最新大学物理实验讲稿(1)教学讲义ppt.ppt

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1、大学物理实验讲稿(1)绪论一、物理实验课的目的物理实验是对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修的实验基础课，是学生进入大学学习后受到系统实验方法和实验技能训练的第一门实验课程，它为学生学习后续课程的实验和进行工程实验打下必要的基础。1、通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习并掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能。2、学会常用物理仪器的调整及正确的使用方法。3、使学生初步具备处理数据、分析结果、撰写实验报告的能力。4、培养学生对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的工作作风。二、物理实验的主要环节1．实验预习实

2、验前必须认真阅读教材和有关资料。对实验原理和所用的实验基本方法，特别是做好实验的关键环节，要心中有数，并简练地写在预习报告上，预习报告中要自行设计数据记录表格。预习不合格者不得实验。2．实验操作(1)学生进入实验室后，首先仔细阅读本实验室的有关规则和本实验的有关注意事项，做到有的放矢。(3)实验时观察是基础，测量是第二位。必须在观察到的现象正确时才能测量，否则测量就毫无意义。(2)实验时先粗调后细调实验仪器，其中粗调是极其重要的一步。必须在粗调好后才进行细调。第1章测量误差与数据处理§1.1测量误差的基本知识1.1.1测量测量就是

3、把作为标准的仪器或量具同“被测量对象”加以比较的过程，加以比较后，就会得到一些数据，即测量值。大多数情况下，得到的不仅是一些测量值，还有很多其它信息，如测量使用的方法、仪器本身的等级等等。测量具有四要素,即测量对象、测量单位、测量方法和测量准确度。通常根据待测物理量最终测量结果的获取过程把测量分为两大类，即直接测量和间接测量。1、直接测量有些物理量无法直接与标准量进行比较，无法直接读数，不能直接把结果测出来。但能找到这些量与某些可以直接测量的量的函数关系，测出可直接的量以后，通过函数关系可以获得被测量的大小，这种测量称为间接测量。

4、直接测量就是把待测量直接与标准量（量具）进行比较，直接读数，直接得到数据。例如用米尺测量长度，用钟表测量时间，用安培计测量电流，用温度计测量温度等等。在一切实验中，直接测量是基础。2、间接测量1.1.2误差的概念任何一个待测物理量的真值都是客观存在的，测量的本意就是要尽可能地得到这个真值。但由于客观世界和测量过程本身的不完善性，从理论上讲这种不完善性永远不可能完全排除，因此测量值和真值之间必然存在差异，这种差异就是误差，即：误差=测量值—真值。1.1.3误差的分类一、系统误差系统误差是由于仪器不完善，或测量方法不恰当，或环境变化等

5、引起，具有确定的规律性，或多次测量时误差始终不变，或随测量条件的变化而有规律的变化，总之是有规律可寻的，是可定误差。系统误差的来源：(1)仪器误差，由仪器的结构和标准不完善引起的，表现形式有三种：①机构误差，如螺旋测微计有空行程、量块的不平行性，由制造工艺所引起。②调整误差，仪表量具没调到所要求的程度，如不垂直、不水平、偏心与定向不准等因素引起的误差。③量值误差，刻度不准、示值与实际值不符，或刻度值所代表的实际值随时间变化等引起的误差。(2)方法误差，也叫理论误差，它是由于测量依据的理论公式本身带有近似性，或实验方法、实验条件不符

6、合要求等引起的。(3)环境误差，由于环境因素（如温度、压强等）的变化而引起的误差。(4)人员误差，由于观测人员心理或生理特点所造成的误差，如感觉器官不完善（色盲、色弱）带来的误差；记时间总是超前或滞后；反应速度或固有习惯引起的误差；瞄准目标始终偏左或偏右；估计读数始终偏大或偏小等。二、随机误差系统误差被消除之后(这是个理想条件)，在相同条件下多次测量同一量时，误差的符号和大小没有确定的规律，时大时小，时正时负，这类误差就是随机误差（又称偶然误差）。它的最大特点是具有随机性。产生随机误差的原因大体有两种：①随机的和不确定的因素的影响

7、，或环境条件微小的波动；②实验操作者的感官分辨本领有限。通常，任一次测量产生的随机误差或大或小，或正或负，毫无规律。正态分布对同一量测量次数n足够多时，将会发现它们的分布服从某种规律。实践和理论都证明，大部分测量的随机误差服从统计规律，其误差分布（或测量值的分布）呈正态分布（又称高斯分布）。随机误差具有以下特征：①对称性：绝对值相等的正、负误差出现的几率大体相同；②单峰性：绝对值较小的误差出现的几率大，绝对值较大的误差出现的几率小；③有界性：在一定测量条件下，误差的绝对值超过一定限度的几率近似为零；④抵偿性：当测量次数足够多时，随

8、机误差的代数和趋于零。1.1.4测量的最佳值——算术平均值算术平均值算术平均值与某一次测量值之差叫偏差。1.1.5随机误差的估算实验结果的最佳值是其测量列的算术平均值，人们往往更加关心它的标准差的大小。根据数理统计理论，算术平均值的标准差(简称为平