大学物理实验绪论

y 或 ur
完全消除！
2) 未定系统误差：符号或绝对值未经确定的系 统误差分量。

如：卡尺或千分尺的示值误差，刻线本身 有误差
处理方法：给出未定系统误差的限值
随机误差（偶然误差）
定义：在同一量的多次测量中，以不可预知的方式 变化的测量误差分量。
原因：
温度忽高忽低
气流飘忽不定
电压漂移起伏
特点：多次测量时误差分布满足 一定的统计分布规律。分布基 本对称，相互具有抵偿性。
0.015/2.5=0.6%； 0.015/2=0.75%
例1(p6):螺旋测微计测直径6次，d分别为，8.345mm、 8.348mm、8.344mm、8.343mm、8.347mm、8.343mm，测 前0点读数为－0.003mm， △INS ＝0.004mm。
1.求平均值： ' 8.345+8.348+8.344+8.343+8.347+8.343)/6＝8.345 mm d=( 2.修正已定系统误差： 3.求标准偏差S：
2. 9 个必做实验，按照课表安排准时到各实验分室完 成实验。 请各班班长负责下载实验课表及选课分组名单，并通知所在 班级所有学生上课安排。 华北电力大学数理系（保定）主页获取和查询 公用邮箱 3. 需要使用统一印刷的物理实验报告册 20册（0.5元/册） ， 一次实验用一本，由班长负责统计好，于2月27日 （第一 周周四）下午 2:30-5:30 到物理实验中心办公室（教七楼 101及 102 室）购买。并领取实验报告发放专柜钥匙 （教七 101室） ，专柜位于教七114室附近。 第2周开始实验，做实验时请携带大学物理实 验讲义（教十一楼B座104够买，电话5366、 5367）和物理实验报告册。
课后书写实验报告
一份完整的实验报告应包含以下几个内容： 1、实验名称。 2、实验目的。 3、实验仪器。 4、实验原理（简要叙述相关的物理学内容， 画出原理图、装置示意图或电路图、光路图，写 出主要计算公式及公式中各量的物理含义和公式 限定的条件等）。 5、数据表格（包括物理量名称、单位、 简单的公式）。
标准偏差 S
S
y y
i 1 i
n
2
n 1
S体现了随机误差的分布特征；
S大测得值分散，随机误差分布范围宽，
测量精密度低；
S小测得值密集，随机误差分布范围窄，
测量精密度高。

当测量次数n很大时，Sσ

y y
i 1 i
n
2
过失误差 坏数据
n
§3 不确定度
1.不确定度：
S
n
d d d0 8.345 (0.003) 8.348mm
d d
i 1 i 2
n 1
0.0021 m m
4.求A类不确定度：
A 1.05S 0.0022 mm
5.求B类不确定度： B INS 0.004
mm
mm
6.求总不确定度：

2 B

P6
A S
B类不确定度： 一般取仪器的误差限
INS
INS N % 量程 RINS RK % 0.005( N 1) 电阻P32
对没给出N的仪器，取最小分度值的一半
对直接测量量
2 A
2 B
最终结果的表现形式：
y y （单位）
本学期实验安排及要求
物理实验（1）安排
1.本学期一共开放11个实验（包括绪论），其中力学基本 测量及电学基本测量属于课外选做实验（游标卡尺、螺 旋测微计、物理天平、电压表、电流表、万用表等力学、 电学常用测量仪器仪表的原理、使用及注意事项）以上 实验不计入物理实验（1）总成绩。必须事先在网上预约 好时间段，方可到教七308室完成。预备性实验预约网址： http://202.206.208.50/jiaowuchu （点击校园网教务处主 页 右 侧 “ 开 放 实 验 信 息 管 理 平 台 ” ） → http://211.82.225.18/zLims/system/index.php 。登陆用户 名为本人学号，密码为选课密码或2013。 进入预约界面后，选择“2013级物理实验 （1）”课程，单击“预约”按钮选择周次，再 预约本实验的开放时段。实验预约表单中第5-8 节对应下午时段，第9-12节对应晚上时段。选 做实验于第3-5周开放，请提前5天预约。
在进行实验操作时，严格遵守实验规则，爱护实验仪器， 未经许可不得调换仪器。实验过程中如果发现仪器设备出现 故障，应及时报告指导教师。 最后，实验结束后要实事求是地记录实验数据，实验数据 一律用钢笔或圆珠笔（不能用铅笔）填写。实验完毕后， 实验数据需经教师检查签字后方可离开。 离开实验室前，应将仪器设备、桌椅、仪器 盖布等整理好。
实验报告的收交、发还
完成每次实验后，应在一周之内完成实验报告， 并按时间段交到该次实验所在的实验分室门口的 专柜，迟交报告者将被酌情扣分。 收到报告一周之内评阅完毕，并发放到学生所在 班级的报告发放专柜，由班级负责人取回。 请同学们务必在物理实验报告册封皮上填写正确 信息（实验名称、实验时间、实验地点、指导教 师、学号、组号、班级、姓名）以免出现报告册 丢失或成绩遗漏。
成绩评定
每个实验单独评分（10分）,总成绩为10个必修 实验成绩之和,实验成绩评定按照预习20%、操作 40%、报告40%比例评定。
抄袭实验报告、数据处理与原始数据不符等情况， 该实验成绩不大于2分。
逾期一个月未交报告的该实验成绩计该实验成绩不 大于5分、原始数据数据丢失该实验成绩不大于5分。
满足以下条件之一，物理实验（1）将不通 过，
110cm
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过程。
M d
h
V
hd
4
2
M 4M 2 V d h
如：面积、密度
等
§2

误
差

客观真值——在一定的条件下，任何一个物理量的 大小都是客观存在的，都有一个实实在在的、不以 人的意志为转移的客观量值称为真值。 真值是一个理想概念，无从得知。 任何测量：
王慧娟
华北电力大学数理系
物理实验绪论
—测量、误差与数据处理
物理实验中心
物理实验课程的教学目的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
培养科学实验的基本素质和能力
培养分析、解决实际问题的能力
培养物理思维方式和创新意识
物理实验课程安排
物理实验1、物理实验2单独设课 教学计划内学时60（30+30），共3(1.5+1.5)学分 内容涵盖力、热、光、电磁、近代物理等20余项实验。

不确定度表示由于测量误差存在而对被测量 值不能确定的程度
测量结果表示：

y
y y
误差落在（－Δ，＋Δ）之外的 可能性很小。
2.直接测量结果的不确定度
由随机误差、未定系统误差引起 A类不确定度 A B B类不确定度 总不确定度：

2 A
A类不确定度： A S t / n 当5＜n≤10时， t / n 1
6、数据处理及结果。数据处理要有完整的计算、 作图和不确定度的估算，而且计算要有简洁的计 算式子；代入的数据要有根有据，作图要美观、 规范。最后要给出实验结果，得出实验结论。 7、回答问题或讨论(实验讲义的课后思考题）。 8、原始数据（完整的预习报告和签字的实验记 录）如发现原始数据有错、漏等情况，应予以重 测或补测。实验报告书应字迹工整、措词简练、 步骤完整、数据真实、图表齐全、书写规范。
不确定度总是不为零的正值
注意：单次测量只有B类不确定度，意味着误差更大
3. 相对不确定度
ur y
一般相对不确定度ur愈小，测量的准确度愈高
例： 一个0.5级，3V量程的电压表，其由仪器精度 限制引起的仪器误差为： ins = （K%.M）= 0.5% × 3V=0.015V
由此可知，测量值越接近量程，测量的相对 误差越小。如：测量值为2.5V、2V时，测量的相 对误差分别是：
间接测量量y的最佳估计值：
y f x1 , x2 , xn
结果表示为：
y y y
？
关键是Δy的求法
不确定度传递公式：
y
ur y y
f 2 ( xi ) i 1 xi
n

ln f 2 ( xi ) xi i 1
n
xi xi
步骤：
随机误差的处理方法：

算术平均值：
算术平均值作为最佳估 计值可近似代替真值
y
yi
i 1
n
n
可以抵消掉大部分随机误差！


增加测量次数n，计算平均值时抵偿效果好； 但并非n越多越好。测量时间、环境变化可能会 引入新的误差，测量代价高； 通常取 n=5～10次。

等精度测量
仪器的不同、方法的差异、测量条件的改变 以及测量者素质的参差都会造成测量结果的变化。
物理实验的过程
课前预习、教师讲解、实验操作、记录数据、 撰写实验报告等环节
课前预习 认真阅读实验讲义，明确实验目的和 实验原理，了解实验仪器，初步了解实 验方法和关键步骤。认真填写预习报告 （答好预习题)。
课堂实验操作
实验者应准时（迟到10分钟的不准许做实验）来到实验 室进行实验。在实验名单上签到，并按照名单上的序号就 座。 在实验前应认真对照讲义上的仪器介绍或听老师的讲解 熟悉仪器，禁止盲目动手。
当同一个人、用同样的方法、使用同样的仪 器并在相同的条件下对同一物理量进行的多次测 量，叫做等精度测量。
若无另加说明，本实验课程所提的多次测 量均指等精度测量