南郵物理實(shí)驗(yàn)緒論

1、 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 2第一部分物理實(shí)驗(yàn)課的基本程序 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 3認(rèn)真閱讀教材和有關(guān)參考書認(rèn)真閱讀教材和有關(guān)參考書弄清實(shí)驗(yàn)原理、方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐鍖?shí)驗(yàn)原理、方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)康某浞至私鈱?shí)驗(yàn)理論依據(jù)和條件充分了解實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)和條件提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室熟悉實(shí)驗(yàn)儀器提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室熟悉實(shí)驗(yàn)儀器寫出實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告寫出實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告預(yù)習(xí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：預(yù)習(xí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 4預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括如下幾方面：預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容包括如下幾方面：實(shí)驗(yàn)名稱；實(shí)驗(yàn)名稱；實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?shí)驗(yàn)?zāi)康?；?shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 ( (型號(hào)、規(guī)格等型號(hào)

2、、規(guī)格等) ) ；實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：在理解的基礎(chǔ)上，用簡(jiǎn)短的文字扼要闡在理解的基礎(chǔ)上，用簡(jiǎn)短的文字扼要闡述實(shí)驗(yàn)原理，切忌照抄。包含述實(shí)驗(yàn)原理，切忌照抄。包含主要原理公式及簡(jiǎn)要說主要原理公式及簡(jiǎn)要說明，畫出必要的原理圖、電路圖或光路圖；明，畫出必要的原理圖、電路圖或光路圖；列出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的列出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“原始數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)的記錄記錄表格表格”。（畫在報(bào)告冊(cè)最后一頁(yè)，（畫在報(bào)告冊(cè)最后一頁(yè)，注：用鉛筆畫以便修改注：用鉛筆畫以便修改）未預(yù)習(xí)或未寫好預(yù)習(xí)報(bào)告者，老師有權(quán)停未預(yù)習(xí)或未寫好預(yù)習(xí)報(bào)告者，老師有權(quán)停止其實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)成績(jī)降一檔！止其實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)成績(jī)降一檔！ 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 5

3、2 .實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行中心環(huán)節(jié)中心環(huán)節(jié)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前老師檢查預(yù)習(xí)報(bào)告老師檢查預(yù)習(xí)報(bào)告交上次實(shí)驗(yàn)報(bào)告交上次實(shí)驗(yàn)報(bào)告(班長(zhǎng)收齊，按學(xué)號(hào)排好班長(zhǎng)收齊，按學(xué)號(hào)排好)聽老師講解實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)等聽老師講解實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)等動(dòng)手實(shí)驗(yàn)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)必須按操作規(guī)程使用儀器，不明確操作規(guī)程，千萬(wàn)不要?jiǎng)佑脙x器。必須按操作規(guī)程使用儀器，不明確操作規(guī)程，千萬(wàn)不要?jiǎng)佑脙x器。仔細(xì)觀察和認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；準(zhǔn)備就緒后再開始測(cè)量，要求實(shí)驗(yàn)者精力仔細(xì)觀察和認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；準(zhǔn)備就緒后再開始測(cè)量，要求實(shí)驗(yàn)者精力集中，仔細(xì)觀察，精心操作集中，仔細(xì)觀察，精心操作 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 6如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象；如實(shí)

4、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象； 原始數(shù)據(jù)是指從儀器上直接讀出而未經(jīng)整理的數(shù)據(jù)，它原始數(shù)據(jù)是指從儀器上直接讀出而未經(jīng)整理的數(shù)據(jù)，它是以后計(jì)算和分析問題的依據(jù)，在實(shí)際工作中則是寶貴的資料。是以后計(jì)算和分析問題的依據(jù)，在實(shí)際工作中則是寶貴的資料。應(yīng)當(dāng)一開始就記錄在正式的記錄紙上。應(yīng)當(dāng)一開始就記錄在正式的記錄紙上。記錄的內(nèi)容包括記錄的內(nèi)容包括： 日期、時(shí)間、地點(diǎn)、室溫、氣壓、儀器編號(hào)、日期、時(shí)間、地點(diǎn)、室溫、氣壓、儀器編號(hào)、名稱及規(guī)格、原始數(shù)據(jù)及有關(guān)現(xiàn)象名稱及規(guī)格、原始數(shù)據(jù)及有關(guān)現(xiàn)象原始數(shù)據(jù)必須給原始數(shù)據(jù)必須給教師審閱后簽字！教師審閱后簽字！離開實(shí)驗(yàn)室離開實(shí)驗(yàn)室前，要整理好所用的實(shí)驗(yàn)儀器，做好清潔工作。前，要整

5、理好所用的實(shí)驗(yàn)儀器，做好清潔工作。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 73 3、實(shí)驗(yàn)后寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)后寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié)，是學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果的是學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果的書面反映，書面反映，要求要求文字通順、字跡端正、圖表規(guī)范、數(shù)文字通順、字跡端正、圖表規(guī)范、數(shù)據(jù)完備和據(jù)完備和結(jié)果正確結(jié)果正確。 要養(yǎng)成按時(shí)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和交報(bào)告的習(xí)慣要養(yǎng)成按時(shí)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和交報(bào)告的習(xí)慣，對(duì)原，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行不確定始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行不確定度評(píng)估和討論。度評(píng)估和討論。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 8實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的

6、內(nèi)容包括： 1 1、 實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)名稱2 2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模? 3、實(shí)驗(yàn)儀器：、實(shí)驗(yàn)儀器：4 4、實(shí)驗(yàn)原理：、實(shí)驗(yàn)原理：5 5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：6 6、實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：數(shù)據(jù)記錄及處理：7 7、討論與分析。、討論與分析。 此部分在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行，此部分在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行，緊接著緊接著“實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理”寫寫此部分在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行此部分在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 9實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟： 重點(diǎn)寫出重點(diǎn)寫出“做什么，怎么做做什么，怎么做”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理：（1）重新）重新規(guī)范合理地規(guī)范合理地畫出正式數(shù)據(jù)的表格畫出正式數(shù)據(jù)的表格

7、 （應(yīng)與應(yīng)與“原始數(shù)據(jù)的記錄表格原始數(shù)據(jù)的記錄表格”不同不同）（2）作圖、計(jì)算結(jié)果和不確定度估算）作圖、計(jì)算結(jié)果和不確定度估算（3）結(jié)果：按標(biāo)準(zhǔn)形式寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果）結(jié)果：按標(biāo)準(zhǔn)形式寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果(測(cè)量值測(cè)量值 、不確定度和、不確定度和單位單位)，在必要時(shí)注明實(shí)驗(yàn)條件。，在必要時(shí)注明實(shí)驗(yàn)條件。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 10第二部分第二部分測(cè)量誤差與不確定度評(píng)定測(cè)量誤差與不確定度評(píng)定 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 11 測(cè)量測(cè)量-就是將待測(cè)物理量與一個(gè)選作標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比就是將待測(cè)物理量與一個(gè)選作標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比較，得出它們之間的關(guān)系。較，得出它們之間的關(guān)系。 數(shù)值數(shù)值+單位，構(gòu)成一

8、個(gè)物理量，數(shù)據(jù)應(yīng)包含：?jiǎn)挝?，?gòu)成一個(gè)物理量，數(shù)據(jù)應(yīng)包含： 數(shù)值大小和單位數(shù)值大小和單位，二者缺一不可二者缺一不可。如測(cè)量值：如測(cè)量值：175.0 cm數(shù)值大小數(shù)值大小 單位單位一、測(cè)量與單位一、測(cè)量與單位實(shí)驗(yàn)中要求采用國(guó)際單位制實(shí)驗(yàn)中要求采用國(guó)際單位制(SI)：米米(m)、千克千克(kg)、秒、秒(s)、安培、安培(A)、開爾文、開爾文(K)、摩爾摩爾(mol)、坎德拉、坎德拉(cd) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 12二、測(cè)量的分類二、測(cè)量的分類 按測(cè)量過程分：按測(cè)量過程分： 直接測(cè)量直接測(cè)量 間接測(cè)量間接測(cè)量直接測(cè)量直接測(cè)量-將待測(cè)量與定標(biāo)的測(cè)量?jī)x器或量具比較，直接將待測(cè)量與定標(biāo)的測(cè)量

9、儀器或量具比較，直接讀出待測(cè)物理量的量值。讀出待測(cè)物理量的量值。 間接測(cè)量間接測(cè)量-有些無法用儀表或量具直接測(cè)量的物理量只能通有些無法用儀表或量具直接測(cè)量的物理量只能通過對(duì)一些相關(guān)物理量的直接測(cè)量，再通過這些物理量間的一過對(duì)一些相關(guān)物理量的直接測(cè)量，再通過這些物理量間的一定的函數(shù)關(guān)系求出待測(cè)量的大小。定的函數(shù)關(guān)系求出待測(cè)量的大小。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 13例：例：測(cè)量圓柱體的密度測(cè)量圓柱體的密度 hDm24首先測(cè)出圓柱體的直徑首先測(cè)出圓柱體的直徑D、高度、高度h和質(zhì)量和質(zhì)量m通過公式可以間接測(cè)得圓柱體的密度通過公式可以間接測(cè)得圓柱體的密度 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 14五

10、、有效數(shù)字的概念五、有效數(shù)字的概念v測(cè)量值存在誤差是不可避免的，因而測(cè)量值包測(cè)量值存在誤差是不可避免的，因而測(cè)量值包含了含了準(zhǔn)確數(shù)字和欠準(zhǔn)數(shù)字準(zhǔn)確數(shù)字和欠準(zhǔn)數(shù)字。 我們將準(zhǔn)確數(shù)字和欠我們將準(zhǔn)確數(shù)字和欠準(zhǔn)數(shù)字總稱為準(zhǔn)數(shù)字總稱為有效數(shù)字有效數(shù)字。v在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，通常在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，通常只取一位欠準(zhǔn)數(shù)字只取一位欠準(zhǔn)數(shù)字。因此有效數(shù)字由若干位準(zhǔn)確數(shù)字和一位欠準(zhǔn)數(shù)字因此有效數(shù)字由若干位準(zhǔn)確數(shù)字和一位欠準(zhǔn)數(shù)字組成。組成。v有效數(shù)字不僅反映了有效數(shù)字不僅反映了待測(cè)量的大小待測(cè)量的大小，正確書寫，正確書寫的有效數(shù)字還可以的有效數(shù)字還可以反映測(cè)量的精確程度反映測(cè)量的精確程度。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

11、緒論 151).1).有效數(shù)字定義有效數(shù)字定義：由測(cè)量結(jié)果的由測(cè)量結(jié)果的第一位非零數(shù)起第一位非零數(shù)起到到最后最后那一位數(shù)字止那一位數(shù)字止的全部數(shù)字統(tǒng)稱為測(cè)量的有效數(shù)字。的全部數(shù)字統(tǒng)稱為測(cè)量的有效數(shù)字。（1 1）有效數(shù)字位數(shù)的多少）有效數(shù)字位數(shù)的多少與被測(cè)對(duì)象數(shù)值大小有關(guān)。與被測(cè)對(duì)象數(shù)值大小有關(guān)。（2 2）有效數(shù)字位數(shù)的多少）有效數(shù)字位數(shù)的多少與測(cè)量?jī)x器的精度有關(guān)。與測(cè)量?jī)x器的精度有關(guān)。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 16例如：例如：用不同精度的量具測(cè)同一物體的長(zhǎng)度。用不同精度的量具測(cè)同一物體的長(zhǎng)度。有效數(shù)字多一位有效數(shù)字多一位, , 相對(duì)不確定度值幾乎小一個(gè)數(shù)量級(jí)相對(duì)不確定度值幾乎小一個(gè)數(shù)

12、量級(jí), ,測(cè)量準(zhǔn)確度高。測(cè)量準(zhǔn)確度高。用游標(biāo)卡尺測(cè)量用游標(biāo)卡尺測(cè)量: L =46.00mm, 儀儀= 0.02mm , Er=0.026%Er=0.13%Er=0.006%用鋼直尺測(cè)量用鋼直尺測(cè)量： L=46.0mm, 儀儀= 0.1mm,用千分尺測(cè)量用千分尺測(cè)量: L=46.000mm, 儀儀= 0.004mm , 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 17（3）有效數(shù)字位數(shù)）有效數(shù)字位數(shù)與小數(shù)點(diǎn)的位置、單位無關(guān)與小數(shù)點(diǎn)的位置、單位無關(guān)。 例如例如 ：4.60 cm 0.0460m 46.0mm（4） 測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果第一位非零數(shù)字第一位非零數(shù)字前前的的“0”不屬于有效數(shù)字，不屬于有效數(shù)字， 測(cè)

13、量結(jié)果測(cè)量結(jié)果第一位非零數(shù)字第一位非零數(shù)字后后的的“0”都是有效數(shù)字都是有效數(shù)字. 0.0125m=1.25cm 1.0900cm 1.09cm 8.88m=8880mm? 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 183). 科學(xué)記數(shù)法科學(xué)記數(shù)法科學(xué)記數(shù)法科學(xué)記數(shù)法: a10n (單位）單位）a小數(shù)點(diǎn)前只取一位，再乘以小數(shù)點(diǎn)前只取一位，再乘以10的冪次。的冪次。8.88m=8.88 103mm80.30g=0.0803kg?=80300mg?80.30g=8.030 101g=8.030 104mg =8.030 10-2kg不論采用何種記數(shù)法，有效數(shù)字位數(shù)不變不論采用何種記數(shù)法，有效數(shù)字位數(shù)不變

14、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 194). 有效數(shù)字的修約規(guī)則有效數(shù)字的修約規(guī)則 根據(jù)根據(jù)GB8017-87規(guī)定的數(shù)值修約規(guī)則，測(cè)量結(jié)果尾規(guī)定的數(shù)值修約規(guī)則，測(cè)量結(jié)果尾數(shù)的修約原則是：數(shù)的修約原則是：四舍六入五湊偶。四舍六入五湊偶。 即小于即小于5者舍，大于者舍，大于5者入，等于者入，等于5者把尾數(shù)湊成偶者把尾數(shù)湊成偶數(shù)。數(shù)。(5后非零則進(jìn)后非零則進(jìn)1，5后全零湊成偶后全零湊成偶)例如：測(cè)量結(jié)果為例如：測(cè)量結(jié)果為m=3.065kg, ucm=0.042kg則應(yīng)表示成則應(yīng)表示成m=(3.060.05)kg 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 20例如例如: :6.28271 6.28271 取取

15、4 4位有效數(shù)字為位有效數(shù)字為 6.2832.4352 2.4352 取取3 3位有效數(shù)字為位有效數(shù)字為17.425 17.425 取取4 4位有效數(shù)字為位有效數(shù)字為7.146 7.146 取取2 2位有效數(shù)字為位有效數(shù)字為0.086 0.086 取取1 1位有效數(shù)字為位有效數(shù)字為44.242.171.709.017.415 17.415 取取4 4位有效數(shù)字為位有效數(shù)字為17.42 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 2182.137182.13350.17004.087.14CBA5).有效數(shù)字的運(yùn)算法則有效數(shù)字的運(yùn)算法則 運(yùn)算結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)，需求出不確定度才可以確定出運(yùn)算結(jié)果有效數(shù)字的

16、位數(shù)，需求出不確定度才可以確定出來。來。在不要求不確定度時(shí)，按以下粗略的方法來確定。在不要求不確定度時(shí)，按以下粗略的方法來確定。(1)(1)加減運(yùn)算加減運(yùn)算規(guī)則：規(guī)則：幾個(gè)數(shù)相加減時(shí)，結(jié)果的末位與各數(shù)末位數(shù)中數(shù)幾個(gè)數(shù)相加減時(shí)，結(jié)果的末位與各數(shù)末位數(shù)中數(shù)量級(jí)最大的那一位對(duì)齊。量級(jí)最大的那一位對(duì)齊。例如：例如： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 22(2)(2)乘除運(yùn)算乘除運(yùn)算規(guī)則：規(guī)則：幾個(gè)數(shù)相乘除時(shí)，結(jié)果的有效數(shù)字位幾個(gè)數(shù)相乘除時(shí)，結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與各數(shù)中位數(shù)最少的相同。數(shù)與各數(shù)中位數(shù)最少的相同。例如：例如：41009.113264.108834.12854.3856.24CBA 大學(xué)物理實(shí)

17、驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 236)、直接測(cè)量量的有效數(shù)字讀數(shù)原則、直接測(cè)量量的有效數(shù)字讀數(shù)原則012cm讀數(shù)為讀數(shù)為2cm或或20mm?應(yīng)為應(yīng)為2.00cm或或20.0mm所有從儀器上直接讀出的數(shù)字所有從儀器上直接讀出的數(shù)字(包括估讀的一位包括估讀的一位),都為有效數(shù)字。都為有效數(shù)字。儀器誤差或最小分度決定測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)儀器誤差或最小分度決定測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)例例1：普通刻度尺：普通刻度尺估讀到最小分度值估讀到最小分度值1/5 1/2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 24例例2：角游標(biāo)尺：角游標(biāo)尺估讀值估讀值: 最小分度值最小分度值1233 13 類似的例子：游標(biāo)卡尺類似的例子：游標(biāo)卡

18、尺 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 25例例3：數(shù)字表頭的讀數(shù)：數(shù)字表頭的讀數(shù)無估讀值，測(cè)量值直接從表頭讀出：無估讀值，測(cè)量值直接從表頭讀出：23.9 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 26誤差與真值關(guān)系：誤差與真值關(guān)系：真值：真值：物理量在一定的條件下客觀的真正大小，通常用a表示 六、誤差與不確定度六、誤差與不確定度誤差：誤差：由于測(cè)量?jī)x器不準(zhǔn)，環(huán)境等對(duì)測(cè)量的影響，測(cè)量的結(jié)果并不完全一致，存在誤差,用表示。ax 誤差與真值誤差與真值 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 27誤差誤差系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差確定性確定性按特征和表現(xiàn)按特征和表現(xiàn)隨機(jī)性隨機(jī)性系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差-在同一條件下對(duì)

19、同一物理量進(jìn)行等在同一條件下對(duì)同一物理量進(jìn)行等精度測(cè)量，誤差呈現(xiàn)的符號(hào)和數(shù)值不變或按照一精度測(cè)量，誤差呈現(xiàn)的符號(hào)和數(shù)值不變或按照一定的規(guī)律變化，這類誤差稱作系統(tǒng)誤差。定的規(guī)律變化，這類誤差稱作系統(tǒng)誤差。誤差的分類誤差的分類粗差粗差剔除剔除 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 28不確定度表示測(cè)量值不確定度表示測(cè)量值可能變動(dòng)（不能確定）的可能變動(dòng)（不能確定）的范圍范圍，也是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)的一個(gè)參數(shù)，用于合，也是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)的一個(gè)參數(shù)，用于合理表示由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值的不能理表示由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值的不能肯定的程度?？隙ǖ某潭?。不確定度不確定度1981年年10月第十七屆國(guó)際計(jì)量

20、委員會(huì)大會(huì)通過決議，月第十七屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)大會(huì)通過決議，建議采用建議采用“不確定度不確定度”作為測(cè)量結(jié)果正確程度的評(píng)作為測(cè)量結(jié)果正確程度的評(píng)價(jià)。價(jià)。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 29不確定度不確定度u包含兩個(gè)方面包含兩個(gè)方面 1. A類不確定度：類不確定度：多次重復(fù)測(cè)量后，用統(tǒng)計(jì)方多次重復(fù)測(cè)量后，用統(tǒng)計(jì)方 法計(jì)算用法計(jì)算用uA表示表示 2. B類不確定度：類不確定度：用其它非統(tǒng)計(jì)方法估算的用其它非統(tǒng)計(jì)方法估算的 例如儀器誤差、未定系統(tǒng)誤例如儀器誤差、未定系統(tǒng)誤 差估值等，用差估值等，用uB 表示表示 3. 合成不確定度：合成不確定度：A、B兩類不確定度兩類不確定度合成合成，用，用 合成

21、不確定度合成不確定度作為測(cè)量值正確作為測(cè)量值正確 程度的評(píng)價(jià)程度的評(píng)價(jià) 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 30A類不確定度的估算類不確定度的估算ntnxxnstuniiA)1()(12 t 為分布因子，為分布因子，n為測(cè)量次數(shù)，概率為測(cè)量次數(shù)，概率P=0.95時(shí)，滿足下表：時(shí)，滿足下表：測(cè)量測(cè)量次數(shù)次數(shù) n23 4 5 6 7 8 9 10t因子因子的值的值12.714.303.182.782.572.452.362.312.268.992.481.591.241.050.930.840.770.72tn 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 31B類不確定度的估算類不確定度的估算B B類不確定度

22、是指用非統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的誤差分量，它類不確定度是指用非統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的誤差分量，它通常是指通常是指儀器誤差儀器誤差和一些特殊估測(cè)的和一些特殊估測(cè)的極限誤差極限誤差。儀器誤差：儀器誤差：是指正確使用的情況下儀器示值的最大是指正確使用的情況下儀器示值的最大誤差，通常用誤差，通常用表示。表示。儀器誤差儀器誤差通常用級(jí)別表示通常用級(jí)別表示 儀器誤差儀器誤差= =級(jí)別級(jí)別量程量程儀器誤差的具體計(jì)算可查閱所用儀器量具的使用說明。儀器誤差的具體計(jì)算可查閱所用儀器量具的使用說明。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 32將誤差折算成將誤差折算成B類不確定度類不確定度insuB2A2Buuu 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理

23、實(shí)驗(yàn)緒論 33測(cè)量結(jié)果表示：測(cè)量結(jié)果表示：測(cè)測(cè) u（單位）（單位）u是是合成不確定度合成不確定度，測(cè)測(cè)是測(cè)量結(jié)果的最佳估計(jì)值是測(cè)量結(jié)果的最佳估計(jì)值。u： 取取一到兩位一到兩位有效數(shù)字，尾數(shù)有效數(shù)字，尾數(shù)只進(jìn)不舍只進(jìn)不舍。測(cè)測(cè) ：保證最后一位與：保證最后一位與u末位對(duì)齊末位對(duì)齊， 修約規(guī)則修約規(guī)則: 四舍六入五湊偶四舍六入五湊偶注：注： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 341 1、單次直接測(cè)量的結(jié)果表示、單次直接測(cè)量的結(jié)果表示儀Buu測(cè)測(cè) 儀儀（單位）（單位） 儀儀：取：取一到兩位一到兩位有效數(shù)字，尾數(shù)有效數(shù)字，尾數(shù)只進(jìn)不舍只進(jìn)不舍。測(cè)測(cè)的最后一位應(yīng)于的最后一位應(yīng)于儀儀末位對(duì)齊，末位對(duì)齊， 不

24、可能或不需不可能或不需要重復(fù)多次。要重復(fù)多次。多次測(cè)量同一量多次測(cè)量同一量結(jié)果一致。結(jié)果一致。單次單次直接直接測(cè)量測(cè)量真值估計(jì)值：?jiǎn)未螠y(cè)量結(jié)果真值估計(jì)值：?jiǎn)未螠y(cè)量結(jié)果物理量的測(cè)量可分為單次測(cè)量和多次測(cè)量。物理量的測(cè)量可分為單次測(cè)量和多次測(cè)量。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 35例例 用用1.0級(jí)級(jí),量程為量程為3.0V的電壓表測(cè)的電壓表測(cè)量電壓量電壓,單次測(cè)量測(cè)得電壓為單次測(cè)量測(cè)得電壓為2.62V,寫寫出結(jié)果表達(dá)式出結(jié)果表達(dá)式.解解 VV0300301.%. 對(duì)齊對(duì)齊VuUB03.0VU)030.0620.2( 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 362 2、多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果表示、多次重復(fù)測(cè)

25、量結(jié)果表示22BAuuuuNN u取取一到兩位一到兩位有效數(shù)字，尾數(shù)有效數(shù)字，尾數(shù)只進(jìn)不舍只進(jìn)不舍。 的最后一位應(yīng)于的最后一位應(yīng)于u末位對(duì)齊末位對(duì)齊。N（單位）（單位）ntnNNiA)1()(2儀B真值估計(jì)值真值估計(jì)值：多次測(cè)量的算術(shù)平均值：多次測(cè)量的算術(shù)平均值不確定度不確定度： A類和類和B類不確定度合成類不確定度合成: N 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 37例例2 用用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體直分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體直徑徑10次，數(shù)據(jù)如下表。寫出結(jié)果表達(dá)式次，數(shù)據(jù)如下表。寫出結(jié)果表達(dá)式。mmddii75.1910101解解次數(shù)次數(shù)12345678910di(cm)19.7819.

26、8019.7019.7819.7419.7619.7219.6819.8019.72mmddntSuiidA0108.072.09)(1012 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 38mmmmuuA023.00227.002.00108.02222儀總不確定度總不確定度直徑的測(cè)量結(jié)果直徑的測(cè)量結(jié)果對(duì)齊對(duì)齊)(023.0750.19mmudddmmuB02.0儀 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 39測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度表示法測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度表示法為全面評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果的優(yōu)劣為全面評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果的優(yōu)劣, ,還應(yīng)考慮被測(cè)量量大小還應(yīng)考慮被測(cè)量量大小, ,故引入故引入相對(duì)不確定度相對(duì)不確定度, ,E

27、 Er r。%100 NuErE Er r 的首位數(shù)字的首位數(shù)字 5 5，取，取一位一位有效數(shù)字有效數(shù)字E Er r 的首位數(shù)字的首位數(shù)字5 5，取，取兩位兩位有效數(shù)字有效數(shù)字E Er r參與中間計(jì)算，可多保留一位有效數(shù)字。參與中間計(jì)算，可多保留一位有效數(shù)字。L1=(170.00.3) (cm) (cm)L2=(17.0 0.3) (cm)Er1=0.18%Er1=1.8% 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 40如待測(cè)物理量有公認(rèn)值或理論值，可用百分差來表如待測(cè)物理量有公認(rèn)值或理論值，可用百分差來表示測(cè)量的優(yōu)劣，定義為：示測(cè)量的優(yōu)劣，定義為：%100000NNNE百分差不表示測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)意義

28、百分差不表示測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)意義其有效數(shù)字位數(shù)與其有效數(shù)字位數(shù)與E Er r一樣。一樣。(3) (3) 百分差百分差 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 41相對(duì)不確定度或百分差相對(duì)不確定度或百分差修約時(shí)末位數(shù)也修約時(shí)末位數(shù)也只進(jìn)不舍只進(jìn)不舍 Er=1.54%Er=1.6%Er=3.82%Er=3.9%E0=5.04%E0=6% 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 42間接測(cè)量量的測(cè)量結(jié)果表示間接測(cè)量量的測(cè)量結(jié)果表示 假設(shè)間接測(cè)量量假設(shè)間接測(cè)量量N =f (x，y，z.) 其中其中x，y，z.為直接測(cè)量量為直接測(cè)量量則間接測(cè)量量的最佳估值則間接測(cè)量量的最佳估值 ),(zyxfN zyx,如果如果為直

29、接測(cè)量量真值的最佳估值為直接測(cè)量量真值的最佳估值間接測(cè)量量真值的估算間接測(cè)量量真值的估算 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 43間接測(cè)量量不確定度的估算間接測(cè)量量不確定度的估算 2222yxNuyfuxfu)()(的不確定度的不確定度的相對(duì)不確定度的相對(duì)不確定度 2222yxNruyfuxfNuE)ln()ln(),(yxf當(dāng)函數(shù)當(dāng)函數(shù) 中各量間是乘除關(guān)系時(shí)，利用相對(duì)中各量間是乘除關(guān)系時(shí)，利用相對(duì)不確定度傳遞公式計(jì)算方便。不確定度傳遞公式計(jì)算方便。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 44),(yxfNNNN 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 45間接間接測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果不確定度不確定度的計(jì)算過

30、程的計(jì)算過程1、先求、先求直接測(cè)量量直接測(cè)量量(x，y，)不確定度不確定度ux，uy，；2、根據(jù)函數(shù)關(guān)系、根據(jù)函數(shù)關(guān)系 3、利用傳遞公式計(jì)算、利用傳遞公式計(jì)算N的不確定度的不確定度uN),(yxfN dyyfdxxfdN寫出寫出的全微分式的全微分式2222)()(yxNuyfuxfu 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 46間接間接測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果相對(duì)不確定度相對(duì)不確定度的計(jì)算過程的計(jì)算過程1、先求直接測(cè)量量不確定度、先求直接測(cè)量量不確定度ux，uy，；2、根據(jù)函數(shù)關(guān)系、根據(jù)函數(shù)關(guān)系 取對(duì)數(shù)取對(duì)數(shù)3、利用傳遞公式計(jì)算、利用傳遞公式計(jì)算N的相對(duì)不確定度的相對(duì)不確定度),(yxfN dyyfdxxf

31、NdNlnln寫出寫出ln的全微分式的全微分式),(lnlnyxfN 2222)ln()ln(yxNruyfuxfNuE 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 47例例3 用單擺測(cè)重力加速度的公式為用單擺測(cè)重力加速度的公式為g=42l/T2，測(cè)，測(cè)得得T=2.0000.002s,l=100.0 0.1cm,試寫出重力加試寫出重力加速度速度g的結(jié)果表示式的結(jié)果表示式.解解: 由由TlgTlglnlnlnln,244222 2222TlgruTgulgguE)ln()ln( TTgllg21 ln,ln 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 48得得2222000200204100104).().()()

32、( TuluETlr重力加速度重力加速度取一位取一位,只進(jìn)不舍只進(jìn)不舍!對(duì)齊對(duì)齊%.230102423 )/(.222220987000201001416344scmTlg )/(3.21024.223scmgEurcg 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 49第三部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的基本方法 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 50列表記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意列表記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意1 1、表格設(shè)計(jì)要、表格設(shè)計(jì)要合理合理，要要簡(jiǎn)單明了簡(jiǎn)單明了，能能完整地完整地記錄實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。物理量的排列應(yīng)與測(cè)量順序一致。數(shù)據(jù)。物理量的排列應(yīng)與測(cè)量順序一致。2 2、各標(biāo)題欄中應(yīng)注明所列、各標(biāo)題欄中應(yīng)注明所列物

33、理量的名稱、符號(hào)和單位物理量的名稱、符號(hào)和單位（數(shù)據(jù)不要重復(fù)書寫單位）。（數(shù)據(jù)不要重復(fù)書寫單位）。3 3、表中、表中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)要正確要正確反映測(cè)量的有效數(shù)字反映測(cè)量的有效數(shù)字。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 514 4、提供與表格有關(guān)的說明和參數(shù)（表格名稱、測(cè)、提供與表格有關(guān)的說明和參數(shù)（表格名稱、測(cè)量?jī)x器規(guī)格、環(huán)境條件等），以利于對(duì)結(jié)果的復(fù)查。量?jī)x器規(guī)格、環(huán)境條件等），以利于對(duì)結(jié)果的復(fù)查。5 5、表格中所列的主要是原始數(shù)據(jù)，重要的中間計(jì)、表格中所列的主要是原始數(shù)據(jù)，重要的中間計(jì)算結(jié)果也可列入。算結(jié)果也可列入。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 52舉例舉例-測(cè)鋼絲直徑測(cè)鋼絲直徑 大學(xué)物理實(shí)

34、驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 53二二. .作圖法作圖法作圖法就是通過作圖法就是通過圖線圖線將將物理量之間物理量之間的關(guān)系的關(guān)系直觀地表直觀地表示出來的方法示出來的方法。作好一張正確、實(shí)用、美觀的圖是作好一張正確、實(shí)用、美觀的圖是實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練中實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練中的一項(xiàng)基本功的一項(xiàng)基本功。實(shí)驗(yàn)作圖實(shí)驗(yàn)作圖不是示意圖，不是示意圖，而是用圖來表達(dá)實(shí)驗(yàn)中得到而是用圖來表達(dá)實(shí)驗(yàn)中得到的物理量之間的定量關(guān)系，要反映測(cè)量的準(zhǔn)確程度，的物理量之間的定量關(guān)系，要反映測(cè)量的準(zhǔn)確程度，必須滿足一定的必須滿足一定的作圖規(guī)則作圖規(guī)則。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 54作圖的基本規(guī)則作圖的基本規(guī)則1 1、有完整列有數(shù)據(jù)的表格

35、。、有完整列有數(shù)據(jù)的表格。2 2、選用合適的坐標(biāo)紙、選用合適的坐標(biāo)紙作圖必須用坐標(biāo)紙。作圖必須用坐標(biāo)紙。物理實(shí)驗(yàn)中常用的是直角坐標(biāo)紙（毫米方格紙）物理實(shí)驗(yàn)中常用的是直角坐標(biāo)紙（毫米方格紙）根據(jù)需要選用合適種類和大小的坐標(biāo)紙。根據(jù)需要選用合適種類和大小的坐標(biāo)紙。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 55)(cmL)(mgF 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 56)(cmL)(mgF0400200600800100000.500.600.700.800.900.1000.1100.12 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 57)(cmL)(mgF0400200600800100000.500.600.700.800.900.1000.1100.12+ 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 58)(cmL)(mgF0400200600800100000.500.600.700.800.900.1000.1100.12 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 59)(cmL)(mgF0400200600800100000.500.600.700.800.900.1000.1100.12 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論 60利用已作好的圖線，定量地求得待利用已作好的圖線，定量地求得待測(cè)量或得出相關(guān)量的經(jīng)驗(yàn)公式的方法。測(cè)量或得出相關(guān)量的經(jīng)驗(yàn)公式的方法。當(dāng)圖線是直