能读准的数字) (估读的一位数字)
它包含了一个测量数据的读出与所用仪器的精度。 如:14.5mm, △x米尺=1mm
有效数字的位数愈多，相对误差愈小。
19
2. 有效数字的读取
15.2mm 15.0mm
5 10 15 20
（1）有效位的多少，是测量实际的客观反映，不能随意增减测 得值的有效位。
（2）有效数字只有最后一位是存疑数字。
（3）有效数字的位数与小数点的位置无关；
1.25(3位) 1.250(4位) 0.0125(3位) 1.0025(5位)
（4）有效数字中数值中间的“0”与末尾的“0”均为有效数字；
0.2870mm(4位)；3.00V(3位);
希望同学们能重视这门课程的学习，经
过半年或一年的时间，真正能学有所得。
15
2. 测量、误差和不确定度估计
2.1 测量与有效数字 2.2 测量误差和不确定度估算的基础知识
16
2.1 测量与有效数字
• 测量 • 有效数字的读取 • 有效数字的运算 • 有效数字尾数的舍取规则
17
1. 测 量
物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的 工具或仪器，通过科学的方法，将反映被测对象某些特 征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理 量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。
大学物理实验课程绪论
中国计量学院物理实验中心 2019年2月
1
目录 1. 为什么要上物理实验课 2. 测量、误差和不确定度估计 3. 实验数据处理方法 4. 怎样上好物理实验课
2
1.为什么要上物理实验课
1.1 物理实验的作用 1.2 物理实验课的目的
3
1.1 物理实验的作用
物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结 构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其它自然 科学和工程技术的基础。
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。
13
提高实验素养
• 培养理论联系实际和实事求是的科学作风； • 严肃认真的工作态度； • 主动研究和创新的探索精神； • 遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良
品德。
14
物理实验课程不同于一般的探索性的科 学实验研究，每个实验题目都经过精心设计 安排，可使同学获得基本的实验知识，在实 验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严 格的训练，是大学里从事科学实验的起步， 同时在培养科学工作者的良好素质及科学世 界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的 作用。
数字前面的“0”不是有效数字 例：0.0012m(2位)
（5）在单位换算或变换指数幂时,不能改变有效数字位数;
1.35g=1.35×10-3kg=1.35×103mg
6371km≠6731000m≠637100000cm
3.6min=2.16×102s (误差＜0.1min)
21
（6）要用科学计数法表示; 632.8mm=6.328×10-1m
1.2 物理实验课的目的
• 学习实验知识 • 培养实验能力 • 提高实验素养
11
学习实验知识
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， 掌握和理解物理理论。
12Hale Waihona Puke Baidu
培养实验能力
• 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
物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产 生、发展和应用过程中起着重要作用。凡物理学的 概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的。因 此物理学绝不能脱离物理实验结果的验证，实验是 物理学的基础。
4
• 伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终 成为一门科学。
• 经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。
5 10 15 20
9 8 0 c m / s 2 9 . 8 0 m / s 2 0 . 0 0 9 8 0 k m / s 2 9 . 8 m / s 2
科 学 记 数 法 ： 6 3 2 . 8 n m 0 . 6 3 2 8 m 6 . 3 2 8 1 0 7 m
20
说明:
• 近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中 发展起来的。
• 很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的。
诺贝尔奖得主丁肇中教授在国内大学演讲时曾经
说：我是学实验物理的，实验是自然科学的基础，理
论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻
了理论以后，才可能创建新的理论，理论是不可能推
翻实验的。
5
以诺贝尔物理学奖为例：
测量的结果: 数值(即度量的倍数)，单位(即所选的 物体或物理量)以及不确定度（结果可信赖的程度）。
测量可分为:
直接测量
间接测量
18
• 直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准 单位相比较直接得到测量值；如：m，l，I，V
• 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关 系，求得该被测物理量。 v =s / t，杨氏模量E ，禁带宽度
琴(W.C.Rentegen)，为奖励他于1895年发现 X射线。 • 2.1902年的得主是荷兰人塞曼，奖励他在 1894年发现光谱线在磁场中会分裂的现象。 • 3.1903年得主是法国人贝可勒尔 (H.A.Becquerel)，他于1896年发现了天然 放射性。
7
• 2019：发明了用激光冷却和俘获原子的方法
• 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。
• 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至 少两个实验的检验。
• 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几 次获奖(如:凝聚态物理)。
6
物理实验与诺贝尔奖
• 在实验物理学方面取得伟大成功者： • 1.1901年首届诺贝尔物理学奖得主德国人伦
（7）测量结果有效数字位数由绝对误差（合成不确 定度）决定，一般地,绝对误差只取1位．有效数字的 最末一位应与误差所在位对齐；
朱棣文
科恩、塔诺季
菲利普斯
• 2019：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子
苏克林
施特默
崔琦
8
• 2019：玻色-爱因斯坦凝聚态
康奈尔
克特勒
维曼
9
2009年诺贝尔物理学奖 得主
英国华裔科学家— 高锟
光纤通信
美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯
半导体成像器件—电荷耦合器件(CCD)图像传 感器
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(能读准的数字) (估读的一位数字)
它包含了一个测量数据的读出与所用仪器的精度。 如:14.5mm, △x米尺=1mm
有效数字的位数愈多，相对误差愈小。
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2. 有效数字的读取
15.2mm 15.0mm
5 10 15 20
（1）有效位的多少，是测量实际的客观反映，不能随意增减测 得值的有效位。
（2）有效数字只有最后一位是存疑数字。
（3）有效数字的位数与小数点的位置无关；
1.25(3位) 1.250(4位) 0.0125(3位) 1.0025(5位)
（4）有效数字中数值中间的“0”与末尾的“0”均为有效数字；
0.2870mm(4位)；3.00V(3位);
希望同学们能重视这门课程的学习，经
过半年或一年的时间，真正能学有所得。
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2. 测量、误差和不确定度估计
2.1 测量与有效数字 2.2 测量误差和不确定度估算的基础知识
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2.1 测量与有效数字
• 测量 • 有效数字的读取 • 有效数字的运算 • 有效数字尾数的舍取规则
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1. 测 量
物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的 工具或仪器，通过科学的方法，将反映被测对象某些特 征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理 量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。
大学物理实验课程绪论
中国计量学院物理实验中心 2019年2月
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目录 1. 为什么要上物理实验课 2. 测量、误差和不确定度估计 3. 实验数据处理方法 4. 怎样上好物理实验课
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1.为什么要上物理实验课
1.1 物理实验的作用 1.2 物理实验课的目的
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1.1 物理实验的作用
物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结 构的科学，是自然科学的基础学科,是学习其它自然 科学和工程技术的基础。
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。
13
提高实验素养
• 培养理论联系实际和实事求是的科学作风； • 严肃认真的工作态度； • 主动研究和创新的探索精神； • 遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良
品德。
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物理实验课程不同于一般的探索性的科 学实验研究，每个实验题目都经过精心设计 安排，可使同学获得基本的实验知识，在实 验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严 格的训练，是大学里从事科学实验的起步， 同时在培养科学工作者的良好素质及科学世 界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的 作用。
数字前面的“0”不是有效数字 例：0.0012m(2位)
（5）在单位换算或变换指数幂时,不能改变有效数字位数;
1.35g=1.35×10-3kg=1.35×103mg
6371km≠6731000m≠637100000cm
3.6min=2.16×102s (误差＜0.1min)
21
（6）要用科学计数法表示; 632.8mm=6.328×10-1m
1.2 物理实验课的目的
• 学习实验知识 • 培养实验能力 • 提高实验素养
11
学习实验知识
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， 掌握和理解物理理论。
12Hale Waihona Puke Baidu
培养实验能力
• 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
物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产 生、发展和应用过程中起着重要作用。凡物理学的 概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的。因 此物理学绝不能脱离物理实验结果的验证，实验是 物理学的基础。
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• 伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终 成为一门科学。
• 经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。
5 10 15 20
9 8 0 c m / s 2 9 . 8 0 m / s 2 0 . 0 0 9 8 0 k m / s 2 9 . 8 m / s 2
科 学 记 数 法 ： 6 3 2 . 8 n m 0 . 6 3 2 8 m 6 . 3 2 8 1 0 7 m
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说明:
• 近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中 发展起来的。
• 很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的。
诺贝尔奖得主丁肇中教授在国内大学演讲时曾经
说：我是学实验物理的，实验是自然科学的基础，理
论如果没有实验的证明，是没有意义的。当实验推翻
了理论以后，才可能创建新的理论，理论是不可能推
翻实验的。
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以诺贝尔物理学奖为例：
测量的结果: 数值(即度量的倍数)，单位(即所选的 物体或物理量)以及不确定度（结果可信赖的程度）。
测量可分为:
直接测量
间接测量
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• 直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准 单位相比较直接得到测量值；如：m，l，I，V
• 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关 系，求得该被测物理量。 v =s / t，杨氏模量E ，禁带宽度
琴(W.C.Rentegen)，为奖励他于1895年发现 X射线。 • 2.1902年的得主是荷兰人塞曼，奖励他在 1894年发现光谱线在磁场中会分裂的现象。 • 3.1903年得主是法国人贝可勒尔 (H.A.Becquerel)，他于1896年发现了天然 放射性。
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• 2019：发明了用激光冷却和俘获原子的方法
• 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。
• 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至 少两个实验的检验。
• 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几 次获奖(如:凝聚态物理)。
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物理实验与诺贝尔奖
• 在实验物理学方面取得伟大成功者： • 1.1901年首届诺贝尔物理学奖得主德国人伦
（7）测量结果有效数字位数由绝对误差（合成不确 定度）决定，一般地,绝对误差只取1位．有效数字的 最末一位应与误差所在位对齐；
朱棣文
科恩、塔诺季
菲利普斯
• 2019：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子
苏克林
施特默
崔琦
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• 2019：玻色-爱因斯坦凝聚态
康奈尔
克特勒
维曼
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2009年诺贝尔物理学奖 得主
英国华裔科学家— 高锟
光纤通信
美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯
半导体成像器件—电荷耦合器件(CCD)图像传 感器
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