大学物理实验 数据处理和实验基本要求分享资料
大学物理实验数据处理
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即直线斜率的 大小：从所绘直线上读取两 点 A、B 的坐标就可求出 R 值。要注意的是，A,B两点 不能是实验测得的数据点。
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00
电阻伏安特性曲线 作者：xx
• （1） 先用粗测旋钮使测头小砧接近被测物， 后用微调旋钮使测头小砧接触被测物。听 到“喀”、“喀”止动声后停止旋转。 • （2） 读数时要注意固定刻度尺上表示半 毫米的刻线是否已经露出。 • （3） 螺旋测微器读数时必须估读一位， 即估读到0.001mm这一位上。
物理天平 physical balance
0.4000
t(℃)
o
20.00 40.00
60.00
80.00 100.00
120.00 140.00
定容气体压强～温度曲线
1.2000
P(×105Pa)
改正为：
1.1500
1.1000
1.0500
t(℃)
1.0000 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00
测量值=固定刻度读数+（可动刻度格子数x精度）-L0(零点偏差）
注意：用螺旋测微计测量长度时要估读
螺旋测微计的测量方法及读数
校零：
+0.015
-0.025
读数：
5+0.033-0.015
5+0.5+0.033-(-0.025)
=5.018mm
=5.558mm
练习1
练习2
练习3
练习4
物理实验课程的基本要求和程序
物理实验课程的基本要求和程序物理实验课程是大学物理学专业的重要组成部分，通过实践操作来巩固和拓展学生的物理理论知识，培养学生的实验能力和科学精神。
下面将介绍物理实验课程的基本要求和程序。
一、基本要求1. 安全第一：物理实验涉及到电流、高压、辐射等危险因素，学生在进行实验前需要了解实验室的安全规定和操作流程，正确佩戴实验室安全装备，保证实验过程的安全性。
2. 理论基础：学生在进行实验前需要掌握相关的物理理论知识，了解实验的背景和目的。
只有对物理原理有充分的认识，才能更好地进行实验操作和结果分析。
3. 实验设计：学生需要根据实验的目的和要求，合理设计实验方案。
包括确定实验步骤、选择合适的实验仪器和测量方法，以及制定实验数据的处理和分析方案。
4. 实验操作：学生需要掌握实验仪器的使用方法和操作技巧，正确进行实验操作。
要注意实验中的细节，保证实验过程的准确性和可靠性。
5. 数据处理和分析：学生需要根据实验数据，进行数据处理和结果分析。
包括数据的整理和归纳，误差的估计和分析，以及结果的合理解释和推论。
6. 实验报告：学生需要按照规定的格式和要求，撰写实验报告。
报告内容包括实验目的、原理、实验步骤、数据处理和分析，以及结论和讨论。
报告要求准确、清晰、简洁，以及语句通顺、条理清晰。
二、实验程序1. 实验准备：学生需要提前了解实验的背景和目的，阅读相关的物理理论知识和实验手册。
准备实验所需的仪器、材料和实验平台，并进行必要的校准和调试。
2. 实验操作：学生按照实验方案，进行实验操作。
注意实验中的安全和细节，保证实验过程的准确性和可靠性。
记录实验数据，并进行必要的数据处理和分析。
3. 结果总结：学生根据实验数据和分析结果，总结实验结果。
包括对实验目的的达成程度、实验中的误差和不确定性、以及实验结果的合理解释和推论。
4. 实验报告：学生根据实验结果，撰写实验报告。
报告内容包括实验目的、原理、实验步骤、数据处理和分析，以及结论和讨论。
大学物理实验数据处理和实验基本要求
i Ai A (i 1,2, , n)
4.有限次测量的标准偏差
可以证明，当测量次数为有限时，可以用标准偏差S作为标准误差的最佳估计值。S 的计算公式 为
S
1 n 1
n i1
( Ai
A)2
贝塞尔(Bessel)公式
5、有限次测量算术平均值的标准偏差
A 对A的有限次测量的算术平均值 也是一个随机变量。
A E A0 10000
表示方法：1000±1米； 100±1厘米
绝对误差与相对误差的大小反映了测量结果的精确程度
表示绝对误差在整 个物理量中所占的 比重，一般用百分 比表示
1000米—1米—0.1% 100厘米—1厘米—1%
按照误差产生的原因和基本性质可分为：
系统误差
随机误差 粗大误差
1、系统误差
S 也存在标准偏差，这个标准偏差用 表示。可以证明： A
S SA
A
n
S的统计意义： A
被测量的真值
落在
A 到
0 范围内的可能性为68.3%
落在 落在
A S A S 到
范围内的可能性为95.5%
到
A范围内的可能性为99.A7%
A 2S A
A 2S A
A 3S A 3S
A
A
第四节 减小系统误差的基本方法
S 指用统计的方法评定的不确定度分量，用 表示（脚标 i 代表 A 类不确定度的第 i 个分量）。
在物理实验课中，A 类不确定度主要体现在用统计的方法处理随机误差。
i
设对物理量进行多次测量得到的测量列为 由下式计算
，则物理量 A 的不确定度的A分量可
大学物理实验_数据处理和实验基 本要求
大学物理实验 数据处理和实验基本要求
大物实验数据处理总结
产生原因：
仪器误差 方法误差 环境误差 人为误差
.
8
1. 系统误差
仪器误差
天平不等臂所造成的
系统误差
.
9
方法误差
内接
VR
VA
A
外接
IR A
V
用V作为VR的近似值 时，求
R V VR VA
I
I
VR VA VR I II
V IV
RV I
V V
I R IV I R
.
10
环境误差
输入
市电的干扰
不确定度
1、不确定度的定义 “由于测量误差的存在而对被测量量值不 能肯定的程度，是具有一定置信概率的误 差估值的绝对值”
对测量值的准确程度给出一个量化的表述。
x 测量结果x＝ Δ （单位）
不确定度Δ值可以通过一定的方法估算。
.
18
2、测量结果的表达（报告）方法
测量结果的科学表达方法：
XX（单位）
E 8 .9 0 0 .0 7% 4 0 1 .00 g /c 33 m 6
（5）密度测量的最后结果为
8.900 7.00(g 3c6m 3)
四、实验数据的有效位数
对没有小数位且以若干个零结尾的数值， 从非零数字最左一位向右数得到的位数 减去无效零（仅为定位用的零）的个数， 就是有效位数；
对其他十进位数，从非零数字最左一位 向右数而得到的位数，就是有效位数。
设n次测量结果为x1,x2,xn的误差为 i
由
1 n
n i
1
xi
a n
n i
i
可知
在确定的测量条件下可增加测量次数减小
随机误差，多次测量的算术平均值可作为
大学物理实验数据处理方法总结
有效数字1、有效数字不同的数相加减时，以参加运算各量中有效数字最末一位位数最高的为准，最后结果与它对其，余下的尾数按舍入规则处理。
2、乘除法以参与运算的数值中有效位数最少的那个数为准，但当结果的第1位数较小，比如1、2、3时可以多保留一位（较小：结果的第一位数小于 有效数字最少的结果第一位数）！ 例如：n=tg56° θ=56° d θ=1° θθθθθ2cos d d d dtg dn == 为保留）（，带入848.156n 15605.018056cos 1cos 22=︒=∴︒=∆︒=≈︒=∆=∆tg n θθπθθ3、可以数字只出现在最末一位：对函数运算以不损失有效数字为准。
例如：20*lg63.4 可疑最小位变化0.1 Y=20lgx01.04.631.010ln 2010ln 20ln 10ln 20≈===x dx dx dx x d dy 04.364.63lg 20=∴4、原始数据记录、测量结果最后表示，严格按有效数字规定处理。
（中间过程、结果多算几次）5、4舍5入6凑偶6、不估计不确定度时，有效数字按相应运算法则取位；计算不确定度时以不确定度的处理结果为准。
真值和误差1、 误差=测量值-真值 ΔN=N-A2、 误差既有大小、方向与政府。
3、 通常真值和误差都是未知的。
4、 相对约定真值，误差可以求出。
5、 用相对误差比较测量结果的准确度。
6、 ΔN/A ≈ΔN/N7、 系统误差、随机误差、粗大误差8、 随机误差：统计意义下的分布规律。
粗大误差：测量错误9、 系统误差和随机误差在一定条件下相互转化。
不确定度1、P （x ）是概率密度函数dx P dx x x P p )x (之间的概率是测量结果落在+当x 取遍所有可能的概率值为1.2、正态分布且消除了系统误差，概率最大的位置是真值A3、曲线“胖”精密度低“瘦”精密度高。
4、标准误差：无限次测量⎰∞∞-=-2)()(dx X P A X x ）（σ 有限次测量且真值不知道标准偏差近似给出1)(2)(--=∑K X X S i X5、正态分布的测量结果落入X 左右σ范围内的概率是0.6836、真值落入测定值X i 左右σ区间内的概率为0.6837、不确定度是测量结果带有的一个参数，用以表征合理赋予被测量值的分散性。
大学物理实验数据处理
解：测量最佳估计值
y 1 ( 0 .2 4 9 0 .2 5 0 0 .2 4 7 0 .2 5 1 0 .2 5 3 0 .2 5 0 ) 0 .2 5 0 m m
6
n
(yi y)2
A类标准不确定度 uA
u ( m ) U ( m ) /k 0 .2 4 /3 0 .0 8 0 m g
B类不确定度的计算
2. 在缺乏任何信息的情况下，一般使用均匀分 布， k 3 ，而a则取仪器的最大允许误差
(误差限)△(x) ，所以B类不确定度为
u(x) a (x) k3
例题 知道某游标卡尺的仪器最大允许误差为 Δ=0.05mm，使用矩形分布计算不确定度。
• B类不确定度：用其他方法确定的量
1. 根据经验确定。
2. 如果已知被测量的测量值xi分散区间的半宽为a， 且落在 [xa,x区a间] 的概率为100%，通过对 其分布规律的估计可得出B类不确定度为：
a uB(x) k
k是包含因子，取决于测量值 的分布规律.
B类不确定度的计算
包含因子k的确定
物理实验中没有特别说明时，使用矩形分布(平均
2.5级
△=5×2.5/100=0.125V
• 3. 数字显示仪表在缺乏说明的情况下，取其 最小分度值作为其仪器的示值误差限。
△＝0.01mA
• 4.未加说明的仪器， 如果无法得知其误差 限，一般取仪器最小分度的一半作为其仪 器误差限。
△ =0.5mm
直接测量量的合成不确定度
• A类和B类不确定度的合成不确定度uc(x)：
2.有效数字的位数与被测量的大小及仪器的精密度有关。 3.第一个非零数字前的零不是有效数字，第一个非零数字 开始的所有数字都是有效数字。如
大学物理实验—误差及数据处理
误差及数据处理物理实验离不开测量，数据测完后不进行处理，就难以判断实验效果，所以实验数据处理是物理实验非常重要的环节。
这节课我们学习误差及数据处理的知识。
数据处理及误差分析的内容很多，不可能在一两次学习中就完全掌握，因此希望大家首先对其基本内容做初步了解，然后在具体实验中通过实际运用加以掌握。
一、测量与误差1. 测量概念：将待测量与被选作为标准单位的物理量进行比较，其倍数即为物理量的测量值。
测量值：数值+单位。
分类：按方法可分为直接测量和间接测量；按条件可分为等精度测量和非等精度测量。
直接测量：可以用量具或仪表直接读出测量值的测量，如测量长度、时间等。
间接测量：利用直接测量的物理量与待测量之间的已知函数关系，通过计算而得到待测量的结果。
例如，要测量长方体的体积，可先直接测出长方体的长、宽和高的值，然后通过计算得出长方体的体积。
等精度测量：是指在测量条件完全相同（即同一观察者、同一仪器、同一方法和同一环境）情况下的重复测量。
非等精度测量：在测量条件不同（如观察者不同、或仪器改变、或方法改变，或环境变化）的情况下对同一物理量的重复测量。
2.误差真值A：我们把待测物理量的客观真实数值称为真值。
一般来说，真值仅是一个理想的概念。
实际测量中，一般只能根据测量值确定测量的最佳值，通常取多次重复测量的平均值作为最佳值。
误差ε：测量值与真值之间的差异。
误差可用绝对误差表示，也可用相对误差表示。
绝对误差＝测量值－真值，反应了测量值偏离真值的大小和方向。
为了全面评价测量的优劣, 还需考虑被测量本身的大小。
绝对误差有时不能完全体现测量的优劣, 常用“相对误差”来表征测量优劣。
相对误差＝绝对误差/测量的最佳值×100%分类：误差产生的原因是多方面的，根据误差的来源和性质的不同，可将其分为系统误差和随机误差两类。
（1）系统误差在相同条件下，多次测量同一物理量时，误差的大小和符号保持恒定，或按规律变化，这类误差称为系统误差。
大学物理实验数据处理基本方法
实验数据处理基本方法实验必须采集大量数据，数据处理是指从获得数据开始到得出最后结论的整个加工过程，它包括数据记录、整理、计算与分析等，从而寻找出测量对象的内在规律，正确地给出实验结果。
因此，数据处理是实验工作不可缺少的一部分。
数据处理涉及的内容很多，这里只介绍常用的四种方法。
1 列表法对一个物理量进行多次测量，或者测量几个量之间的函数关系，往往借助于列表法把实验数据列成表格。
其优点是，使大量数据表达清晰醒目，条理化，易于检查数据和发现问题，避免差错，同时有助于反映出物理量之间的对应关系。
所以，设计一个简明醒目、合理美观的数据表格，是每一个同学都要掌握的基本技能。
列表没有统一的格式，但所设计的表格要能充分反映上述优点，应注意以下几点： 1．各栏目均应注明所记录的物理量的名称(符号)和单位；2．栏目的顺序应充分注意数据间的联系和计算顺序，力求简明、齐全、有条理； 3．表中的原始测量数据应正确反映有效数字，数据不应随便涂改，确实要修改数据时，应将原来数据画条杠以备随时查验；4．对于函数关系的数据表格，应按自变量由小到大或由大到小的顺序排列，以便于判断和处理。
2 图解法图线能够明显地表示出实验数据间的关系，并且通过它可以找出两个量之间的数学关系，因此图解法是实验数据处理的重要方法之一。
图解法处理数据，首先要画出合乎规范的图线，其要点如下：1.选择图纸 作图纸有直角坐标纸(即毫米方格纸)、对数坐标纸和极坐标纸等，根据作图需要选择。
在物理实验中比较常用的是毫米方格纸，其规格多为cm 2517⨯。
2.曲线改直 由于直线最易描绘,且直线方程的两个参数(斜率和截距)也较易算得。
所以对于两个变量之间的函数关系是非线性的情形，在用图解法时应尽可能通过变量代换将非线性的函数曲线转变为线性函数的直线。
下面为几种常用的变换方法。
(1)c xy =(c 为常数)。
令xz 1=，则cz y =，即y 与z 为线性关系。
(2)y c x =(c 为常数)。
大学物理实验 数据处理和实验基本要求
有一个反映准确程度的极限误差指标，习惯上称之为仪器
误差，用来 仪表示。这个指标在仪器说明书中都有明确的
说明。
第五节 测量结果的不确定度
对一个量进行测量后，应给出测量结果，并要对测 量结果的可靠性作出评价。
近年来，引入了不确定度这一概念来评价测量结果的 可靠程度。
系统误差按产生原因的不同可分为: 原因可知，有规律
（1）仪器误差
（2） 方法误差
（4）环境 条件误差
注意：
依靠多次重复测量一般不能发现系统误差的存在。
（3）个人误差
2、随机误差
15
相同的实验条件下
系统误差产生的因素
每次测量结果可能都不一样， 测量误差或大或小、或正或负， 完全是随机的
次数足够多
/94
所以
lim
n
A
A0
结论
可以用有限次数重复测量的算术平均值 A作为真值 A0
的最佳估计值。
由于平均值只是最接近真值但不是真值，因此， 误差也是无法得到的。在实际测量的数据处理中，用偏 差来估算每次测量对真值的偏差。偏差的定义为
i Ai A
4.有限次测量的标准偏差
(i 1,2, , n)
可以证明，当测量次数为有限时，可以用标准偏
1．不确定度的基本概念 测量结果的不确定度也称实验不确定度，简称为不确
定度，是对被测量的真值所处量值范围的评定。 不确定度给出了在被测量的平均值附近的一个范围，
真值以一定的概率落在此范围中。 不确定度越小，标志着测量结果与真值的误差可能值
越小；不确定度越大，标志着测量结果与真值的误差可能值越
2．不确定度分量的分类及其性质 按照“国际计量局实验不确定度的规定建议书”
大学物理中的实验技术实践中的物理实验技术和数据分析
大学物理中的实验技术实践中的物理实验技术和数据分析物理实验技术在大学物理中扮演着至关重要的角色。
通过实验，学生可以通过实际操作来巩固理论知识，培养科学精神和探索精神，提高问题解决能力。
在实验过程中，物理实验技术和数据分析更是必不可少的环节。
一、物理实验技术的基本要求在进行物理实验时，我们需要遵循一些基本要求，以确保实验结果的准确性和可靠性。
首先，实验操作应该准确无误。
这包括仪器的正确使用、实验步骤的正确执行以及实验条件的准确控制等。
只有在操作准确的前提下，我们才能获得可靠的实验数据。
其次，实验数据的准确性也非常重要。
我们需要注意实验测量的精确度和准确度。
为了提高测量的精度，我们可以采用一些技巧，如多次测量取平均值、使用精密仪器等。
而为了提高测量的准确度，我们需要注意数据的合理性和可信度。
在实验过程中，我们应该时刻关注可能导致误差的因素，并进行适当的修正。
最后，实验过程中的安全性也是需要重视的。
我们需要遵循实验室的安全规定，正确佩戴实验室所需的个人防护用品，防范实验过程中可能出现的意外情况。
二、物理实验中的数据分析物理实验中获得的数据是我们研究问题的重要依据。
在数据分析过程中，我们可以运用一些统计学方法和数学模型，从数据中发现规律、总结规律，并进一步推导出物理定律。
在数据分析过程中，我们常用的方法之一是绘制图表。
通过绘制散点图、线性图等，我们可以直观地观察到数据间的关系和趋势。
根据图表的形状，我们可以判断变量之间是否存在线性关系、指数关系等。
此外，我们还可以运用拟合方法对数据进行处理。
通过对实验数据进行拟合，我们可以找到最佳拟合曲线，并得到相应的拟合参数。
这些拟合参数可以帮助我们进一步理解问题，并和理论模型进行比较和验证。
数据分析过程中还会涉及到误差的计算和处理。
误差是实验中不可避免的因素，我们需要通过确定误差来源和估计误差大小来提高数据的准确性。
在计算误差时，我们需要注意误差的类型、运算规则以及合理的误差传递方式。
物理实验的基本方法及数据处理基本方法
物理实验的基本方法及数据处理基本方法摘要：物理学是实验性学科，而物理实验在物理学的研究中占有非常重要的地位。
本文着重介绍工科大学物理实验蕴涵的实验方法，提出工科大学物理实验的新类型。
并介绍相关的数据处理的方法。
关键词：大学物理实验方法数据处理正文：一、大学物理实验方法实验的目的是为了揭示与探索自然规律。
掌握有关的基本实验方法，对提高科学实验能力有重要作用。
实验离不开测量，如何根据测量要求，设计实验途径，达到实验目的是一个必须思考的重要问题。
有许多实验方法或测量方法，就是同一量的测量、同一实验也会体现多种方法且各种方法又相互渗透和结合。
实验方法如何分类并无硬性规定。
下面总结几种常用的基本实验方法。
根据测量方法和测量技术的不同，可以分为比较法、放大法、平衡法、转换法、模拟法、干涉法、示踪法等。
（一）比较法根据一定的原理，通过与标准对象或标准量进行比较来确定待测对象的特征或待测量数值的实验方法称为比较法。
它是最普遍、最基本、最常用的实验方法，又分直接比较法、间接比较法和特征比较法。
直接比较法是将被测量与同类物理量的标准量直接进行比较，直接读数直接得到测量数据。
例如，用游标卡尺和千分尺测量长度，用钟表测量时间。
间接比较法是借助于一些中间量或将被测量进行某种变换，来间接实现比较测量的方法。
例如，温度计测温度，电流表测电流，电位差计测电压，示波器上用李萨如图形测量未知信号频率等。
特征比较法是通过与标准对象的特征进行比较来确定待测对象的特征的观测过程。
例如，光谱实验就是通过光谱的比较来确定被测物体的化学成分及其含量的。
（二）放大法由于被测量过小，用给定的某种仪器进行测量会造成很大的误差，甚至小到无法被实验者或仪器直接感觉和反应。
此时可以先通过某种途径将被测量放大，然后再进行测量。
放大被测量所用的原理和方法称为放大法。
放大法分累计放大法、机械放大法、电磁放大法和光学放大法等。
1、累计放大法在被测物理量能够简单重叠的条件下，将它展延若干倍再进行测量的方法称为累计放大法。
大学物理实验常用的数据处理方法
⼤学物理实验常⽤的数据处理⽅法1.7 常⽤的数据处理⽅法实验数据及其处理⽅法是分析和讨论实验结果的依据。
在物理实验中常⽤的数据处理⽅法有列表法、作图法、逐差法和最⼩⼆乘法（直线拟合）等。
1.7.1 列表法在记录和处理数据时，常常将所得数据列成表。
数据列表后，可以简单明确、形式紧凑地表⽰出有关物理量之间的对应关系；便于随时检查结果是否合理，及时发现问题，减少和避免错误；有助于找出有关物理量之间规律性的联系，进⽽求出经验公式等。
列表的要求是：（1）要写出所列表的名称，列表要简单明了，便于看出有关量之间的关系，便于处理数据。
（2）列表要标明符号所代表物理量的意义（特别是⾃定的符号），并写明单位。
单位及量值的数量级写在该符号的标题栏中，不要重复记在各个数值上。
（3）列表的形式不限，根据具体情况，决定列出哪些项⽬。
有些个别的或与其他项⽬联系不⼤的数据可以不列⼊表内。
列⼊表中的除原始数据外，计算过程中的⼀些中间结果和最后结果也可以列⼊表中。
（4）表中所列数据要正确反映测量结果的有效数字。
列表举例如表1-2所⽰。
表1-2铜丝电阻与温度关系1.7.2 作图法作图法是将两列数据之间的关系⽤图线表⽰出来。
⽤作图法处理实验数据是数据处理的常⽤⽅法之⼀，它能直观地显⽰物理量之间的对应关系，揭⽰物理量之间的联系。
1．作图规则为了使图线能够清楚地反映出物理现象的变化规律，并能⽐较准确地确定有关物理量的量值或求出有关常数，在作图时必须遵守以下规则。
（1）作图必须⽤坐标纸。
当决定了作图的参量以后，根据情况选⽤直⾓坐标纸、极坐标纸或其他坐标纸。
（2）坐标纸的⼤⼩及坐标轴的⽐例，要根据测得值的有效数字和结果的需要来定。
原则上讲，数据中的可靠数字在图中应为可靠的。
我们常以坐标纸中⼩格对应可靠数字最后⼀位的⼀个单位，有时对应⽐例也适当放⼤些，但对应⽐例的选择要有利于标实验点和读数。
最⼩坐标值不必都从零开始，以便做出的图线⼤体上能充满全图，使布局美观、合理。
大学物理实验数据处理基础知识
T 的估计值：
T
1 5
5 i 1
Ti
2.001
2.004 1.997 5
1.998
2.000
2.000s
L 的估计值： L 1.0000m
2.计算间接测量量g 的最佳估计值
g
4 2L
2
T
43.14162 1.0000 2.0002
9.8697m s2
3.计算直接测量量的不确定度
（1）计算摆长L的测量不确定度
V=2.426×102cm3±0.5cm3 (×)
V=(2.426±0.005)×102cm3 (√)
【例题】用单摆测重力加速度的公式 g 4 2 L T 2
现用最小读数为1/100s的电子秒表测量周期 T 五 次，其周期的测量值为2.001，2.004，1.997， 1.998，2.000（单位：s）；用Ⅱ级钢卷尺测摆长 L一次，L = 100.00 cm 。试求重力加速度g及合 成不确定度 uc (g)，并写出结果表达式。
标准不确定度表达式。
解：此体积公式形如
Y
f (X1, X 2,L
X N ) cX1p1 X 2 p2 L
X pN N
其中 X1， d ，X 2 h， p1 。2 p2 1
根据 urel
(
y)
uc
( y) y
p1 x1
2
uc ( x1 )
p2 x2
2
uc ( x2 )
p3 x3
2
uc ( x3 )
理量进行n次测量，x1, x2,L,这xnn 个测量结果称为一
个测量列，取这n次独立测量值的算术平均值，记
为 。即 x
1 n
x n i1 xi
最新大学物理实验数据处理
大学物理实验数据处理1、大学物理实验数据处理基础知识，教师:高2020年1月30日，星期四，时间:2011.9.7。
2011年.9.8，18:30-21:30位置:5-401等级:帆船1001-1007，IOU 1001-1002，2。
测量的概念是所有旨在确定被测物体大小的操作。
同时，记录测量结果的大小和单位，两者都是不可缺少的。
在大学物理实验中，如果没有其他解释，一个物理量的多次测量必须在相同的实验条件下进行，这叫做等精度测量。
3、直接测量和间接测量，直尺直径直接读取直接测量，直尺体积先测量直径，然后用函数进行计算间接测量，烧杯体积直接读取直接测量，烧杯直径先测量体积，然后用函数进行计算间接测量，4、测量值、平均值(最佳估计值)，测量值:通过测量获得的测量物理量值。
平均值(最优值):在相同条件下，某一物理量被测量n次。
这n个测量结果x1，x2，x3…xn...xn称为测量列，取这n个独立测量值的算术平均值并记录为。
即，，，，，，，，5，真值和测量误差，真值:目标、测量物理量的真值，用x0表示，不能通过测量获得。
在处理测量数据时，通常用物理量的平均值来代替其真值(称为约定真值)。
当测量次数趋于无穷大时，最佳值将无限接近真实值。
(绝对)误差:测量值和真实值之间的差值记录为εε = xi-x0，相对误差:用e表示，定义为测量不确定度6和2的概念和计算。
每次获得的测量值总是在接近真实值[最优值的某个范围内]。
当范围扩大时，测量值出现在子范围的概率很大，而另一个很小。
与某一概率(测量值存在于真实值[最优值附近)相关联的、真实值[最优值附近的范围是测量的不确定度，其由U表示..相应的概率称为置信率，这个范围称为置信区间。
例如，在测量物体长度的实验之后，P=68%，表示物体长度的测量值落入以下区间的概率为68%:7，扩展不确定度，，一般来说，测量值落入该区间的概率只有68%左右，为了提高置信度，不确定度u经常乘以扩展因子m得到扩展不确定度，扩展不确定度用u表示，8，正确理解不确定度，可以根据实验评估不确定度、数据、经验，从而可以定量确定。
大学物理实验报告数据处理及误差分析
等精度测量的误差分析和数据处理比较容易，下面所介绍的误差和数据处理知识都是针对等精度测量的。
按照测量值获得方法的不同，测量分为直接测量和间接测量两种。
直接从仪器或量具上读出待测量的大小，称为直接测量。例如，用米尺测物体的长度，用秒表测时间间隔，用天平测物体的质量等都是直接测量，相应的被测物理量称为直接测量量。
如果待测量的量值是由若干个直接测量量经过一定的函数运算后才获得的，则称为间接测量。例如，先直接测出铁圆柱体的质量m、直径D和高度h，再根据公式??4m计算出铁的的密度2?Dh
3实验报告
实验报告是实验工作的总结。要用简明的形式将实验报告完整而又准确地表达出来。实验报告要求文字通顺，字迹端正，图表规矩，结果正确，讨论认真。应养成实验完后尽早写出实验报告的习惯，因为这样做可以收到事半功倍的效果。
完整的实验报告应包括下述几部分内容：数据表格在实验报告纸上设计好合理的表格，将原始数据整理后填入表格之中（有老师签名的原始数据记录纸要附在本次报告一起交）。数据处理根据测量数据，可采用列表和作图法（用坐标纸），对所得的数据进行分析。按照实验要求计算待测的量值、绝对误差及相对误差。书写在报告上的计算过程应是：公式→代入数据→结果，中间计算可以不写，绝对不能写成：公式→结果，或只写结果。而对误差的计算应是：先列出各单项误差,按如下步骤书写，公式→代入数据→用百分数书写的结果。结果表达按下面格式写出最后结果：
仪器因素由于仪器本身的固有缺陷或没有按规定条件调整到位而引起误差。例如，仪器标尺的刻度不准确，零点没有调准，等臂天平的臂长不等，砝码不准，测量显微镜精密螺杆存在回程差，或仪器没有放水平，偏心、定向不准等。
大学物理一实验报告(共5篇)
篇一：大学物理实验报告模板.**学院物理系大学物理学生实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：月物理系编制一、实验目的：二、实验仪器设备：三、实验原理：四、实验步骤：教师签名：五、实验数据记录六、实验数据处理七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：2、思考题解答：篇二：大学物理实验报告**学院物理系大学物理学生实验报告实验项目：空气比热容比测定实验实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：月日物理系编制一、实验目的：①用绝热膨胀法测定空气的比热容比?。
②观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。
③学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
二、实验仪器设备：贮气瓶，温度计，空气比热容比测定仪。
数字电压表1-进气活塞；2-放气活塞；3-ad590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂图4-4-1 实验装置简图三、实验原理：气体由于受热过程不同，有不同的比热容。
对应于气体受热的等容及等压过程，气体的比热容有定容比热容c和定压比热容c。
定vp容比热容是将1kg气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高1?c时所需的热量；而定压比热容则是将1kg气体在保持压强不变的情?cv况下加热，当其温度升高1?c时所需的热量。
显然，后者由于要对外作功而大于前者，即c定容比热容c之比vp。
气体的比热容比?定义为定压比热容c和p??ccpv是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。
2四、实验步骤：5（1）用气压计测量大气压强p0 设为（1.0248?10pa）；（2）开启电源，将电子仪器部分预热10分钟，然后用调零电位器调节零点；（3）关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高（即数字电压表显示值升高120～140mv左右，关闭进气活塞1。
待瓶中气压强稳定时，瓶内气体状态为ⅰ。
记下p1； (4) 迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内部分气体将突然喷出，发出“嗤”的声音。
《大学物理实验》实验数据记录和处理报告-力学参考模板
孝感学院《大学物理实验》实验数据记录和处理报告日期：2011 年月日天气：__________ 实验室：___________姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________【实验题目】实验1 用米尺、游标尺、螺旋测径器、读数显微镜测量长度【实验内容和实验数据记录】1．用米尺测量AB间的距离。
2．用游标尺测量铁杯的含铁体积。
表1 用米尺测A、B两点间距离表2 用游标尺测量铁杯的含铁体积3．用螺旋测径器测小钢球的体积。
4．用读数显微器测量挡光片AC、BD 两条边之间的距离。
D ______ mm表3 用螺旋测径器测小钢球的体积表4 用读数显微器测量挡光片AC、BD 两条边之间的距离（单位：mm）实验数据教师核查签字（未签字数据无效）：______________【实验数据处理】1．用米尺测量AB 间的距离测量值 __________iX X n==∑A 类不确定度__________A X u S === B 类不确定度_________B u ∆==用方和根求总不确定度__________X u == 测量结果X X =±___________________X u = 2．用游标尺测量铁杯的含铁体积①外圆柱体积_______________D =,_______________H =2____________________________4V D H π==不确定度___________________________V u V ==____________________VV u u V V=⋅= ②内圆柱体积_______________h =,_______________h =,_____________________v =③杯子含铜体积 ______________________________V V v =-=杯______________________________u ==杯测量结果V V =±_______________V u =3．用螺旋测径器测小钢球的体积(不确定度公式的推导及个计算要求实验者自己完成)4．用读数显微器测量挡光片AC 、 BD 两条边之间的距离测量结果AC AC X X =±____________________AC u =BD BD X X =±____________________BD u =孝感学院《大学物理实验》实验数据记录和处理报告日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________【实验题目】实验2 随机（偶然）误差的统计分布【实验内容和实验数据记录】测量单摆周期，重复测量120~200次。
大一物理实验报告数据大全
大一物理实验报告数据大全摘要：一、引言1.大一物理实验报告的意义2.数据大全的作用二、实验报告的撰写步骤1.实验目的与要求2.实验原理与方法3.实验数据处理与分析4.实验结果与讨论5.实验总结与展望三、数据大全的内容与结构1.实验项目与实验次数2.实验数据表格3.实验数据图表4.实验数据计算与分析四、实验报告的撰写技巧与注意事项1.文本组织与表达清晰2.数据处理规范与合理3.结论明确与具有逻辑性4.实验报告格式规范五、提高实验报告质量的方法1.深入理解实验原理与方法2.加强实验数据处理与分析能力3.注重实验报告撰写规范与技巧4.多请教老师与同学，开展学术交流六、总结1.实验报告的重要性2.数据大全的作用与价值3.提高实验报告质量的意义正文：大一物理实验报告数据大全是物理实验课程的重要组成部分，它不仅能够反映学生对实验原理、方法和技能的掌握程度，还能够培养学生的科学研究素养和动手能力。
为了更好地完成实验报告，以下几个方面值得我们关注。
一、引言1.大一物理实验报告的意义实验报告是实验过程的总结和提炼，它有助于我们将实验过程中所观察到的现象、所使用的原理和方法以及所得到的结果进行系统性的分析和总结。
通过撰写实验报告，我们可以更好地理解实验内容，提高实验技能，培养科学研究素养。
2.数据大全的作用数据大全是对实验过程中所得到的数据进行整理、归纳和总结的部分。
它包括实验项目、实验次数、实验数据表格、实验数据图表等内容。
数据大全的作用在于为实验报告提供详实的数据支持，使我们能够更加客观、准确地分析实验结果。
二、实验报告的撰写步骤1.实验目的与要求在撰写实验报告时，首先要明确实验的目的和要求。
这有助于我们明确实验的重点，有针对性地进行实验。
2.实验原理与方法接下来，我们需要详细介绍实验的原理和方法。
这部分内容应包括实验所涉及的物理原理、实验设备及其使用方法、实验步骤等。
3.实验数据处理与分析在实验报告的中间部分，我们需要对实验数据进行处理和分析。
大学物理实验技巧分享
大学物理实验技巧分享在大学物理学习过程中，实验是不可或缺的环节。
通过实际操作，我们可以更直观地理解物理知识，培养实验能力和科学思维。
然而，很多同学在进行物理实验时遇到了各种问题。
本文将分享一些大学物理实验的技巧，帮助同学们更好地完成实验任务。
1. 实验前的准备在进行实验前，我们一定要仔细阅读实验指导书，理解实验目的、原理和步骤。
同时，检查实验室设备是否完整，并进行相应的预备实验。
在实验开始前，我们还应该对实验过程中可能出现的误差和风险有所了解，采取相应的安全措施。
2. 实验仪器的使用实验仪器是进行物理实验的重要工具。
在使用仪器时，我们需要了解其基本原理、操作步骤和注意事项。
例如，在使用显微镜观察细微物体时，应先调整焦距，再慢慢放大；在使用天平称量物体时，应注意将其置于水平台面上，避免误差的发生。
3. 数据处理和分析在实验过程中，我们需要记录实验数据并进行适当的处理和分析。
为了提高数据的准确性，我们可以多次测量同一组数据，并取其平均值作为最终结果。
同时，应该善于利用数学工具和软件，进行数据的拟合和图表的绘制，以便更好地展示实验结果。
4. 实验中的注意事项在进行物理实验时，我们需要注意一些常见问题，以确保实验的准确性和安全性。
首先，要保持实验环境的清洁和整齐，避免实验材料和设备的相互干扰。
其次，避免触摸或碰撞实验装置，以免产生误差或实验事故。
此外，实验过程中应注意实验室的温湿度等环境因素对实验结果的影响。
5. 实验中的问题解决在进行物理实验时，我们难免会遇到一些问题和困难。
这时，我们应该学会分析问题的根源，并找到解决方法。
可以向实验指导老师或同学请教，寻求帮助和建议。
同时，我们也可以借助图书馆和互联网等资源，扩展自己的知识面，更好地解决实验中的疑难问题。
总结起来，大学物理实验是锻炼我们实践能力和科学思维的重要环节。
通过充分准备、熟练操作和合理分析，我们可以更好地完成实验任务，并从中获取更深入的物理知识。
大学物理实验--数据处理
• 逐差法是对等间距测量的有序数据进行逐项或 相等间隔项相减得到结果的一种方法。它计算 简便，并可充分利用测量数据，及时发现差错， 总结规律，是物理实验中常用的一种数据处理 方法。
1）逐差法的使用条件 （1）自变量x是等间距离变化的。 （2）被测的物理量之间的函数形式可以写成x的多项式， 即
y
§2-3 作图法处理实验数 据
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。
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00
B(7.00,18.58)
第五节
数据处理
1.列表法 2.作图法 3.逐差法 4.最小二乘法
一、列表法
在记录和处理实验测量数据时，经常把 数据列成表格，它可以简单而明确地表示 出有关物理量之间的对应关系，便于随时 检查测量结果是否正确合理，及时发现问 题，利于计算和分析误差，并在必要时对 数据随时查对。通过列表法可有助于找出 有关物理量之间的规律性，得出定量的结 论或经验公式等。列表法是工程技术人员 经常使用的一种方法。
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 必要的说明。
8.00 6.00
由图上A、B两点可得被测电阻R为： U U A 7.00 1.00 R B 0.379( k) I B I A 18.58 2.76
4.00
2.00
A(1.00,2.76)
0
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
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预习报告中已有的原理、图、步骤等不必重写
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。
+ + = 课前写的
预习报告
数据处理； 结论； 小结；
课上的 原始数据 记录纸
1份完整的 实验报告
要求
1、实验原理要整理总结 2、实验仪器要注明型号 3、报告中的数据要与原始记录数据一致 4、数据处理包括：
交报告时间与地点：做完实验后一周内交课代表，
由课代表交任课教师实验室上。
第二章 实验数据处理的基础知识
测量与测量误差 测量结果的不确定度 有效数字的运算 数据处理的几种常见方法
第一节 测量与测量误差
1、测量及其分类 测量: 将待测量直接或间接地与另一个同类的已知量相比较，
把后者作为计量单位，从而确定被测量是该计量单位的多 少倍的物理过程。
3．粗大误差 这是一种明显超出统计规律预期值的误差。这类误
差具有异常值。
粗大误差的出现，通常是由测量仪器的故障、测量 条件的失常及测量者的失误引起的。
带有粗大误差的实验数据是不可靠的。
一旦发现测量数据中可能有粗大误差数据存在，
应进行重测！
如条件不允许重新测量，应在能够确定的情况下， 剔除含有粗大误差的数据。但必须十分慎重。
第三节 随机误差的处理
1．随机误差的正态分布规律
对某一物理量在相同条件下进行多次重复测量，由于随机 误差的存在，测量结果A1，A2，A3，…，An一般都存在着一定 的差异。如果该物理量的真值为A０，则根据误差的定义，各 次测量的误差为
山东大学 理科公共课
大学物理实验
数据处理和实验基本要求
绪论
一、 实验的基本程序和要求 二、 实验数据处理的基础知识
一、 物理实验的基本程序和要求
第一节 物理实验及其重要性
1、开设物理实验课的重要性
物理学是一门实验科学,其任何规律和
理论都从实践和实验中来，并受到实践的反复检验， 由此而不断发展。
1. 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。
培养勇于探索和钻研精神
希望同学们能重视这门课程 的学习，真正能学有所得。
第三节 物理实验课的基本程序和要求
基本程序
实验预习 上实验课 实验总结
（1）实验预习
关键
•课上教师要检查预习情况
阅读教材及资料
写出预习报告
（写在实验报告纸上，作为实验报告的一部分）
1、实验题目 2、目的 3、原理 4、仪器 5、内容 6、记录表格 7、注意事项
三个常用术语
（1）准确度
表征测量结果的系统误差的大小，即测量结果对真值的偏离大小。
（2）精密度
表征测量结果随机误差的大小，即对同一物理量在相同的条件下多 次测量所得的各测量值相互接近的程度。
（3）精确度
表征对准确度和精密度的综合评价。
用射击打靶的结果进行类比，以说明这三个概念。
精密度高 准确度高 精确度高
系统误差按产生原因的不同可分为:
原因可知，有规律
（1）仪器误差
（2） 方法误差 （3）个人误差
（4）环境 条件误差
注意： 依靠多次重复测量一般不能发现系统误差的存在。
2、随机误差
相同的实验条件下
系统误差产生的因素
每次测量结果可能都不一样， 测量误差或大或小、或正或负， 完全是随机的
次数足够多
正态分布 （高斯分布）
写出公式、代入数据 计算结果、误差及不确定度分析、图线等
5、报告中必须附有指导教师签字的原始记录
6、实验小结，讨论、分析和心得体会
第四节 学生 实验注意事项
1、请假必须在课前； 课后补假无效。 2、损坏仪器要赔偿。 3、有下列情况之一者，原始记录无效。
铅笔记录的原始记录无效。 更换记录纸重新抄写的原始记录无效。 用橡皮、胶带纸或修正液修改过的原始记录无效。 4、实验报告迟交者扣分，不交报告者实验成绩不及格。
分类: 直接测量 间接测量 等精度测量 不等精度测量
要素：待测对象、 测量者、环境条件、测量仪器、测量方法
二 测量误差及其分类
1、真值与测量值
被测量在一定条件下的真实大小，称为该量的真值，记为 A。，
而AAA0
3、相对误差
A
E A0 10000
表示绝对误差在 整个物理量中所 占的比重，一般 用百分比表示
2. 经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。 3. 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。
Galileo Galilei 1564～1642
以诺贝尔物理学奖为例：
• 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。
实验报告纸一本50页，包括10页封面和40页内容；实验原始记录纸一本20页。
第三节 物理实验课的基本程序和要求
基本程序 实验预习 上实验课 实验总结
（2）上实验课
接受老师对预习情况的检查。 听课 做实验，2人1组，相互协作。 实验数据签字-教师签字后该次实验才有效
整理仪器、打扫卫生
第三节 物理实验课的基本程序和要求 基本程序
• 1956李政道（1926年11月24日－） 、杨振宁（1922年10月1日－）提出 弱相互作用中宇称不守恒，同年，吴健雄组织进行实验，验证了结果， 1957获奖
第二节 物理实验课程的目的
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，进一步加深对理论课程的理解。
培养从事科学实验的初步能力
1000米—1米—0.1%
表示方法：1000±1米； 100±1厘米
100厘米—1厘米—1%
绝对误差与相对误差的大小反映了测量结果的精确程度
按照误差产生的原因和基本性质可分为：
系统误差 1、系统误差
随机误差
粗大误差
在相同条件下多次测量同一量时，测量结果出现固定的偏差，即误差的大 小和符号始终保持恒定，或者按某种确定的规律变化，这种误差就称为系统误 差。
误差的大小以及正负误差的出现都是服从某种统计分布 规律的。我们称这种误差为随机误差。
随机误差主要是由于测量过程中一些随机的或不 确定的因素所引起的(电源电压、气流、个人感官)。
温度忽高忽低
气流飘忽不定
电压漂移起伏
随机误差的出现带有某种必然性和不可避免性。
系统误差与随机误差有着不同的产生原因和不同的 性质。因此，它们对测量结果的影响也各不相同。