实验测量不确定度与数据处理D类

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1、1大学物理实验绪论（D类）2013年2月物理实验室2一、课程性质和目的本课程为大学本科理科非物理类学生设置的通识必修课程，是系统学习基本实验知识、实验方法和实验技能的开端，是整个自然科学和工程技术科学的基础。本实验内容涵盖了力、热、电等物理学主要课程的基本原理和基本概念。通过实验，能够掌握对基本物理量的测量；能够调整常用实验装置等基本实验技能的训练和基本测量方法与实验测量不确定度的评定等，并将这些实验方法和技能应用到力热学及电磁学的基本实验中，即帮助学生理解的课堂知识、又培养了学生的创新意识、提高动手操作

2、能力，为今后的学习打下良好的基础。3主要内容及学时安排4实验课基本要求实验报告与预习报告的基本区别预习报告实验报告完成时间实验前实验后完成内容实验目的、仪器、步骤、数据表格实验目的、仪器、原理、数据处理、结果讨论交报告时间实验报告+预习报告（原始数据需教师签名）合成一份于下次实验时上交注：实验中的图一律用坐标纸画，禁止用白纸画5三、考核方式课程考核最终成绩采用百分制，具体由以下两部分组成：课程成绩=平时成绩60%+期末操作考试40%平时成绩：实验预习报告、实验操作、实验报告完成情况及出勤情况，占总成绩

3、60％；期末操作考试：期末现场实验操作考试成绩，占总成绩40％。所有学生总评成绩必须达到60分以上才能取得本门课程学分。地点：主楼1号楼2—3层（具体实验室见轮值表）6§1-1测量与仪器§1-2实验测量的不确定度§1-3实验数据处理——有效数字及其运算主要内容§1-4实验方法及注意事项§1-1测量与仪器何为物理量？物理量与测量之关系物理概念大体分为两类：一是定性反映客观事物本质属性的概念。如机械运动、分子运动、热平衡、磁场、交流电等；二是定量反映客观事物本质属性的概念，这种概念就是物理量。如长度、速度、热

4、量、功、电流强度等。概念是反映客观事物本质属性的一种抽象，是大量观察、实验的基础上，运用逻辑思维方法，把一切事物本质的、共同的特性集中起来加以概括而形成的。量度物质的属性或描述物质的运动状态所用的各种量值叫做物理量。物理量三要素：定义、单位、测量。物理学中有七个基本物理量，其基本单位是：长度的单位：米；质量的单位：千克；时间的单位：秒；电流的单位：安培；热力学温度的单位：开尔文；物质的量的单位：摩尔；发光强度的单位：坎德拉。测量：包括测量工具、测量方法。例如：物理量—质量(m)—天平在物理学发展史上，对物

5、理现象、状态或过程的各种量的准确测量，是实验物理的关键工作。测量也是发现新规律、证明新理论、研究新材料、发明新装置的实践基础。测量是用实验方法获得量的量值的过程。量值一般是由一个数乘以计量单位所表示的特定量的大小。测量的四个要素：1)测量对象2)测量方法3)测量单位4)测量不确定度直接测量间接测量测量直接测量：指无需对被测量与其它实测量进行函数关系的辅助计算，就可直接得到被测量值的测量；例如：用直尺测量长度；以表计时间；天平称质量；安培表测电流。从一个或几个直接测量结果按一定的函数关系计算出来的的过程，称

6、为间接测量。hdM物理实验是以测量为基础的，但是测量结果都可能存在误差。可以说任何测量不可能无限准确。操作读数时的视差影响测量误差的来源（1）仪器、装置引入的误差；（2）原理、方法引入的误差；（3）环境、条件引入的误差；（4）实验者引入的误差；121.真值2.误差的定义误差=测量值－真值★物理量客观存在的固有大小，用表示。★是不可能通过实际测量获得的，任何测量都存在误差。二、误差①.绝对误差②.相对误差3、绝对误差和相对误差13★解决办法：代替法、交换法、修正法4、误差的分类A---系统误差：★定义：在相

7、同条件下，对同一待测量的多次测量过程中，保持恒定变化（大小、正负不变）或按特定规律变化的误差。一般在测量前就应该知道的。★产生原因：仪器、方法、环境、人14B---偶然误差：★解决办法：多次重复测量时符合统计分布规律－－★定义：在相同条件下，对同一待测量的多次测量过程中，绝对值和符号以不可预知方式变化的误差分量。★产生原因：随机的、不可预见的★发现方法：从大量重复测量结果进行观察正态分布规律15①.精密度：测量数据的集中和分散程度。——反映偶然误差的大小②.准确度：测量的平均值偏离真值的程度。——反映系统

8、误差的大小③.精确度：测量数据集中在真值附近——综合反映系统误差和偶然误差反映测量结果与真值的接近程度。5、测量精度：16图(A)图(B)图(C)精密度高准确度低精密度低准确度高精确度高17三、仪器的准确度等级（仪器的额定误差仪即仪器的公差）总结1、直接测量与间接测量是相对的。随着科学技术的发展，测量仪器的改进，原来只能间接测量的量，现在可以直接测量。2、间接测量是从直接测量通过公式计算来得到，因此直接测量是测量的基础测量时