大学物理实验绪论.ppt

大学物理实验绪论
(1) 怎样做物理实验
1) 课前预****br/> 包括：实验目的、实验原理、实验方法等，
绘出数据记录表格，完成预****册上
****题。
2) 课堂操作
包括：调整仪器装置，观察实验现象，
学****排除故障，测读实验数据。
3) 实验报告
包括：按照要求做实验报告，进行数据处理
与误差分析，有关问题的讨论等。

(1) 测量的概念
所谓测量，就是将被测量的物理量与作为测量单位的标准量进行比较，确定其比值的过程。
1) 直接测量
指使用仪器或量具，直接测得（读出）被测量数值的测量，该物理量称为直接测量量。
2) 间接测量
指依据直接测量量，通过一定的关系式计算而得到，这种测量称为间接测量，需要通过间接测量求得结果的物理量称为间接测量量。
(2) 测量误差
物理量的真值
一个待测物理量的大小，在客观上应该有一个真实的数值，叫做“真值”。
通常，用多次测量的算术平均值作为测量的最佳值来代替真值。即：
1) 绝对误差
绝对误差是指被测量的测量结果与其最佳值之差，它与被测量具有相同的量纲，表示的是测量值偏离其实际值的大小。
测量误差简称为“误差”，以 表示。误差定义为测量值 与真值 之差。
2) 相对误差
相对误差是指某一待测物理量的绝对误差与其测量的最佳值之比，它是没有量纲的，通常写成百分比的形式。
(3) 测量误差的分类
1) 系统误差
特点：总是使测量结果向一个方向偏离，它有固定的大小，或是按一定规律变化。系统误差的来源主要有下面几个方面：
① 仪器误差
仪器本身不可能制造得无限精密，总是存在着某些缺陷。
② 理论（方法）
误差
理论公式的近似性、实验条件达不到要求、测量方法不够完善等。
③ 个人误差
由于实验者本人生理或心理特点所带来的误差
2) 随机误差（又称偶然误差）
由于环境有起伏变化和偶然因素的干扰，使测量结果略有差异，因而产生误差，这类误差称为随机误差。
特点：测量结果的误差大小和符号都不固定，其值时大时小，其符号时正时负，就某一次测量而言没有一定的规律，但在测量次数很大时，随机误差整体上服从正态分布的统计规律。
误差分布函数：
随机误差分布的特点：
① 对称性
② 单峰性
③ 有界性
当测量次数无穷多时，该随机误差的算术平均值趋向于0。
(4)随机误差的处理
1)测量的平均值：
2)标准偏差：
测量列的标准偏差：
平均值的标准偏差：
多次测量可以减小随机误差
(5)直接测量结果的表示和总不确定度的估计
测量结果的表达式：
总不确定度：
——指用统计的方法计算出的不确定度分量
它表示被测量的真值在 的范围内的可能性(概率)，不确定度是指由于测量误差的存在而对被测量的真值不能肯定的程度。
1) 总不确定度 的 类分量
有限次测量：
测量列的不确定度：
平均值的不确定度：
这时：
——指用其他方法计算出的不确定度分量
2) 总不确定度 的 类分量
上面两式中的 称为“ 因子”，与测量次数 和置信概率有关，在大学物理实验中，当测量次数
时， 可近似取为1。
本课程中，近似地取：
仪器的最大允差Δ仪
Δ仪可从仪器说明书中得到，它表征同一规格型号的合格产品，在正常使用条件下，可能产生的最大误差。一般而言，Δ仪为仪器最小刻度所对应的物理量的数量级（但不同仪器差别很大）。