大学物理实验基础知识wj..

（3）、培养与提高科学实验的能力。 包括： 自学能力——能够自行阅读实验教材或参考资料， 正确理解实验内容，实验前作好准备。 动手实践能力——能够借助教材和仪器说明书，正 确调整和使用常用仪器。 思维判断能力——能够运用物理学理论，对实验现 象进行初步的分析和判断。 表达书写能力——能够正确记录和处理实验数据， 绘制图线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 简单的设计能力——能够根据课题要求，确定实验 方法和条件，合理选择仪器，拟定具体的实验程序。
系统误差产生的原因：
a.测量仪器本身的缺陷
b. 测量方法或计算公式的近似性
c.测量条件（环境等）与所使用仪器的规定使用条件不符
d.实验者的不良习惯
偶然误差的来源： 1.实验者本人感觉器官分辨能力的限制。如测长度时，受 眼睛分辨本领的限制而产生的最小刻度以下的估读。 2.测量过程之中，实验条件和环境因素的微小的、无规则 的起伏变化。如天平测质量时外界气流的影响、地板或桌 子的无规则震动，
n i Βιβλιοθήκη Baidu1
i
误差 相对误差： 相对误差 最佳值 （用百分数表示）
Er
x
x
100 %
或
x Er 100% x
百分比误差： x x0 A 100% x0
（X0是指公认值或理论 值）
3-2 直接测量量偶然误差的估算过程 1. 多次测量
1 n x xi 求测量数据列的平均值： n i 1
P (x)dx 68.3%


0

Δx
这表示作任何一次测量时，测量值的误差落在[-，+] 区间的概率是68.3%, 若把区间范围扩大到[-2，+2]， 则测量值的误差落到此区域的概率为95.4%; 落到[-3， +3]区间的率为99.7%。 多次测量的误差估算
i 1
注意这是在有限次测量时，多次测量的标准偏差。以 算术平均值为结果时，（算术）平均值的标准偏差应 n 为： x 1 2
x ( Sx )
n n(n 1) [ ( xi x ) ]
i 1
绝对误差：每次测量值与算术平均值之差的绝对值 xi xi x
n 平均绝对误差： x 1 x
教 学
要 求
了解物理学是建立在实验基础上的自然科学， 及其在21世纪新科技发展的地位和实验与理论 相互依存的关系。 1 掌握测量误差和不确定度的概念。和对直接 测量和间接测量不确定度的计算。 2 正确掌握数据处理的方法和有效数字的运算。 3 掌握物理实验报告的写作内容和写作方法。
目
录
一、物理实验的目的和要求
粗大误差（过失误差）： 读数错误、记录错误、计算错误等。这属于不正常的测 量范畴，应尽量避免。
三、随机误差(偶然误差）
3-1.随机误差的统计规律—正态分布
(Δx)
正态分布(又称Gauss分布)：
物理实验中多次独立测量得到的数据 一般可以近似看作服从正态分布。
1 (x) 2 (x) exp( ) 2 2 2
物理实验 绪论
青海民族大学物电院
课 程 简 介
物理实验是物理学发展的基础。本课程是为本 科生了解基本物理实验内容而设立的。由基础实 验、基础应用实验、综合性实验等组成，课时数 为36学时左右。 本教学系统主要由教材、教师辅导等构成学生 实验操作前的预习体系。要求同学在进入实验室 前必须写好预习报告，并在实验过程中，发挥自 主实验的能动性，积极探索。
二、测量与误差
三、随机误差（直接测量量误差）
四、间接测量及其数据处理
五、有效数字的概念和运算
六、实验数据的处理方法
七、物理实验的过程和要求
八、物理实验课的考核办法
一、物理实验的目的和任务
（1）、通过实验现象的观察分析和对物理量的测量， 进一步掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本 伎能；并能运用物理学原理、物理实验方法研究物 理现象和规律，加深对物理学原理的理解。 （2）、培养与提高从事科学实验的素质。包括：理 论联系实际和事实求是的科学作风；严肃认真的工 作态度；不怕困难、主动进取的探素精神；遵守操 作规程，爱护公共财物的优良品德；以及在实验过 程中同学间相互协作、共同探素的合作精神。
二. 测量与误差
由于物理实验是测量工作，一般地，不可能得到 真正的真值，即存在一定的偏差。偏差的大小反映了测 量的可信的程度。另外，从偏差的分析中也可能发现新 现象和新规律。 2-1 测量: 用一个作标准单位的物理量与被测量进行比较，其倍 数即为被测量的大小，标准量作为单位。
物理测量分为：直接测量和间接测量 直接测量：可以用仪器或仪表直接读出测量值的测 量。如用米尺测长度L，物理天平称量质量m. 间接测量：无法进行直接测量,而需依据待测量与若 干个直接测量值的函数关系求出的物理量的测量。 如密度的测量ρ. 真值：在某一时空状态下，被测量所具有的客观实 际值 任何测量都可能存在误差（注意误差是指与真值比较）
x
1 n lim ( xi x0 ) 2 n n i 1
0
Δx
Δx(=xi-x0) 为误差， σ称为标准差，
决定了线型的宽窄，σ越大，正态曲线就越平坦它表征了测 量值的分散程度 。
f(Δx)
曲线与Δx轴之间所包围的 面积等于1。随机误差落在区 域[-σ， σ]之内的概率为P
假定对一个量进行了有限的n次测量，测得的值为xi (i =1, 2，…，n)，可以用多次测量的算术平值作为被测 量的最佳估计值(假定无系统误差)
1 n x xi n i 1
用标准偏差σx 表示测得值在 x 附近的分散性σx 按贝 塞耳公式求出： 1 n 2
x ( SX )
n 1 [ ( xi x ) ]
2-2. 误差及分类
在测量过程中由于测量方法的设计、测量仪器的 精度、测量人员的水平的限制，测量值总是与真值有 一定的差异 1. 误差的定义： 误差=测量值-真值
(ΔX=X-X0)
2. 误差特点： 普遍存在； 是小量。
由于真值常常未知，测量永远不可能得到真 值。 无法得到误差。
3. 误差分类： 系统误差 随机误差（偶然误差） 粗大误差