大学物理实验—测量误差.ppt

* * * * * * * * 大学物理实验 北方民族大学物理实验中心 Fundamental physics experiment * 绪 论 大学物理实验是一门怎样的课程 * 密立根在1923年获诺贝尔奖时说： “科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前进。在实验过程中寻找新的关系，上升为理论，然后再在实践中加以检验。” ROBERT ANDREWSMILLIKAN 1868-1953 实验物理在物理学发展史上的重要性 *  伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终成为一门科学。 经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。 近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。 物理理论的正确性需通过物理实验进行验证。 总之，实验是物理学发展的基础,又是检验物理学理论的标准。 * 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。 * 大学物理实验课的作用 大学物理实验课是高等工科院校的一门必修基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。 * 大学物理实验课的任务 通过大学物理实验课的学习，学生应在习惯、知识、能力三方面达到如下要求。 （一）培养良好的科学实验素养。 （二）掌握物理实验理论基础知识,加深对物理学原理的理解。 （三）具有相应的实验能力。 * 大学物理实验课的作用 注意： 物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。 大学物理实验课是高等工科院校的一门必修基础课程。 是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。 第一章 测 量 误 差 §1 测量与误差 §2 误差处理 §3 有效数字的记录与运算 §4 测量结果的不确定度评定 §1 测量与误差 一.测量及其分类 测量是用仪器通过一定的方法，进行实验 比较，以某一计量单位，把待测量定量地 表示出来。 物理实验包含着：理论 ? 实验方法 ? 仪器选择 ? 测量 ? 数据处理 ? 结果分析等环节，可见物理实验包括测量，但物理实验决不是单纯的测量。 测量的分类 直接测量 间接测量 等精度测量 不等精度测量 测量值获得方法不同 测量条件不同 二.误差与偏差 1、真值与误差 测量值 ：通过直接测量或间接测量得到 的物理量的值。 绝对误差： 真值 : 一个物理量客观存在的量值，与测量所用的理论方法及仪器无关。 2、最佳值与偏差 最佳值：多次测量的算术平均值（近真值） 偏差： 对物理量X进行多次等精度测量，测量列为 三、误差的分类 系统误差 随机误差 过失误差 仪器因素 1. 系统误差 在同样条件下，对统一物理量进行多次测量，其误差的大小和符号保持不变或随着测量条件的变化而有规律的变化。 * 零点校正 注意观察端面吻合时，套筒上的零线是否与主尺上的准线对齐，若没有对齐而显示某一数值，则该数值称为零点读数. 测量结果应减去该修正值(零点读数) 螺线管为无限长，管壁磁漏可 忽略。 如： 由于理论推导中的近似,产生的系统误差 理论因素 人为因素 心理作用，读数（估计）偏大或偏小。 生理因素 听觉 嗅觉 色觉 视觉 对音域（20HZ--20KHZ） 的辨别。 对音色的辨别。 系统误差特点是 增加测量次数误差不能减少，只能从方法、理论、仪器等方面的改进与修正来实现。表现出恒偏大、恒偏小或周期性的特点，影响实验结果的正确度。 确定性 设计实验时应加以考虑，做完实验后作出分析。 测量过程中另一类不可避免的误差,来自于大量的微小的干扰的合成。其影响程度表现为随机特性，增加测量次数可减小其影响。 2. 随机误差 误差 = 随机误差 + 系统误差 3.精密度、正确度、准确度和精度 精密度－随机误差；正确度－系统误差； 准确度－随机误差与系统误差综合大小。 精 度 －一种泛指，物理意义不明确。 （a)精密度？正确度？ (b)精密度？正确度？ (c)精密度？正确度？ (d)精密度？正确度？ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *