大学物理实验基础知识80说课材料

系统误差
个人误差
环境误差（条件误差）
随机误差（A类）
性质分类： 系统误差（B类）
疏失误差
误差大小的评价：精密度、准确度、精确度
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第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
精密度－--多次测量中数据的离散性，即随机误差 准确度－--多次测量中数据的平均值偏离真值的程度，即系统误差 精确度 －--泛指上述两种误差的综合评价。
大学物理实验基础理论
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台州学院物理系
主讲：李宏远
2009年2月
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大学物理实验基础理论
第一章 物理实验的认识
要点：物理实验的概念、分类和物理实验课程的任务及程序
第二章 误差与不确定度
要点：测量、误差、不确定度的概念 测量结果的评价方法
第三章 数据处理基本知识
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要点：有效数字、列表、作图、插值和逐差、最小二乘法
间接测量：通过测量与待测量有函数关系的其
它量，再经过运算得到待测量值的测量方法。例如
用直尺测量桌子的面积、通过测圆拄体的直径和高
求体积、通过测圆拄体的体积和质量求密度等。
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第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
2、误差的分类
仪器误差
来源分类： 装 理置 论误 方差 法误差
C---疏失误差或粗
因疏忽等原因出现的不正常数据，一旦发现立 即剔除。 格罗布斯判椐:
xi x GnS(x) 为粗差，xi为坏值
检检测测流流程程
x1 xn
x S(x) xi x GnS(x)
n 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Gn 1.15 1.46 1.67 1.82 1.94 2.03 2.11 2.18 2.23 2.28 2.33 n 14 15 16 17 18 19 20 22 25 30
根据实验目的，物理实验可以分为：
（ 1） 定 性 观 察 实 验 （ 如 光 的 偏 振 等 ） （ 2） 测 量 物 理 量 实 验 （ 密 度 ， 重 力 加 速 度 等 ） （ 3） 验 证 性 实 验 （ 静 电 场 描 绘 等 ） （ 4） 确 定 经 验 公 式 实 验 （ 刚 体 转 动 等 ）
（ 3） 大 学 物 理 实 验 是 大 学 期 间 首 先 接 触 的 实 验 学 科 ， 其基本的实验思想和方法是其它实验学科的基础。
（ 4） 大 学 物 理 实 验 应 以 自 学 为 主 。
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第一章 物理实验的认识
§ 1-1 物 理 实 验
物理实验是为达到特定目的在实验室里人为的 对自然界客观存在的物理规律进行再探索的过程。
二、实验原理, 主要公式; …………… 线路图等………… …………
三、主要主要仪器名称
…………… …………… 四、内容和操作步骤
课 前 完 成
…………… ……………
五、实验数据计算与处理
六、实验结果分析、思考、心得
课 后 完 成
第2页
第3页
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教学安排
本学期教学计划20学时，其中讲课2学时，基础实 验18学时,具体安排如下。
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实验报告示例
原始数据记录表格
签课 字堂 生完 效成
指导教师签字
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第4页
成绩
台州学院
批阅
日期
物 理与电子工程学院实验报告
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ班级 同组
学号
姓名
实验课程 实验项目
实验日期
年月
日
第1页
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预习简要(原理、公式电路图、注意事项等）:
一、实验目的 ……………………… …………
理论课内容：绪论；第一章误差及数据处理
实验：第2周—第16周，基础实验， 周一（二）下午、晚上；共6个实验。
*考试：第 6 个实验为操作考试，
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第二章 误差和不确定度基础知识
§2-1 测 量
测量是利用仪器设备通过一定实验方法确定物理量 大小的过程。
测量“四要素”： 1、对象 2、方法 3、条件 4、准确度（仪器）
B---系统误差：在相同条件下，对同一测量量的多次 测量过程中，保持恒定变化（大小、正负不变）或 按特定规律变化的误差分量。
例如：天平不等臂、测量倾向、电表刻度不均 匀、轴不重合等。
系统误差又具体分为： （1）已定系统误差（仪器，装置，方法等） （2）未定系统误差
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第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
律
f(δ )
正态分布特点：
单峰性
对称性
有界性
δ
[,]
是标准偏差,其数值标志误差的离散程度。
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第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
置信区间和置信概率
置信概率
P1 f ()d 68.3%
2
P2 f()d95,5% 2
3
p3 f()d99.7%
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3
置信区间
2
引言
（ 1） 大 学 物 理 实 验 和 中 学 物 理 实 验 有 着 明 显 区 别 ， 后者着重于对物理概念、定律、定理等的理解，而前 者更注重于学习用实验的方法解决问题的能力。
（ 2） 大 学 物 理 实 验 是 具 备 一 套 完 整 理 论 体 系 的 一 门 独立的学科，希望同学们一开始就给予足够的重视。
[,]
[2,2]
[3,3]
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第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
P10 标准偏差
S(x)
n
2
xj x
i 1
(n 1)
x 是x 的
算术平均值
算术平均值的标准偏差
S(x)
S n
n
2
xj x
i1
n(n1)
S(x)
n
2
xj x
i1
n(n 1)
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第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
（a)精密高；准确度低
(b)精密度？准确度？
(c)精 2020/5/15 密度？准确度？
(d)精密高；准确度高 13
第二章 误差和不确定度基础知识（误差）
A---随机误差：在相同条件下，对同一测量量的多 次测量过程中，绝对值和符号以不可预知方式变化 的误差分量。
特点：不可预知，但多次测量时符合特定的统计规
例如用最小刻度为 mm的皮尺 测量桌子 的长度可以获得这样 的初步结果：
120.50cm
最小刻度以下估读一位
测量结果“四要素”
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第二章 误差和不确定度基础知识
测量可以分为直接测量和间接测量两种。
直接测量：用标准量与待测量进行比较。例如 用 直 尺 测 量 长 度 等 。 (包 括 单 次 直 接 测 量 、 多 次 直 接测量）