大学物理实验绪论10版

∆Nmax 5%×10 E= = = 50% N测 1
经验之谈： 经验之谈：
①若测量点愈接近“0”，即N测测量 若测量点愈接近“ ” 值小，相对误差大，准确度低； 值小，相对误差大，准确度低； 选用N ②选用 测→Amax，即测量点愈接近量 满刻度），相对误差愈小， ），相对误差愈小 限（满刻度），相对误差愈小，故 准确度愈高。 准确度愈高。
目的： 学习物理实验知识， 目的：1. 学习物理实验知识，加深对物理学原理的
理解； 理解； 2. 培养和提高学生的科学实验能力； 培养和提高学生的科学实验能力； 3 . 严谨的科学素养的培养。 严谨的科学素养的培养。
具体： 掌握基本测量物理原理； 具体：1. 掌握基本测量物理原理；
2. 掌握常用仪器仪表的基本原理、性能及使 掌握常用仪器仪表的基本原理、 用方法； 用方法； 3. 正确记录和处理数据； 正确记录和处理数据； 4. 分析判断实验结果，撰写实验报告； 分析判断实验结果，撰写实验报告； 5. 加深理解物理知识，培养创新能力。 加深理解物理知识，培养创新能力。
测量、 第三部分 测量、误差和数据处理 的基本概念
一、测量 1. 直接测量； 直接测量； 2. 间接测量。 间接测量。
二、误差 误差=测值 真值 误差 测值-真值 测值 ∆N=N测-A
1.过失误差（粗大误差） 过失误差（粗大误差） 过失误差 2.系统误差 系统误差 （1）仪器误差； ）仪器误差； （2）环境误差； ）环境误差； （3）理论误差； ）理论误差； （4）个人误差。 ）个人误差。 3.偶然误差（随机误差） 偶然误差（随机误差） 偶然误差
4.用比较法估算测量误差 用比较法估算测量误差
将测量结果N 和标称值（公认值、理论值） 将测量结果 测和标称值（公认值、理论值） N0进行比较来判断测量的准确度，也用百分数来 进行比较来判断测量的准确度， 表示： 表示：
E0 =
N0 − N测 N0
×100%
第四部分 有效数字、误差计算、 有效数字、误差计算、 数据图示法和数据列表
⑸在安排的时间，无故不做实验，后 在安排的时间，无故不做实验， 补做实验的，本次成绩扣2 补做实验的，本次成绩扣2分。 ⑹实验补做自己找时间，须注意实验 实验补做自己找时间， 结束时间。 结束时间。 ⑺缺做两个及以上实验（或成绩0分） 缺做两个及以上实验（或成绩0 总实验成绩不及格； 总实验成绩不及格； ⑻四个及以上实验未交报告（或报告 四个及以上实验未交报告（ 无分），总成绩不及格； 无分），总成绩不及格； ），总成绩不及格
测量结果: 测量结果:
L = L ± ∆L = (2.34 ± 0.02)(cm)
（3）相对误差 ）
绝对误差与相对误差的关系 同一对象,不同测量工具,如卷尺和游标卡尺; ①同一对象,不同测量工具,如卷尺和游标卡尺; ③不同对象,不同测量工具。 不同对象,不同测量工具。
∆N E= ×100% N
②不同对象,同一测量工具,用米尺测房宽和腰围； 不同对象,同一测量工具,用米尺测房宽和腰围；
2 2 2
直径D=(4.00±0.01)cm， 例：测圆柱体体积,直径 测圆柱体体积 直径 ± ， 高度h=(4.00±0.01)cm。求圆柱体的体积测 高度 ± 。 量结果和误差。 量结果和误差。
圆 体 体 V= 柱 的 积
π
4
D •h
2
3.14 2 3 V= × 4.00 × 4.00 = 50.2(cm ) 4 π ln V = ln + 2ln D + ln h 4
物理实验报告（附在预习报告后一起交） 三. 物理实验报告（附在预习报告后一起交） 1.实验仪器 实验仪器 2.实验内容和实验步骤 实验内容和实验步骤 步骤要求实际的操作步骤， （步骤要求实际的操作步骤，以及实际的实验 现象。） 现象。） 3.注意事项 注意事项 4.数据处理，计算实验结果 数据处理， 数据处理 5. 计算实验误差、进行误差分析 计算实验误差、 6.思考题： 思考题： 思考题 7.实验小结：①讨论 ②小结 实验小结： 实验小结 实验报告后应附有：原始数据纸） （实验报告后应附有：原始数据纸）
3、间接测量的误差估算 、
设 N=f（A、B、C…）， A、B、C…为独 （ 、 、 ）， 、 、 为独 立的物理量，则有： 立的物理量，则有：
∂f ∂f ∂f dN = dA+ dB + dC + • • • ∂A ∂B ∂C
故N的绝对误差公式为： 的绝对误差公式为：
∂f ∂f ∂f ∆N = ∆A+ ∆B + ∆C + • • • ∂A ∂B ∂C
K% =
∆NMAX
AMAX
（1）绝对误差 ）
测量结果的最大相对误差（即最大示值误差） 测量结果的最大相对误差（即最大示值误差）为：
∆Nmax = K%× Amax
级电压表,量程为 例:5级电压表 量程为 伏,则绝对误差 级电压表 量程为10伏 则绝对误差 为
ห้องสมุดไป่ตู้
∆Nmax = 5%×10 = 0.5V
评价测量结果的优劣，不仅要看绝对误差， 评价测量结果的优劣，不仅要看绝对误差，还要 看相对误差。 看相对误差。
相对误差的有效数字， 相对误差的有效数字，当E＜1%时， ＜ 时 取一位有效数字； 取一位有效数字；当E＞1%时，取两位 ＞ 时 有效数字。 有效数字。 对于多次测量的相对误差即为平均 相对误差， 相对误差，即
大学物理实验 绪论
南昌航空大学物理实验中心
中心办公室： 栋 中心办公室：F栋513 中心网站： 中心网站： http://physics.nchu.edu.cn
第一部分
进行物理实验的必备知识
一、明确物理实验课的重要地位和任务
物理学是一门建立在实验基础上的学科， 物理学是一门建立在实验基础上的学科， 物理理论和实验的发展， 物理理论和实验的发展，哺育着近代科技 的成长和发展，物理实验的思想、方法、 的成长和发展，物理实验的思想、方法、 技术和装置常常是自然科学研究和工程技 术发展的生长点。 术发展的生长点。物理实验课是一重要的 基础课程，培养同学动手实践能力、 基础课程，培养同学动手实践能力、分析 和解决问题能力。 和解决问题能力。
dV dD dh =2 + V D h
dV dD dh 0.01 0.01 =2 + =2 + V D h 4.00 4.00 = 0.0075 = 0.75%
ΔV=E× =0.75%×50.2=0.4(cm ΔV=E×V测=0.75%×50.2=0.4(cm3) V=(50.2± V=(50.2±0.4)(cm3) E=0.75%
二、物理实验课的学习方法
1. 预习讲义，写预习报告； 预习讲义，写预习报告； 2. 认真观察，正确操作，忠实记录； 认真观察，正确操作，忠实记录； 3. 分析和处理数据； 分析和处理数据； 4. 撰写实验报告。 撰写实验报告。
第二部分 物理实验基本程序和制度
实验准备： 一. 实验准备：
实验前预习实验原理、操作要点、 实验前预习实验原理、操作要点、数据 记录，写出简明的预习报告。 记录，写出简明的预习报告。 注意：上课之前提交预习报告 预习报告， 注意：上课之前提交预习报告，未交预习 报告，不允许做实验； 报告，不允许做实验；
（2）相对误差 ）
若测得值为N 若测得值为N测 ，则测量结果的最大相对误差为： 则测量结果的最大相对误差为：
∆Nm K%× A ax ax m E= = N测 N测
级电压表,量程为 测量1伏电压 例:用5级电压表 量程为 伏,测量 伏电压 则 用 级电压表 量程为10伏 测量 伏电压,则 相对误差为: 相对误差为
∆N E= ×100% N
2、直接测量中单次直接测量的误差估算 、 天平：从最精密到普通的共分九级， 天平：从最精密到普通的共分九级，而砝码又分 五等； 五等； 螺旋测微器（千分尺）分三等， 螺旋测微器（千分尺）分三等，即0、1、2级； 、 、 级 电压电流表准确度分为七级， 电压电流表准确度分为七级，即0.1、0.2、0.5、 、 、 、 1.0、1.5、2.5、5.0级。 、 、 、 级 引用误差=示值误差÷ 引用误差 示值误差÷测量量限 示值误差
系统误差中仪器误差
谁作了手脚！枪？瞄准器？
系统误差中理论误差
教练教错了？自己练错了? 教练教错了？自己练错了?
偶然误差
太紧张! 太紧张!
偶然误差
有干扰! 有干扰!
三、测量误差及结果表示
1、直接测量中多次测量的平均值及误差计算 、 首先消除系统误差， 首先消除系统误差，通过多次测量平均减 少偶然误差。算术平均值为： 少偶然误差。算术平均值为：
物理实验预习报告内容： 物理实验预习报告内容： 实验目的 实验原理（原理必须写清楚， 实验原理（原理必须写清楚，用 自己的语言，简洁） 自己的语言，简洁）
二. 实验进行 检查仪器，填写《实验记录本》 检查仪器，填写《实验记录本》；依据实验 程序进行实验、排除故障、观察现象、 程序进行实验、排除故障、观察现象、记录 数据、计算与分析实验结果、整理仪器。 数据、计算与分析实验结果、整理仪器。 注意： 注意： 1.实验数据应单独纪录在实验报告纸上。 实验数据应单独纪录在实验报告纸 实验数据应单独纪录在实验报告纸上 2.完成实验后，将实验原始数据交教师审 完成实验后， 完成实验后 签字； 查签字； 3.实验结束后收拾仪器，恢复原状。 3.实验结束后收拾仪器 恢复原状。 实验结束后收拾仪器， 4．每次实验后最后完成实验的两位同学 值日，打扫卫生，整理仪器。 值日，打扫卫生，整理仪器。
单位
N值最后一位应和绝对误差的有效数字所 在位对齐， 在位对齐，而绝对误差一般只取一位有效 数字。 数字。
次数 1 2 3 4 5 平均
长度L(cm) 长度 2.32 2.34 2.36 2.30 2.37 2.34
绝对误差∆L(cm) 绝对误差 0.02 0.00 0.02 0.04 0.03 0.02
ln N = ln f ( A, B, C,...)
dN ∂ ln N ∂ ln N ∂ ln N = dC + ••• dA+ dB + N ∂A ∂B ∂C ∆N ∂ ln f ∂ ln f ∂ ln f = ∆A+ ∆B + ∆C + ••• N测 ∂A ∂B ∂C
∂ ln f ∂ ln f ∂ ln f σ= ∆A + ∆B + ∆C + ••• ∂A ∂B ∂C
一、有效数字 1.有效数字概念 有效数字概念 （1）定义：可靠数字和一位可疑数 ）定义： 字构成。 字构成。 普通卷尺测长结果： 普通卷尺测长结果：1.34cm。
考勤： 四.考勤： 考勤 迟到5分钟以内扣实验成绩 分钟以内扣实验成绩0.5分 迟到 分钟以内扣实验成绩 分； 迟到5—20分钟扣 分； 分钟扣1分 迟到 分钟扣 超过20分钟取消本次实验资格 分钟取消本次实验资格， 超过 分钟取消本次实验资格，但 实验必须补做。 实验必须补做。 数据未经教师审查、 数据未经教师审查、签字视为未完 成实验，本次实验成绩以0分计 分计。 成实验，本次实验成绩以 分计。
（1）算术平均绝对误差 ）
∆Ni = Ni − N
∆N1 + ∆N2 + ••• + ∆Nn 1 n ∆N = = ∑∆Ni n n i=1
（2）均方根误差（标准误差） 均方根误差（标准误差）
σ=
1 n 2 ∑(Ni − N) n i=1
多次测量结果的表示
N = (N ± ∆N)
或
单位
N = ( N ±σ )
N1 + N2 + • • • + Nn 1 n N= = ∑Ni n n i=1
如果n→∞， 如果n→∞，则
N
就和真值无限接近。 就和真值无限接近。
所以当测量次数足够多时，就将 所以当测量次数足够多时，
N
称为该物理量的最佳值，或近似真值，并为测 称为该物理量的最佳值，或近似真值， 量结果。 量结果。
五 ．成绩计算： 成绩计算： 每个实验成绩满分10分 每个实验成绩满分10分。总实验成绩 参考每个实验成绩和考试成绩综合确 定。 规定：⑴未做实验的，本次成绩 0分； 规定： 未做实验的， 明显伪造、抄袭数据者，本次实验 ⑵明显伪造、抄袭数据者，本次实验 报告无分； 报告无分； 明显抄袭实验报告，本次成绩0 ⑶明显抄袭实验报告，本次成绩0分 实验报告无原始数据者， ⑷实验报告无原始数据者，实验报告 无分； 无分；