武汉理工大学理物实验物理实验汇报绪论.ppt

;大学物理实验绪论;主要内容;学习物理实验课程的意义 ;物理实验课的任务;物理实验课的基本程序;阅读教材、资料：看懂原理，了解内容: 目的、原理、用什么仪器测哪几个物理量、怎么测量、注意事项 在统一的实验报告纸上书写实验预习报告，简明扼要。 在预习报告上回答预习思考题（课前完成） 另备纸张绘制好数据记录表格（实验数据不应直接记入实验报告）;;完成数据列表及填写 不能用原始记录替代实验报告中的数据表 进行数据处理，给出实验结论 要有主要计算步骤和明确的结果表达式 回答讨论思考题，小结 及讨论、建议。;附：实验报告样式参考;4.实验室规则;4.实验室规则——续;5.本学期内容安排;通知;第一章 测量误差与数据处理基础知识;1.1 测量与误差 ;什么是测量？;1.1.1 直接测量和间接测量;;;1.1.2 测量误差及表示方法;测量误差（error of measurement） 是测量值与待测量的真值（或约定真值）的差值。 绝对误差 = 测量结果－被测量的真值 相对误差 = 真值是一个理想的概念，一般说来是不知道的，实际测量中有时采用已修正过的被测量的算术平均值来代替真值，称为约定真值。 ;1.1.3 误差的分类;1 系统误差（systematic error）;2 随机误差（random error）;测量值的分布;随机误差的正态分布 大量的实验发现，重复测量次数趋近无穷多时，随机误差δ趋近如下分布，f (δ)反映误差δ出现的几率。;认识正态分布函数;认识正态分布函数;随机误差和系统误差的形象表示;能看出图示测量中随机误差和系统误差的相对大小吗？ （X0为真值）;1.2 测量不确定度（uncertainty of measurement）;“不确定度”与“误差”的区别;1.2.1 不确定度的评定 ;1.2.1.1 不确定度的A类评定 ; 由于测量误差的存在，每一个独立测量值不一定相同，它与平均值之间存在着残差： 表征测量值分散性的量——实验标准偏差为：;算术平均值的标准偏差： 就是测量结果 的A类标准不确定度。; 假设已知被测量之测量值分散区间的半宽为Δ，且落在 至 区间的概率为100%。通过对其分布的估计可得出B类标准不确定度uB为： 包含因子 ki 取决于测量值的分布规律 (包含因子 ki 也称为置信因子、置信系数） ;1. 以往的检测数据，有关的技术资料，说明书等 　如：钢卷尺说明书上给出，在量程1m内其最大误差为0.5mm；在量程1～2m内其最大误差为1.0mm。那么， Δ =1.0mm。 2. 根据实际情况估计的误差极限值 如：电子秒表的仪器误差限2.5×10-5秒。但是，由于实验者在计时开始和计时结束时都会有0.1～0.2秒左右的误差，所以估计时间的测量误差限为0.2秒。那么， Δ =0.2s。 ;常用分布与ki、 的关系 ; 在实验教学情况下，为简化起见，一般估计为矩形（均匀）分布，B类不确定度的计算公式为：? 其中，Δ取仪器的误差限或实际测量估计的误差极限值 。?;例1.2.1 知道某游标卡尺的仪器最大仪器误差为0.05mm，则按矩形分布计算标准不确定度： ;1.2.1.3 直接测量的合成标准不确定度评定 ;;直接测量的A类不确定度只有一个分量 （测量次数n≥6时） ;B类不确定度可能有多个分量;例1.2.2 用1米钢卷尺测量金属丝长度时，除卷尺的仪器误差外，还有测量时因卷尺不能准确地对准金属丝两端产生的误差，估计最大2mm，则计算B类标准不确定度： 因示值误差相应的不确定度是： 因不能准确对准金属丝相应的不确定度是： 故 ; 一般来说，实验测量值y落在区间 至 的概率大约只有68%。 扩展置信区间，可以提高置信水平。 将合成不确定度 乘以一个包含因子k（也称为置信因子），即得扩展不确定度： k的取值有两种： ;1．不需要准确给出置信概率时，k值可取2～3。 k值取2,则 的置信概率约为95%， k值取3, 的置信概率约为99%（重复测量次数不少于6次）。 在物理实验课中，扩展不确定度按此方法评定。 在实验报告中,简化起见, k值统一取2. 2.需要较准确给出置信概率时，为确定k值，需要先算出有效自由度,在实验教学中暂不作要求. ;1.2.３测量结果的表示;直接测量的结果计算;例1.2.3 用分度值为0.02mm的游标