大学物理实验ppt

P1

f ( x )dx 68.3% [ , ]

P2
2
μ 3σ
2

f ( x )dx 95.5%
[2， ] 2
P3
μ 3σ

f ( x )dx 99.7% [3 ,3 ]
26
标准误差 实验标准差
lim
5
大学物理实验课的任务
通过大学物理实验课的学习，学 生应在习惯、知识、能力三方面达到 如下要求。 （一）培养良好的科学实验素养。
（二）掌握物理实验理论基础知识, 加深对物理学原理的理解。
（三）具有相应的实验能力。
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物理实验基本程序和要求
1.实验课前预习
(1)预习讲义中与本实验相关的全部内容。 (2)写出预习报告（实验题目、目的、原理、 主要计算公式、原理简图），准备原始实验 数据记录表格。
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。
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(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，
将数据填入原始实验数据记录表格，数据须
经指导老师检查及签字。（评定成绩依据）
嗅觉
色觉
视觉
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环境误差
光点检流计 输入 接近时，静 电干扰，使 光斑移动等 。
市电的干扰
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方法误差
内接
VR VA A V
外接
IR A
V IV
用V作为VR的近似 值时，求
V VR VA R I I V V V R A R I I I
V R I V V I R IV IR
北京交通大学 物 理 实 验 报 告
课 后 完 成
指导教师意见
学院 学号 姓名
专业
班级
实验日期 成绩
合作者
实验名称
实验目的
……………………… …………
主要仪器名称 …………… ……………
实验原理,操作步骤
…………… ……………
课 前 完 成
9
第4页
第1页
原理的文字简述 ……………………………………………… …………………………… +公式及公式说明 …………………………… +原理图 …………………………… (光学：光路图， …………………………… …………………………… 电学：电路图......)
1 4 7 23 25 20 11 5 2 2
21
n
8 7 6 5 4 3 2 1 0
n
单峰性
16 n=30 14 12 10 8 6 4 2
n=60
有界性
对称性
1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.0901.10 T 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 T n
x1 x2
P 概率： f ( x )dx
x1
x2
f ) )dx PP f ((xxdx ? 1
0

x 时： ( ) f

小，测量值的离散性小 2 大，测量值的离散性大
1
25
0
表征测量值的分散性！
P
x2
x1

f ( x )dx
(5)臵信区间 ，臵信概率
n=30
n
16 10 n 14 12 10 8 6 4 2
0 4 8
n=60
n=30 n=30 n=30
6
2
T 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 T 0 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10
n n 又叫做高斯分布，是概率论中最重要的一种分布， xi ( xi )2 一个在数学、物理及工程等领域都非常重要的概率分布， 式中： i 1 lim 也是自然界最常见的一种概率分布。 lim i 1 n n 该分布由两个参数——平均值和标准差决定。 n n

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测量是用仪器通过一定的方法，进行实 验比较，以某一计量单位，把待测量定 量地表示出来。 它包含着：理论 实验方法 仪器选择 测量 数据处理 结 果分析等环节，可见物理实验包括测量 ，但物理实验决不是单纯的测量。
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用单摆测重力加速度:
T 2 L g
4 g 2 L T
Ⅰ
第 一 讲
讲课教师：韩笑 时间：2012年2月18日
1
2
主要内容
1.大学物理实验课的性质、作用和任务 2.大学物理实验课的要求 3.如何做好大学物理实验
理论依据、实验方法(测量)、数据处理、如何评定 实验结果、如何写好实验报告……
4.本学期大学物理实验课的教学安排和要求
5. 课外学习环节： 包括：开放实验室、物理实验竞赛
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2、最佳值与偏差
对物理量x进行多次等精度测量，测 量列为 x1 , x2 , xn
最佳值：多次测量的算术平均值
1 n x xi n i 1 偏差： i xi x i 相对误差： E 100% x
是评价测量值准确与否的客观标准。
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三.误差的分类与处理

系统误差 随机误差
次数,可以减少平均 值的实验标准差,提 高测量的准确度。 但是，n>10以后，n 再增加， (x ) 减小缓 s 慢，因此，在物理 实验教学中一般取n 为6～10次。
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x1 , x 2 .... x n x
s( x ) s( x )
测量值的最 佳估计值
测量值、算术 平均值的分散 程度
B
由于偏心，使之用 转轴与几何中心 重合，由于 aa bb 弧长反映角度 时产 生的系统误差。如： 所以可用弧长反映角 AABB 这是由偏心 度的大小。 造成的。 34
理论误差
系统误差。
如：
理论误差是否很大 由于理论推导中的近似,产生的 ？？？
B 0 nI
螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。
n=60次
测量值xi 次数n 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 0 2 4 10 14 16 7 5 1 1
n=100次
测量值xi
次数n
1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10
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1 h gt 2 公式 （忽略了空气阻力等） 2
意大利科学家 伽利略在比萨 斜塔上做的铁 球落地实验。 两个不同重量 的铁球从高处 落下，同时着 地。说明理论 在一般情况下 都能较准确地 反映物体真实 运动规律。
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人为误差
心理因素，读数（估计）偏大或偏小。 生理因素
听觉
对音域(20HZ--20KHZ） 的辨别。 对音色的辨别。

（1） x 处概率密度最大 （2） : n 时的测量平均值 （3） : x 与 x 相应的随机误差的分量 （4） :正态分布的标准差
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：正态分布的标准差
表征分布线型的宽窄
1 x 2 f ( x) e机误差大小的程度; 对测量结果重复性的评价 正确度：反映系统误差的大小; 高：测量数据的算术平均值偏离真值较少,测 量的系统误差小 但是：不能确定数据的分散情况 准确度：反映随机误差与系统误差综合大小的程度; 高：系统误差和随机误差均小
实验名称
实验日期
学院 abcdef
班 学号
姓名
课前完成
指导教师签字 年 月 日
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第一章
测 量 误 差
§1 测量与误差 §2 误差处理 §3 有效数字的记录与运算 §4 测量结果的不确定度评定
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§1 测量与误差
一.测量及其分类
物理实验是对物理现象、运动规律 的定量的认识,当然离不开测量, 但决不 仅仅是测量, 还需从一定的理论出发，对 测量数据加以分析,归纳出有关结论。
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（6）t分布
当测量次数很少时，遵从t分布
峰值低于正态分布，而且 上部较窄，下部较宽。
n 6 以后，接近正态分布
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2.系统误差
其误差的大小和符号保持不变或随 着测量条件的变化有规律的变化。 系统误差的来源:
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仪器误差
天平不等臂所造成的 系统误差
33
a
a A
b B A O b
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系统误差特点是
表现出恒偏大、恒偏小或周期性 的特点，增加测量次数误差不能减少 ，只能从方法、理论、仪器等方面的 改进与修正来实现。
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发现系统误差的方法： 理论分析法 实验对比法 系统误差的减小与消除： 交换法、替代法、异号法等。 数据分析法
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定性评价测量结果时：
精密度、正确度、准确度和精度
2
实验中
L? T ?
g 的测量结果如何评定？
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测量的分类

直接测量 间接测量

等精度测量 不等精度测量
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二.误差与偏差
1、真值与误差
真值x0 : 一个物理量客观存在的量值，与 测量所用理论方法及仪器无关。 测量值x：通过直接测量或间接测量得到的 物理量的值。
绝对误差： x x0
30
n
25
n 100 100 100