大物实验理论2-课用

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1、大学物理实验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。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）培养良好的科学实验素养。（二）掌握物理实验理论基础知识,加深对物理学原理的理解。（三）具有相应的实验能力。主要内容一.测量与误差的基本概念,误差分类三.测量结果表示和不确定度计算1)不确定度的概念2)直接测量量不确定度计算3)间接测量量不确定度计算四.有效数字及其表示五.作图法六、实验曲线的描绘

2、七、最小二乘法、实验曲线的拟合三测量与误差-P21、测量与误差的基本概念2、随机误差理论（一）.测量的定义与分类测量:就是通过物理实验的方法，把用以确定被测对象量值为目的操作过程。1、直接测量–米尺测摆线长2、间接测量-分类3.真值、算术平均值真值:某物理量客观存在的值称真值是个理想的概念，一般不可能准确知道。多次测量的算术平均值可作为真值的最佳近似值算术平均值真值:某物理量客观存在的值称真值-真值是个理想的概念，一般不可能准确知道。误差：被测物理量的测量值与真值之差残差：被测物理量的测量值与算术平均值之差1、测量误差的定义和误差分类（二）误差１.误差的分类-p3（1）可定系统误

3、差-（2）随机（偶然）误差-在消除或修正系统误差之后在重复条件下多次测量同一物理量时，其结果的符号和大小按一定规律变化的误差（特点：规律性如砝码）仪器误差方法误差装置误差人为误差来源主观方面测量仪器方面环境方面来源在重复性条件下多次测量同一物理量时，测量值总是有少许差异，且变化不定，有一些无规律的起伏。这种绝对值和符号随机变化的误差，称为随机误差（偶然误差）。特点：随机性、抵偿性。处理：无法消除，用统计方法处理。可修正天平不等臂所造成的系统误差仪器误差1.系统误差个人误差心理作用，读数（估计）偏大或偏小。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

4、。环境误差市电的干扰输入光点检流计接近时，静电干扰，使光斑移动等。方法误差内接AVVRVAAVIRIV用V作为VR的近似值时，求外接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。在确定的测量条件下可增加测量次数减小随机误差，多次测量的算术平均值可作为真值的最佳近似值。在重复性条件下多次测量同一物理量中，随机误差分布满足统计规律设n次测量结果为　　　　　　的误差为由可知（3）过失误差-尽量避免，结果中剔除1）绝对误差4、误差的表示2）相对误差一、不确定度的两类分量二、直接测量量的不确定度评定步骤四、测量结

5、果的表达方法三、间接测量量的不确定度评定步骤四、测量结果的表达（报告）方法（一）、测量结果的科学表达方法和不确定度的概念相对不确定度测量结果的不确定度表示（单位）表达式的物理意义（）恒为正，不确定度与误差是完全不同的概念一、不确定度的两类分量1.不确定度的定义其中Δ值可以通过一定的方法进行估算，称为不确定度。它表示测量值不能确定的一个范围，或者说以测量结果作为被测量真值的估计值时可能存在误差的范围，并且在这个范围内以一定的概率包含真值。对测量值的准确程度给出一个量化的表述测量结果x＝Δ（P=）（单位）（二）、直接测量结果的不确定度的估计和表达（1）测量列（2）算术平均值2、实验

6、标准偏差1、测量列、平均值与残差（3）残差：被测物理量的测量值与算术平均值之差测量列的随机误差（分散性）利用计算器的统计功能可以直接计算实验的标准偏差P63、直接测量量的不确定度的估计是指可以采用统计方法计算的不确定度。（即具有随机误差性质）Ａ类统计不确定度–（1）相同条件下多次测量1）不确定度的两类分量Ａ类Ｂ类这类不确定度被认为是服从正态分布规律的平均值的实验标准标准偏差是指用非统计方法求出或评定的不确定度Ｂ类非统计不确定度对Ｂ类不确定度的估计作简化处理，只讨论因仪器不准对应的不确定度。仪器不准确的程度主要用仪器误差来表示，若估计误差概率分布是均匀分布，即：仪器误差仪器的示值误

7、差（限）国家技术标准或检定规程规定的计量器具最大允许误差或允许基本误差，经适当的简化称为仪器误差（限），用表示。它代表在正确使用仪器的条件下，仪器示值与被测量真值之间可能产生的最大误差的绝对值。仪器误差（限）举例a:游标卡尺，仪器示值误差一律取卡尺分度值。b:螺旋测微计，量程在0—25mm及25—50mm的一级千分尺的仪器示值误差均为mm。c:天平的示值误差，本书约定天平标尺分度值的一半为仪器的示值误差。d:电表的示值误差，量程准确度等级%。e:数字式仪表，误差示值取其末位数最小