直接测量：可以用测量仪器或仪表直接读出测量值 的测量。 长度、质量、温度等。 间接测量：依据待测量和某几个直接测量值的函数 关系求出，这样的测量称为间接测量。 体积、密度等。 按测量条件进行分类 ①等精度测量——在同等条件下进行的多次重复性测 量称为等精度测量。 ②非等精度测量——在特定的条件下，用不同的仪器、 不同的测量方法、不同的测量次数、派不同的人进行 测量和研究，这种测量叫做非等精度测量。
三、算术平均值与误差的估算
2.多次直接测量的平均值及误差估算
在同等条件下，对物理量X 进行多次测量，得 到测量列（x1，x2，…，xn ） （1）多次测量值的算术平均值
1 1 X ( x1 x2 x3 ...... xn ) xi n n i1
n
（2）算术平均偏差
d1 x1 x d 2 x2 x
2、误差 （1）真值与误差 真值:某物理量在一定客观条件下的真实大小,称为该物 理量的真值 真值是一个理想化的概念！ 测量误差: 测量结果和真值之间的差异。 误差来源：A.小于仪器刻度的值是测量者估计的； B.仪器分度线本身不可能绝对准确； C.外界环境等的变化对测量产生一定影 响。
测量值总是实验基础上的成果可以连续几次获奖。
• 1997：发明了用激光冷却和俘获原子的方法
Steven Chu
Cohen-Tannoudji
William D.
Phillips
• 1998：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子
Robert B. Laughlin
Horst L. Stormer
物理实验课的目的和任务是：
1.传授系统的实验方法和实验技能，培养从事科学实 验的基本能力。通过实验要求学生做到：弄懂实验 原理，了解一些物理量的测量方法；熟悉常用仪器 的基本原理和性能，掌握其使用方法；能够正确记 录、分析判断实验结果，并能写出比较完备的实验 报告。 2. 培养实事求是的科学态度和坚韧不拔的工作作风。 3. 通过对物理实验现象的观察、分析和对物理量的测 量，加深对基本物理概念和基本物理定律的认识和 理解。 4. 提高科学思维、分析与创新能力，逐步树立、深化 “实践第一、勇于创新”的观念
1 1 n X ( d1 d 2 d3 ...... d n ) di n n i 1 测量值的结果表示为： x x x
x
...... d n xn x
我们说，测量值与平均值之差，称为偏差或残差，而前面 所讲的误差为测量值与真值之差，两者是有差别的。由于真值 一般无法得到，但当测量次数很多时，多次测量的平均值最接 近于真值，因此实际计算时用偏差代替误差。
Daniel C. Tsui
• 2001：玻色-爱因斯坦凝聚
Eric A. Cornell Wieman
Wolfgang Ketterle
Carl E.
丁肇中
Samuel Chao Chung Ting (1936～ )
实验物理学家 与美国物理学家里奇特因发现 J/ψ粒子 而获得1976年诺贝尔物理学奖
（3） 均方根偏差（标准偏差）→ 标准误差
二、测量和误差的基本概念
1. 测量
（1）定义：以确定被测对象量值为目的的全部操作。 测量是物理实验的基础。
或者说，测量是将待测量与选作标准的同类量进行 比较， 得出倍数值。该标准量为单位，倍数值为 数值。
L 3.15 cm
数值
单位
L 3.15
表示一个被测对象的测量值时必须包括数值和单位
（2）分类: 按测量方法进行分类
随机误差
•定义:在同一条件下，对同一量进行多次测量时，如果 没有系统误差，测量结果仍会出现一些无规律的起伏， 这种偶然的，不确定的偏离叫做偶然误差。 •产生原因：偶然误差是由于人的感官灵敏程度和仪器 精密程度有限以及实验中难以确定的因素（如温度、 湿度、电源电压的起伏、空气流动、振动等的影响。） 而引起的。 •特点：随机性（忽大忽小，忽正忽负，没有规律）， 但当测量次数比较多时服从统计规律。最常见的就是 正态分布（高斯分布）。 •消除方法：多次测量取平均值
粗大误差：由于实验者粗心大意或环境突发性干扰
而造成的,该测量值为坏值，在处理数据时应予以剔除。
三、算术平均值与误差的估算
1.单次直接测量的误差估算 （1）取仪器误差 （2）取仪器最小刻度的一半（若没有给出仪器误差） 说明：对有游标的器具和非连续读数的仪器（电子秒 表，数字仪表），取分度值。对连续读数仪器，取分 度值的一半。 例如：电子秒表：23.06±0.01（秒） 因为电子秒表为非连续读数仪器，它的最小分 度为0.01秒 若米尺的分度值为1mm，由于是连续读数仪 表，仪器误差取分度值的一半0.5mm。
提
纲
1. 为什么要上物理实验课 2. 测量、误差和不确定度估计 3. 作图法和最小二乘法 4. 怎样上好物理实验课 5. 学生网上选课须知
以诺贝尔物理学奖为例：
• 80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。 20%的 奖中很多是实验和理论物理学家分享的。 • 实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个 实验的检验。
（2）误差的分类 根据误差性质和产生原因可将误差分为以下几类:
系统误差
• 定义：在一定的条件下（指仪器、方法、环境和观测 者一定），多次测量同一量时，误差的大小和符号均 保持不变；而当条件改变时，误差按某种确定的规律 变化（如递增、递减、周期性变化等） • 分类：仪器误差；理论误差（方法误差）；个人误差 •产生原因：仪器，理论推导，实验方法，操作，环境 等。 •特点：确定性、有规律性、可修正性 •消除方法：改进、修正、矫正。
科學家 最重要 的品質 是誠實 !!!!!!!!
一、物理实验课的地位、作用和任务
杨振宁教授：“物理学是以 实验为本的科学。” “大学物理实验”是对高等 学校学生进行科学实验基本训练 的的一门独立的必修基础课程； 是学生在大学接受系统实验方法 和实验技能训练的开端。
为什么要开设实验课？ 实验课的主要目的是什么？