物理实验绪论课.pptVIP

物理实验绪论课 物理实验课程的教学目的 实验测量 测量误差 误差的估算 有效数字 测量的不确定度和测量结果的评定 数据处理方法 实验报告 设计性实验 绪论课作业 物理实验课程的教学目的 物理实验是工科院校学生的一门必修的公共主干基础课程，是学生进校后进行一系列实验训练的开端，是唯一的一门独立的实验课程。单独开课，单独考核、记分（与其它实验课不同），考核不合格者重修，再不合格就会影响毕业。 学习物理实验，应达两大目的： 1、（作为独立课程）掌握物理实验的三基知识： 基本知识 基本方法 基本技能 加深对理论的理解，培养观察问题、分析问题、解决问题的能力。 2、（作为后继实验课程的基础）为后继实验课程打下必要的基础。 掌握普遍的实验基础知识、基本方法和实验操作技能，培养科学的实验素养，为后继实验课打下必要的实验基础。 实验测量 1．按测量方式分为：直接测量和间接测量。 直接测量： 用量具或仪表直接读出测量值的，称为直接测量。如用米尺测长度，用温度计测温度，用电压表测电压等都是直接测量，所测的长度、温度、电压等称为直接测量值。 间接测量： 有些物理量无法进行直接测量，而需依据待测量与若干个直接测量值的函数关系求出，这样的测量就称为间接测量。大多数的物理量都是通过间接测量。如测量小铜柱的密度时，可以直接用量具测出它的直径d和高度h，用天平称出它的质量m，再根据密度公式计算出铜柱的密度。象这样被测量是由直接测量值再经过物理公式计算得出的，称为间接测量。 2．按测量条件分为：等精度测量和不等精度测量。 等精度测量： 测量条件相同的一系列测量称为等精度测量。如由同一个人在同一仪器上采用同样测量方法对同一待测物理量进行多次测量，每次测量的可靠程度都相同，这样的测量就是等精度测量。物理实验中对某一个量的多次测量都是针对等精度测量而言的。 不等精度测量： 测量条件完全不同或部分不同，各测量结果的可靠程度自然也不同的一系列测量称为不等精度测量。例如；在对某一物理量进行多次测量时，选用的仪器不同，或测量方法不同，或测量人员不同等都属于不等精度测量。对不等精度测量所得到的结果求其平均值是没有实际意义的。 没有特别声明，我们指的多次测量都是等精度测量。 测量误差（ 1） 测量误差=测量值—真值≈测量值—平均值 写成公式为： 误差存在于一切测量之中，它的大小反映了人们的认识接近于客观真实的程度。 ? 误差的分类 1．? 系统误差及其特点 系统误差：由实验系统本身的因素（如仪器精度所限、理论方法的近似、环境的固定影响，甚至人的生理缺陷等）造成的误差。 如：电表零点不准引起的误差；由于摩擦力的存在，机械能守恒只能是一种近似，这种近似引起的误差。这些均属于系统误差。 系统误差的特点： 误差恒定或按一定的规律变化，服从因果规律，可以设法减小或甚至消除。 在实验中教学中，由于条件的限制，不可能也没有必要完全消除系统误差。在评价实验结果时，应认真对系统误差进行分析。 2．? 随机误差及其特点 随机误差：由实验环境中某些不确定（很难确定其因果关系）的因素引起的误差。 如：无规则的温度变化，气压起伏，地基、桌面的振动，电磁场的干扰，光线的闪动，电压、电流的波动，以及观察者感官（听觉、视觉、触觉）分辨能力的微小变化等。 随机误差的特点：误差时大时小，时正时负，不可预各，服从统计规律，可通过多次减小随机误差。 测量误差（2） 随机误差服从高斯正态分布规律（见上图）。 我们从图中可以看出，随机误差具有以下性质： ① 单峰性 绝对值小的误差出现的概率要比绝对值大的误差出现的概率大。 ② 对称性 绝对值相等的正误差和负误差出现的概率相等。 ③ 有界性 绝对值很大的误差出现的概率趋于零。 ④ 抵偿性 随机误差的算术平均值随着测量次数的增加而趋于零。 在多次等精度的测量中，误差误差的分布函数为： 式中G（△x)表示在误差值△x附近单位误差间隔内误差值△x出现的概率，而称σ为标准误差。图中横轴△x表示随机误差，而纵轴G（△x)表示它出现的概率，坐标原点△x=0处，是对应于真值的位置，正态分布曲线下面的面积（即G（△x)函数的积分）表示各种误差出现的概率。当然，所有误差出现的