误差理论与数据处理教程

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1、绪论一、物理实验课程的地位1、科学实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰的情况下进行定性的或定量的观测，以探求该自然过程变化规律的一种科学活动。科学实验是整个自然科学的基础。2、实验和理论是物理学的两大支柱，实验—理论—再实验……的模式是物理学发展所遵循的基本规律。物理规律的研究都以严格的实验事实为基础，并且不断受到实验的检验。3、物理实验的作用：①发现新事实，探索新规律；②检验理论，判定理论的适用范围；③测定常数；④推广应用，开拓新领域。实验是科学理论的

2、源泉，是工程技术的源泉。3、地位：大学物理实验是对高等学校学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础实验课程，是教育部确定的六门主要基础课程之一，是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，是后续实验课程的基础，它在培养学生用实验手段去发现、观察、分析和研究问题，最终解决问题的能力方面，在培养与提高学生的科学实验素质和创新能力方面将起重要的作用。二、物理实验课程的目的和任务⑴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，加深对物理学原理的理解，提高对科学实验重要性的认识。⑵培养与提高学生的科学实验能力。其中

3、包括：①能够通过阅读实验教材或资料，作好实验前的准备；②能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；③能够运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断；④能够正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告；⑤能够完成简单的具有设计性内容的实验。⑶培养与提高学生的科学实验素养，要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神，遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。三、物理实验课程的三个主要教学环节1.实验预习—实验能否取得主动的关键明确实验目的，预习实验原理，了解实验注意事项

4、。预习报告是实验工作的前期准备，是写给自己参考用的，故要求简单明了。实验前应清楚本次实验应达到什么目的，通过什么实验方法和测量哪些数据才能实现实验的目的。预习报告内容：①实验名称；②原理简图（电路图或光路图）；③列出记录数据表格（分清已知量、指定量、待测量和单位）。未完成预习和预习报告者，教师有权停止其实验或成绩降档！2.实验操作①遵守实验室规则；②了解实验仪器的使用及注意事项；③正式测量之前可作试验性探索操作；④仔细观察和认真分析实验现象；⑤如实记录实验数据和现象(用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动！）；⑥上机处理核验实验数据

5、；⑦整理仪器，清扫实验室。进实验室做实验，其实验者序号必须与仪器组号一一对应！离开实验室前，数据记录须经教师审阅签名。3.实验报告—实验的简明总结实验报告是写给同行看的，所以必须充分反映自己的工作收获和结果，反映自己的能力水平，要有自己的特色，要有条理性，并注意运用科学术语，一定要有实验的结论和对实验结果的讨论、分析或评估。实验原理要简明扼要，要有必要的电路图或光路图，要有主要的数据处理过程，一定要列出实验结果，尤其是利用作图求得的一些物理量。实验报告内容为：①实验名称；②实验目的；③原理简述（原理图、电路图或光路图，以及主要计算公式

6、等）；④主要实验仪器设备；⑤实验数据表格、数据处理计算主要过程、作图及实验结论；⑥实验现象分析、误差评估、小结和讨论。实验报告（含预习报告）必须在下一次实验时交教师批阅！预习报告、数据记录和实验报告均用实验报告纸!第一章测量误差及数据处理物理实验的任务不仅是定性地观察各种自然现象，更重要的是定量地测量相关物理量。而对事物定量地描述又离不开数学方法和进行实验数据的处理。因此，误差分析和数据处理是物理实验课的基础。本章将从测量及误差的定义开始，逐步介绍有关误差和实验数据处理的方法和基本知识。误差理论及数据处理是一切实验结果中不可缺少的内容

7、，是不可分割的两部分。误差理论是一门独立的学科。随着科学技术事业的发展，近年来误差理论基本的概念和处理方法也有很大发展。误差理论以数理统计和概率论为其数学基础，研究误差性质、规律及如何消除误差。实验中的误差分析，其目的是对实验结果做出评定，最大限度的减小实验误差，或指出减小实验误差的方向，提高测量质量，提高测量结果的可信赖程度。对低年级大学生，这部分内容难度较大，本课程尽限于介绍误差分析的初步知识，着重点放在几个重要概念及最简单情况下的误差处理方法，不进行严密的数学论证，减小学生学习的难度，有利于学好物理实验这门基础课程。第一节测量与

8、误差物理实验不仅要定性的观察物理现象，更重要的是找出有关物理量之间的定量关系。因此就需要进行定量的测量，以取得物理量数据的表征。对物理量进行测量，是物理实验中极其重要的一个组成部分。对某些物理量的大小进行测定，实验上就是