大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子教案

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電子教案教師：牛原2008年3月11大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論2大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)1.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的性質(zhì)、作用和任務(wù)3.如何做好大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)方法(測(cè)量)、數(shù)據(jù)處理、如何評(píng)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果、如何寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告……4.本學(xué)期大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)安排主要內(nèi)容2.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的要求3大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，對(duì)物理現(xiàn)象、狀態(tài)或過(guò)程中各種物理量的準(zhǔn)確測(cè)定是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的核心任務(wù)。測(cè)量也是發(fā)現(xiàn)新物理規(guī)律、證明新物理理論、研究新物質(zhì)材料、發(fā)明新器具裝置的必不可少的實(shí)踐基礎(chǔ)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的性質(zhì)、作用測(cè)量是自然科學(xué)的組成部分；4大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的性質(zhì)、作用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高等工科院校的一門(mén)必修基礎(chǔ)課程，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的重要課程。物理實(shí)驗(yàn)課和物理理論課具有同等重要的地位。

5大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)在習(xí)慣、知識(shí)、能力三方面達(dá)到如下要求:（一）培養(yǎng)良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。（二）掌握物理實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)知識(shí),加深對(duì)物理學(xué)原理的理解。（三）具有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕獌x器名稱實(shí)驗(yàn)原理,操作步驟回答問(wèn)題:指導(dǎo)教師意見(jiàn)北京交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院

專業(yè)

班實(shí)驗(yàn)日前

學(xué)號(hào)

姓名作者

成績(jī)

實(shí)驗(yàn)名稱第4頁(yè)第1頁(yè)物理實(shí)驗(yàn)基本程序和要求7大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算及分析第2頁(yè)第3頁(yè)…………………………………………………………………………………………………………………………8大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)原始記錄實(shí)驗(yàn)名稱

實(shí)驗(yàn)日期

學(xué)院

班

學(xué)號(hào)姓名

指導(dǎo)教師簽字年月日9大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)基本程序和要求1.實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)(1)預(yù)習(xí)講義中與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的全部?jī)?nèi)容。(2)寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告（實(shí)驗(yàn)題目、目的、原理、主要計(jì)算公式、原理簡(jiǎn)圖、實(shí)驗(yàn)步驟）,準(zhǔn)備原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。2.課堂實(shí)驗(yàn)操作(1)上課需帶實(shí)驗(yàn)講義、筆、尺、計(jì)算器等。(2)必須在了解儀器的工作原理、使用方法、注意事項(xiàng)的基礎(chǔ)上，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。10大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(3)儀器器安裝裝調(diào)試試后經(jīng)經(jīng)教師師檢查查無(wú)誤誤后方方可進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)操作作。(4)注意意觀察察實(shí)驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)象象，認(rèn)認(rèn)真記記錄測(cè)測(cè)量數(shù)數(shù)據(jù)，，將數(shù)據(jù)據(jù)填入入原始實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)記記錄表表格,數(shù)據(jù)據(jù)須經(jīng)指導(dǎo)導(dǎo)老師師檢查查及簽簽字。。(5)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)后請(qǐng)請(qǐng)將使使用的的儀器器整理理好，，歸回回原處處。經(jīng)教師允允許后方可可離開(kāi)開(kāi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室。。3.課課后按按要求求完成成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)告告,（（原始始數(shù)據(jù)據(jù)整理理到實(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)報(bào)告上上，進(jìn)進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)處處理并并回答答問(wèn)題題)，，在一周周內(nèi)將將實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)告告交到到指導(dǎo)導(dǎo)教師師實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)告告箱中中。11大學(xué)物物理實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)報(bào)告示示例實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕獌x器名稱實(shí)驗(yàn)原理,操作步驟回答問(wèn)題:指導(dǎo)教師意見(jiàn)北方交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院

專業(yè)

班實(shí)驗(yàn)日前

學(xué)號(hào)

姓名作者

成績(jī)

實(shí)驗(yàn)名稱

第4頁(yè)第1頁(yè)…………………………課前完完成課后完完成公式及及簡(jiǎn)要要說(shuō)明明；原理圖圖：電學(xué)：：電路路圖；；光學(xué)：：光路路圖……12大學(xué)物物理實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)接AVVRVAAVIRIV用V作作為VR的近似似值時(shí)，求求外接13大學(xué)物物理實(shí)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)數(shù)據(jù)記記錄表表格大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)原始記錄實(shí)驗(yàn)名稱

實(shí)驗(yàn)日期

學(xué)院

班

學(xué)號(hào)姓名

指導(dǎo)教師簽字年月日abcdef課前做做好，，上課課時(shí)隨隨預(yù)習(xí)習(xí)報(bào)告告一起起交指指導(dǎo)老老師檢檢查。。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)將將數(shù)據(jù)據(jù)記錄錄在此此表上上。實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)束交交老師師檢查查、簽簽字。。課后后將數(shù)數(shù)據(jù)整整理到到預(yù)習(xí)習(xí)報(bào)告告上。。此表表格要要同實(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)報(bào)告一一同交交來(lái)。。課前完成14大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算及分析第2頁(yè)第3頁(yè)……………………………………………………………………………………………課后完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕獌x器名稱實(shí)驗(yàn)原理,操作步驟回答問(wèn)題:指導(dǎo)教師意見(jiàn)北方交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院

專業(yè)

班實(shí)驗(yàn)日前

學(xué)號(hào)

姓名作者

成績(jī)

實(shí)驗(yàn)名稱

第4頁(yè)第1頁(yè)………………………………………………………………………課后完成15大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)第一章測(cè)量誤誤差差§1測(cè)量量與誤差§2誤差處理§3有效數(shù)字的的記錄與運(yùn)運(yùn)算§4測(cè)量結(jié)果的的不確定度度評(píng)定16大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)一.測(cè)量及及其分類測(cè)量:是用儀器通通過(guò)一定的的方法，進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比比較，以某一計(jì)量量單位，把把待測(cè)量定定量地表示示出來(lái)。用單擺測(cè)重重力加速度度:實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量結(jié)果如何評(píng)定？§1測(cè)量與誤差17大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)量包含著著：理論實(shí)驗(yàn)方法儀器選擇測(cè)量數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析等等環(huán)節(jié)。測(cè)量的分類類直接測(cè)量間接測(cè)量等精度測(cè)量量不等精度測(cè)測(cè)量方法：測(cè)量條件：：18大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)二.誤差與與偏差1、真值與與誤差測(cè)量值x：：通過(guò)直接測(cè)測(cè)量或間接接測(cè)量得到到的物理量的值。。絕對(duì)誤差：：真值x0:一個(gè)物理量量客觀存在在的量值，，與測(cè)量所所用的理論論方法及儀儀器無(wú)關(guān)。。19大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)2、最佳值值與偏差多次測(cè)量的的算術(shù)平均均值偏差：對(duì)物理量進(jìn)行多次等精度測(cè)量，測(cè)量列為最佳值：是評(píng)價(jià)測(cè)量量值準(zhǔn)確與與否的客觀觀標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)誤差：：20大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)三、誤差的的分類與處處理系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差過(guò)失誤差產(chǎn)生的原因因和性質(zhì)21大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)1.隨機(jī)機(jī)誤差每次測(cè)量結(jié)結(jié)果都不一一樣：測(cè)量量誤差時(shí)大大時(shí)小，時(shí)時(shí)正時(shí)負(fù)，，但當(dāng)測(cè)量量次數(shù)足夠夠多時(shí)，誤誤差分布服服從某種統(tǒng)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。。特征：不確確定性例：用秒表表測(cè)單擺的的周期T，，將各測(cè)量量值出現(xiàn)的的次數(shù)列表表如下:分布規(guī)律22大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)量值xi

1.011.021.031.041.051.061.071.081.091.10次數(shù)n0241014167511n=60次n=100次測(cè)量值xi

1.011.021.031.041.051.061.071.081.091.10次數(shù)n14723252011522測(cè)量值xi

1.011.021.031.041.051.061.071.081.091.10

次數(shù)n112885221

0

n=30次23大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)單峰性有界性對(duì)稱性24大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)25大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)正態(tài)分布函函數(shù)：式中：（1)處概率密度最大（2）:時(shí)的測(cè)量平均值（3）:(4):正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差與相應(yīng)的隨機(jī)誤差的分量26大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)(4):正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差概率：小，測(cè)量值的離散性小大，測(cè)量值的離散性大表征測(cè)量值的分散性！表征分布線線型的寬窄窄27大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)置信概率,置信區(qū)間(5)28大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)誤差實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征n次有限限測(cè)量結(jié)果的的分散程度。。平均值的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差在相同的條件件下分別進(jìn)行行兩組同樣次次數(shù)的測(cè)量，，測(cè)量結(jié)果的的算術(shù)平均值值也會(huì)有所不不同。有限次測(cè)量的算術(shù)平均值亦為隨機(jī)變量，算術(shù)平均值也服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布：29大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)平均值的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差是用測(cè)量列的平均值作為真值x0的最佳估計(jì)值時(shí)，x0與兩者之間的偏離程度。30大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)平均值的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差比比任何何一次測(cè)量的的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差差小,增加測(cè)量量次數(shù),可以以減少平均值值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差,提高測(cè)測(cè)量的準(zhǔn)確度度.但是,n>10以后,n再增加,減減小緩慢,因因此,在物理理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中中一般取n為為6～10次次31大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測(cè)量值的最佳佳估計(jì)值測(cè)量值、算術(shù)術(shù)平均值的分分散程度32大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)（6）t分布布當(dāng)測(cè)量次數(shù)很很少時(shí)，遵從從t分布以后，接近正態(tài)分布峰值低于正態(tài)態(tài)分布，而且且上部較窄，，下部較寬。。33大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)2.系統(tǒng)誤差差其誤差的大小小和符號(hào)保持持不變或隨著著測(cè)量條件的的變化有規(guī)律律的變化。系統(tǒng)誤差的來(lái)來(lái)源:34大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)天平不等臂所所造成的系統(tǒng)誤差儀器誤差35大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)轉(zhuǎn)軸與幾何中心重合，由于所以可用弧長(zhǎng)反映角度的大小。由于偏心，使之用弧長(zhǎng)反映角度時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。如：這是由偏心造成的。

BAOb36大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)螺線管為無(wú)限長(zhǎng)，管壁磁漏可忽略。如：由于理論推導(dǎo)導(dǎo)中的近似,產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差理論37大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)公式（忽略了空氣氣阻力等）意大利科學(xué)家伽利略在比薩斜塔上做的鐵球落地實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)不同重量的鐵球從高處落下，同時(shí)著地。說(shuō)明理論在一般情況下都能較準(zhǔn)確地反映物體真實(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律38大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)人為心理作用，讀讀數(shù)（估計(jì)））偏大或偏小小。生理因素聽(tīng)覺(jué)嗅覺(jué)色覺(jué)視覺(jué)對(duì)音域（20HZ--20KHZ）的辨別。對(duì)音色的辨別。39大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)環(huán)境市電的干擾輸入光點(diǎn)檢流計(jì)接近時(shí)，靜電干擾，使光斑移動(dòng)等。40大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方法內(nèi)接AVVRVAAVIRIV用V作為VR的近似值時(shí)，求外接41大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)誤差特點(diǎn)點(diǎn):表現(xiàn)出恒偏大大、恒偏小或或周期性的特特點(diǎn),增加測(cè)測(cè)量次數(shù)誤差差不能減少。。系統(tǒng)誤差只只能從方法、、理論、儀器器等方面的改改進(jìn)與修正來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差差的方法系統(tǒng)誤差的減減小與消除理論分析法實(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)比比法數(shù)據(jù)據(jù)分析法交換法、替代代法、異號(hào)法法等。42大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)精密度、正確確度、準(zhǔn)確度度和精度精密度:反映隨機(jī)誤差差大小的程度度;對(duì)測(cè)量結(jié)果重重復(fù)性的評(píng)價(jià)價(jià)定性性評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果時(shí)時(shí)：：正確確度度：反映映系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差的的大大小小;高：：測(cè)測(cè)量量數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的算算術(shù)術(shù)平平均均值值偏偏離離真真值值較較少少,測(cè)測(cè)量的的系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差小小但是是：：不不能能確確定定數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的分分散散情情況況準(zhǔn)確確度度：反反映映隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差與與系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差綜綜合合大大小小的的程程度度;高：：系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差和和隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差均均小小43大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)精密密度度高正確確度度低精密密度度低正確確度度高精密密度度正正確確度度均低低精密密度度正正確確度度均高高44大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)三.儀儀器器誤誤差差1.儀器器的的示示值值誤誤差差（（限限））

國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程規(guī)定的計(jì)量器具最大允許誤差或允許基本誤差，經(jīng)適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化稱為儀器誤差（限），用表示。它代表在正確使用儀器的條件下，儀器示值與被測(cè)量真值之間可能產(chǎn)生的最大誤差的絕對(duì)值。

儀器器誤誤差差（（限限））舉舉例例a:游標(biāo)標(biāo)卡卡尺尺，儀儀器器示示值值誤誤差差一一律律取取卡卡尺尺分分度度值值。。45大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)b:螺旋測(cè)微計(jì)，量程在0—25mm及25—50mm的一級(jí)千分尺的儀器示值誤差均為mm。c:天平平的示示值值誤誤差差，，本本書(shū)書(shū)約約定定天天平平標(biāo)標(biāo)尺尺分分度度值值的的一一半半為為儀儀器器的的示示值值誤誤差差。。d:電表的示值誤差，量程準(zhǔn)確度等級(jí)%。e:數(shù)字字式式儀儀表表，誤誤差差示示值值取取其其末末位位數(shù)數(shù)最最小小分分度度的的一一個(gè)個(gè)單單位位。。f:儀儀器器示示值值誤誤差差或或準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度等等級(jí)級(jí)未未知知，，可可取取其其最最小小分分度度值值的的一一半半為為示示值值誤誤差差（（限限））。。g:電電阻阻箱箱、、電電橋橋等等，，示示值值誤誤差差用用專專用用公公式式計(jì)計(jì)算算。。46大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)2.儀器器的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差一般般服服從從均均勻勻分分布布規(guī)規(guī)律律：：儀器器的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤誤差差與與儀儀器器誤誤差差（（限限））的的關(guān)關(guān)系系：：一般般:誤差差=隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差+系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差大量量一一般般測(cè)測(cè)量量的的實(shí)實(shí)踐踐表表明明：：系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差分分量量對(duì)對(duì)測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果的的影影響響常常常常顯顯著著地地大大于于隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差分分量量的的影影響響。。47大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)3.儀器器的的靈靈敏敏閾閾a:定定義義，指指足足以以引引起起儀儀器器示示值值可可察察覺(jué)覺(jué)變變化化的的被被測(cè)測(cè)量量的的最最小小變變化化值值。。例例，，人人眼眼察察覺(jué)覺(jué)到到的的指指針針改改變變量量為為0.2分分度度值值，，0.2為為指指針針儀儀表表的的靈靈敏敏閾閾。。b:靈靈敏敏閾閾越越小小，儀儀器器的的靈靈敏敏度度越越高高。。c:儀儀器器的的靈靈敏敏閾閾＜＜示示值值誤誤差差限限＜＜最最小小分分度度值值。。由于于多多次次使使用用，，儀儀器器的的靈靈敏敏閾閾變變大大，，超超過(guò)過(guò)儀儀器器示示值值誤誤差差限限時(shí)時(shí)，，儀儀器器示示值值誤誤差差應(yīng)應(yīng)由由靈靈敏敏閾閾來(lái)來(lái)代代替替。。48大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)四.壞壞值值的的剔剔除除繼續(xù)續(xù)檢檢驗(yàn)驗(yàn)，，直直到到無(wú)無(wú)壞壞值值為為止止。。檢測(cè)測(cè)流流程程1、、拉拉依依達(dá)達(dá)準(zhǔn)準(zhǔn)則則（要要求求n>9)為粗差,為壞值應(yīng)剔除.剔除(n-1)個(gè)數(shù)據(jù)繼續(xù)，對(duì)保留。49大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)對(duì)某某物物體體進(jìn)進(jìn)行行15次次測(cè)測(cè)量量，，測(cè)測(cè)值值為為：：11.4211.4411.4011.4311.4211.4311.4011.3911.3011.4311.4211.4111.3911.3911.40檢測(cè)測(cè)是是否否有有壞壞值值。。例計(jì)算算:50大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)所以以11.30為為壞壞值值，，應(yīng)應(yīng)剔剔除除。。余下下的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)繼繼續(xù)續(xù)檢檢驗(yàn)驗(yàn)：**檢測(cè)測(cè)情情況況與與測(cè)測(cè)量量列列構(gòu)構(gòu)成成有有關(guān)關(guān)，，應(yīng)應(yīng)n〉〉9。。**14個(gè)測(cè)量值均滿足條件，無(wú)壞值。51大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)2、、肖肖維維涅涅準(zhǔn)準(zhǔn)則則(要要求求n>4次次））為粗差，xi為壞值檢測(cè)測(cè)流流程程為壞值，剔除。稱為肖維涅系數(shù)。其值與測(cè)量次數(shù)n有關(guān)，第10頁(yè)表1—2給出了各種測(cè)量次數(shù)對(duì)應(yīng)的值。3、、格格拉拉布布斯斯準(zhǔn)準(zhǔn)則則（較較復(fù)復(fù)雜雜））52大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)§3.有有效效數(shù)數(shù)字字的的記記錄錄與與計(jì)計(jì)算算數(shù)據(jù)據(jù)左左起起第第一一位位非非零零數(shù)數(shù)起起,到到第第一一位位欠欠準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)數(shù)止止的的全全部部數(shù)數(shù)字字。。有效效數(shù)數(shù)字字=準(zhǔn)準(zhǔn)確確數(shù)數(shù)字字+欠欠準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)數(shù)位位一、、有有效效數(shù)數(shù)字字的的一一般般概概念念53大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)有效數(shù)字來(lái)來(lái)源于測(cè)量時(shí)所所用的儀器。我們們的任務(wù)是使測(cè)量量值盡可能準(zhǔn)確地地反映出它的真實(shí)實(shí)值。有兩個(gè)特征征：（2）在最小刻度之間可估計(jì)一位。欠準(zhǔn)位準(zhǔn)確位（1）以刻度為依據(jù)可讀到最小刻度所在位。54大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)3536(cm)[1]位置置為35.00cm,不能寫(xiě)成35cm。[1][2]位置置為35.40cm[2][3][3]位置置介于35.7--35.8之之間,最接接近真實(shí)位置的值值,既不是是35.7,也不是35.8,而是35.7--35.8之間的某值值,可以估估計(jì)為635.77，不妨取取35.76cm。估計(jì)值只有有一位，所所以也叫欠欠準(zhǔn)數(shù)位或或可疑數(shù)位位。55大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)有效數(shù)字的的特點(diǎn)（1）位數(shù)數(shù)與小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)的位置無(wú)無(wú)關(guān)。35.76cm=0.3576m=0.0003576km（2）0的的地位0.00035763.0053.000都都是四位（3）科學(xué)學(xué)計(jì)數(shù)法56大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)二、有效數(shù)數(shù)字的讀取取進(jìn)行直接測(cè)測(cè)量時(shí)，由由于儀器多多種多樣，，正確讀取取有效數(shù)字字的方法大大致歸納如如下：1、一般讀讀數(shù)應(yīng)讀到到最小分度度以下再估估一位。例如，1/2，1/5，1/4，1/10等。。2、有時(shí)讀讀數(shù)的估計(jì)計(jì)位，就取取在最小分分度位。例如，儀器器的最小分分度值為0.5，則則0.1-0.4,0.6-0.9都都是估計(jì)的的，不必估估到下一位位。57大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)3、游標(biāo)類類量具，讀讀到卡尺分分度值。多不估讀，，特殊情況況估讀到游游標(biāo)分度值值的一半。。5、特殊情情況，直讀讀數(shù)據(jù)的有有效數(shù)字由由儀器的靈靈敏閾決定定。例如在““靈敏電流流計(jì)研究””中，測(cè)臨臨界電阻時(shí)時(shí)，調(diào)節(jié)電電阻箱“””，儀器才才剛有反應(yīng)應(yīng)，盡管最最小步進(jìn)為為0.1電阻值只記記錄到“””。4、數(shù)字式式儀表及步步進(jìn)讀數(shù)儀儀器不需估估讀。6、若測(cè)值值恰為整數(shù)數(shù)，必須補(bǔ)補(bǔ)零，直補(bǔ)補(bǔ)到可疑位位。58大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)三.有效數(shù)數(shù)字的運(yùn)算算規(guī)則準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)欠欠欠欠欠[1]加減減：與位數(shù)數(shù)最高者對(duì)齊。。[2]乘除除：一般可可與位數(shù)最少者相相同。[3]冪運(yùn)運(yùn)算、對(duì)數(shù)數(shù)（指數(shù)））、三角函函數(shù)(反三角）不改改變有效數(shù)數(shù)字位數(shù)。。59大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)加、減法約簡(jiǎn)可見(jiàn)，約簡(jiǎn)簡(jiǎn)不影響計(jì)計(jì)算結(jié)果。。在加減法法運(yùn)算中，，各量可約約簡(jiǎn)到其中中位數(shù)最高高者的下一一位，其結(jié)結(jié)果的欠準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)位與參參與運(yùn)算各各量中位數(shù)數(shù)最高者對(duì)對(duì)齊。60大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)乘、除法在乘除運(yùn)算算之前，各各量可先約約簡(jiǎn)到比其其中位數(shù)最最少者多一一位。運(yùn)算算結(jié)果一般般與位數(shù)最最少者相同同，特殊情情況比最少少者多（少少）一位。。多一位的情情況全部欠準(zhǔn)時(shí)時(shí)，商所在在位即為為欠準(zhǔn)數(shù)位位。比位數(shù)最少少者少一位的情情況。61大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)初等函數(shù)運(yùn)運(yùn)算四位有效數(shù)字，經(jīng)正弦運(yùn)算后得幾位？問(wèn)題是在位上有波動(dòng)，比如為，對(duì)正弦值影響到哪一位，哪一位就應(yīng)是欠準(zhǔn)數(shù)所在位。根據(jù)微分在近似計(jì)算中的應(yīng)用，可知：第四位為欠準(zhǔn)數(shù)位。62大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)1.誤差差的有效數(shù)數(shù)字一般情況下下誤差的有有效數(shù)字取取一位，精精密測(cè)量情情況下，誤誤差的有效效數(shù)字可取取二位。2.測(cè)量量結(jié)果的有有效數(shù)字測(cè)量結(jié)果最最佳值的有有效數(shù)字的的末位與誤誤差首位取取齊。3.舍入入規(guī)則：四舍六入五五湊偶四、舍入法法則63大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)一.測(cè)量不不確定度的的基本概念念人

儀器環(huán)境理論方法[1]人人為誤差[2]理理論誤差[3]方方法誤差[4]儀儀器誤差[5]環(huán)環(huán)境誤差§4測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定將測(cè)量得到到的數(shù)據(jù)整整理、計(jì)算算得出有關(guān)關(guān)結(jié)果,并并對(duì)結(jié)果的的好壞作出出客觀地評(píng)評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)據(jù)處理是整整個(gè)實(shí)驗(yàn)中中最后一個(gè)個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。或多或少地地影響著測(cè)測(cè)量的準(zhǔn)確確度64大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)1、不確定定度的定義義測(cè)值與真值之差的絕對(duì)值以一定的概率分布在之間，即不確定度:表示真值以某種置信概率存在的范圍，是測(cè)量結(jié)果不確定性的度量。65大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)2、不確定定度的分量量A類分量：多次重復(fù)測(cè)量，用統(tǒng)計(jì)方法求出的分量。對(duì)于直接測(cè)測(cè)量量：B類分量：用其它非統(tǒng)計(jì)方法估算的分量。主要因素為儀器誤差：實(shí)驗(yàn)中通常?。?6大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)3、不確定定度的合成成A類和B類不確定定度具有有相同的置置信概率4、測(cè)量結(jié)結(jié)果的不確確定度表示示或者1）不確定定度最后結(jié)結(jié)果取1位位,且與結(jié)結(jié)論中有效效數(shù)字最后后一位對(duì)齊齊。2）相對(duì)不不確定度可可以取兩位位。67大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)5、直接測(cè)測(cè)量量不確確定度的評(píng)評(píng)定多次測(cè)量估估算步驟1）計(jì)算：3）計(jì)算：等精度和4）5)最終結(jié)果：2）計(jì)算：和剔除壞值后后，重復(fù)2）3）（已無(wú)壞值值）68大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量量量數(shù)據(jù)處理理舉例1.某長(zhǎng)度度測(cè)6次,分別為29.1829.1929.2729.2529.2629.24(cm)m=0.02cm取一位cm計(jì)算69大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)不確定度保保留1位,且與平均均值的最后后一位對(duì)齊齊.取一位取一位最后結(jié)果：70大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)單次測(cè)量當(dāng)無(wú)需、無(wú)無(wú)法多次測(cè)測(cè)量、或儀儀器精密度度差，只測(cè)測(cè)量一次時(shí)時(shí)，71大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)三、間接測(cè)測(cè)量量的不不確定度評(píng)評(píng)定間接測(cè)量量量N與直接接測(cè)量量的的函數(shù)關(guān)系系：直接測(cè)量量的不確定度為則N必具有不確定度72大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)1、間接測(cè)測(cè)量量的最最佳值直接測(cè)量量的最佳值為間接測(cè)量量的最佳值為：73大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)※不確定度度傳遞系數(shù)數(shù)2、間接測(cè)測(cè)量量不確確定度的合合成74大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)3、間接測(cè)測(cè)量結(jié)果不不確定度評(píng)評(píng)定的步驟驟1、計(jì)算2、計(jì)算3、計(jì)算4、最后結(jié)果{75大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)間接測(cè)量量量數(shù)據(jù)處理理舉例測(cè)得某園柱柱體質(zhì)量M，直徑D，高度H值如下，，計(jì)算其密密度及不確確定度。76大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)代入數(shù)據(jù)計(jì)算密度77大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)相對(duì)誤差78大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)絕對(duì)誤差測(cè)量結(jié)果79大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)研究在一定定范圍內(nèi)的的物理過(guò)程或運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律時(shí)所所進(jìn)行的測(cè)測(cè)量，稱之為為組合測(cè)量量。經(jīng)正確確的處理方法法，可得y=f(x)的的具體形式。。第二章數(shù)據(jù)據(jù)處理§1數(shù)據(jù)處處理的基本本方法80大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)一.列表法法簡(jiǎn)單明了，，要求數(shù)據(jù)據(jù)清晰不能涂改，，單位規(guī)范范，并加必必要說(shuō)明。X(物理量)(單位)X1X2XnY(物理量)(單位)Y1Y2Yn81大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)二作圖法注意:[1]根據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)的分布布范圍，合合理選擇單單位長(zhǎng)度及及坐標(biāo)軸始始末端的數(shù)數(shù)值，并以以有效數(shù)字字的形式標(biāo)標(biāo)出。[2]將實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的位置用符號(hào)X或等標(biāo)在圖上，用鉛筆連成光滑曲線或一條直線，并標(biāo)出曲線的名稱。82大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)[3]線性性關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)求直線的的斜率時(shí),應(yīng)在直線線上選相距距較遠(yuǎn)的兩兩新點(diǎn)A.B標(biāo)明位位置及坐標(biāo)標(biāo)A(X1Y1),B(X2Y2)由此求求得斜率。。作圖法特點(diǎn)點(diǎn):簡(jiǎn)單明了。。缺點(diǎn):有一定任意意性（人為為因素），，故不能求求不確定度度。非線性關(guān)系系數(shù)據(jù)可進(jìn)進(jìn)行曲線改改直后再處處理83大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)作圖法示例例－伏安法法測(cè)電阻伏安特性圖圖線84大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)85大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)三.最小二二乘法是從統(tǒng)計(jì)的的角度處理理數(shù)據(jù)，并并能得到測(cè)測(cè)量結(jié)果不不確定度的的一種方法法。滿足線性關(guān)關(guān)系Y=a+bX若最簡(jiǎn)單的情情況:86大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)由于每次測(cè)測(cè)量均有誤誤差，使

在所有誤差平方和為最小的條件下，得到的方程

Y=a+bX的方法叫最小二乘法。

87大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)使之滿足的的條件件，得出:應(yīng)由解聯(lián)立方程得：88大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差差截距斜率測(cè)量值89大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)稱為線性相關(guān)系數(shù)，作為Y與X線性相關(guān)程度的評(píng)價(jià)。相關(guān)系數(shù)X、y完全線性相關(guān)X、y不相關(guān)90大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排(1)上課課內(nèi)容實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知知識(shí)講課4學(xué)時(shí)（緒緒論課）＋＋4學(xué)時(shí)（（第一階段段總結(jié)）。?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)4個(gè)：每個(gè)3學(xué)時(shí)時(shí)，共12學(xué)時(shí)。基本實(shí)驗(yàn)4個(gè)：每個(gè)3學(xué)時(shí)時(shí)，共12學(xué)時(shí)?？荚噷?shí)驗(yàn)1個(gè)：4學(xué)學(xué)時(shí)。.(2)實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)間表表(表格中中數(shù)字為周周次,共分分3段)36學(xué)時(shí)不要隨意退退選！?。?！45678910111213151691大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)具體教學(xué)安安排：1、講課(1)4學(xué)學(xué)時(shí)，第1周周六。。內(nèi)容：第一一章、第二二章。2、基礎(chǔ)實(shí)實(shí)驗(yàn)：每個(gè)3學(xué)時(shí)時(shí)，每個(gè)學(xué)學(xué)生做4個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)。（在第4周～～第8周內(nèi)內(nèi)完成，請(qǐng)請(qǐng)同學(xué)們盡盡量及早選選課！并隨隨時(shí)注意選選課網(wǎng)站上上的通知?。。。。?092大學(xué)物理實(shí)實(shí)驗(yàn)4、基本實(shí)實(shí)驗(yàn)：每個(gè)實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)。每人人做4個(gè)。（在第第9周至第第13周內(nèi)內(nèi)完成）5、考試：：第15、16周進(jìn)行期末末操作考試試，考試時(shí)時(shí)間為4學(xué)學(xué)時(shí)，開(kāi)卷卷。（全體體學(xué)生分兩兩批分別在在15周、、16周考考試）3、講課（（2）4學(xué)時(shí)。內(nèi)內(nèi)容：第1階段實(shí)實(shí)驗(yàn)小節(jié)，，第2階段段實(shí)驗(yàn)介紹紹，簡(jiǎn)單的的計(jì)算機(jī)作作圖。具體時(shí)間、、地點(diǎn)另行行通知。請(qǐng)請(qǐng)同學(xué)們注注意看實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室選課網(wǎng)網(wǎng)上的通知知。（http://20））（計(jì)劃4月月12日））93大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)上課課方方式式物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)課課程程為為開(kāi)開(kāi)放放式式教教學(xué)學(xué)，，在在實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室開(kāi)開(kāi)放放的的時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)學(xué)學(xué)生生可可以以自自選選上上課課時(shí)時(shí)間間，，實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)內(nèi)內(nèi)容容及及指指導(dǎo)導(dǎo)老老師師。。按按要要求求完完成成教教學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)容容。。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室開(kāi)開(kāi)放放時(shí)時(shí)間間每周周1——周周4下下午午到到晚晚上上開(kāi)開(kāi)放放3個(gè)時(shí)時(shí)段段：：第2時(shí)時(shí)段段13:20-15:50第3時(shí)時(shí)段段16:20-18:50第4時(shí)時(shí)段段19:10-21:40周5下下午午開(kāi)開(kāi)放放2個(gè)時(shí)時(shí)段段：：第2時(shí)時(shí)段段13:20-15:50第3時(shí)時(shí)段段16:20-18:5094大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)選課課方方法法：：提前前1周周在在““物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)選選課課網(wǎng)網(wǎng)””上上登登錄錄選選課課，，每每次次選選1個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。。例例如如第第1周周六六中中午午12點(diǎn)點(diǎn)即即可可開(kāi)開(kāi)始始選選第第3周周全全周周的的所所有有實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，，資資源源選選完完為為止止。。選課課網(wǎng)網(wǎng)址址：：20說(shuō)明明:第2周周末末開(kāi)開(kāi)始始網(wǎng)網(wǎng)上上選選課課。。第第三三周周周周1和和周周2買(mǎi)買(mǎi)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)講講義義和和報(bào)報(bào)告告紙紙。。各各實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)要要求求見(jiàn)見(jiàn)講講義義中中的的““實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)指指導(dǎo)導(dǎo)””。。學(xué)學(xué)生生個(gè)個(gè)人人原原因因錯(cuò)錯(cuò)選選、、漏漏選選，，速速與與實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室聯(lián)聯(lián)系系（（7308魏魏老老師師））。。不要要隨隨意意退退?。∽⒆⒁庖獾诘谝灰浑A階段段必必選選實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和和選選作作實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?。∵x課課后后因因故故要要改改選選或或退退選選，，在在實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)前前兩兩天天以以上上，，學(xué)學(xué)生生可可在在網(wǎng)網(wǎng)上上自自行行操操作作，，若若不不足足兩兩天天，，則則需需到到實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室申申請(qǐng)請(qǐng)由由實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室管管理理老老師師（（7308室室））退退選選;經(jīng)常常上上網(wǎng)網(wǎng)瀏瀏覽覽：：有有的的同同學(xué)學(xué)退退掉掉后后會(huì)會(huì)有有名名額額。。95大學(xué)學(xué)物物理理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)4強(qiáng)強(qiáng)調(diào)調(diào)及及時(shí)時(shí)交交報(bào)報(bào)告告，，會(huì)會(huì)在在網(wǎng)網(wǎng)站站上上公公布布未未交交報(bào)報(bào)告告的的學(xué)學(xué)生生名名單單，，學(xué)學(xué)生生應(yīng)應(yīng)注注意意查查看看每每一一階階段段實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)束束一一周周后后，，及及時(shí)時(shí)與與任任課課教教師師取取得得聯(lián)聯(lián)系系。。過(guò)過(guò)期期（（考考試試結(jié)結(jié)束束后后））不不再再給給補(bǔ)補(bǔ)交交機(jī)機(jī)會(huì)會(huì)?。〗?jīng)常常瀏瀏