大学物理实验绪论16427.ppt

大学物理实验课程绪论 绪 论 物理实验的重要性 物理学是一门以实验为基础的自然科学。在物理学发展过程中，发现新的物理现象，寻找物理规律，验证物理定律等都离不开物理实验。 以诺贝尔奖为例： 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。 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。 预习报告内容： （2）任意一次测量值落入区间的概率为这个概率叫置信概率，也叫置信度 对应的区间叫置信区间，表示为 直接测量量不确定度估算过程与表示 1.求测量数据的平均测值2.计算3.不确定度 4.表示测量结果 直接测量量不确定度计算举例 例1：用螺旋测微计测某一钢丝的直径，6次测量值Li分别为:0.249 mm, 0.250 mm, 0.247 mm,0.251 mm, 0.253 mm, 0.250 mm; 同时读得螺旋测微计的零点为：+0.008 。请给出完整的测量结果。  解：（零位修正）测量结果表示为 设：待测量与各直接测量之间有函数关系 则：待测量的平均值待测量的不确定度间接测量量的不确定度计算 1.求出各直接测量量的平均值和不确定度; 2.计算间接测量量 ; 3.利用公式求出 和 (亦可由已列出的 传递公式直接进行计算); 4.表示测量结果。 间接测量量的不确定度合成举例 §1.2 有效数字及运算法则 二 、 有效数字运算法则 ②乘除法 指针式仪表及其它器具 读数时估读到仪器 最小分度的1/2～1/10，或使估读间隔不大于仪器基本误差限的1/5～1/3。 直接读数注意事项 注意指针指在整刻度线上时读数的有效位数。 如：计算出不确定度为0.1322，截取一位数为0.1。 b.测量结果的最末位保留与不确定度位数相对齐来确定。 如：某测量数据计算的平均值为2.1554cm，其不确定度计算得0.0164，则测量结果为:(2.16±0.02)cm a.规定大学物理实验中的直接测量结果，其不确定度用一位有效数字表示即可。如果是计算过程的中间结果，不确定度最好用两位。相对不确定度用百分数表示，有效数字不超过两位。 不确定度的有效数字 系统误差：重复测量中保持恒定或以可预知的方式变化的测量误差分量 偶然误差：由于偶然或不确定因素造成的每一次测量量值无规则的涨落 螺旋测微计的测力在一定范围内随机变化、读数时的视差、圆柱体直径不一致 零点不准 电表0点 调0理论公式本身的近似性或测量方法的不完善 单摆测重力加速度 忽略摆线质量和空气阻力，要获得更精确的值 必须对公式进一步修正 在某些实验中，不同温度对实验结果有一定的影响 即使采用正确的测量方法，由于测量仪器和测量者的原因，测量结果存在不确定成分。用不确定度u来表示。 不确定度分2种一种是a类不确定度 将下列数字取4位有效数字 尾数=41.11841.118 尾数=61.11861.119 尾数=51.11751.1181.1185 1.118 通过多次实验，发现大部分的偶然误差遵循正态分布规律 x代表某一物理量的实验测量值，f（x）为测量值的概率密度 B类不确定度又分为2种 先计算测量数据的平均值 修正 Ua 多次测量 所以b类没有ub1 先计算测量数据的平均值 修正 Ua 多次测量 所以b类没有ub1 合成 绝对不确定度 相对不确定度 对于一些没有办法直接测量的物理量，首先要先得到间接测量的物理量与可以直接测量的物理量之间的关系 计算各直接测量量的平均值，代入函数计算待测量的平均值 分别对可以直接测的量求偏微分 相加：间接测量量的不确定度为直接测量量的绝对不确定度平方和 再开方 相乘：直接测量量的相对不确定度平方和 再开方 指数形式 总结一下间接测量量的不确定度计算 * ① 实验名称、目的、主要仪器； ② 原理简述（主要公式、原理图）； ③ 实验步骤 ④ 列出记录数据表格（分清已知量、指定量、待测 量和单位）。★ 写明姓名、学号、班级、组别、实验日期等.★ 预习报告是实验工作的前期准备,要求简单明了。 （1）实验名称； （2）实验目的； （3）主要实验仪器设备； （4）实验原理（简明自叙，并附有必要的公式及原理图）； （5）实验内容（简明叙述）； （6）数据记录与处理（实验数据表格、数据处理主要过程、作图及实验结果）； （7）分析讨论（误差分析等）。 ★ 写明姓名、学号、班级、组别、日期等. 实验报告内容 §1.1 测量的不确定度 一 、测量 1.直接测量与间接测量 测量 直接测量 间接测量 数值 单位 二、误差 任何测量结果都有误差！ 1、真值：待测量客观存在的值 (绝对)误差： 真值 测量值 相对误差