大学物理实验(修改稿)详解.ppt

大学物理实验;一 序言;研究方法; 实验是有目的地去尝试，是对自然的积极探索。科学家提出某些假设和预见(推测) ，为对其进行证明，筹划适当的手段和方法，根据产生的现象来判断假设和预见的真(假设成立)伪(修改假设)。因此科学实验的重要性是不言而喻的，其中物理实验自然也雄居要位。;2 物理理论和物理实验; 这种相互促进、相互激励、相互完善的过程的实例是数不胜数的...它们都是; 1924年法国人德布洛伊（De. Broglie）在光的微粒性的启发下，明确提出了实物粒子具有物质波动性，即波和粒子的缔合概念。通常人们将它描述为波粒二重性，即p=h/λ，这是一个大胆而伟大的假设。; 1927年，美国科学家戴维孙（C.J.Davisson）和盖尔末(L.H.Germer)用被电场加速过的电子束打在镍晶体上，得到衍射环纹照片。从而计算并证实了p和λ之间关系的假设，使德布洛伊的理论得以被公认。 De.Broglie和C.J.Davisson分别获得1929年和1937年的诺贝尔物理学奖。; 1895年伦琴在实验上发现了新的电磁辐射，并称其为X射线（它是由高速电子轰击重元素靶而产生的波长在nm量级的电磁辐射）。 X射线的发现进一步推动气体中电传导的研究。 J.J汤姆逊说明了被X射线照射的气体具有导电性是由于X射线引起分子电离而使气体带有电荷。这给劳伦茨创立电子论提供了实验基础。而电子理论又给Zeeman效应，即光谱线在磁场中会分裂，这一事实以理论解释。而Zeeman分裂后来又扩展到可见光以外的波段，产生了各种“磁共振”理论和技术。这一连串的事实关系表明了实验物理和理论物理之间的密切关系和相互激励而共同推进物理学发展的进程。;以诺贝尔物理学奖为例：;3 科学实验和教学实验; 教学实验以传授知识、培养人才为目的。培养学生未来进行探索的基本能力。教学实验都是理想化了的，排除了次要干扰因素，经过精心设计准备，是一定能成功的。尽管如此，教学实验的地位仍然是非常重要的。教学实验担负着培养学生科学素质的任务。; 学生的任务主要是积累知识、提高能力和培养素质。某种意义上说，不管学生自己是否意识到，实际都在建造自己通向未来事业高峰的阶梯。每个人建造阶梯的过程和结果取决于诸多主客观因素，会有所不同。无论如何总以明确目标自觉行动为先。; 物理实验课是一门基础实验课，是知识的底层，这底层的重要性是不言而喻的。 希望同学们充分发挥主观积极因素，提高学习效益，切莫辜负好时光。 ;二 物理实验课的目的; 学习实验知识;培养实验能力;提高实验素养;三 物理实验课的基本程序;实验记录本;用实验报告纸写出完整的实验报告;如未能完成实验,应写出中止实验的理由! 凡未做实验或未交实验报告或抄袭别人数据者实验成绩记零分！;四 适用于所有实验的注意事项;第1章 测量误差与不确定度评定及实验数据处理;3.误差分类;1.1 测量及误差;不等精度测量： 在所有的测量条件下，只要有一个发生变化，所进行的测量为不等精度测量。; 误差是观测值与真值之差。 上述定义的误差也称绝对误差。; 完整地阐述测量结果应包括测量的不确定度。根据误差理论提供的依据，可对测量的不确定度作出估计(pp.5-6)。;误差分类; 大多数随机误差具有抵偿性，故可把μ定义为对同一被测量实行无限多次测量结果的平均值（即其“总体”的均值）。相当多的随机误差还有单峰性，随机误差分布绝大多数是“有界性”的。; 系统误差　　　　：包括仪器仪表校准的误差、个人习惯的误差、实验条件及不完善技术所产生的误差。系统误差表现在一系列测量中测量结果差不多都朝着相同方向偏离真值一定值。系统误差可以通过检查改进实验方法或测量设备引进相应的修正值，使之尽量减少。可在实验前，预见可能产生系统误差的来源，在实验中设法测量之，并在实验后从计算中消去之。; 还有一类误差，由于外界干扰、实验者的疏忽大意等原因而明显超出规定条件下的预期值，以前称为粗大误差。包含粗大误差的测得值或粗大误差称为异常值（outlier）。测量要避免高度显著的异常值。已被谨慎确定为异常值的个别数据要剔除。 ; 精密度是指重复测量的结果彼此接近的程度。彼此非常接近的，叫高精密度：彼此离散得大的，叫低精密度。因此，精密度描述实验重复性的好坏程度。 正确度是指测量值接近真值的程度。; 准确度是对测量的系统误差和随机误差的综合评定。通俗地讲，测量的准确度高是指测量数据比较集中在真值附近。;1.1.3 随机误差的统计规律;2.随机变量的数字特征（描述总体特征的参数）;例(p.11)：把测量结果看作随机变量X，μ为其期望（总体均值），则X-μ的期望 E（X-μ）=μ