吴兴林物理实验绪论(2012)

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1、大学物理实验绪论吴兴林2012.31大学物理实验“大学物理实验”概要上课签到：在名单上签名；按序号就座；离开实验室时在名单上签离开时间。因个人原因误课，不予补做。迟到15分钟，计“零分”。上课前必须预习，熟悉实验内容画出数据表格。课后及时完成实验报告。实验报告：名称、目的、器材、原理、内容、数据表格、数据处理、实验总结和思考题。P2上课必须带实验教材《基础物理实验》（第二版）和一卡通以备查验。实验报告晚交超过2周，成绩记“零分”！2大学物理实验基本内容§1测量与误差§2误差处理§3测量结果的不确定度评定§4有效数字

2、的记录与运算§5数据处理3大学物理实验§1测量与误差一.测量及其分类详见P3～4页。二.误差（1）绝对误差：测量值真值残差（偏差）：（2）相对误差：4大学物理实验系统误差随机误差过失误差（粗差——错误）误差误差的分类误差=随机误差+系统误差错误不是误差。随机性，可通过多次测量来减小确定性，可用特定方法来消除5大学物理实验一.系统误差的处理§2误差处理1.仪器误差:如仪器刻度不准、天平两臂不等长2.方法误差:如伏安法测量电阻时忽略电表内阻的影响3.环境误差:如标定25℃的标准电阻在40℃环境下使用4.人员误差:如斜视

3、、色盲等生理原因6大学物理实验7大学物理实验电流表外接电流表内接方法误差8大学物理实验9大学物理实验10大学物理实验二.随机误差的处理1.直接测量结果的误差估算（1）单次测量结果的表示单次测量结果的误差一般用仪器的额定误差来表示。例如用游标卡尺测量圆柱体的直径为9.06mm，则直径的测量结果表示为11大学物理实验（2）多次等精度测量结果的表示(几个概念）①算术平均值②标准误差(方均根误差)④算术平均值的标准偏差③标准偏差（贝塞尔公式)12大学物理实验三.粗差的判断和剔除测量列包含粗差,为坏值应剔除。对剩余(n-1)

4、个数据继续检验，直到无坏值为止。拉依达准则（法则——极限误差）13大学物理实验例对某物体进行15次测量，测值为：11.4211.4411.4011.4311.4211.4311.4011.3911.3011.4311.4211.4111.3911.3911.40检测是否有坏值。解：14大学物理实验所以，11.30为坏值，予以剔除。对余下的数据继续检验：经检验其余14个测量值均满足极限准则，已无坏值。经检验仅有15大学物理实验可定系统误差未定系统误差随机误差粗大误差可通过实验方法消除不可避免实验结果用不确定度来估算误

5、差小结系统误差可以通过剔除坏值16大学物理实验§3测量结果的不确定度评定一.测量不确定度的基本概念不确定度包含了各种不同来源的误差对测量结果的影响。它不再将测量误差分为未定系统误差和随机误差，而是把可修正的系统误差修正以后，将余下的全部误差分为可以用概率统计方法计算的A类评定—∆xＡ和用其他非统计方法估算的B类评定—∆xＢ。若各分量彼此独立，将A类和B类评定按“方和根”的方法合成得到合成不确定度。17大学物理实验二.直接测量不确定度的评定在相同的测量条件下，n次等精度独立重复测量值为（一）不确定度的A类评定——（二

6、）不确定度的B类评定——一般而言，与△仪的关系为：18大学物理实验仪器不确定度仪器不确定度（△仪）的估算1、根据说明书获得2、指针式仪表用准确度等级估算：如:一级千分尺的仪器误差为：0.004mm准确度等级:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共七级。19大学物理实验3.估算连续可读仪器:取最小分度值1/2，如米尺非连续可读仪器:取最小分度值，如游标卡尺、分光计、电阻箱等数字式的仪器:取末位±1，±2个单位.如：数字万用表、数字式秒表等仪器不确定度20大学物理实验21大学物理实验22大学物理实验2

7、3大学物理实验（三）合成(标准)不确定度——若A类不确定度和B类不确定度相互独立，且在同一置信水平，则可合成为总的不确定度△。注：对单次直接测量，由于仪器精度不高（△仪>>），所以，A类不确定度相对可以忽略，因而有24大学物理实验直接测量量不确定度评定步骤:修正可定系统误差后即可进入如下流程:剔除坏值(重复)三.间接测量不确定度的评定详见P1425大学物理实验相对不确定度四.测量结果的不确定度表示有效末尾保持一致只取一位，尾数只进不舍四舍六入五凑偶取1～2位有效数字26大学物理实验1.不确定度∆x只取一位，只进不舍

8、∆x＝0.3652cm计算中间过程，不确定度可多取一位∆x＝324ｍ∆x＝0.3001ｍ≈0.4cm≈0.4≈4×1022.的取位——“四舍六入五凑偶”“四舍”即是小于等于四则舍掉；“六入”即大于等于六则进位；若“尾数是五”，则将前一位凑成偶数：前一位是偶数则将尾数舍掉；前一位是奇数则将尾数进上去。27大学物理实验例如：＝1234565cm，＝1234×10