大学物理实验基础知识_1

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1、大学物理实验基础知识耿在斌F楼110如何正确表达测量结果:x(xUx)单位1.误本误差的基本概概念2.实验不确定度及估算3.有效数字及运算4.数据处理参考文献：《实验误差与数据处理》腾敏康《物理实验研究》朱鹤年课程介绍•大学物理实验A(一)：一二三四五六七八九十基础知识预习实验实验预习实验实验操作考试上课50分+作业50分（20+40+40）×4=100分×4100分70%30%•在第三周之前必须在实验中心网站选定实验方案。•大学物理实验A(二)、A(三)：一二三四五六七八九十预习实验实验预习实验实验预习实验实验操作考试（2

2、0+40+40）×6=100分×6100分70%30%•第一周之前必须在实验中心网站选定实验方案。•实验中心网站_首页右上方_大学物理实验选课系统•ID和Password都是学号，Password可以自行更改§1‐1：测量与误差一、测量目的：得到一个测量值，尽可能接近其真值。方法：选定测量单位，计数，确定各种误差的综合影响（不确定度）。构成：数值_不确定度_单位→ 测量值例如测量一支铅笔的长度，得到：L=165.3±0.5mm二、测量的分类直接测量：直接读出测量值→ 直接测量量例：电压表测电压、米尺测长度间接测量：由直接测量

3、量经计算得到测量值→间接测量量例：测电压、电流计算电阻R=U/I例：测直径、高度计算圆柱体体积V=1/4πD2H欧姆表测电阻？量筒测体积？组合测量：对一系列直接测量量进行相关分析，确定它们的相关公式及参数。描点作图法：伏安法测电阻S‐t图求v逐差法最小二乘法三、等精度测量和不等精度测量测量条件：一切能影响测量结果，本质上又能控制的全部因素。测量人员、测量方法、测量仪器、测量环境等精度测量：在相同的测量条件下，对某一物理量进行多次重复测量。同同个人一个人，同样的方法，同样的仪器，同样的环境各测量值可能不相等，但没有理由认为哪

4、一个数据更可靠实验中对某个量进行多次测量，一般都是指等精度测量。不等精度测量：测量条件中的任何一个因素发生了变化保持测量条件完全相同是极其困难的。如果某一条件的变化对测量结果影响不大，这样的多次重复测量仍可以看作等精度测量。精密度：测量数据的彼此接近程度，随机误差大小。简称精度，最小分度。精度的倒数就是灵敏度。准确度：平均值与真值的接近程度，测量所能达到的最小误差精确度：所有测量数据与真值的接近程度四、测量误差真值：被测物理量的客观大小。绝对误差：测量值x与真值A的差别Ɛ=x‐A00误差Ɛ反应了测量值偏离真值的大小

5、和方向误差估算：真值无法得到，所以绝对误差也无法确定，只能估算近似真值（约定真值）：公认值/较高准确度仪器的测量值多次测量结果的算术平均值偏差：测量值x与约定真值A的差别Δx=x‐Ax相对误差：E100%AA0测量最佳值公认值或理论值百分误差：公认值或理论值§1‐2：误差分类一、系统误差：相同条件下多次测量同一物理量时，误差的绝对值和符号保持恒定；或在测量条件改变时，误差按某一确定规律变化。来源：仪器缺陷刻度不准、零点未校准、等臂天平不等臂理论公式公式本身具有近似性实验条件实验不能达到理论公式适用的条件和

6、要求测量环境不符合测量要求，温度、压强等操作习惯个人习惯与偏向、斜视、读数总是偏大或偏小处理：在相同条件下多次测量求平均值并不能减少或消除系统误差。已定系统误差：找出原因，采取措施，减小、消除或修正未定系统误差：比较复杂，用误差限进行估算二、随机误差（偶然误差）：排除产生系统误差的因素后，在同样条件下，对一物理量进行多次重复测量，各次测量值彼此还是会有差异。它们分散在一定范围内，其误差值时正时负，绝对值时大时小，无规则地涨落，具有随机性。来源：测量过程中一些随机的或不确定的因素。无规则，不可避免。人的感官灵敏度仪器的稳定性实验环

7、境的起伏温度、湿度、电源电压不规则的脉动和微小振动杂散电磁场相同条件下，对某一物理量进行无限次测量，测量值符合正态分布（高斯）。概率密度函数：μ总体平均值，表示测量值的集中趋势；σ总体标准偏差，反映测量值的分散程度，σ越小数据精密度越高。随机误差的标准正态分布：单峰性：绝对值小的误差出现概率大，绝对值大的误差出现概率小对称性：绝对值相等的正负误差出现的概率相等有界性：绝对值很大的误差出现的概率趋于零，误差不超过一定限度抵偿性：随机误差的算术平均值随着测量次数的增加越来越趋于零在相同测量条件下，增加测量次数可以减小随机误差，提高算

8、术平均值的可靠性。三、系统误差和随机误差的关系：在任何一次测量中，测量误差既不会是单纯的系统误差，也不会是单一的随机误差，两者都有。严格划分系统误差和随机误差是不可能的，也没有必要。四、仪器误差：在正确使用仪器的条件下，测量所得结果的最大误差限仪器量程(mm)分