大学基础物理实验.

实际意义。如游标卡尺。 (3)对于示值产生跳变的仪表(不连续式的)，读数时不可能进行估计。
例如：数字显示仪表、机械停表等。
第一类读数规则示例
（1）此时刻度读数为1.66厘米
（2）此时刻度读数为2.00厘米
（3）此时刻度读数为90.70厘米
（4）此时刻度读数为90.8厘米
第二类读数规则示例
0.919 KΩ
(1) 误差存在于一切测量过程的始终，这一事实已 为一切从事科学实验的人们所公认，故称之为误 差公理。
(2)真值----被测量客观存在的真实值。它是 一个理想的概念。（事物都是发展变化的）
误差的分类
误差分为系统误差和随机误差 系统误差：在相同条件下多次测量同一物
理量时，误差的绝对值和符号恒定。 随机误差：在相同条件下多次测量同一量
时，误差时大时小、时正时负，无规则地 涨落，但是对大量测量数据而言，其误差 遵循统计规律。
在任何一次测量中，一般系统误差和随机误差 是同时存在的。 系统误差对应测量的不准确度；
随机误差对应测量的不精密度；测量结果的总 误差则对应测量结果的不确定度。
精密度高
准确度高
精确度高
系统误差
系统误差的来源： 仪器不完善。如：水银温度计毛细管内径不均匀，天平 两臂不严格
《大学基础物理实验》 绪论课
物理实验教学中心
内容提要
物理实验课注意事项 一：测量的概念 二：误差理论
*误差理论的数理统计基础
三：测量的不确定度 四：实验数据处理方法 五：有效数字及其运算法则
物理实验课注意事项
基础物理实验课
绪论 1. 杨氏模量 2. 碰撞打靶实验 3. 分光计的调整和测定三棱
实验报告在一周内交到报告箱（综合实验楼一楼 电梯旁）中，迟交报告会扣掉相应分数。
实验报告须包括：
1 实验目的 2 实验仪器 3 实验原理 4 数据处理及老师留的思考问题 5 自己对实验的分析讨论
成绩评定：
1 预习 20% 实验 40% 报告 40% 2 抄袭当次实验按0分记 3 缺课当次实验按0分记 4 最终的成绩是各个实验成绩的加和平均。
相等，米尺刻度不均匀等。 理论公式的近似性。如单摆周期的公式 T 2π l / g ，
成立的条件是摆角趋于零，但实际实验却达不到。 测量者心理因素的影响。如记录某一信号有滞后或超前的倾向，对准
标志线读数时总是偏左或偏右。
系统误差的特点是恒定性，故不能用增加测量次数的方法使它减小。 发现和消除系统误差非常重要，但并没有普适的方法，需要大家实验 经验的积累与丰富。
-0.008
9
4
3.004
-0.006
11
5
3.006
-0.004
14
6
3.008
-0.002
20
7
3.010
0.000
23
8
3.012
0.002
17
9
3.014
0.004
12
10
3.016
0.006
12
11
3.018
0.008
10
12
3.020
0.010
7
13
3.022
0.012
4
平均值
3.0100
0.000
─
组序
j
数据区间
x 0.002cm
“正”字 k j j k j / n f j j / x k j
统计
(100%) (% / cm)
j
(%)
1 2.997 5～2.999 5
4
2.67
1 335
4
2.67
2 2.999 5～3.001 5 正 3 3.001 5～3.003 5 正 4 3.003 5～3.005 5 正正
测量结果的表示
凡是通过实验测得的量（除个别无单位常 数外）都必须用数值、单位和测量不确定 度三者来表示，有的还要注明方向。
8.09 0.02(g / cm3)
R2 100.00 0.23()
E (1.92 0.06)1011(kg m s2 )
二 误差理论
二 误差理论
待测物理量的测量值与真值之差叫做误差 测量误差=测量值－真值
镜的折射率 4. 测定液体的粘滞系数 5. 用混合量热法测定冰的熔
解热 6. 伏安法测电阻 7. 直流电桥
8. 迈克尔逊干涉仪的调 整和使用
9. 直流电位差计 10. 声速的测定 11. 示波器的使用 12. 光栅衍射研究 13. 全息照相 14. 自组显微镜 15. 牛顿环
实验前做好预习。要求写预习报告，预习 报告要简明扼要，不要写得很冗长，和实 验报告重复。须包括：
一 测量的概念
一：测量的概念
定义：测量是将预定的标准与未知量进行定量比较的 过程和结果。
测量五要素：观测者、测量对象、测量仪器、测量方 法及测量条件
测量分为直接测量和间接测量 直接测量：将待测量与基准或标准直接进行比对，
从而直接读出待测量是标准单位的多少倍。 间接测量：利用与另外一些可直接测出的物理量之
随机误差举例
用游标卡尺对标称直径3.010cm的钢球进行n=150次（约三互垂直方向 各50次）测量，测得值xj的对应次数分别为kj，列于下表：
区间序号 j 1
测得值 x j(cm) 误差x j x j a (cm)
2.998
-0.012
出现次数 k j 4
2
3.000
-0.010
7
3
3.002
1 简述实验原理和公式（光路图） 2 自己想好并写清楚5分钟以上禁止 实验。
认真听老师讲解注意事项，注意自己的安全，注 意仪器的保护。
认真实验，动脑思考，能自己发现问题，提出问 题，主动地学习知识。
完成实验后，请老师在原始数据上签字，并随实 验报告上交。整理好仪器，做好清洁，经指导老 师同意后方可离开。
间的函数关系间接求取。 v s / t
g 4π2l / T 2
测量读数及结果表示
第一类读数规则（需要估读一位）： 对于一般线性刻度的 仪器仪表(连续式的)，应估读至其分度值的十分之几。(如 米尺，螺旋测微器等)
第二类读数规则（不需要估读）：
(1)对于非线性刻度的仪器仪表一般不要求估读。 (2)对于不确定度与分度值非常接近的仪器，进一步估计其读数将无
随机误差
随机误差的来源：主要来源于不确定或无法控制的随机因 素。如观测者视觉、听觉的分辨能力及外界环境影响因素 的扰动等。
这些外界因素的微小扰动，使单个测量值的误差毫无规则， 从而导致它们在大量测量中产生正负相消的机会。相同条 件下多次测量的算术平均值比单个测量值的随机误差小， 增加测量次数可以减小随机误差。