完美版大学物理实验绪论
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《大学物理实验绪论》课件
《大学物理实验绪论》 PPT课件
为你呈现一份精彩的《大学物理实验绪论》课件！通过该课件，你将了解实 验介绍、实验方法、实验数据处理、实验报告等内容，以及实验室安全和实 验评估等关键知识。
实验介绍
实验目的
明确实验的目标和预期成果， 为实验的顺利进行提供指导。
实验原理
解释实验中所涉及的物理原 理和基本概念，帮助理解实 验过程中发生的现象。
实验内容
概述实验的具体步骤和操作， 说明涉及的实验器材和测量 方法。
实验方法
实验器材
列出所需的实验器材和仪器设 备，并解释其作用。
实验流程
详细描述实验的步骤和操作流 程，确保实验能够顺利进行。
实验注意事项
提醒实验者应注意的事项，包 括安全、精确测量和错误排除 等。
实验数据处理
1 数据处理方法
介绍处理实验数据的方法，如平均值计算、误差分析和图表绘制等。
2 数据分析
分析实验数据的趋势、规律和关系，得出结论和实验结果。
3 实验误差分析
讨论实验中可能出现的误差来源，并评估其对实验结果的影响。
实验报告
1
报告格式
介绍实验报告的基本格式要求，包括封面、目录、引言和结论等部分。2实验报告要点
强调写实验报告时应注意的要点，如清晰表达、准确描述和逻辑顺序。
3
实验心得体会
功率计
用于测量电路中的功率和能量转 化效率的仪器。
稳压电源
用于提供恒定电压和电流输出的 电源设备。
热像仪
用于观测和测量物体的表面温度 分布。
实验室管理
1
实验室规章制度
介绍实验室的管理规章制度和行为准则，维护实验室环境和秩序。
2
实验室秩序维护
为你呈现一份精彩的《大学物理实验绪论》课件！通过该课件，你将了解实 验介绍、实验方法、实验数据处理、实验报告等内容，以及实验室安全和实 验评估等关键知识。
实验介绍
实验目的
明确实验的目标和预期成果， 为实验的顺利进行提供指导。
实验原理
解释实验中所涉及的物理原 理和基本概念，帮助理解实 验过程中发生的现象。
实验内容
概述实验的具体步骤和操作， 说明涉及的实验器材和测量 方法。
实验方法
实验器材
列出所需的实验器材和仪器设 备，并解释其作用。
实验流程
详细描述实验的步骤和操作流 程，确保实验能够顺利进行。
实验注意事项
提醒实验者应注意的事项，包 括安全、精确测量和错误排除 等。
实验数据处理
1 数据处理方法
介绍处理实验数据的方法，如平均值计算、误差分析和图表绘制等。
2 数据分析
分析实验数据的趋势、规律和关系，得出结论和实验结果。
3 实验误差分析
讨论实验中可能出现的误差来源，并评估其对实验结果的影响。
实验报告
1
报告格式
介绍实验报告的基本格式要求，包括封面、目录、引言和结论等部分。2实验报告要点
强调写实验报告时应注意的要点，如清晰表达、准确描述和逻辑顺序。
3
实验心得体会
功率计
用于测量电路中的功率和能量转 化效率的仪器。
稳压电源
用于提供恒定电压和电流输出的 电源设备。
热像仪
用于观测和测量物体的表面温度 分布。
实验室管理
1
实验室规章制度
介绍实验室的管理规章制度和行为准则，维护实验室环境和秩序。
2
实验室秩序维护
《大学物理实验绪论》课件
案例二：验证牛顿第二定律
实验目的
通过实验验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与质量成反比。
实验原理
在相同力的作用下，质量越大，加速度越小；在相同质量的情况下，作用力越 大，加速度越大。通过测量力和加速度的关系，可以验证牛顿第二定律。
案例二：验证牛顿第二定律
实验步骤
1. 准备实验器材，包括小车、滑轮、砝码、弹簧测力计等。
实验步骤 1. 准备实验器材，包括计时器、尺子、重物等。
2. 将尺子固定在墙上，让重物从尺子顶端自由下落。
案例一：测量重力加速度
3. 使用计时器记录重物下落的时间。
实验结果：通过测量和计算，可以得 出重力加速度的值，并与其他已知值 进行比较，验证实验的准确性。
4. 根据测量数据计算重力加速度的值 。
实验结果分析
数据处理
对实验数据进行整理、计算和图表绘制，确 保数据的准确性和可读性。
结果分析
根据实验数据，分析实验结果是否符合预期 ，探讨可能影响实验结果的因素。
误差分析
对实验中的误差来源进行分析，评估误差对 实验结果的影响。
实验结论与建议
实验结论
根据实验结果和误差分析，总结实验的主要发现和结论。
实验原理
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，会产生加强或减弱的现象，形成明 暗相间的干涉条纹。光的干涉是光学中的重要现象之一。
案例三：光的干涉实验
实验步骤
1. 准备实验器材，包括激光器、分束器、反射镜 、光屏等。
2. 将激光器发出的光束通过分束器分成两束相干 光波。
案例三：光的干涉实验
1
3. 让两束光波在空间某一点叠加，并观察干涉现 象。
防止机械伤害
在使用机械设备或进行具有危险性的实验操作时，应佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品，遵守安全操作规程。
大学物理实验 绪论
实验报告整洁占实验成绩的10％
5 、关于数据涂改问题
6、交实验报告和 实验报告评分的说明
＊每次实验后实验报告须在一周内由物理课 代表收齐集中交到物理实验室。
＊实验报告评分标准：(共100分)
卷面 10分
报告格式 10分
操作和数据记录 30
数据处理 30分
结果表示 10分
问题讨论 10分
7、实验内容和 实验成绩评定的说明
B类不确定度 uB ——主要涉及系统误差。由 仪器误差造成。
六、直接测量不确定度的估算
1. A类不确定度——可用统计方法计算 一般用平均值的标准偏差来表示。即：
uA
S x
S x
1 n(n 1)
n i 1
( xi
x)2
六、直接测量不确定度的估算
2. B类不确定度——用非统计方法估算
消除系统误差产生的因素
四. 精密度、准确度和精确度
a) 精密度高， b) 准确度相对 c) 精确度高， 测量重复性好， 较高，测量结 随机误差、系 随机误差小。 果较接近真值。 统误差均小。
五、不确定度及其分类
——不确定度是对测量结果可信度的描述, 表征误差可能存在的范围。
A类不确定度 u A——对测量结果离散性的评价。 主要涉及随机误差。
在实验教学中约定：
uB
仪 ３
仪 为仪器误差限，可按以下三个原则确定:
六、直接测量不确定度的估算
（1） 对可估读测量数据的仪器： △仪 = 最小刻度的1/2
（2） 对不可估读测量数据的仪器： △仪 = 仪器最小分辨读数
（3） 对有仪器说明书的仪器： △仪按仪器说明书计算
3、直接测量的合成不确定度 和相对不确定度:
5 、关于数据涂改问题
6、交实验报告和 实验报告评分的说明
＊每次实验后实验报告须在一周内由物理课 代表收齐集中交到物理实验室。
＊实验报告评分标准：(共100分)
卷面 10分
报告格式 10分
操作和数据记录 30
数据处理 30分
结果表示 10分
问题讨论 10分
7、实验内容和 实验成绩评定的说明
B类不确定度 uB ——主要涉及系统误差。由 仪器误差造成。
六、直接测量不确定度的估算
1. A类不确定度——可用统计方法计算 一般用平均值的标准偏差来表示。即：
uA
S x
S x
1 n(n 1)
n i 1
( xi
x)2
六、直接测量不确定度的估算
2. B类不确定度——用非统计方法估算
消除系统误差产生的因素
四. 精密度、准确度和精确度
a) 精密度高， b) 准确度相对 c) 精确度高， 测量重复性好， 较高，测量结 随机误差、系 随机误差小。 果较接近真值。 统误差均小。
五、不确定度及其分类
——不确定度是对测量结果可信度的描述, 表征误差可能存在的范围。
A类不确定度 u A——对测量结果离散性的评价。 主要涉及随机误差。
在实验教学中约定：
uB
仪 ３
仪 为仪器误差限，可按以下三个原则确定:
六、直接测量不确定度的估算
（1） 对可估读测量数据的仪器： △仪 = 最小刻度的1/2
（2） 对不可估读测量数据的仪器： △仪 = 仪器最小分辨读数
（3） 对有仪器说明书的仪器： △仪按仪器说明书计算
3、直接测量的合成不确定度 和相对不确定度:
完美版大学物理实验绪论PPT文档73页
完美版大学物理实验绪论
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
13则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
13则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
大学物理实验绪论(不确定度)
∆ ρ = ρ ⋅ Er
17
从而，求得
ρ = ρ ± ∆ρ
§2 有效数字及运算法则 一、有效数字 1．定义：若干位可靠数字加一位可疑数字构成。 ．定义：若干位可靠数字加一位可疑数字构成。 一位可疑数字构成 例：6.35mA 3位； 102.50Kg 5位；
l=10.34cm 4位。 注意： 数字前面“ ” 注意：①数字前面“0”不是有效数字
1.可靠与可靠 可靠 可靠与可靠→可靠 可靠与可靠
可靠 → 可疑 但进位是可靠的。 2.可疑与 但进位是可靠的。 可疑与 可疑
3.尾数的取舍原则： 4舍6入5凑偶。5凑偶后使末位 尾数的取舍原则： 舍 入 凑偶 凑偶。 凑偶后使末位 尾数的取舍原则 为偶数。 否则将5舍去 舍去。 为偶数 。 否则将 舍去 。 （ 不确定度的相关规定另 外说明） 外说明） ①加减法 结果的有效字位数与诸数中绝对误差最大者的有效数 字的末位对齐。 字的末位对齐。 例：6.35－1.7+5.003=9.6 －
3
结果： 结果： N = ( x − y ) ± ∆ N
15
2、函数关系为乘除的，先求相对不确定度 、函数关系为乘除的，
（1）将函数两边取对数，再对各自变量求偏导， ）将函数两边取对数，再对各自变量求偏导， 再代入公式（ ） 再代入公式（14）
( 2)
∆N 求出N并由 Er = N
求得 ∆ N = Er × N
（1）单次测量 △ A=0 ）
7
（2）多次测量 ） N趋于无穷时， 服从正态分布 趋于无穷时， 趋于无穷时 服从正态分布, 而进行有限次测量，一般服从t分布 学生分布)。 分布(学生分布 而进行有限次测量，一般服从 分布 学生分布 。 大学物理实验中n的次数一般不大于 次 大学物理实验中 的次数一般不大于10次 , 的次数一般不大于 近似，置信概率p为 在5＜n≤10时，作△A＝Sx近似，置信概率 为0.95 ＜ 时 或更大。所以作为简化计算，可直接把S 或更大。所以作为简化计算，可直接把 x的值当 作测量结果的总不确定度的A类分量 类分量△ 作测量结果的总不确定度的 类分量△A。
大学物理实验绪论讲义绪论
图表制作
实验数据应制作成图表，以便更好地展示数据和趋势。
结论分析
实验结论应基于数据分析，指出误差来源并提出改进意见 。
02 实验数据处理与误差分析
测量与误差
测量
测量是获取实验数据的过程，包括对 物理量进行观察、记录和量化。
误差定义
误差是指测量值与真实值之间的差异， 可以分为系统误差和随机误差。
随机误差的处理
数学公式拟合
通过选择合适的数学公式对实验数据进行拟合，可以得到物理量之间的数学关系。
03 实验操作规范与安全
实验操作规程
实验前准备
在实验开始前，学生应认真阅读实验指 导书，了解实验目的、原理、步骤和注
意事项。
实验数据记录
学生应认真记录实验数据，确保数据 的准确性和完整性，并按照要求进行
Байду номын сангаас数据处理和分析。
Excel软件介绍
总结词
易用性强的数据处理软件
详细描述
Excel软件是一款易用性强的数据处理软件，广泛应用于办公和数据处理领域。它提供了数 据输入、数据筛选、图表绘制等功能，能够帮助用户快速整理和分析数据。虽然相比于其他 专业数据处理软件，Excel的功能相对较少，但其易用性和普及度较高，适合初学者使用。
05 实验案例分析
单摆实验案例分析
实验目的
实验原理
研究单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。
单摆做简谐运动的周期T与摆长L和重力加速 度g有关，其关系为T=2π√(L/g)。
单摆实验案例分析
2. 将单摆挂上重锤，调整摆长。
1. 准备实验器材，包括单摆装置、 计时器等。
实验步骤
01
03 02
单摆实验案例分析
大学物理实验绪论讲解76页PPT
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍论讲解
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
大学物理实验绪论课
大学物理实验
绪 论 课
物理实验绪论课
实验报告主要内容如下:
1、实验名称--实验项目或实验选题. 2、实验目的—希望得到的结果和实现的目标. 3、实验原理—用高度概括的文字语言给出实验的理论 依据、计算公式及原理图.
4、实验仪器--仪器名称、型号 、规格等. 5、实验环境—时间、地点 、温度 、气压等. 6、实验步骤--主要实验步骤. 7、实验数据处理. 8、分析与讨论—对实验结果以合理评价.
2 Ai
+ ∑U
（2）B类不确定度分量UBj
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
（a）定义：由不同于A类分 量的其它方法分析评定的不 确定度,也称非统计不确定 度。 （b）大小：
二、测量结果评价
⒈测量结果的表达形式
U Bj 仪 / c
c 3(正态分布); c 3(均匀分布).
五、数据处理举例
1、直接测量数据处理
用螺旋测微计测某一钢丝的 直径，6次测量值di分别为： 0.190, 0.195, 0.190, 0.195, 0.193, 0.190;
同时读得螺旋测微计的零位 d0为：0.000, 单位mm，已 知螺旋测微计的仪器误差限 为Δ仪=0.004mm，请给出完 整的测量结果。
Δ仪是仪器误差限
x ＝ X ±U（单位）
3、不确定度的合成 当各分量互相独立且有相 同的置信概率时
x──待测物理量；
X ──为该物理量的测量值
(已修正)； U──不确定度。 （1）物理意义
U=
∑U
2 Ai
+ ∑U
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
二、测量结果评价
绪 论 课
物理实验绪论课
实验报告主要内容如下:
1、实验名称--实验项目或实验选题. 2、实验目的—希望得到的结果和实现的目标. 3、实验原理—用高度概括的文字语言给出实验的理论 依据、计算公式及原理图.
4、实验仪器--仪器名称、型号 、规格等. 5、实验环境—时间、地点 、温度 、气压等. 6、实验步骤--主要实验步骤. 7、实验数据处理. 8、分析与讨论—对实验结果以合理评价.
2 Ai
+ ∑U
（2）B类不确定度分量UBj
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
（a）定义：由不同于A类分 量的其它方法分析评定的不 确定度,也称非统计不确定 度。 （b）大小：
二、测量结果评价
⒈测量结果的表达形式
U Bj 仪 / c
c 3(正态分布); c 3(均匀分布).
五、数据处理举例
1、直接测量数据处理
用螺旋测微计测某一钢丝的 直径，6次测量值di分别为： 0.190, 0.195, 0.190, 0.195, 0.193, 0.190;
同时读得螺旋测微计的零位 d0为：0.000, 单位mm，已 知螺旋测微计的仪器误差限 为Δ仪=0.004mm，请给出完 整的测量结果。
Δ仪是仪器误差限
x ＝ X ±U（单位）
3、不确定度的合成 当各分量互相独立且有相 同的置信概率时
x──待测物理量；
X ──为该物理量的测量值
(已修正)； U──不确定度。 （1）物理意义
U=
∑U
2 Ai
+ ∑U
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
二、测量结果评价
大学物理实验绪论
四、有效数字尾数的舍入规则
尾数大于五进，小于五舍，等于五时取偶。 ——“逢五取偶” 这个原则比“四舍五入”的截尾规则更合理。
例4 将下列数截去尾数成四位有效数字。 2.345 26 → 2.345 2.345 52 → 2.346 2.346 50 → 2.346 2.347 50 → 2.348
5、注解和说明
要求注明图线的名称、作图者姓名、日期以及必要的 简单说明（如实验条件：温度、压力等）。
3 ——极限误差
三、偶然误差的数据处理——多次测量 结果与误差计算
被测物理量的算术平均值——测量结果的最佳估 计值
1 n x xi n i 1
等精度测量条件下，当测量次数相当多时，算术 平均值是真值的最佳值。
四、标准偏差
等精度测量条件下，若测量次数n有限 任意一次测量值的标准偏差
1 n x ( xi x )2 n 1 i 1 平均值的标准偏差
实验报告剩余部分的完成（即数据处理和 思考题部分）： 1)数据处理（含有数据处理主要过程、作图及实 验结果）； 2）回答思考题及分析讨论。 3）将带有教师签字的原始记录纸，沿粘贴线粘 贴好(用胶水或透明胶带粘贴)。
交报告的时间、地点： 一周内由指定的同学将上周完成的实验报告 交到对应的实验室。逾期未交报告，酌减报告 分，一个月不交，按无报告处理。
B类不确定度 合成不确定度
uj
j C
uc
i2 u j2
二、不确定度的传递公式
设间接测得量与各直接测得量有下列函数关系 N f ( x, y, z ) ，其中x、y、z……相互独立。 u u 各直接测得量的不确定度为 uc x 、 c y 、 c z ……
间接测得量 N 的不确定度 f 2 2 f 2 2 uc N ( ) uc x ( ) uc y x y 相对不确定度
《大学物理实验》绪论
2 物理理论和物理实验
整个物理学的发展史是人类不断深刻了解自然， 认识自然的过程。实验物理和理论物理是物理学的两 大支柱，实验事实是检验物理模型和确立物理规律的 终审裁判。物理理论则是对实验观测结果的归纳和总 结，并在此基础上去解释新的实验结果和预测新的实 验现象。两者相辅相成，相互促进，恰如鸟之双翼， 人之双足，缺一不可。物理学正是靠着实验和理论的 相互配合激励，探索前进，从而使人类对于自然基本 规律的认识不断向前发展的。
3 科学实验和教学实验
科学实验是为了试图验证某些预测或获取新的信 息，通过技术性操作来观测由预先安排的方法所产生 的现象。
科学实验是探索的过程，可能成功也可能失败， 其结果是可能符合预期也可能有否定预期的，当然还 可以有意外收获，而得到未曾预期的成功。 每一次 科学实验的成功再一次揭示出自然界的奥秘，使人类 在认识自然的道路上又前进了一步。
分别获得1929年和1937年的诺贝尔物理学奖。
1895年伦琴在实验上发现了新的电磁辐射，被 称为X射线（它是由高速电子轰击重元素靶而产生的 波长在nm量级的电磁辐射）。 X射线的发现进一步 推动气体中电传导的研究。 J.J汤姆逊说明了被X射 线照射的气体具有导电性是由于X射线引起分子电离 而使气体带有电荷。这给劳伦茨创立电子论提供了实 验基础。而电子理论又给Zeeman效应，即光谱线 在磁场中会分裂，这一事实以理论解释。这一连串的 事实关系表明了实验物理和理论物理之间的密切关系 和相互激励而共同推进物理学发展的进程。
这种相互促进相互激励相互完善的过程的实例 是数不胜数的...
1924年法国人德布洛伊（De. Broglie）在 光的微粒性的启发下，明确提出了实物粒子具有物质 波动性，即波和粒子的缔合概念。通常人们将它描述 为波粒二重性，即p=h/λ，这是一个大胆而伟大的假设。 物理伟人爱因斯坦曾称这是照亮我们最难解开物理学 之谜的第一缕微弱的光。并提名德布洛伊获诺贝尔奖。
大学物理实验：绪论
科学记数法
记 A a 10n ,且1 a 10
例1： 光速C=30万公里每秒
不正确的写法：C=300000km/s；C=30km/s 正确的写法：C=3.0×105km/s=3.0×108m/s 例2：
电子电量 e = 1.602189 ×10-19 C
有效位数的运算规则
仪器的读数规则
(1). 刻度式仪表，在最小分度值后要估读一位 (2). 数字显示仪表，直接读取仪表的示值。 (3). 游标类量具，读到游标分度值的整数倍。
误差分类
系统误差：由于确定的原因，以确定的方式引起。 具有确定性，服从因果律
随机误差：由大量、微小、不可预知的因素引起。 具有随机性，服从统计律
产生原因： 系统误差： 如仪器误差，方法误差，人员误差 随机误差： 如实验条件和环境因素的起伏，估读数的 偏差，测量对象的不稳定
系统误差的处理
①已定系统误差：设法消除，或修正 测量结果 = 测得值(或其平均值)-已定系统误差
4.178 × 10.1
4178 4178 421978=42.2
14
误差的定义、分类和性质
误差公理：测量总是存在误差的
误差定义： Δ x x 。 x :测量值； x:真值
推论： (1).真值不可确知 (2).误差不可确知
误差虽然不可确知，但我们可以分析误差的主要来源， 尽可能消除或减小某些误差分量对测量的影响，把它控制 在允许范围之内。对于最终不能消除的误差分量，我们还 可以估计出它的限值或分布范围，对测量结果的精确程度 作出合理的评价
I (mA) 2.00 4.01 6.22 8.20 9.75 12.00 13.99 15.92 18.00 20.01
1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小 坐标分度值的选取应能基本反映测量值的准确度或精密 度。根据表１数据U 轴可选1mm对应于0.10 V，I 轴可选 1mm对应于0.20 mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标
大学物理实验绪论(修改版)
精品课件
(四) 间接测量结果的表示和总不确定度的估计
1) 间接测量结果的最佳值： 令 F F ( ： x ,y ,z , ) 则 F F ( ： x ,y ,z , )
即：间接测量量的平均值等于将各直接测量量的平均 值带入函数关系式后的结果。
2) 间接测量结果的总不确定度： U F( F x)2U x 2( F y)2U y 2( F z)2U z2
通常，用多次测量的算术平均值作为测量的最
佳值来代替真值。即：
xx
1) 绝对误差
绝对误差是指被测量的测量值与其真值之差， 它与被测量具有相同的量纲，表示的是测量值偏离
其实际值的大小。
精品课件
2) 相对误差
相对误差是指某一待测物理 量的绝对误差与其测量的最佳值 之比，它是没有量纲的，通常写 成百分数的形式。
(三)直接测量结果的表示和总不确定度的估计
测量结果的表达式： xxU
它表示被测量的真值在（xU,xU的） 范围内
的可能性(概率)。 不确定度是指由于测量误差的存在而对被测
量 的真值不能肯定的程度。 总不确定度：
U UA2 UB2
精品课件
1) 总不确定度U的 A类分量 U A
——指用统计的方法计算出的不确定度分量
（直接测量）
4) 粗差的判定与剔除 当测量列的不确定度 U 3Sx时，待测量真值
的 仅为随0机.3误%，差因落此在（ ，3S x3称Sx为，3S测x）量这列个的区极间限以误外差的。概率
5）单次直接测量的误差估算：
单次测量中，A类不确定度为零， B类不确定度只 考虑仪器误差：
合成不确定度 ： U 仪
（2）方法误差。由于实验方法本身或理论不完善 所造成的误差（如用伏安法测电阻时未计及电表的内阻）
(四) 间接测量结果的表示和总不确定度的估计
1) 间接测量结果的最佳值： 令 F F ( ： x ,y ,z , ) 则 F F ( ： x ,y ,z , )
即：间接测量量的平均值等于将各直接测量量的平均 值带入函数关系式后的结果。
2) 间接测量结果的总不确定度： U F( F x)2U x 2( F y)2U y 2( F z)2U z2
通常，用多次测量的算术平均值作为测量的最
佳值来代替真值。即：
xx
1) 绝对误差
绝对误差是指被测量的测量值与其真值之差， 它与被测量具有相同的量纲，表示的是测量值偏离
其实际值的大小。
精品课件
2) 相对误差
相对误差是指某一待测物理 量的绝对误差与其测量的最佳值 之比，它是没有量纲的，通常写 成百分数的形式。
(三)直接测量结果的表示和总不确定度的估计
测量结果的表达式： xxU
它表示被测量的真值在（xU,xU的） 范围内
的可能性(概率)。 不确定度是指由于测量误差的存在而对被测
量 的真值不能肯定的程度。 总不确定度：
U UA2 UB2
精品课件
1) 总不确定度U的 A类分量 U A
——指用统计的方法计算出的不确定度分量
（直接测量）
4) 粗差的判定与剔除 当测量列的不确定度 U 3Sx时，待测量真值
的 仅为随0机.3误%，差因落此在（ ，3S x3称Sx为，3S测x）量这列个的区极间限以误外差的。概率
5）单次直接测量的误差估算：
单次测量中，A类不确定度为零， B类不确定度只 考虑仪器误差：
合成不确定度 ： U 仪
（2）方法误差。由于实验方法本身或理论不完善 所造成的误差（如用伏安法测电阻时未计及电表的内阻）
物理实验绪论
大学物理实验绪论
5
五、有效数字的概念
1).有效数字定义：
由测量结果的第一位非零数起到最后那一位数字止 的全部数字统称为测量的有效数字。
4.60cm≠4.600cm
（2） 测量结果第一位非零数字前的“0”不属于有效数字，
/
测量结果第一位非零数字后的“0”都是有效数字.
0.0125m=1.25cm 1.0900cm≠ 1.09cm
4 2 l 4 3.14162 100.0 2 g 2 987 . 0 ( cm / s ) 2 T 2.000
3
ucg Er g 2.24 103 2.3(cm / s 2 )
取一位,只进不舍!
重力加速度 g=(987.0±2.3) (cm/s2)
对齐
大学物理实验绪论
0 200 400
2、合理确定坐标分度
应保证图上实验点的坐标读
数的有效数字位数不损失。 容易读出图上实验点的坐标 读数，用1、2、5进行分度. 坐标原点不一定从零开始
600
800
FF (mg ) ) 1000 (mg
大学物理实验绪论
30
L(cm)12.00
11.00 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
8.88m=8880mm?
大学物理实验绪论
6
3). 科学记数法
科学记数法: a×10n (单位）
a小数点前只取一位，再乘以10的幂次。 8.88m=8.88 ×103mm
80.30g=0.0803kg?=80300mg?
80.30g=8.030 ×101g=8.030 ×104mg
=8.030 ×10-2kg
不论采用何种记数法，有效数字位数不变
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3
1. 重复测量的数据离散性很小， 以至s（x）<< u（x），可忽略s（x） 2. 因条件所限，只能进行单次测量，无法得出 s（x）
ins
3
§6 不确定度的合成
二. 间接测量的标准不确定度 若有： y f ( x1 , x2 ,, xm )
xi (i 1, 2, m) 为相互独立的直接测量。
lim x lim xi n
n n i 1 n
测量值 可理解为“真值” 误差
n n i 1
x
V lim ( x )2 lim ( xi )2 n
n
方差 标准差
V lim
n
(x
i 1
n
i
)
2
n
表征测量值相对真值的离散性
n
2 3 p( )d
2
标准差：
3
三. 均匀分布
p ( )
1 2
置信区间 臵信概率
[μ -σ， μ +σ]
0
P
3
1
3 0.58
58%
第三章
误差与不确定度的基本知识
§4 标准不确定度的A类评定
四. 有限次测量下的最佳估值 真值:
第一章 概述
§3 本课程有关规定
1. 必须预习
理学院 －物理实验教学中心 －进入大学物理实验教学管理系统 －大学物理实验讲义及资料下载
§3 本课程有关规定
2. 课堂规定
带计算器 提前5分钟到实验室，迟到 15 分钟以上者，不得 进入实验室。 对号入座 爱护仪器，违章损坏要赔偿，填写记录表 诚实 原始数据必须有任课老师签字，否则实验报告无效 打扫卫生 学生请假须有院系盖章、辅导员签字假条；补做实 验课必须有补课条。
11
第三章
误差与不确定度的基本知识
物理实验以测量为基础，测量就一定存在误差。
科学数据： L 1800.8 8.8m
三要素：数值 所得量值的可靠程度（不确定度） 单位
欲测圆柱形实心铝管的体积，先用螺旋测微计（仪器误差限 Δ 仪 =0.004mm）测其截面直径D共6次，得如下测量列： D1=18.142mm，D2=18.139mm，D3=18.139mm， D4=18.146mm，D5=18.142mm，D6= 18.145mm。 螺旋测微计零点误差为0.002mm。 再用1/50游标卡尺（仪器误差限Δ仪=0.002cm）单次测得管的长 度 l =7.022cm。 求出铝管的体积V 及其标准不确定度。
三. 教学实验中的处理方法
B类标准不确定度
u( x ) ins
3
第三章
误差与不确定度的基本知识
§6 不确定度的合成
一. 直接测量不确定度的合成 ( x ) s( x )2 u( x )2
s( x ) s x ( xi x )2 n( n 1)
i 1 n
u( x) ins
B
yc
100% （相对不确定度）
§7 有效数字及其表示
一. 有效数字的基本概念
左起第一个非零数字 一直到最后一个数（不管是否为0） 直接测量的有效数字位数取决于测量过程
P 95.4% P 99.7%
第三章
误差与不确定度的基本知识
1 2 ( ) p( ) ( 或 ) 0
Δ: 误差限值
2 i
§4 标准不确定度的A类评定
三. 均匀分布
p ( )
1 2
0
n
lim
2 n i 1
0
二. 正态分布
p ( )
p( )
x
1 2
e
2 2 2
δ： [a，b] x ： [μ- a， μ+ b
a
p( )d
归一性
p( )d 1
p ( )
1 2 3
1 0 1
p ( )
标准差增大 正态分布离散性增大
y yc f ( x1c , x2c ,, xmc )
§6 不确定度的合成
三. 最终测量结果的表达
2. 测量结果的表达规范
被测量的最佳值
yc
标准不确定度
( y)
标准不确定度:
被测量 y 大约有2/3的概率落在区间
( yc , yc )
标准表达方式：
y yc
第一章 概述
§2 大学物理实验课的教学目的和任务
1. 加强对理论知识的理解 2. 培养科学实验的素质
3. 掌握实验的知识
4. 提高实验的能力
实验能力：学生使用恰当的方法达到简单的物理 学目的，并对结果进行解释和分析的能力。 自学能力、动手能力、客观观察与思维判断能力、 表达书写能力、初步的实验设计能力
理论知识 实验能力
第一章 概述
§1 大学物理实验课的地位与作用
3. 物理实验：接触实验、提高能力的第一站
科学实验的环节： 1. 2. 3. 4.
F l E S l 选定目标，设计方案 1 1 k 制作或准备实验装臵和设备 f T 2 2 m 实验操作：现象观察与数据记录 S k E 数据结果的分析整理，做出结论 l
例1：精度等级为0.5级、量程为100mA的电流表，其允差
ins 0.5% 100 mA 0.5mA
例2：0~25mm的螺旋测微计（千分尺），其允差
0级精度
1级精度
ins 0.002mm ins 0.004mm
第三章
误差与不确定度的基本知识
§5 标准不确定度的B类评定
第二章
1. 比较法
物理实验基本测量方法
直接比较法 间接比较法（比较法测电阻）
2. 放大法
机械放大法（螺旋测微法） 光学放大法（显微镜，光杠杆） 电子放大法（三极管） 累积放大法（纸张厚度）
第二章
3. 补偿法
物理实验基本测量方法
平衡电桥测电阻、补偿法测电动势、天平测质量
4. 干涉法
5. 非电量电测法（传感器）
2 0 p ( )
2
3
0
3
p( x )
p ( )
1 0 1
p ( )
x0
x
3
2 0 p ( )
2
0
3
29
二. 正态分布
p ( )
臵信区间 [μ -σ， μ +σ]
臵信概率
P 68.3%
a
0
a
[μ -2σ， μ +2σ] [μ -3σ， μ +3σ]
m
独立变量
f xi
传递系数（灵敏系数）
即：xi 变化单位量引起的y的变化。
§6 不确定度的合成
三. 最终测量结果的表达
1. 直接测量结果的修正与间接测量结果的计算
若对直接测量值x ，存在δ 修正：
xc x xc x
若为多次重复测量，则可直接修正测量平均值：
对于间接测量量，应代入修正后直接测量量进行计算：
测量值减真值所得的差值。 真值： 测量值： 误差： 约定真值
x
x （绝对误差） 误差有正负之分。 E 100%（相对误差）
二. 误差
3. 系统误差与随机误差
系统误差（systematic error）： 多次测量中保持恒定或以特定规律变化的误差分量。 随机误差（random error） ： 多次测量中以“不可预知的方式”变化的误差分量。
第三章
误差与不确定度的基本知识
§4 标准不确定度的A类评定
二. 正态分布 高斯分布
概率密度函数：n→∞，测量值出现在各个取值范围内 的概率将趋于稳定值，此概率相对各取值的分布函数。
p( x )
1 2
e
( x )2 2 2
二. 正态分布
p ( )
p( )
1 2
e
2 2 2
测量值： 误差： 修正值：
x
xc x
避免舍入误差：运算过程，不过多地“舍位”
4. 若无法修正（未定系统误差或随机误差）， 应评估测量不确定度。
第三章
误差与不确定度的基本知识
§3 不确定度的概述
一. 不确定度的概念
测量结果的不确定度；被测量值的分散性 不确定度是测量质量的量度。 任何测量都存在不确定度
§3 本课程有关规定
3. 成绩评定
总成绩=平时操作成绩+平时报告成绩＋考试成绩 平时操作成绩40%； 平时报告成绩30％； 考试成绩30%（绪论笔试） 优、良、中、及格、不及格 操作：10－6分 报告：10－2分
§3 本课程有关规定
4. 实验报告
网上有范例 ①实验名称； ②实验目的； ③仪器设备、用具； ④ 实验原理；（简写，最好是自己的理解） ⑤数据记录；（以下详写） ⑥数据处理过程：计算过程、图示、图解处理、误差 与不确定度分析计算；写出完整明确的实验结果表达 式或作出明确的结论； ⑦必要时简要讨论； ⑧思考题。
第三章
误差与不确定度的基本知识
§4 标准不确定度的A类评定
一. 基本概念 1. 观测列 独立重复测量
随着n的无限增大
随机分布
x1、 2、 3、 xn x x
用概率论和数理统计方法，研究规律，对大小和范围 做出恰当的评定或估计。 正态分布、均匀分布、……
一、基本概念
2. 数学期望值、标准偏差
x
第三章