物理实验绪论(新)
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物理实验绪论
.
8
第二章 大学物理实验基础知识
§2.2测量误差
1.概念：测量结果与真值的差值。
（说明：真值不存在——用测量最佳估计值替代； 测量误差也不可能得到——我们计算的只能是测量 值与测量最佳估计值的差值——测量偏差。有时阐 述为残余偏差。偏差或残差同义）
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第二章 大学物理实验基础知识
§2.2 测量误差
的有效数字多取一位。
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第二章 大学物理实验基础知识
运算的中间过程可以多保留有效位数，但是，不可 轻易取舍，以免引入计算误差。
有效数字的修约规则——按照国家计量技术规范 JJG1027-91规定：“4舍6入，对应该修约数字为5时， 则把末位凑成偶数。”但是，不可以连续进行修约。
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第二章 大学物理实验基础知识
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第二章 大学物理实验基础知识
2.1 A类标准不确定度：对在同一条件下多次测量所 得到的一系列测量结果运用统计分析方法估算的不确 定度。 2.2 B类标准不确定度：用其他方法估算的不确定度 （依据有关信息评定）。 2.3合成标准不确定度：某测量值的A类标准不确定度 与B类标准不确定度按一定规则计算出的测量结果的 标准不确定度。
3.1原则 可靠数字～可靠数字
——（计算结果）可靠数字。
存疑数字～数字（可靠、存疑） ——计算结果（进位：可靠数字； 本位：存疑数字）。
规定：计算结果保留2位存疑数字。
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16
第二章 大学物理实验基础知识
3.2 有效数字的各种运算规则
加减运算——定末位：以参与运算的各个有效数字中的最高末
位为准，运算结果的存疑位比该末位多取1位，其余按有效数字
简化处理，只考虑由仪器方面引入的不确定度分量。
《大学物理实验绪论》课件
案例二：验证牛顿第二定律
实验目的
通过实验验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与质量成反比。
实验原理
在相同力的作用下，质量越大，加速度越小；在相同质量的情况下，作用力越 大，加速度越大。通过测量力和加速度的关系，可以验证牛顿第二定律。
案例二：验证牛顿第二定律
实验步骤
1. 准备实验器材，包括小车、滑轮、砝码、弹簧测力计等。
实验步骤 1. 准备实验器材，包括计时器、尺子、重物等。
2. 将尺子固定在墙上，让重物从尺子顶端自由下落。
案例一：测量重力加速度
3. 使用计时器记录重物下落的时间。
实验结果：通过测量和计算，可以得 出重力加速度的值，并与其他已知值 进行比较，验证实验的准确性。
4. 根据测量数据计算重力加速度的值 。
实验结果分析
数据处理
对实验数据进行整理、计算和图表绘制，确 保数据的准确性和可读性。
结果分析
根据实验数据，分析实验结果是否符合预期 ，探讨可能影响实验结果的因素。
误差分析
对实验中的误差来源进行分析，评估误差对 实验结果的影响。
实验结论与建议
实验结论
根据实验结果和误差分析，总结实验的主要发现和结论。
实验原理
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，会产生加强或减弱的现象，形成明 暗相间的干涉条纹。光的干涉是光学中的重要现象之一。
案例三：光的干涉实验
实验步骤
1. 准备实验器材，包括激光器、分束器、反射镜 、光屏等。
2. 将激光器发出的光束通过分束器分成两束相干 光波。
案例三：光的干涉实验
1
3. 让两束光波在空间某一点叠加，并观察干涉现 象。
防止机械伤害
在使用机械设备或进行具有危险性的实验操作时，应佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品，遵守安全操作规程。
大学物理实验课绪论ppt课件
实验可以发现新事实，实验结果可以为 理论的建立提供依据
伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提 供了重要依据，库仑通过滑板实验提出了摩擦定律， 胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验、波雷里的 表面张力实验为物理学提供了新事实和新规律。
实验又是检验理论正确与否的重要判据
理论物理与实验物理是相辅相成的，规律、公式是否正确必须
2.实验操作
课堂实验操作时，应根据实验的步骤和要求认真进行调 试、仔细观察和测量有关的物理量。
课堂实验可分为：①仪器的安装和调试；②观测（在明 确了实验目的和测量内容步骤并能正确使用仪器后可 进行正式观测）；③记录（记录的内容：日期、时间、 地点、仪器及其编号、简图、简单过程、原始数据、 有关现象、随时发现的问题等，记录不得用铅笔）； ④仪器还原（将其恢复到实验以前的状态）。
5. 物理实验报告要求每次实验课测完数据后立刻处理数 据并且当堂上交，所以大家必须提前写好预习报告 画好表格，否则无法在上课时间内完成！
6. 实验考试 平时的5份报告占总成绩50%， 1次设计性实验（考试实验）报告现场完成并上交，占 总成绩50%；
规定：无故缺做1个或以上实验者并且不补做，期末总 成绩直接记为0分;
每一次实验课包括课前预习、实验操作和实验报告三 个环节
1.课前预习 学生进入实验室之前必须进行预习 。预习时 应仔细阅读实验教材，着重理解实验原理，明 确实验的大体步骤及仪器使用注意事项。预习 时要求写出预习报告。 预习报告的内容：①实验目的；②实验原理 （包括公式及各量的物理意义、原理图、线路 图或光路图等）。
自组电桥测电流表内阻（303房间）学号尾 数双数学生做
本学期实验项目和进度安排
选李良国老师的同学：
第1周周六 第3周周六 第7周周六 第8周周六
伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提 供了重要依据，库仑通过滑板实验提出了摩擦定律， 胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验、波雷里的 表面张力实验为物理学提供了新事实和新规律。
实验又是检验理论正确与否的重要判据
理论物理与实验物理是相辅相成的，规律、公式是否正确必须
2.实验操作
课堂实验操作时，应根据实验的步骤和要求认真进行调 试、仔细观察和测量有关的物理量。
课堂实验可分为：①仪器的安装和调试；②观测（在明 确了实验目的和测量内容步骤并能正确使用仪器后可 进行正式观测）；③记录（记录的内容：日期、时间、 地点、仪器及其编号、简图、简单过程、原始数据、 有关现象、随时发现的问题等，记录不得用铅笔）； ④仪器还原（将其恢复到实验以前的状态）。
5. 物理实验报告要求每次实验课测完数据后立刻处理数 据并且当堂上交，所以大家必须提前写好预习报告 画好表格，否则无法在上课时间内完成！
6. 实验考试 平时的5份报告占总成绩50%， 1次设计性实验（考试实验）报告现场完成并上交，占 总成绩50%；
规定：无故缺做1个或以上实验者并且不补做，期末总 成绩直接记为0分;
每一次实验课包括课前预习、实验操作和实验报告三 个环节
1.课前预习 学生进入实验室之前必须进行预习 。预习时 应仔细阅读实验教材，着重理解实验原理，明 确实验的大体步骤及仪器使用注意事项。预习 时要求写出预习报告。 预习报告的内容：①实验目的；②实验原理 （包括公式及各量的物理意义、原理图、线路 图或光路图等）。
自组电桥测电流表内阻（303房间）学号尾 数双数学生做
本学期实验项目和进度安排
选李良国老师的同学：
第1周周六 第3周周六 第7周周六 第8周周六
基础物理实验绪论知识点总结(北航版)
2 2
对上式微分： dn n 于是有： u (n)
n
cos
A 1 1 A 1 dA d cos dA 1 A A 1 A 2 2 2 2 2 cot cot dA cot d A A 2 2 2 2 2 sin sin 2 2
灯光源）对应的 50o58 3 ，则黄光对应的折射率 n u n = 【解】依题意，有：
sin A 60o 0 50o58 sin 2 2 1.6479 o A 50 58 sin sin 2 2
。
n
对折射率公式取对数： ln n ln sin A ln sin A
2
u x 1 u x x ， 1 1 2 u x i u xi
2 i i 2 i i
xi
7
五、 有效数字及其运算法则
1. 由若干位可靠数字和一位可疑数字合起来就构成了测量的有效数字。 （区别于计量学中的 有效数字） 2. 测量结果第一位（最高位）非零数字前的 0，不属于有效数字，而非零数字后面的 0 都是 有效数字。 3. 仪器示值有效数字的读取 对于直接观测量，直接读取仪器示值时，规定：通常可按“估读误差”来决定数据的有 效数字，即一般可读至标尺最小分度的 4. 有效数字的运算法则 加减法：以参加运算各量中有效数字最末一位位数最高的为准并与之对齐。 记 N A B C D ，则 u N u 2 A u2 B u2 C u2 D ，因此取决于 u A 、
1
在一定的实验条件下，三类误差有自己的内涵和界限；但当条件改变时，彼此又可互相
5.
准确度（or 精确度）——表示测量结果与被测量的（约定）真值之间的一致程度。
对上式微分： dn n 于是有： u (n)
n
cos
A 1 1 A 1 dA d cos dA 1 A A 1 A 2 2 2 2 2 cot cot dA cot d A A 2 2 2 2 2 sin sin 2 2
灯光源）对应的 50o58 3 ，则黄光对应的折射率 n u n = 【解】依题意，有：
sin A 60o 0 50o58 sin 2 2 1.6479 o A 50 58 sin sin 2 2
。
n
对折射率公式取对数： ln n ln sin A ln sin A
2
u x 1 u x x ， 1 1 2 u x i u xi
2 i i 2 i i
xi
7
五、 有效数字及其运算法则
1. 由若干位可靠数字和一位可疑数字合起来就构成了测量的有效数字。 （区别于计量学中的 有效数字） 2. 测量结果第一位（最高位）非零数字前的 0，不属于有效数字，而非零数字后面的 0 都是 有效数字。 3. 仪器示值有效数字的读取 对于直接观测量，直接读取仪器示值时，规定：通常可按“估读误差”来决定数据的有 效数字，即一般可读至标尺最小分度的 4. 有效数字的运算法则 加减法：以参加运算各量中有效数字最末一位位数最高的为准并与之对齐。 记 N A B C D ，则 u N u 2 A u2 B u2 C u2 D ，因此取决于 u A 、
1
在一定的实验条件下，三类误差有自己的内涵和界限；但当条件改变时，彼此又可互相
5.
准确度（or 精确度）——表示测量结果与被测量的（约定）真值之间的一致程度。
物理实验绪论课程心得体会(2篇)
第1篇一、前言物理实验是物理学的重要组成部分，是理论与实践相结合的桥梁。
在我国高等教育体系中，物理实验课程被视为培养学生实践能力和创新精神的重要途径。
通过学习物理实验绪论课程，我对物理实验有了更加深入的了解，以下是我对这门课程的心得体会。
二、课程概述物理实验绪论课程主要介绍了物理实验的基本概念、实验方法、实验技巧以及实验误差处理等方面的知识。
课程内容主要包括以下几个方面：1. 物理实验的基本概念：阐述了物理实验的定义、目的、分类、特点等基本概念。
2. 物理实验方法：介绍了实验设计、实验操作、实验数据分析等实验方法。
3. 物理实验技巧：讲解了实验中常用的测量工具、仪器操作技巧以及数据处理方法。
4. 物理实验误差处理：分析了实验误差的来源、分类、处理方法等。
5. 物理实验报告撰写：介绍了实验报告的格式、内容、撰写技巧等。
三、心得体会1. 物理实验的重要性通过学习物理实验绪论课程，我深刻认识到物理实验在物理学发展中的重要性。
物理实验是验证物理理论、发现物理规律的重要手段，也是培养科学精神和实践能力的重要途径。
在物理实验过程中，我们可以锻炼自己的动手能力、观察能力、分析问题和解决问题的能力。
2. 实验方法的多样性物理实验绪论课程介绍了多种实验方法，如直接测量法、间接测量法、比较法等。
这些方法在实际实验中具有广泛的应用。
学习这些方法，使我明白了实验方法的多样性，有助于我们在面对不同实验问题时，选择合适的实验方法。
3. 实验技巧的实用性物理实验绪论课程中提到的实验技巧，如仪器的操作、数据的处理等，都具有很强的实用性。
掌握这些技巧，有助于我们在实验过程中减少误差，提高实验结果的准确性。
同时，这些技巧也为我们今后的科研工作奠定了基础。
4. 实验误差的处理物理实验绪论课程强调了实验误差的处理。
实验误差是实验过程中不可避免的现象，了解误差的来源、分类和处理方法，有助于我们提高实验结果的可靠性。
通过学习这门课程，我明白了实验误差处理的重要性，并在今后的实验中更加注重误差的控制。
大学物理实验绪论——暨南大学课件
果的准确度越高。
1.直接测量量（原始数据）的读数应 反映仪器的精确度
游标类器具
（游标卡尺、分 光计度盘、大气 压计等）一般读 至游标最小分度 的整数倍，即不 需估读。
直接测量量（原始数据）的读数应反 映仪器的精确度
数显仪表及 有十进步式 标度盘的仪 表（电阻箱、
电桥、
数字电压表等） 一般应直接读 取仪表的示值。
2）随机误差（偶然误差） • 由于偶然的不确定因素造成
每一次测量值的无规律的涨 落,测量值对真值的偏离时大 时小、时正时负。
• 特点：随机性。
测量次数足够多时，大多数 偶然误差可以近似认为服从 正态分布
• 造成因素：
（1）仪器性能和测量者感官分 辨力的统计涨落
（2）环境条件的微小波动（温 度、气流等）
直接测量量（原始数据）的读数应反 映仪器的精确度
指针式仪表及 其它器具，读
数时估读到仪器 最小分度的 1/2～1/10，或使 估读间隔不大于 仪器基本误差限 的1/5
数字称为有效数字。 有效数字中的最后一
• 对于给定的仪器，读取
位是不确定的
数据时要保证读到仪器
• 位数与小数点无关
误差位。
1.23 123
• 作为有效数字的0不 可以省略
• 对同一测量对象而言， 仪器精度越高，测量值 的有效数字位数越多。
0.123 0.1230
有效数字位数越多，则 相对误差越小，测量结
实验要求
•不得迟到。迟到10分钟内酌情扣减实验操作分 数；迟到超过10分钟做旷课处理记0分，没机会 补做实验。 •进入实验室需先签到，离开实验室需签离。 •如果实验仪器有问题请报告知道教师，如果需 要更换仪器必须经过指导教师同意。 •不得将饮料食品等带入实验室，离开实验室时 需将自己制造的垃圾带走。
大学物理实验绪论课
大学物理实验
绪 论 课
物理实验绪论课
实验报告主要内容如下:
1、实验名称--实验项目或实验选题. 2、实验目的—希望得到的结果和实现的目标. 3、实验原理—用高度概括的文字语言给出实验的理论 依据、计算公式及原理图.
4、实验仪器--仪器名称、型号 、规格等. 5、实验环境—时间、地点 、温度 、气压等. 6、实验步骤--主要实验步骤. 7、实验数据处理. 8、分析与讨论—对实验结果以合理评价.
2 Ai
+ ∑U
（2）B类不确定度分量UBj
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
（a）定义：由不同于A类分 量的其它方法分析评定的不 确定度,也称非统计不确定 度。 （b）大小：
二、测量结果评价
⒈测量结果的表达形式
U Bj 仪 / c
c 3(正态分布); c 3(均匀分布).
五、数据处理举例
1、直接测量数据处理
用螺旋测微计测某一钢丝的 直径，6次测量值di分别为： 0.190, 0.195, 0.190, 0.195, 0.193, 0.190;
同时读得螺旋测微计的零位 d0为：0.000, 单位mm，已 知螺旋测微计的仪器误差限 为Δ仪=0.004mm，请给出完 整的测量结果。
Δ仪是仪器误差限
x ＝ X ±U（单位）
3、不确定度的合成 当各分量互相独立且有相 同的置信概率时
x──待测物理量；
X ──为该物理量的测量值
(已修正)； U──不确定度。 （1）物理意义
U=
∑U
2 Ai
+ ∑U
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
二、测量结果评价
绪 论 课
物理实验绪论课
实验报告主要内容如下:
1、实验名称--实验项目或实验选题. 2、实验目的—希望得到的结果和实现的目标. 3、实验原理—用高度概括的文字语言给出实验的理论 依据、计算公式及原理图.
4、实验仪器--仪器名称、型号 、规格等. 5、实验环境—时间、地点 、温度 、气压等. 6、实验步骤--主要实验步骤. 7、实验数据处理. 8、分析与讨论—对实验结果以合理评价.
2 Ai
+ ∑U
（2）B类不确定度分量UBj
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
（a）定义：由不同于A类分 量的其它方法分析评定的不 确定度,也称非统计不确定 度。 （b）大小：
二、测量结果评价
⒈测量结果的表达形式
U Bj 仪 / c
c 3(正态分布); c 3(均匀分布).
五、数据处理举例
1、直接测量数据处理
用螺旋测微计测某一钢丝的 直径，6次测量值di分别为： 0.190, 0.195, 0.190, 0.195, 0.193, 0.190;
同时读得螺旋测微计的零位 d0为：0.000, 单位mm，已 知螺旋测微计的仪器误差限 为Δ仪=0.004mm，请给出完 整的测量结果。
Δ仪是仪器误差限
x ＝ X ±U（单位）
3、不确定度的合成 当各分量互相独立且有相 同的置信概率时
x──待测物理量；
X ──为该物理量的测量值
(已修正)； U──不确定度。 （1）物理意义
U=
∑U
2 Ai
+ ∑U
2 Bj
对于单次测量
U=
2 U Bj ∑
二、测量结果评价
大学物理 实验绪论
★偶然误差：测量结果相对于真值没有一定规律， 误差时大时小，来源于不确定的、找不到因果关 系的因素。
采用同一条件多次重复测量取算术平均值的方 法，来减小误差。
二.测量评估
Ⅳ实验数据的处理
1.定性
①精密度：重复测量结果之间相互接近的程 度。反映偶然误差的大小。
②准确度：测量值与真值的接近程度，反映系统误 差的大小。
(n 1)
6
(Ri R )2
i 1
0.009 k
6(6 1)
B 仪 0.04 k
2 A
2 B
(0.009)2 (0.04)2 0.04 k
电阻的电阻值为：R=3.87±0.04 kΩ
不确定度取一位有效数字!
Ⅳ实验数据的处理
五.间接测量的最佳测量值与不确定度 N N
间接测量量N是直接测量量x、y、z的函数
假设在相同的条件下，对某一物理量x进行n次测量
其值为x1、x2、x3 、 … 、xn ，则算术平均值为
x
1 n (x1
x2
xn )
1 n
n i 1
xi
Ⅳ实验数据的处理
2.合成不确定度
合成不确定度是由A类和B类两类不确定度求 “方和根”而得到。
2 A
2 B
A类不确定度
B类不确定度
①A类不确定度——估计偶然误差
)2
2 x
(
ln y
f
)2
2 y
(
ln z
f
)2
2 z
Ⅳ实验数据的处理
例题： 4m
πd 2h
4m πd 2h
4 π
m1d 2h1
完成：数据处理练习 （第一次实验时提交）
ln ln( 4) ln m 2 ln d ln h
采用同一条件多次重复测量取算术平均值的方 法，来减小误差。
二.测量评估
Ⅳ实验数据的处理
1.定性
①精密度：重复测量结果之间相互接近的程 度。反映偶然误差的大小。
②准确度：测量值与真值的接近程度，反映系统误 差的大小。
(n 1)
6
(Ri R )2
i 1
0.009 k
6(6 1)
B 仪 0.04 k
2 A
2 B
(0.009)2 (0.04)2 0.04 k
电阻的电阻值为：R=3.87±0.04 kΩ
不确定度取一位有效数字!
Ⅳ实验数据的处理
五.间接测量的最佳测量值与不确定度 N N
间接测量量N是直接测量量x、y、z的函数
假设在相同的条件下，对某一物理量x进行n次测量
其值为x1、x2、x3 、 … 、xn ，则算术平均值为
x
1 n (x1
x2
xn )
1 n
n i 1
xi
Ⅳ实验数据的处理
2.合成不确定度
合成不确定度是由A类和B类两类不确定度求 “方和根”而得到。
2 A
2 B
A类不确定度
B类不确定度
①A类不确定度——估计偶然误差
)2
2 x
(
ln y
f
)2
2 y
(
ln z
f
)2
2 z
Ⅳ实验数据的处理
例题： 4m
πd 2h
4m πd 2h
4 π
m1d 2h1
完成：数据处理练习 （第一次实验时提交）
ln ln( 4) ln m 2 ln d ln h
大学物理实验绪论课
§1.绪
环节、考核方式、纪律要求
论
物理实验的基本程序、要求——物理实验课的三个
• 三、实验要求 • 1.具有完整的预习报告，能正确的回答出教 师的提问，实验过程中操作规范，数据记 录正确且满足误差要求。 • 2. 在规定的3个学时（即135分钟）内未能 完成本次实验课的实验内容者需在本课程 结课前2周补做完成，并将补做完成的实验 报告及时提交给相应的任课教师。补做时 间自行安排！
Carl E. Wieman
§1.绪
论
物理实验的目的及任务
学习实验知识：通过对实验现象的观察、分析和
对物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想， 进一步加深对理论课程的理解。
培养科学实验能力：借助教材或仪器说明书正确使用
常用仪器；运用物理学理论对实验现象进行初步的分析判断； 正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合 格的实验报告；能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。
• • • • • • • •
文字部分（共2分） 实验名称：0.5分 实验目的：0.5分 实验仪器：0.5分 实验内容和步骤：0.5分 实验原理：2分 实验数据誊写：1分 注：文字部分最多只能扣除2分！
• 数据处理部分（共4分） • 数据处理方法：2分 • ——列表、作图、逐差、回归等四种数据 处理方法在具体应用时，应规范使用！ • 数据运算（含实验结论）：2分 • ——有效数字运算、公式推导、结果表达 式应正确！
§1.绪
论
物理实验的作用
物理学是研究物质运动一般规律及物质基本结构的科学，是自 然科学的基础学科,是学习其他自然科学和工程技术的基础。 物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和 应用过程中起着重要作用。 伽利略把实验和逻辑引入物理学,使物理学最终成为一门科学。 经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。 近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。 很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的。
大学物理实验绪论(桂林电子科技大学)
I (mA) 2.00 4.01 6.22 8.20 9.75
U (V ) 4.49 5.24 5.98 6.76 7.50
I (mA) 12.00 13.99 15.92 18.00 20.01
1、选择坐标分度值，确定坐标纸大小
1格基本反映精密度；U 轴0.20V/格，I 轴0.40mA/格。
2、标明坐标轴
三位
2、定步长仪器 如游标卡尺
读法：主尺上读的毫米数+游标尺上的度数× 最小步长数
1格＝0.02mm L=13+11 × 0.02 =13+0.22 =13.22mm
3、等级仪器 如电压表、电流表等
读法：读数的最后1位数与仪表的Δ仪对齐 （Δ仪=量程×等级%）
指针位置：10.1格
I 30 10.1 75
大学物理实验绪论
桂林电子科技大学
物理实验中心
2016年3月
本学期实验安排
本学期做八个实验（含绪论），进行大循环，如图所示。
实验名称及地点（尧山11号教学楼）
实验序号
实验名称
实验地点
实验一 实验二
4.5非线性电学元件伏安特性 的测量
11教C301
4.10数字存储示波器的原理 与使用
11教A304
实验三 4.12三棱镜顶角的测量
x xx
误差与不确定度区别
误差：与真值之差，可正、可负。 不确定度：表示误差可能存在的范围，
大于零的数。
绝对不确定度 x
相对不确定度
Ex
=
Δx x
×100%
不确定度分量
不确定度分量
A类分量
B类分量
A类分量（多次测量的结果）
测量次数5-10时