《物理实验教程》PPT课件

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1、1大学物理实验绪论南京航空航天大学2实验基本情况介绍一、实验安排：完成四个实验。实验地点：理学院大楼物理实验室。二、实验课的程序：①预习，写出概要性的预习报告；②完成实验要求，记录有关数据；③必须按照规定的格式要求完成实验报告；④下次实验课交前次实验的报告。3三、成绩评定：实验成绩=四个实验的综合成绩+本次课后作业预习情况+实验情况+报告的质量动手能力、数据准确性等现场综合情况实验成绩占整个课程成绩的20%~30%4第1节测量与误差第2节随机误差的处理第3节测量结果的表示与不确定度第4节有效数字及运算规则

2、第5节实验数据处理基本方法测量误差与数据处理5一、测量直接测量间接测量单位等精度测量：具有同样精确程度的测量§1测量与误差测量列：对某一物理量多次测量的结果数值6二、量程精密度准确度量程：仪器测量的范围精密度：能分辨的最小值准确度：仪器本身的准确程度aTW-1物理天平1000gUJ36a电位差计230mV螺旋测微计最小分度值0.01mm测量仪器误差：使用安全性与合理性记录有效数值的多少测量值的可靠性(最小单位量)7三、误差任何测量结果都有误差！真值：待测量客观存在的值(绝对)误差：真值测量值相对误差:8例

3、如：Y的测量结果优于X的测量结果9四、系统误差保持不变或以可预知方式变化的误差分量来源:①仪器固有缺陷;②实验理论近似或方法不完善；③实验环境、测量条件不合要求；④操作者生理或心理因素。特点：具有确定性10①仪器固有缺陷：如：仪器刻度不准；零点位置不正确；天平不等臂等。②实验理论近似或方法不完善：如：用伏安法测电阻时,没有考虑到电压表和电流表内阻的影响。11指温度、湿度、大气压、电磁场等。④实验者生理或心理特点造成误差：③环境的影响：如：计时的滞后、习惯于侧坐斜视读数等。12系统误差的处理方法举例：①修正

4、实验结果——测量值为：准确值为：已知：4500.010mm13③校准实验仪器——②改进实验方法——AVIAIVIR∴IA=IR∵IV=0IAIRAVGEIV理论值测量值=使用前对仪器进行调整14五、随机误差以不可预知的方式变化着的误差分量来源:①环境起伏变化；②实验装置的变动性；③数据判断、估读的差异。特点：具有不确定性15②实验装置的变动性：如：仪器精度不高，稳定性差，使测量值变动等。如：观察者的感官灵敏程度，操作熟练程度，数据判断、估读的随机性等。如：气流、温度、湿度、电压以及杂散电磁场的无规则变化等

5、引起的误差。①实验条件和环境因素的变动性：③主观因素的变动性：16除系统误差和随机误差外，还可能发生读数、记录上的错误，仪器损坏、操作不当等造成的错误。错误与错误数据要防止出错,及时发现错误，进行纠正。如：测单摆摆动50个周期的时间:tn12345t(s)98.494.298.898.198.6T(s)1.971.881.981.961.98错误不是误差！17一、随机误差的正态分布规律大量的随机误差服从正态分布规律0正态分布误差概率密度函数标准误差§2随机误差的处理随机误差出现的密度分布图18随机误差介于

6、小区间内的概率为：的物理意义:0随机误差介于区间(-a,a)内的概率为：-aa(-a,a)为置信区间、P为置信概率-aa19满足归一化条件可以证明：极限误差0总面积=120②对称性①单峰性③有界性正态分布特征：0④抵偿性即21二、测量结果最佳值—算术平均值算术平均值是真值的最佳估计值！(证明见教材P7)多次测量求平均值可以减小随机误差22三、随机误差估算—标准偏差误差：偏差：标准误差标准偏差：标准偏差表征对同一被测量做n次测量时，测量结果的离散程度。——贝塞尔公式记住!(例如)两组测量数据如下：(mm)1

7、组：1.255,1.256,1.251,1.2502组:1.253,1.258,1.253,1.2481组数据的离散程度小于2组表明：1组的数据优于2组的数据！24测量值的随机误差在范围内的测量次数占总测量次数的百分比；（标准偏差的概率统计意义:）或测量列中任一次测量值的误差落在区间的概率。可以证明此百分比或概率为：的物理意义:25同样可以证明:3Sx:极限偏差这些区间称置信区间，相应的概率称置信度（置信概率）。26物理意义的总结:作任一次测量，随机误差落在区间的概率为小——小误差占优，数据集中，重复性好

8、，结果可靠。大——数据分散，随机误差大，重复性差，结果可信度不高。27(例如)测一钢球直径，所得数据如下：nd(mm)12345672.1452.1482.1502.1382.1522.1442.147求其标准偏差。解：所以概率68.3%的随机误差范围为2.141~2.151mm28四、标准偏差传递(误差传递)间接测量的误差是由直接测量误差带来的，这就是误差传递间接测量(最佳)值：间接测量的标准偏差：29偏导数30一、不确定度