大学物理实验绪论课电子教案.pptx

大学物理实验绪论课电子教案大学物理实验课程简介测量误差和不确定度数据处理的基本方法大学物理实验课程简介大学物理实验课的任务大学物理实验课的作用物理实验课的基本程序和要求2.课堂实验操作(1)上课需带实验讲义、笔、尺、计算器等。(2)必须在了解仪器的工作原理、使用方法、注意事项的基础上方可进行实验。(3)仪器安装调试后经教师检查无误后方可进行实验操作。(4)注意观察实验现象认真记录测量数据将数据填入实验记录表格数据须经指导老师检查及签字。(5)实验后请将使用的仪器整理好归回原处。经教师允许后方可离开实验室。3.课后按要求完成实验报告并在规定的时间交任课老师。教学安排测量误差和不确定度测量与误差直接测量、间接测量、等精度测量直接测量：把待测物理量直接与作为标准的物理量进行比较。例如用米尺测物体的长度用电流计测线路中的电流间接测量：指利用直接测量的量与被测的量之间已知的函数关系从而得到该被测量的量。例如测物体密度时先测出该物体的体积和质量再用公式算出物体的密度。等精度测量：同一个人用同样的方法使用同样的仪器并在相同的条件下对同一物理量进行的多次测量。物理实验中所说的多次测量通常指等精度测量。测量方法误差（绝对误差、相对误差）与真值最佳值和偏差系统误差和随机误差天平不等臂所造成的系统误差螺线管为无限长管壁磁漏可忽略。人为环境方法系统误差特点是：系统误差和随机误差系统误差和随机误差误差的处理方法处理系统误差的一般知识随机误差的处理随机误差的正态分布规律随机误差正态分布的性质：①单峰性：绝对值小的误差出现的可能性（概率）大绝对值大的误差出现的可能性小。②对称性：大小相等的正误差和负误差出现的机会均等对称分布于真值的两侧。③有界性：非常大的正误差或负误差出现的可能性几乎为零。④抵偿性：当测量次数非常多时正误差和负误差相互抵消于是误差的代数和趋向于零。标准误差与标准偏差标准误差的物理意义算术平均值的标准偏差与测量次数的影响置信区间和置信概率仪器误差仪器误差（限）举例2仪器的灵敏阈误差与不确定度定义相对不确定度:不确定度与误差的比较直接测量结果的总不确定度的估计有关的计算表明在5<n≤10时作△A=Sx近似置信概率近似为0.95直接测量结果的总不确定度的估计间接测量的结果和不确定度的合成单次直接测量的数据处理多次直接测量的数据处理n=8取△A=SxA类不确定度分量：B类不确定度分量：总不确定度：测量结果为：间接测量的数据处理再求ρ的不确定度对函数式ρ=ρ0m/(m-m1)先求对数再求全微分：代入已知条件得相对不确定度为有效数字有效数字的读取：1、一般读数应读到最小分度然后再估读一位。2、有时读数的估计位就取在最小分度位。例如仪器的最小分度值为0.5则0.1-0.40.6-0.9都是估计的不必估到下一位。3、游标类量具读到游标分度值。多数情况下不估读特殊情况估读到游标分度值的一半。4、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。5、特殊情况直读数据的有效数字由仪器的灵敏阈决定。例如在“灵敏电流计研究”中测临界电阻时调节电阻箱“×10Ω”仪器才刚有反应尽管最小步进值为“×0.1Ω”电阻值只记录到“×10Ω”。6、若测量值恰为整数必须补零直补到可疑位。测量结果的表述规范：测量结果的表述规范：测量结果的表述规范：有效数字的运算规则有效数字的运算规则（2）在乘、除运算时积或商所包含的有效数字位数与参与运算的各数据项中有效数字位数最少的那个相同。例如：有效数字的运算规则有效数字的运算规则数据处理的基本方法数据处理的基本方法[3]线性关系数据求直线的斜率时应在直线上选相距较远的两新点A.B标明位置及坐标A(X1Y1)B(X2Y2)由此求得斜率。作图法逐差法逐差法举例最小二乘法根据最小二乘法原理a、b的取值应该使所有y的偏差平方之和最小二乘法应用举例n3.写出待求关系式：本课程预期达到以下要求1.在误差基本知识的基础上学会如何得到真值的最佳估计值如何估算在随机干扰下所产生误差的大小。2.通过分析实验过程各个环节上不确定度因素的存在对总的不确定度作近似计算。周光召在去年纪念世界物理年时指出“为什么２０世纪最重要的物理学发现又恰恰在德国的土地上发生?首先德国人非常重视实验和实验数据的分析.从普朗克开始分析黑体辐射到后来原子物理中玻尔提出他的原子论最关键的就是对光谱的分析.当时德国对光谱的分析可能是最多的包括海森伯就是从光谱分析而提出矩阵力学的.他们的理论是和实验密切地结合在一起的.这是德国物理最大的一个特点.第二个特点就是德国有很强的数学传统.当时德国尽管其他学科不怎么发达数学已经超过英国了在上个世纪德国就有黎曼、高斯、希尔伯特本世纪初就成为世界的第一位哥廷根一直是世界的数学中