大学物理实验绪论课(10-11-2)

郑州航院数理系E-mail:[e-mail]郑州航院数理系物理实验中心郑州航院数理系请各班班长到物理实验中心找霍海波老师领取大学物理实验教材和大学物理实验报告纸（每人7份）霍海波15838360327【注意】郑州航院数理系【实验课教学安排】大学物理实验绪论杜银霄基本测量林皓电位差计测量微小电压林皓等厚干涉现象的观察和测量林皓空气比热容比的测定霍海波扭摆法测定物体转动惯量侯海兴光电效应测普朗克常数侯海兴稳恒的电流场模拟静电场张新月郑州航院数理系【代课教师的联系方式】林皓13333836233霍海波15838360327侯海兴13663863905张新月13700858394郑州航院数理系《大学物理实验》上课须知做实验前必须预习，并写出预习报告。实验报告（含预习报告）必须在完成实验后的一周内交给各个代课老师。无故迟交报告者，成绩降低一个等级。一旦选课，学生必须准时到实验室进行实验。有病或有急事须办理请假手续，不然该次实验按0分处理。选课后不做实验、因迟到而被取消实验资格、不交实验报告的学生该实验成绩按0分处理。交实验报告时应检查一下自己的信息是否写全。物理实验成绩评定方法本学期所开设的物理实验共计7个。每次实验成绩，按满分100分进行评分，其中预习报告占10分，实验成绩（主要为实验报告中的数据处理和实验结论和讨论）占50分，代课教师根据学生的实验情况综合打分（实验操作及记录）占40分。本学期最终的实验成绩按7个实验的总成绩进行平均，平均后所得分数即为每位学生本学期的最终实验成绩。郑州航院数理系实验报告物理实验成绩评定方法实验操作要求遵守实验室规则；了解实验仪器的使用及注意事项；正式测量之前可作试验性探索操作；仔细观察和认真分析实验现象；如实记录实验数据和现象;用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得改动整理仪器，清扫实验室。郑州航院数理系大学物理实验绪论课-----测量、误差和数据处理1.测量与误差2.测量的不确定度3.有效数字4.实验数据处理郑州航院数理系1.测量与误差1.1测量1.2误差1.3误差的分类郑州航院数理系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，把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。1.1测量郑州航院数理系被测量的测量结果用数值（标准量的倍数）、标准量的单位（物理实验中一般采用SI制）以及结果可信赖的程度（不确定度）来表示。没有单位的物理量是没有意义的！1.1测量注意：在国际单位制（SI制）中，以米、秒、千克、安培、开尔文、摩尔和坎德拉作为基本单位，其他量都由以上七个单位导出，称为国家单位制的导出单位。因此，测量的必要条件是被测物理量、标准量及操作者。测量结果应包含数字和单位，必要时还要给出测量所用的量具或仪器，测量的方法及条件等。cm15.3L数值单位15.3L郑州航院数理系测量的分类1.直接测量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的测量值。234567890郑州航院数理系2.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。如：测圆柱体的体积hdhdV241郑州航院数理系1.2误差◇在实际的测量过程中,由于测量仪器、测量方法、测量条件和测量人员的水平以及种种因素的局限,不可能使测量结果与客观存在的真实值之间完全相同,我们所测得的只能是某物理量的近似值。◇任何一种测量结果的量值与真值之间总会或多或少地存在一定的差值,将其称为该测量值的测量误差,简称“误差”,误差的大小反映了测量的准确程度。郑州航院数理系绝对误差=测量值－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。误差的表示0xxx绝对误差真值%1000xEx郑州航院数理系平均值假定对一个物理量进行了n次测量，测得的值为xi(i=1,2，…，n)可以用多次测量的算术平均值作为被测量的最佳估计值，测量次数n为无穷大时，算术平均值等于真值。nxxnii/)(1多次测量的平均值郑州航院数理系误差的来源来源测量过程中产生处理测量数据时产生仪器方法环境主观误差的消除或减小是实验技能问题，采取各种措施将它降低到最小程度。郑州航院数理系偶然误差系统误差误差1.3误差的分类（1）系统误差在相同条件下（指方法、仪器、环境、人员）多次重复测量同一量时，误差的大小和符号（正、负）均保持不变或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差，它的特征是确定性。前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。郑州航院数理系天平不等臂所造成的系统误差仪器误差郑州航院数理系nIB0如：螺线管磁场公式成立条件是螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。由于理论推导中的近似,产生的系统误差。理论误差郑州航院数理系环境因素光点检流计接近时，静电干扰，使光斑移动等。郑州航院数理系（2）偶然误差偶然误差也被称为随机误差，是由实验中多种因素的微小变动所引起的。温度忽高忽低气流飘忽不定电压漂移起伏郑州航院数理系偶然误差没有规律,其大小和方向也都是不可预知的。但对一个量进行足够多次的测量,则会发现它们的偶然误差是按一定的统计规律分布的,最最典型和常见的分布规律是正态分布规律。郑州航院数理系2测量的不确定度◇由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度即为测量的不确定度,它给出测量结果不能确定的误差范围。一个完整的测量结果不仅要标明其量值大小,还要标出测量的不确定度,以表明该测量结果的可信赖程度。◇通常不确定度按计算方法分为两类,即用统计方法对具有随机误差性质的测量值计算获得的A类分量,以及用非统计方法计算获得的B类分量AB郑州航院数理系3.有效数字的一般概念从数据左起第一位非零数字起，到右边的全部数字称为有效数字。有效数字的最末一位是误差所在位，即是有误差的数字。有效数字=准确数字+一位欠准数字数学：2500.025.0物理实验：m2500.0m25.001234(a)分度值1mmL=3.23cm三位有效数字01234(b)分度值1cmL=3.3cm二位有效数字郑州航院数理系注意以下几点：各栏目都要注明名称和单位。栏目的顺序应充分注意数据间的联系和计算顺序，力求简明、齐全、有条理。反映测量值函数关系的数据表格，应按自变量由小到大或由大到小的顺序排列。列表法处理数据4.实验数据处理郑州航院数理系表1不同温度下的金属电阻值n1234567T(C)10.526.038.351.062.875.585.7R()10.42310.89211.20111.58612.02512.34412.670物理量的名称（符号）和单位有效数字正确郑州航院数理系基本测量郑州航院数理系电位差计测量微小电压箱式电位差计郑州航院数理系等厚干涉现象的观察和测量读数显微镜和光学劈尖郑州航院数理系空气比热容比的测定郑州航院数理系扭摆法测定物体转动惯量转动惯量实验仪郑州航院数理系光电效应测普朗克常数光电效应实验仪郑州航院数理系稳恒的电流场模拟静电场静电场描绘电源和静电场测试仪郑州航院数理系请各班班长到物理实验中心找霍海波老师领取大学物理实验教材和大学物理实验报告纸（每人7份）霍海波15838360327不交预习报告不允许做实验。希望同学们能重视这门课程的学习，通过对这门课程的学习能够真正学有所得。【注意】