医用物理实验绪论09-10.pptVIP

医用物理实验课程绪论 上海交通大学物理实验中心 2009年  1. 为什么要上物理实验课 2. 测量、误差和不确定度估计 3. 作图法 4. 怎样上好物理实验课 5. 学生上课须知 1.为什么要上物理实验课 1.1 物理实验的作用 1.2 物理实验课的目的 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。 有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。 物理实验课的目的 学习基本实验方法和实验技能 加深和巩固理论课所学知识 培养分析和解决问题的能力  物理实验课程不同于一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。 希望同学们能重视这门课程的学习，经过半年的时间，真正能学有所得。 2. 测量、误差和不确定度估计 2.1 测量与有效数字 2.2 测量误差和不确定度估算的基础知识 测量与有效数字 测量 有效数字的读取 有效数字的运算 有效数字尾数的舍取规则 测 量 物理实验以测量为基础，所谓测量，就是用合适的工具或仪器，通过科学的方法，将反映被测对象某些特征的物理量（被测物理量）与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，其比值即为被测物理量的测量值。  直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较直接得到测量值； 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，求得该被测物理量。 测量值 = 读数值(有效数字)+单位 有效数字＝可靠数字＋可疑数字（一位） 有效数字的读取 15.2mm 15.0mm 有效数字的运算 加、减法：诸量相加（相减）时，其 和（差）数在小数点后所应保留的位 数与诸数中小数点后位数最少的一个 相同。 4.178 + 21.3 25.478 = 25.5  乘、除法：诸量相乘（除）后其积（商） 所保留的有效数字，只须与诸因子中有效 数字最少的一个相同。 4.178 × 10.1 4178 4178 421978=42.2 有效数字尾数的舍入规则 例：将下列数字全部修约为四位有效数字 1）尾数≤4，11.118 2）尾数≥6，11.119 3）尾数＝5， a）5右面还有不为0的数 11.119 11.119 b） 5右面尾数为0则凑偶 11.118 11.118 测量误差和不确定度估算的基础知识 误差 随机误差的处理 测量结果的不确定度表示 间接测量不确定度的合成 对一待测物理量 x 误差dx ＝ 测量结果 x －真值μ 测量误差存在于一切测量过程中，可以控制得越来越小，不可能为零。 系统误差 定 义：在对同一被测量的多次测量过程中， 绝对值和符号保持恒定或随测量条件的 改变而按确定的规律变化。 产生原因：由于测量仪器、测量方法、环境带入。 随机误差的处理 定 义： 在对同一量的多次重复测量中绝对 值和符号以不可预知方式变化的测 量误差分量。 产生原因：实验条件和环境因素无规则的起伏变 化，引起测量值围绕真值发生涨落的变 化。  (1) 小误差出现的概率比大误差出现的概率大； (2) 无穷多次测量时服从正态分布； (3) 具有抵偿性。 取多次测量的平均值有利于消减随机误差。  标准差小：表示测得值很密集，随机误差分布范围窄，测量的精密度高； 标准差大：表示测得值很分散，随机误差分布范围宽，测量的精密度低。  任意一次测量值落入区间 的概率为  扩大置信区间，可增加置信概率  在测量次数n较小的情况下，测量将呈t分布； n 较小时,