最新南开物理基础实验绪论课全解教学讲义PPT课件.ppt

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1、南开物理基础实验绪论课全解内容提要普通物理实验课的目的及基本要求测量基本概念与读数规则测量不确定度的基本概念及评定测量不确定度估计测量结果的正确表达数据处理的基本方法有效数字的基本概念及其运算法则§1.1普物实验课的目的物理学与普通物理实验物理学是一门实验科学，没有实验的理论是空洞的理论，没有理论的实验是盲目的实验。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。普通物理实验课的主要目的在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能方面受到较系统的训练，加深对理论的理解。物理量的表示方法：物理量的量值一般是由一个数和测量单位所表示的特定量的大小，有些量（如力、速度、电场等）除用数值和单位表示其大小（强弱）

2、之外，还要考虑其方向。如果是通过实际测量而得的量，还必须标明测量不确定度的大小。凡是通过实验测得的量（除个别无单位常数外）都必须用数值、单位和测量不确定度三者来表示，矢量还要注明方向。§2.1　测量的基本概念测量：将预定的标准与未知量进行定量比较的过程和结果。物理实验包括测量，但物理实验决不是单纯的测量。它包含着：理论实验方法仪器选择测量数据处理结果分析等环节。测量过程中必须满足的两个必要条件(1)预定的标准必须是精确的已知量，并为人们所公认；(2)用以进行这种定量比较的仪器设备和程序必须能被证明是正确的。测量五要素---观测者、测量对象、测量仪器、测量方法及测量条件§2.2测量的分

3、类直接测量：将待测量与基准或标准直接进行比对，从而直接读出待测量是标准单位的多少倍。国际计量组织规定的基本物理量的计量单位单次测量多次测量相同条件不同条件间接测量：利用它与另外一些可直接测出的物理量之间的函数关系间接求取。§2.3读数规则仪器的可读度1．对于一般线性刻度的仪器仪表(连续式的)，应估读至其分度值的十分之几。2．对于下列几种类型的仪器仪表，一般不进行或不可能估读：(1)对于非线性刻度的仪器仪表一般不要求估读。(2)对于不确定度与分度值非常接近的仪器，进一步估计其读数将无实际意义。(3)对于示值产生跳变的仪表(不连续式的)，读数时不可能进行估计。读数举例：2.02cm0.919KΩ§

4、3　测量不确定度测量不确定度是物理量的测量结果表述中不可缺少的部分。长期以来,经过无数的数学家和物理学家们的研究，得出了多种误差表示方法及相应的理论，各个国家及不同学科间有不同的看法和规定，有关术语的定义也很不统一，影响了国际间的交流和对各种成果的相互利用。1992年四大权威计量组织为协调国际工商业测量误差表达的一致性，与七个国际组织协调一致，按《实验不确定度的规定建议书INC-1（1980）》制定了协调的、具有国际指导性的《测量不确定度表达指南（GUM）》（亦可称“导则”）。我国也明令自1992年10月1日起将其作为技术规范，因此我们的实验中也相应采用。§3.1基本概念测量不确定度(unce

5、rtaintyofmeasurement)表征被测量的真值所处的量值范围的评定，是用以表述测量结果分散性的参数。真值a:一个物理量客观存在的量值，与测量所用的理论方法及仪器无关。测量值x：通过直接测量或间接测量得到的物理量的值。测量结果有效性的可疑程度或不肯定程度，从统计意义上来理解，它是待测量真值所处范围的估计。标准不确定度（standarduncertainty）用实验标准偏差表征当测量不确定度用实验标准偏差估计时，称为标准不确定度（standarduncertainty）。不确定度种类分量1：A类标准不确定度（typeAstandarduncertainty）由对一系列测得值直接进行统计

6、分析得到的，也可称其为标准不确定度的A类评定。分量2:B类标准不确定度（typeBstandarduncertainty）根据经验或其他信息（例如计量器具的鉴定证书、标准、技术规范、手册上所提供的数据以及国际上所公布的常量或常数等）进行评定，它不同于对一系列测得值进行统计分析运算所得到的标准偏差估计值，也被称为标准不确定度的B类评定。合成标准不确定度（combinedstandarduncertainty）因为间接测量的测得值是由若干直接测量的测得值通过一定的函数关系求出的，所以其标准不确定度应由合成标准不确定度表示。§3.2误差理论误差的概念测得值(x)与被测量的真值(a)之差叫做误差。误差

7、的产生原因：真值是一个理想化的概念，理论上只有通过符合定义的、完美无瑕的或无系统误差的无限次测量才有可能得到。只能通过一定的计算方法对它进行估计。误差公理：误差存在于一切测量过程的始终。约定真值常用的约定真值有：国际计量会议约定的值如当地重力加速度g;公称值（基本物理常数、基本单位标准,如:普朗克常数）;经高一级仪器校验过的计量标准器的量值(相对真值);理论值：如三角形内角和180˚等。关于误差的