大学物理实验绪论-不再因为别人过得好而焦虑.ppt

大学物理实验绪论（一） 中国科技大学 天文与应用物理系 轩植华 介绍 独立课程，与课堂教学不同步。 由浅入深的四级课程体系。 时间：第4周到第16周，每周做一次实验。下午2：00-5：00 ；晚7：00-10：00。 必修课：成绩如果不及格，一年后重修。 注意事项 迟到15分钟以上不得做实验 ； 病假要有医院证明，事假要有系主任和教务处处长签字的假条。以后可另行补做。否则按旷课处理。 遇法定节假日和全校活动，跳过一次课，系级活动不得影响教学。 教学安排 第4,5周在多媒体教室大班上绪论课(请带教材）,以后到一教实验室做实验. 第6周做“随机误差统计规律”(p.62)、“单摆设计”(p.125)两个必做实验. 以后按课程表循环.少数实验为两人一组，其余为独立操作.(见大课表） 第16周期末总结考核（形式另定）. 在实验前写好预习报告（无预习报告不得做实验），课后完成报告，连同原始数据一起，在做新实验前交给老师。写明姓名学号,做实验的时间. 实验设备有编号，按分组顺序“对号入座”。否则操作分易错误. 报告上的记分为总分(预习,操作,结果,分析）. 怎样上好实验课 预习报告：名称、目的、原理（扼要-一张纸足以，主要公式、电（光）路图） （预习报告为正式报告的一部分） 原始数据：记录所使用的仪器。忠实记录测量数据，测量完毕后，请教师检查数据并签字。最后,将仪器摆放好. 实验报告：数据处理、测量结果及其不确定度，结果的正确表述，必要的图表、思考题、讨论等,不必再抄原始数据。 提交报告双轨制 1，手写板，在预习报告和原始数据基础上，完成计算、表述、答题、讨论等。下一周上课时交给任课老师。 2，提倡电子版。用WORD 文档。ORIGIN 软件作图和处理数据。“提交”然后“确定”，文字提示：提交成功。 测量的不确定度 等精度测量 A类不确定度 B类不确定度 展伸不确定度 间接测量的不确定度 研究不确定度的意义 物理量的测量 把待测物理量直接或间接地与一个被选做标准的同类物理量做比较。 测量结果应包括这种比较操作所得到的比值、单位，还应说明这一结果在什么范围内的置信概率。 读数的有效数字 一般情况下，估读最小刻度的若干分之一。 数字仪表，按仪器所显示的数字。 修约：四舍六入五凑偶 27页 加减乘除运算的有效数字 等精度测量 等精度测量：同一个人、用同一仪器、用同样的方法、在相同条件下多次测量同一 物理量（5同）。 实际上，事物总在不断变化，只要这种变化较小，不影响测量结果，就算等精度测量。 其它为不等精度测量。 测量列：多次等精度测量，n次 无法判定哪一次更可靠； 可以预期它们的平均值最可靠； 当测量次数 n 趋于无穷时，只要能排除系统误差（如仪器或环境因素），其平均值就是被测物理量的“真值”。 A类不确定度 设想球磨机生产出一批钢球。用螺旋测微器测得一个球的一个直径值为 D=12.345 mm 我们无法判断这个球“圆的程度”， 更无法判断这批球“圆的程度”以及它们大小的“均匀度”。 为此要采集多个样本 对于第一种情况，沿不同方向多次测量直径，求平均值,并研究各个测量值与平均值的离散性. 得到“圆的程度”. 对于第二种情况，随机取若干钢球,分别测量它们的直径，求平均值,并研究各个测量值与平均值的离散性. “均匀度”. 测量列的期望值---平均值 如何评价该测量列中测量值的离散程度：测量列的标准差 贝赛尔公式 正态分布 当有大量的、彼此无关的等权重的次要因素随机地影响测量结果，而测量次数趋于无穷时，测量值与平均值之差成为连续型随机变量，其概率密度分布为正态分布： 正态分布特点 对称性：测量值比平均值大或小者几率相等 单峰性：测量值接近平均值的几率最大,与平均值相差越大者几率越小 有界性 归一化：曲线下面积为1 测量列标准差的统计学意义 标准差反映了测量值的离散程度 当测量次数足够大时（比如大于10次），测量列中任一测量值与平均值之差落在正负标准差范围内的概率为0.683. 落在2倍正负标准差内的概率为0.955. 落在3倍正负标准差内的概率为0.997. 测量列的平均值与测量次数有关，它的涨落随着次数增加而减小。平均值的标准差即测量列的A类标准不确定度为 平均值标准差的统计意义 待测物理量在 的概率为0.683; 在 的概率为0.955; 在 的概率为0.997. 不写明概率，应默认为0.95. 数据的舍弃 在多次等精度测量中,如果有个别数据偏差很大,应慎重对待.往往新规律就孕育于 “异常”之中. 与测量列的平均值之差大于该测量列标准差的3倍,按高斯分布,其概率小于0.3%.对于有限次测量,可以判断为差错,予以