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大学物理实验绪论 2011年3月  经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。 近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。 很多工程学科是从物理学的分支中独立出去的。 科技工作者和一样技术人员需要掌握物理知识、实验技能和物理学的研究方法。 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。  1997：发明了用激光冷却和俘获原子的方法 Steven Chu Cohen-Tannoudji William D. Phillips 1998：量子霍耳效应，电子能够形成新型粒子 Robert B. Laughlin Horst L. Stormer Daniel C. Tsui 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 培养实验能力 借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器； 运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断，体会实验的基本设计思想； 正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，分析误差原因，说明实验结果，撰写合格的实验报告； 能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。 提高实验素养 培养理论联系实际和实事求是的科学作风； 严肃认真的工作态度； 主动研究和创新的探索精神； 遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。 §1.1 测量及分类 §1.2 测量误差 §1.3 仪器误差 §1.4 随机误差估算 §1.5 有效数字 §1.6 测量结果的评定 §1.7 常用数据处理方法 测量 就是借助一定的实验器具，通过一定的实验方法，直接或间接地把待测量与选做计量单位的同类物理量进行比较的全部操作。简言之，测量是指为测定被测对象的量值而进行的一组操作。  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。 等精度测量 在实验方法、仪器、环境、实验者相同的条件下，对同一物理量反复多次测量的过程。(有相同的可靠程度) 非等精度测量 在实验方法、仪器、环境、实验者不同的条件下，对同一物理量反复多次测量的过程。(可靠程度一般不相同) 测量值 = 读数值(有效数字)+单位 有效数字＝可靠数字＋可疑数字 仪器误差 表示在正常使用仪器的条件下,仪器的示值与被测量真值之间可能产生的最大误差的绝对值。 仪器的误差 的注明方式 仪器上直接写出精确度来表明该仪器的仪器误差（示值误差、仪器允差）P14 【例】精确度为0.05mm的游标卡尺其仪器的误差就是0.05mm 仪器的最小分度的一半或最小分度作为仪器误差. 根据仪器的准确度等级来表明该仪器的仪器误差 【例】1.5级,量程为100mA的电流表其测量示值的误差为 二、正态分布的置信概率与置信区间 三、有限次随机误差的估算 1.测量列的平均值（近真值） 2.测量列的标准误差 实际上，σ无法求得，因为式中真值是不知道的。 实际操作时，可用标准偏差作为标准误差得估计值。 3.测量列的标准偏差 表示任意一次测量值落在 区间内的概率为68.3% 。反映了测量值偏离平均值的情况。 它并不是一个具体的测量误差值，反映了在相同条件下进行一组测量后，随机误差的分布情况，只具有统计性质的意义 。 4.平均值的标准偏差 一、有效数字的概念 1.定义 可靠数字：直接读出的 可疑数字：估读出来的，1或2位 2.基本性质 有效数字的位数与仪器准确度有关 有效数字的位数与小数点的位置无关 有效数字的科学记数法 物理常数如π、e以及常系数如2、 等的有效数字位数在计算中可以任意取位 有效数字的读取 15.2mm 15.0mm 仪器精度对有效数字位数的影响 用米尺测为8.6mm，用游标卡尺测为8.60mm，用千分尺测为8.612mm，有效数字位数分别是2位，3位和4位。 测量方法对有效数字位数的影响 用分度值0.1s的停表测单摆周期，测得一个周期为0.9s。如果连续测100个周期得100T＝91.2s，则100T＝0.912s 二、有效数字的运算规则 可靠数字与可靠数字进行运算时，其结果仍为可靠数字 可疑数字与可靠数字以及可疑数字与可疑数字进行运算时，其结果为可疑数字 在运算最后结果中一般只保留一位可疑数字，其余可疑数字应根据尾