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大学物理实验基础知识2008_shao


约定真值:无系统误差条件下的算术平 均值、标准器相对真值、理论真值或 定义真值、计量学约定真值均可作为 约定真值来使用.
绝对误差:△y=y-Yt 相对误差:△yr= △y/Yt×100%
如何表述一个完整的测量结果?
完整的测量
以电阻测量为例
结果应表示为 R = 91 .3 0 1.4
测量对象
课上教师要检查预习情况,记录预习分。
2. 实验操作
➢ 根据资料和老师在实验课上的简要 介绍、调整仪器、观察现象、记录测 量数据。
①重视实验能力培养,珍惜独立操作的机会。完成 基本内容。
②强调记录数据时不得用铅笔,只有数据正确、仪 器还原、教师签字后该次实验才有效。
③提倡研究问题,注意安全操作。
3. 实验报告
如何处理随机误差分量?
随机误差分量是测量误差的一部分,其绝对值大小 和符号虽然不知道,但在相同条件下对同一量的多次 重复测量中,它们的分布常常满足一定的统计规律。
简要处理方法 算术平均值
标准偏差 不确定度
算术平均值
大多数情况下,随机误差具有抵偿性。 测量次数
足够多时,符号为正的误差和符号为负的误差基本定度
测量值的单位
表示被测对象的真值落在(y , y )范围
内的概率很大, 的取值与一定的概率相联。
误差的分类及简要处理方法
误差主要分为两类:
a)随机误差(可以由统计方法评定) b)系统误差(则要具体问题具体讨论)
另一类因为读数错误、操作失当等原因造成的明
显超出规定条件下预期值的误差,称为粗大误差。
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。
便检查; 6)结论。要写清楚,不要淹没在处理数据的过程中; 7)讨论、分析和心得体会。
§1.1 物理量与测量
概念是反映客观事物本质属性的一种抽象,
何为物理量? 是大量观察、实验的基础上,运用逻辑思
物理量与
维方法,把一切事物本质的、共同的特性
测量之关系 集中起来加以概括而形成的。
物理概念大体分为两类:
因此,用多次测得值的算术平均值作为被测量的 估计值,能减小随机误差的影响。 设对同一量作了 n 次重复测量,测得值为Yi,平均值为 :
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
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。
直接测量 间接测量
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,称为间接测量。
• 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器; • 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析
判断; • 正确记录和处理实验数据,绘制实验曲线,
说明实验结果,撰写合格的实验报告; • 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。
1. 实验预习
➢阅读实验教材、明确目的、写出 预习报告。
预习报告要求:
写实验目的、主要原理、公式(包括式中各 量意义)、线路图或光路图及关键步骤。
报告内容: 南京航空航天大学实验报告纸 数据处理时必须先重新整理原始记录,
然后进行计算分析(应包含主要过程)、作图。 最后附上教师签字的原始记录。
交报告的时间、地点:
实验报告规格
1)实验题目、实验目的; 2)实验原理,主要公式和必要光路、电路或示意图; 3)实验步骤,要求简明扼要; 4)原始数据记录; 5)数据处理、作图、误差分析。要保留计算过程,以
大学物理实验绪论
2020/11/25
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§0.大学物理实验课的目的
初步的实验能力 良好的实验习惯 严谨的科学作风 一定的科学创新能力
例如
学习本课的态度
严谨不失技巧 独立不失协作 以研究者的态度
物理实验课程的基本要求
物理 实验 课的 三个 环节
1. 实验预习 2. 实验操作 3. 实验报告
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、热量、功、电流 强度等。
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。
测量误差的定义
测量结果y和被测量真值Yt之差称误差,记作dy
误差 dy = 测量值 y - 真值 Yt
误差特性
普遍性, 小量
误差的普遍性要求必须重视对测 量结果的误差分析和不确定度评
定,完整地表示测量结果。
由于真值的不 可知,误差实 际上很难计算。 有时可以用准 确度较高的结 果作为约定真 值来计算误差。
•随机误差的特征
1) 绝对值相等的正误差 和负误差出现的概率
相等(对称性)
2) 小误差出现的概率比 大误差出现的概率大
(单峰性)
f (x)
0
x
3) 在一定的测量条件下, 随机误差的绝对值不
会超过一定界限(有界 性)
4) 随着测量次数的增加, 偶然误差的算术平均
值趋于0(抵偿性) 。
f (x)
0
x
V hd 2
Mh
4
d
M 4M V d2h
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。
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; 操作读数时的视差影响
§1.2 误差的定义、分类及简要处理方法
测量应避免出现粗大误差. 已被谨慎地确定为含有粗 大误差的个别数据要剔除。
随机误差
定义:
重复测量中以不可预知方式变化的 测量误差分量。
例如: 电表轴承的摩擦力变动; 螺旋测微计测力在一定范围内随机变化; 操作读数时的视差影响; 数字仪表末位取整数时的随机舍入过程等等, 都会产生一定的随机误差分量。
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