医学物理学实验绪论

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1、医学物理实验课程绪论海南医学院物理教研室2007年10月1.为什么要上物理实验课2.测量、误差和不确定度估计3.作图法和最小二乘法4.怎样上好物理实验课1.为什么要上物理实验课1.1物理实验的作用1.2物理实验课的目的物理实验的作用大学物理实验课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。物理实验课的目的学习实验知识培

2、养实验能力提高实验素养学习实验知识通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想，掌握和理解物理理论。培养实验能力借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断；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；能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。提高实验素养培养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；主动研究和创新的探索精神；遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。2.测量、误差和不确定度估计2.1测量与误

3、差2.2不确定度与测量结果的表示2.3有效数字及其表示测量物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的工具或仪器，通过科学的方法，将反映被测对象某些特征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。2.1测量与误差直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较直接得到测量值；间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，求得该被测物理量。真值：物理量在一定实验条件下的客观存在值。测量误差:描述了实际测量值与其客观真值之间的差异性。测量误差可

4、以用绝对误差表示也可以用相对误差表示。绝对误差＝︱测量值－被测量量的真值︱测量误差存在于一切测量过程中，可以控制得越来越小，不可能为零。误差=随机误差+系统误差系统误差定义：在对同一被测量的多次测量过程中，绝对值和符号保持恒定或随测量条件的改变而按确定的规律变化。产生原因：由于测量仪器、测量方法、环境带入。分类及处理方法：(1)已定系统误差：必须修正电表、螺旋测微计的零位误差；天平的不等臂,测电压、电流时由于忽略表内阻引起的误差。(2)未定系统误差：要估计出分布范围误差变化规律无法确定比如:螺旋测微计制造时的

5、螺纹公差随机误差定义：也称偶然误差,在对同一量的多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式变化的测量误差分量。产生原因：实验条件和环境因素无规则的起伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化。例如：操作读数时的视差影响感官的灵敏度,电源电压的起伏,微小振动随机误差的特点：(1)小误差出现的概率(可能性)比大误差出现的概率大；(2)无穷多次测量时服从正态分布；(3)具有抵偿性(对称性)取多次测量的平均值有利于消减随机误差。标准差表示测量值的离散程度标准差小：表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量的精密度高；标准

6、差大：表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量的精密度低。随机误差落入区间的概率(或者说测量值落入区间的概率)为:这个概率叫置信概率，也称为置信度。对应的区间叫置信区间。扩大置信区间，可增加置信概率如;在一组重复性测量数据中,有68.3%的数据测量误差落在区间内.也可以认为,任一测量数据的误差落在区间内的概率为68.3%.两个结论:1.当系统误差已被消除时,测量值的算术平均值最接近被测量的真值,测量次数越多,接近程度越好。假定对一个物理量进行了n次测量，测得的值为xi(i=1,2，…，n)可以用多次测量的算

7、术平均值作为被测量的最佳估计值，测量次数n为无穷大时，算术平均值等于真值。2.一测量值的随机误差用标准偏差来估算。标准偏差的计算公式为：用Excel计算SX步骤:1.打开Excel,点击“插入”选“函数”２选择类别“统计”，然后选择函数“STDEV”３在“value1或value2”中输入数值，按“确定”4计算结果在表格中A1中标准误差与标准偏差※测量次数n为有限次时用贝塞尔公式计算直接测量量的实验标准差。标准误差（标准差)：标准偏差－贝塞尔公式：被测量的真值为xo残差或偏差2.2不确定度和测量结果的表示概念

8、：不确定度△是由于测量误差存在而对被测量值不能确定的程度。意义：不确定度是一定置信概率下的误差限值,是对被测量的真值所处的量值范围的评定。置信概率一般取0.95或者说测量值作为被测量真值和估计值可能存在的一个分布范围，并在这个分布范围内以一定的概率（如P=95%）包含被测量真值。总不确定度由A类分量和B类分量组成：A类分量:可以用统计学方法估算的分量，一般指随机误差。B类分量:不能用统计学方法估算的