实验1基本度量与误差传递-清华大学物理系.PDFVIP

實驗 1 基本度量與誤差傳遞 圖 1: 基本度量實驗使用的器材和各種待測物。後排左至右分別為槓桿式天平、 等臂式天平、輻射偵測器暨輻射偵測頭；前排左至右：游標尺、螺旋測微器、 球徑計曲度量測器( )和砝碼組。以及三個不同內徑的塑膠圓柱管、鐵球、長方體 木塊、平面玻璃片和曲面玻璃。另有準確度0.02 g的電子天平和準確度高達 10-5 g的高精密分析電子天平 (未呈列於照片中) 。 學門領域：普通物理實驗 關鍵字 (Keywords) ：測量值、估計值、誤差傳遞 (一) 目的： 認識實驗常用的 幾種基本量測儀器 ，瞭解其設計原理，並熟悉正確的使用 方法。 1. 建立實驗測量的基本概念和實驗數據的正確取法。 2.瞭解實驗數據的誤差來源，實驗數據和誤差的正確處理流程。 3. 建構數據分析的基本常識和處理技巧 。 二、數據分析原理及方法： 物理是一門以實驗為基礎的科學 ，因此在物理學科的學習過程中 ，物理實驗課 程是一門很重要的 必修課程。而物理實驗結果的正確與否，不僅取決於實驗數據的 量度是否正確，正確的數據處理和分析過程也非常重要。開始基礎物理實驗課程的 第一步是常用的幾種基本測量儀器的認識和操作。本實驗設計使用一些基本的測量 儀器 ，進行基本物理量的簡單測量實驗 ，包括長度與質量的測量。 並藉由以不同精 確度的長度和質量測量儀器，測量各種待測物的長度和質量。使學習者得以熟用各 種基本度量儀器、不同度量儀器間的精準度差異，以及實驗誤差的來源。同時 學習 ※1 認識實驗數據的 可信度“ ”與精密度的概念有一些體會 。首先介紹數據處理： 熟悉基本度量儀器與數據分析 -201709修訂 第 1頁 / 共 20 頁 (一) 表示數據的方式 要完整 且精確地表示實驗量得的物理量 ，數量 、精密度和單位三者缺一不可。 ( ) n 為了清楚地表示一個數值 ，最好用簡潔的方式記錄 ，如寫成 abc ± d × 10的科學 ※2 符號形式 ，並附上適當的單位。 (二) 有效數字和捨入 在記錄實驗數據和實驗結果時 ，要使用適當位數的有效數字 ，以正確表達實驗 的 “準確度” ※3 。例如，測量 (長度時直接從儀器) (直尺)刻度上讀出來的數量必定在某 一位數中止。我們在記錄數據時，除了從儀器上直接讀下精確的數字 (如“25.8“cm ) 外 ，通常再加一位估計數字例如( “5“) ，最後的這一位估計數字當然是不準確的 ，這 個包含估計數字的數據 (“25 . 85“cm ) ，就稱作 “有效數字“ 。 數據經過運算後 ，需要將運算結果所得多餘的位數做“捨或” “入時” ，可以按 “四 捨六入”原則 ，即： (1) 要捨去部份的第一位數是 “6或是大於” “6的數” ，則捨去後將前面一位數加 1 ， 例如： “1.478”經捨入得“1.48” 。 (2) 要捨去部份的第一位數是 “4或是小於” “4的數” ，則捨去後的前面位數不變 ，例 如：“1.472”經捨入得“1.47” 。 (3) 如果捨去部份只有一位 ，其值為“5則由前面一位數的奇“ 、偶決定：“遇雙便捨 “ ，“逢單則入“ ，使捨入以後的數最後一位是偶數。這樣在運算中會比較好處 理；同時就機率而言 ，捨和入的機會一樣多。如果捨去部份不僅有一位數 ， 而其第一位數為“5“ ，則捨去後前面一位數加 “1“即四捨五入(