大学物理实验绪论课
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间接测量：指利用直接测量的量与被测的量之间已知的函数 关系，从而得到该被测量的量。例如测物体密度时，先测出 该物体的体积和质量，再用公式算出物体的密度。
等精度测量：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。物理实 验中所说的多次测量通常指等精度测量。
测量方法
生理因素
听觉
嗅觉 色觉 视觉
对音域（20HZ--20KHZ
）
的辨别。 对音色的辨别。
环境
输入
市电的干扰
光点检流计
接近时，静 电干扰，使 光斑移动等 。
方法
内接
VR
VA
A
V
用V作为VR的近似值
时，求
R V VR VA
I
I
VR VA VR I II
IR A
V IV
用I作为IR的近似值时，求
3.课后按要求完成实验报告,并在规定的时间交任课老 师。
教学安排
大学物理实验课分两学期完成
本学期：讲课、基本实验、考试（笔试） 共计26学时，按课表排定时间上课
下学期：基本实验、综合实验、设计性实验、 仿真实验、操作考试或小论文考试 共计30学时，同学按要求在网上选课
测量误差和不确定度
• 测量与误差 • 不确定度及其计算 • 有效数字
RV I
V V I R IV I R
系统误差特点是：
增加测量次数误差不能减少 ，只能从方法、理论、仪器等 方面的改进与修正来实现。表 现出恒偏大、恒偏小或周期性 的特点。
系统误差和随机误差
• 随机误差：在相同条件下多次重复测量 同一个量时，每次测量出现的误差的绝 对值和符号以不可预知的方式变化。这 类误差称为随机误差。
•
相对误差：Er
100%
x
• 是评价测量值准确与否的客观标准
系统误差和随机误差
• 系统误差：在相同条件下，对同一被测 量的多次测量中，误差的绝对值和符号 （正、负）保持恒定或在条件改变时， 误差的绝对值和符号（正、负）按一定 的规律变化，这种误差称为系统误差。
1. 系统误差
仪器误差
天平不等臂所造成的 系统误差
• 绝对误差(δ )＝测量结果（x）－被测量的真值（a）
• 相对误差（Er）＝绝对误差（δ）/ 真值（a）×100%
• 真值：是一个理想概念，一般说来实验者对真值是不知 道的。通常用算术平均值来代替真值，称为约定真值。
最佳值和偏差
• 最佳值：多次测量的算术平均值
1 n
x n i1 xi
• 偏差（残差）： i xi x
物理实验课的基本程序和要求
1.实验课前预习 (1)预习讲义中与本实验相关的全部内容。 (2)写出预习报告（实验题目、目的、仪器、 原理、主要计算公式、原理简图）,准备原 始实验数据记录表格。
2.课堂实验操作 (1)上课需带实验讲义、笔、尺、计算器等。 (2)必须在了解仪器的工作原理、使用方法、注意事项 的基础上，方可进行实验。 (3)仪器安装调试后经教师检查无误后方可进行实验操 作。 (4)注意观察实验现象，认真记录测量数据，将数据填 入实验记录表格,数据须经指导老师检查及签字。 (5)实验后请将使用的仪器整理好，归回原处。经教师 允许后方可离开实验室。
• 随机误差的特点：是单个测量误差表现 为不可预知的随机性，而从总体来看这 类误差服从统计规律。
• 误差 = 随机误差 + 系统误差
系统误差和随机误差
• 精密度：反映随机误差的大小程度 • 正确度：反映系统误差的大小程度 • 准确度：随机误差与系统误差综合大小 • 精 度：物理意义不明确，有时指精密度，
• 比较法、补偿法、放大法、模拟法、平衡测量法 • 振动与波动方法 • 光学实验方法：干涉法、衍射法、光谱法、光测法 • 非电量的电测法
被测量
传感器
测量电路
指示仪表 记录仪表
图： 非电量电测法
数据处理仪器
误差（绝对误差、相对误差）与真值
• 误差：测量误差就是测量结果与被测量的真值（或约定 真值）之间的差值，测量误差的大小反映了测量结果的 准确程度。测量误差可以用绝对误差表示，也可以用相 对误差表示。
也有时指准确度
测量结果准确程度与射击打靶的类比
误差的处理方法
• 处理系统误差的一般知识 • 随机误差的处理 • 仪器误差 • 不确定度的概念
处理系统误差的一般知识
• 发现系统误差的方法：
理论分析法 实验对比法 数据分析法
• 系统误差的减小与消除：
误差根源：减小、消除 实验技巧：交换法、替代法、异号法等。
测量与误差
测量的概念和常用词汇
测量和测量单位
测量的实质就是将待测物体的某物理量与相 应的标准做定量比较。
测量的结果应包括数值（即度量的倍数）、 单位以及结果可信赖的程度（用不确定度来表示）
直接测量、间接测量、等精度测量
直接测量：把待测物理量直接与作为标准的物理量进行比较。 例如用米尺测物体的长度，用电流计测线路中的电流
随机误差的处理
任一次测量结果的随机误差 具有随机性特点。但多次测量 的随机误差表现出确定的规律， 即统计规律。
大学物理实验课的作用
大学物理实验课是高等工科院校的一门必修 基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提 高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。物 理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。
诺贝尔物理学奖获得者、著名理论物理学家 杨振宁教授曾经说过，“物理学是以实验为本的 科学”，这充分说明了物理实验的作用和重要性。
大家好
1
大学物理实验绪论课 电子教案
北京工业大学物理实验室 邓金祥
2006年2月
大学物理实验课程简介 测量误差和不确定度 数据处理的基本方法
大学物理实验课程简介
大学物理实验课的作用 大学物理实验课的任务 物理实验课的基本程序和要求 教学安排 后继物理实验课程
大学物理实验课的任务
通过大学物理实验课的学习，学生应在习惯、知识、能力 三方面达到如下要求： （一）培养良ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的科学实验素养。 （二）掌握物理实验的基础知识,加深对物理学原理的理解。 （三）培养与提高科学实验能力。
aA
a A
O
bB
b
B
不偏心时，由于
a a ，b 所b 以
可用弧长反映角度的 大小。
由于偏心，使之用弧
长反映角度 时产
生的系统误差。如：
A A 这B B 是由偏心
造成的。
理论 由于理论推导中的近似,产生的
系统误差
如： B nI 0 螺线管为无限长，管壁磁漏可
忽略。
人为
心理作用，读数（估计）偏大或偏小。
等精度测量：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。物理实 验中所说的多次测量通常指等精度测量。
测量方法
生理因素
听觉
嗅觉 色觉 视觉
对音域（20HZ--20KHZ
）
的辨别。 对音色的辨别。
环境
输入
市电的干扰
光点检流计
接近时，静 电干扰，使 光斑移动等 。
方法
内接
VR
VA
A
V
用V作为VR的近似值
时，求
R V VR VA
I
I
VR VA VR I II
IR A
V IV
用I作为IR的近似值时，求
3.课后按要求完成实验报告,并在规定的时间交任课老 师。
教学安排
大学物理实验课分两学期完成
本学期：讲课、基本实验、考试（笔试） 共计26学时，按课表排定时间上课
下学期：基本实验、综合实验、设计性实验、 仿真实验、操作考试或小论文考试 共计30学时，同学按要求在网上选课
测量误差和不确定度
• 测量与误差 • 不确定度及其计算 • 有效数字
RV I
V V I R IV I R
系统误差特点是：
增加测量次数误差不能减少 ，只能从方法、理论、仪器等 方面的改进与修正来实现。表 现出恒偏大、恒偏小或周期性 的特点。
系统误差和随机误差
• 随机误差：在相同条件下多次重复测量 同一个量时，每次测量出现的误差的绝 对值和符号以不可预知的方式变化。这 类误差称为随机误差。
•
相对误差：Er
100%
x
• 是评价测量值准确与否的客观标准
系统误差和随机误差
• 系统误差：在相同条件下，对同一被测 量的多次测量中，误差的绝对值和符号 （正、负）保持恒定或在条件改变时， 误差的绝对值和符号（正、负）按一定 的规律变化，这种误差称为系统误差。
1. 系统误差
仪器误差
天平不等臂所造成的 系统误差
• 绝对误差(δ )＝测量结果（x）－被测量的真值（a）
• 相对误差（Er）＝绝对误差（δ）/ 真值（a）×100%
• 真值：是一个理想概念，一般说来实验者对真值是不知 道的。通常用算术平均值来代替真值，称为约定真值。
最佳值和偏差
• 最佳值：多次测量的算术平均值
1 n
x n i1 xi
• 偏差（残差）： i xi x
物理实验课的基本程序和要求
1.实验课前预习 (1)预习讲义中与本实验相关的全部内容。 (2)写出预习报告（实验题目、目的、仪器、 原理、主要计算公式、原理简图）,准备原 始实验数据记录表格。
2.课堂实验操作 (1)上课需带实验讲义、笔、尺、计算器等。 (2)必须在了解仪器的工作原理、使用方法、注意事项 的基础上，方可进行实验。 (3)仪器安装调试后经教师检查无误后方可进行实验操 作。 (4)注意观察实验现象，认真记录测量数据，将数据填 入实验记录表格,数据须经指导老师检查及签字。 (5)实验后请将使用的仪器整理好，归回原处。经教师 允许后方可离开实验室。
• 随机误差的特点：是单个测量误差表现 为不可预知的随机性，而从总体来看这 类误差服从统计规律。
• 误差 = 随机误差 + 系统误差
系统误差和随机误差
• 精密度：反映随机误差的大小程度 • 正确度：反映系统误差的大小程度 • 准确度：随机误差与系统误差综合大小 • 精 度：物理意义不明确，有时指精密度，
• 比较法、补偿法、放大法、模拟法、平衡测量法 • 振动与波动方法 • 光学实验方法：干涉法、衍射法、光谱法、光测法 • 非电量的电测法
被测量
传感器
测量电路
指示仪表 记录仪表
图： 非电量电测法
数据处理仪器
误差（绝对误差、相对误差）与真值
• 误差：测量误差就是测量结果与被测量的真值（或约定 真值）之间的差值，测量误差的大小反映了测量结果的 准确程度。测量误差可以用绝对误差表示，也可以用相 对误差表示。
也有时指准确度
测量结果准确程度与射击打靶的类比
误差的处理方法
• 处理系统误差的一般知识 • 随机误差的处理 • 仪器误差 • 不确定度的概念
处理系统误差的一般知识
• 发现系统误差的方法：
理论分析法 实验对比法 数据分析法
• 系统误差的减小与消除：
误差根源：减小、消除 实验技巧：交换法、替代法、异号法等。
测量与误差
测量的概念和常用词汇
测量和测量单位
测量的实质就是将待测物体的某物理量与相 应的标准做定量比较。
测量的结果应包括数值（即度量的倍数）、 单位以及结果可信赖的程度（用不确定度来表示）
直接测量、间接测量、等精度测量
直接测量：把待测物理量直接与作为标准的物理量进行比较。 例如用米尺测物体的长度，用电流计测线路中的电流
随机误差的处理
任一次测量结果的随机误差 具有随机性特点。但多次测量 的随机误差表现出确定的规律， 即统计规律。
大学物理实验课的作用
大学物理实验课是高等工科院校的一门必修 基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提 高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。物 理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。
诺贝尔物理学奖获得者、著名理论物理学家 杨振宁教授曾经说过，“物理学是以实验为本的 科学”，这充分说明了物理实验的作用和重要性。
大家好
1
大学物理实验绪论课 电子教案
北京工业大学物理实验室 邓金祥
2006年2月
大学物理实验课程简介 测量误差和不确定度 数据处理的基本方法
大学物理实验课程简介
大学物理实验课的作用 大学物理实验课的任务 物理实验课的基本程序和要求 教学安排 后继物理实验课程
大学物理实验课的任务
通过大学物理实验课的学习，学生应在习惯、知识、能力 三方面达到如下要求： （一）培养良ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的科学实验素养。 （二）掌握物理实验的基础知识,加深对物理学原理的理解。 （三）培养与提高科学实验能力。
aA
a A
O
bB
b
B
不偏心时，由于
a a ，b 所b 以
可用弧长反映角度的 大小。
由于偏心，使之用弧
长反映角度 时产
生的系统误差。如：
A A 这B B 是由偏心
造成的。
理论 由于理论推导中的近似,产生的
系统误差
如： B nI 0 螺线管为无限长，管壁磁漏可
忽略。
人为
心理作用，读数（估计）偏大或偏小。