大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)—緒論新

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論張伶俐張伶俐今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容:1.關(guān)于實(shí)驗(yàn)課關(guān)于實(shí)驗(yàn)課2.實(shí)驗(yàn)課的目的實(shí)驗(yàn)課的目的3.理論知識(shí)理論知識(shí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課l必修課必修課l它是獨(dú)立的一門課，成績(jī)與大學(xué)物理無(wú)關(guān)它是獨(dú)立的一門課，成績(jī)與大學(xué)物理無(wú)關(guān)1、通過(guò)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量通過(guò)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量的測(cè)量，掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法和的測(cè)量，掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法和基本技能，加深對(duì)物理學(xué)原理的理解?；炯寄埽由顚?duì)物理學(xué)原理的理解。 2 2、培養(yǎng)和提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，包括：、培養(yǎng)和提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，包括：l自學(xué)能力：通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)教材或參考資料，正確自

2、學(xué)能力：通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)教材或參考資料，正確理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備；理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備；l動(dòng)手能力：借助教材或儀器說(shuō)明書，正確使用基動(dòng)手能力：借助教材或儀器說(shuō)明書，正確使用基本實(shí)驗(yàn)儀器；本實(shí)驗(yàn)儀器；物理實(shí)驗(yàn)課的目的物理實(shí)驗(yàn)課的目的l思維判斷能力思維判斷能力：能夠運(yùn)用物理學(xué)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)：能夠運(yùn)用物理學(xué)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行初步的分析和判斷；象進(jìn)行初步的分析和判斷；l書面表達(dá)能力書面表達(dá)能力：能夠正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，：能夠正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；l簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)能力簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)能力：能夠根據(jù)課題要求，獨(dú)立完：能夠根據(jù)課題

3、要求，獨(dú)立完成教學(xué)性的設(shè)計(jì)性實(shí)成教學(xué)性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)。物理實(shí)驗(yàn)課的目的物理實(shí)驗(yàn)課的目的3、培養(yǎng)從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)培養(yǎng)從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)l理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。l嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。l遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛(ài)護(hù)公共財(cái)物的優(yōu)良品遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛(ài)護(hù)公共財(cái)物的優(yōu)良品德。德。l熱愛(ài)科學(xué)，勇于創(chuàng)新，力戒浮躁，講究誠(chéng)信。熱愛(ài)科學(xué)，勇于創(chuàng)新，力戒浮躁，講究誠(chéng)信。物理實(shí)驗(yàn)課的目的物理實(shí)驗(yàn)課的目的 畢業(yè)后工作的演練工作素質(zhì)的培養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新的主要源泉l社社會(huì)需要?jiǎng)?chuàng)新型的人才，需要?jiǎng)邮帜芰?qiáng)的人才會(huì)需要?jiǎng)?chuàng)新型的人才，需要?jiǎng)邮帜芰?qiáng)的人才l科科技

4、研究的主要工作就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)技研究的主要工作就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)l成成功是一系列良好習(xí)慣的結(jié)果，習(xí)慣是靠訓(xùn)練培功是一系列良好習(xí)慣的結(jié)果，習(xí)慣是靠訓(xùn)練培養(yǎng)而成養(yǎng)而成l實(shí)實(shí)驗(yàn)課是國(guó)家花巨資設(shè)立的大學(xué)課程中惟一的實(shí)驗(yàn)課是國(guó)家花巨資設(shè)立的大學(xué)課程中惟一的實(shí)踐訓(xùn)練必修課踐訓(xùn)練必修課上課時(shí)間和地點(diǎn)上課時(shí)間和地點(diǎn)地點(diǎn)地點(diǎn): B5棟棟B座座2樓和樓和3樓；樓； 4.2&5.3(235),3.2&4.1(337),3.4&6.9(336) 4.3&4.4(246),5.2&5.4(234),4.6(231),4.7(335) 時(shí)間時(shí)間: 上午上午 8:50-11

5、:50 下午下午 14:00-17:00 晚上晚上 18:30-21:30* 按單雙周分組上按單雙周分組上課，兩周一次實(shí)課，兩周一次實(shí)驗(yàn)課。驗(yàn)課。* 不能打亂順序。不能打亂順序。* 每次每次12個(gè)實(shí)驗(yàn)，個(gè)實(shí)驗(yàn)，3小時(shí)內(nèi)完成。小時(shí)內(nèi)完成。課程安排課程安排大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程組成大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程組成l課前課前l(fā)課堂課堂l課后課后課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)l認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教材、參閱網(wǎng)上資料、弄清實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、步驟認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教材、參閱網(wǎng)上資料、弄清實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、步驟和方法、了解實(shí)驗(yàn)儀器。和方法、了解實(shí)驗(yàn)儀器。l在以上基礎(chǔ)寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，即實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)儀器，在以上基礎(chǔ)寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，即實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

6、實(shí)驗(yàn)儀器，簡(jiǎn)單原理，后面的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果分析留待課后完成。簡(jiǎn)單原理，后面的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果分析留待課后完成。（教師課前進(jìn)行抽查，無(wú)預(yù)習(xí)報(bào)告不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）（教師課前進(jìn)行抽查，無(wú)預(yù)習(xí)報(bào)告不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)步驟或內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟或內(nèi)容實(shí)驗(yàn)號(hào)實(shí)驗(yàn)號(hào)l理學(xué)院首頁(yè)的資料下載物理實(shí)驗(yàn)分組安排理學(xué)院首頁(yè)的資料下載物理實(shí)驗(yàn)分組安排http:/ 22/phylab/index.aspx22/phylab/index.aspx基礎(chǔ)物理精品課程網(wǎng)站（含教學(xué)論壇）：基礎(chǔ)物理精品課程網(wǎng)站（含教學(xué)論壇）：http:/202.38.193.

7、234/physics/34/physics/ 物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上資源物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)上資源課堂流程課堂流程注意注意:1.:1.按實(shí)驗(yàn)號(hào)坐。按實(shí)驗(yàn)號(hào)坐。 2. 2.老師先講師先講3050分鐘，然后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，摸索分鐘，然后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，摸索30分鐘后分鐘后 依然不明白的，可向老師或同學(xué)請(qǐng)教。依然不明白的，可向老師或同學(xué)請(qǐng)教。 3. 3.測(cè)量數(shù)據(jù)不得直接填在預(yù)習(xí)報(bào)告上，不得用鉛筆寫，要另測(cè)量數(shù)據(jù)不得直接填在預(yù)習(xí)報(bào)告上，不得用鉛筆寫，要另 用一張紙記錄，必須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查并在該記錄紙上簽用一張紙記錄，必須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查并在該記錄紙上簽 名，作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告附錄一并上交。實(shí)驗(yàn)完

8、畢，整理好儀器名，作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告附錄一并上交。實(shí)驗(yàn)完畢，整理好儀器 才能離開實(shí)驗(yàn)室。才能離開實(shí)驗(yàn)室。 4. 4.上課不得大聲喧嘩。上課不得大聲喧嘩。教師講解教師講解實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄教師在原始數(shù)據(jù)教師在原始數(shù)據(jù)記錄草稿和預(yù)習(xí)記錄草稿和預(yù)習(xí)報(bào)告上簽名報(bào)告上簽名學(xué)生提前學(xué)生提前5分鐘到教室分鐘到教室,安序號(hào)坐好安序號(hào)坐好課后完成并且按時(shí)交實(shí)驗(yàn)報(bào)告課后完成并且按時(shí)交實(shí)驗(yàn)報(bào)告l實(shí)驗(yàn)后要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行處理，并寫出完整的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行處理，并寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告。l實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求詳見課本第實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求詳見課本第1、2、3頁(yè)，請(qǐng)同學(xué)務(wù)必仔細(xì)閱頁(yè)，請(qǐng)同學(xué)務(wù)必仔細(xì)閱讀、領(lǐng)會(huì)

9、：讀、領(lǐng)會(huì)： * 使用華工的專用實(shí)驗(yàn)報(bào)告稿紙（使用華工的專用實(shí)驗(yàn)報(bào)告稿紙（B2一樓物流商店有售一樓物流商店有售）。）。 * 畫曲線圖應(yīng)用坐標(biāo)紙。畫曲線圖應(yīng)用坐標(biāo)紙。 * 報(bào)告一定要訂在一起，切記寫上姓名。報(bào)告一定要訂在一起，切記寫上姓名。l下次上課時(shí)組長(zhǎng)統(tǒng)一收交實(shí)驗(yàn)報(bào)告交給簽名的任課老師。下次上課時(shí)組長(zhǎng)統(tǒng)一收交實(shí)驗(yàn)報(bào)告交給簽名的任課老師。 第二次實(shí)驗(yàn)課時(shí)交第一次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)交第二次實(shí)驗(yàn)課時(shí)交第一次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)交第二次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以此類推。第二次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以此類推。實(shí)驗(yàn)步驟或內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟或內(nèi)容實(shí)驗(yàn)號(hào)實(shí)驗(yàn)號(hào)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粚?shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)儀器二實(shí)驗(yàn)儀器三實(shí)驗(yàn)原理三實(shí)驗(yàn)原理四實(shí)驗(yàn)

10、步驟四實(shí)驗(yàn)步驟五數(shù)據(jù)記錄及處理五數(shù)據(jù)記錄及處理六結(jié)果分析六結(jié)果分析預(yù)習(xí)報(bào)告（課前完成）預(yù)習(xí)報(bào)告（課前完成）課后完成課后完成最后要上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后要上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告l平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（緒論課作業(yè)算一次實(shí)驗(yàn)）平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)（緒論課作業(yè)算一次實(shí)驗(yàn)）80%，期末考試，期末考試20%l實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分點(diǎn)包括：預(yù)習(xí)報(bào)告檢查及問(wèn)答老師實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分點(diǎn)包括：預(yù)習(xí)報(bào)告檢查及問(wèn)答老師提問(wèn)、課堂操作、數(shù)據(jù)記錄及誤差處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)提問(wèn)、課堂操作、數(shù)據(jù)記錄及誤差處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及作圖、綜述討論及思考題等。如有創(chuàng)新點(diǎn)將果及作圖、綜述討論及思考題等。如有創(chuàng)新點(diǎn)將格外加分。（優(yōu)秀，良好格外加分。（優(yōu)秀，良好）物理實(shí)驗(yàn)課的評(píng)分物理實(shí)驗(yàn)

11、課的評(píng)分l不按規(guī)定時(shí)間做實(shí)驗(yàn)者扣不按規(guī)定時(shí)間做實(shí)驗(yàn)者扣3030分，分，不按時(shí)交報(bào)告者扣不按時(shí)交報(bào)告者扣20分；分；l數(shù)據(jù)不處理扣數(shù)據(jù)不處理扣3030分分l抄襲、篡改、拼湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一律記零分；抄襲、篡改、拼湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一律記零分；l遲到遲到5分鐘內(nèi)扣分鐘內(nèi)扣10分，分，5分鐘以上扣分鐘以上扣20分，分，30分鐘以上不分鐘以上不得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室；l預(yù)習(xí)報(bào)告未完成扣預(yù)習(xí)報(bào)告未完成扣20分，預(yù)習(xí)報(bào)告馬虎者扣分，預(yù)習(xí)報(bào)告馬虎者扣5-10分；分；l不良的儀器使用習(xí)慣，不愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，酌情扣分。不良的儀器使用習(xí)慣，不愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，酌情扣分?？哿P分規(guī)定：扣罰分規(guī)定：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容：l實(shí)

12、驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膌實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器l實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄及處理l結(jié)果分析結(jié)果分析:簡(jiǎn)要敘述實(shí)驗(yàn)原理、計(jì)算公簡(jiǎn)要敘述實(shí)驗(yàn)原理、計(jì)算公式、實(shí)驗(yàn)電路圖或光路圖。式、實(shí)驗(yàn)電路圖或光路圖。 1、 測(cè)量測(cè)量n什么是測(cè)量什么是測(cè)量? ?使用具有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位的儀器（工具）對(duì)被測(cè)量進(jìn)行比較，使用具有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位的儀器（工具）對(duì)被測(cè)量進(jìn)行比較，把待測(cè)量大小表示出來(lái)，即待測(cè)量是該計(jì)量單位的多少倍。把待測(cè)量大小表示出來(lái)，即待測(cè)量是該計(jì)量單位的多少倍。n測(cè)量的分類測(cè)量的分類按測(cè)量結(jié)果的手段分類按測(cè)量結(jié)果的手段分類1）直接測(cè)量）直接測(cè)量2）間接測(cè)量）間接測(cè)量按測(cè)量條件的異同分類按測(cè)量條件的異同分類1）等

13、精度測(cè)量）等精度測(cè)量 對(duì)同一個(gè)物理量的多次測(cè)量都在相同條件下測(cè)量對(duì)同一個(gè)物理量的多次測(cè)量都在相同條件下測(cè)量2）不等精度測(cè)量）不等精度測(cè)量tsv/2、誤差（、誤差（P5-P6）有測(cè)量就一定存在測(cè)量誤差有測(cè)量就一定存在測(cè)量誤差n真值真值(只需要理解，不用硬記只需要理解，不用硬記)每一個(gè)物理量都是客觀存在，在一定條件下具有不依人的每一個(gè)物理量都是客觀存在，在一定條件下具有不依人的意志為轉(zhuǎn)移的一定數(shù)（真）值。意志為轉(zhuǎn)移的一定數(shù)（真）值。理論上真值是無(wú)法得到的。理論上真值是無(wú)法得到的。n約定真值約定真值P5通常將其稱為真值通常將其稱為真值n誤差誤差P5測(cè)量值與真值的偏離測(cè)量值與真值的偏離 使用一定的儀器

14、（工具）；使用一定的儀器（工具）； 在一定的環(huán)境（條件）中；在一定的環(huán)境（條件）中； 由一定的人來(lái)進(jìn)行；由一定的人來(lái)進(jìn)行； 由于測(cè)量?jī)x器、方法、條件及種種因素的影響。由于測(cè)量?jī)x器、方法、條件及種種因素的影響。因此，測(cè)量值與真值有一定的偏離，誤差是不可避免的。因此，測(cè)量值與真值有一定的偏離，誤差是不可避免的。并且，并且，測(cè)量準(zhǔn)確與否通常以誤差的大小來(lái)衡量。測(cè)量準(zhǔn)確與否通常以誤差的大小來(lái)衡量。n測(cè)量過(guò)程產(chǎn)生誤差的因素測(cè)量過(guò)程產(chǎn)生誤差的因素: 既然誤差是不可避免的，那么對(duì)誤既然誤差是不可避免的，那么對(duì)誤差差視而不見視而不見嗎？嗎？ 誤差體現(xiàn)了測(cè)量的準(zhǔn)確與否，誤差誤差體現(xiàn)了測(cè)量的準(zhǔn)確與否，誤差分析是實(shí)

15、驗(yàn)必不可少的！分析是實(shí)驗(yàn)必不可少的！絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差：相對(duì)誤差：相對(duì)誤差：為什么引入相對(duì)誤差：為什么引入相對(duì)誤差：a、10.0V V1=1.0V V2=0.1V b、1.0cm，X1 =1mm；100m，X2=1m E110 E21xx%100%100 xxxE1)誤差的定義誤差的定義2)誤差的分類誤差的分類n系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差n偶然（隨機(jī)）誤差偶然（隨機(jī)）誤差（重點(diǎn)重點(diǎn)）n粗大誤差粗大誤差 glT2 R RX X = V/I = V/I R RX X + R+ RA AR RX X V/I V/I R RA A2)單擺測(cè)重力加速度單擺測(cè)重力加速度22sin4112glT1)伏安法測(cè)電阻伏安法測(cè)

16、電阻n系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：大小符號(hào)一定，或按一定規(guī)律可約定的方式變化大小符號(hào)一定，或按一定規(guī)律可約定的方式變化n如何系統(tǒng)誤差的消除如何系統(tǒng)誤差的消除？系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差P5偶然（隨機(jī)）誤差偶然（隨機(jī)）誤差P5單峰性：絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)（概率）多，絕單峰性：絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)（概率）多，絕 對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。對(duì)稱性（抵償性）對(duì)稱性（抵償性） ；絕對(duì)值相等的誤差出現(xiàn)的；絕對(duì)值相等的誤差出現(xiàn)的 機(jī)會(huì)（概率）相等。機(jī)會(huì)（概率）相等。有界性；對(duì)值非常大的正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)有界性；對(duì)值非常大的正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì) （概率）趨于零。（概率）趨于零。n偶然誤差服從正態(tài)分

17、布，具有以下特點(diǎn)：偶然誤差服從正態(tài)分布，具有以下特點(diǎn)：nini1當(dāng)n， n形成原因形成原因觀察者粗心大意觀察者粗心大意,或條件發(fā)生突變導(dǎo)致或條件發(fā)生突變導(dǎo)致n特點(diǎn)特點(diǎn)值很大值很大無(wú)規(guī)律無(wú)規(guī)律n注意注意對(duì)含有粗大誤差的測(cè)量值要按照一定規(guī)則剔除。對(duì)含有粗大誤差的測(cè)量值要按照一定規(guī)則剔除。粗大誤差粗大誤差P5舉例說(shuō)明系統(tǒng)誤差和偶然誤差對(duì)結(jié)果的影響舉例說(shuō)明系統(tǒng)誤差和偶然誤差對(duì)結(jié)果的影響n通常用通常用“正確度正確度”反映系統(tǒng)誤差反映系統(tǒng)誤差n通常用通常用“精密度精密度”反映偶然誤差反映偶然誤差 結(jié)合起來(lái)用結(jié)合起來(lái)用“準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度”對(duì)測(cè)量結(jié)果對(duì)測(cè)量結(jié)果的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)紅色著點(diǎn)偶然誤差小，但

18、系統(tǒng)誤差大；紅色著點(diǎn)偶然誤差小，但系統(tǒng)誤差大；精密度高，但正確度低精密度高，但正確度低 。綠色著點(diǎn)系統(tǒng)誤差小，但偶然誤差大；綠色著點(diǎn)系統(tǒng)誤差小，但偶然誤差大；正確度高，但精密度低。正確度高，但精密度低。黑色著點(diǎn)偶然和系統(tǒng)誤差都小，精確黑色著點(diǎn)偶然和系統(tǒng)誤差都小，精確度高。度高。3、偶然、偶然誤差的分類以及估算誤差的分類以及估算n估算偶然誤差的方法估算偶然誤差的方法算術(shù)平均誤差算術(shù)平均誤差標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)不確定度（實(shí)驗(yàn)要求采用的方法）標(biāo)準(zhǔn)不確定度（實(shí)驗(yàn)要求采用的方法）偶然誤差偶然誤差直接測(cè)量偶然誤差直接測(cè)量偶然誤差間接測(cè)量偶然誤差間接測(cè)量偶然誤差多次測(cè)量多次測(cè)量單次測(cè)量單次測(cè)量n偶然誤差的分類偶

19、然誤差的分類1)直接測(cè)量的誤差估算直接測(cè)量的誤差估算多次測(cè)量多次測(cè)量X1 、X2、X3 XnX1 、X2、 X3 Xn實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ；B 單次測(cè)量；單次測(cè)量； 通常取儀器誤差估讀到儀器最小刻度的一半。通常取儀器誤差估讀到儀器最小刻度的一半。 但準(zhǔn)確的說(shuō)，應(yīng)該由儀器本身經(jīng)過(guò)檢定后以一種規(guī)定的形式給出。但準(zhǔn)確的說(shuō)，應(yīng)該由儀器本身經(jīng)過(guò)檢定后以一種規(guī)定的形式給出。 例如；準(zhǔn)確度為例如；準(zhǔn)確度為0.50.5、1010伏量程電壓表，其絕對(duì)誤差為：伏量程電壓表，其絕對(duì)誤差為： V V =10.00=10.00 0.5 0.5 0.05V0.05V%100XX間接測(cè)量的算術(shù)平均誤差間接測(cè)量的算術(shù)平均誤差(

20、 (誤差傳遞誤差傳遞) )（書上沒(méi)有書上沒(méi)有） g =4 + 2+L - 2T ),(zyxfNzzfyyfxxfzzyyxx,間測(cè)量量的偶然誤差間測(cè)量量的偶然誤差；例，利用單擺測(cè)量重力加速度：例，利用單擺測(cè)量重力加速度：24TLg%100gg步驟：步驟：對(duì)函數(shù)求全微分（或先對(duì)函數(shù)求全微分（或先取對(duì)數(shù)再求全微分）。取對(duì)數(shù)再求全微分）。合并同一變量系數(shù)合并同一變量系數(shù) 。 將微分號(hào)改為誤差號(hào)，將微分號(hào)改為誤差號(hào)，并且各項(xiàng)均取絕對(duì)值相并且各項(xiàng)均取絕對(duì)值相加。加。gg；TdTLdLgdg2TTLLgg22)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差11)(121nxnxxniiniixnxniis12)(x直接測(cè)量量的誤差估算直

21、接測(cè)量量的誤差估算多次測(cè)量多次測(cè)量測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)差: :算術(shù)平均值算術(shù)平均值 的標(biāo)準(zhǔn)偏差的標(biāo)準(zhǔn)偏差:；) 1()(12nnxxnniixx或由儀器本身經(jīng)過(guò)檢定后以一種規(guī)定的形式給出?；蛴蓛x器本身經(jīng)過(guò)檢定后以一種規(guī)定的形式給出。 例如；準(zhǔn)確度為例如；準(zhǔn)確度為0.50.5、1010伏量程電壓表，其絕對(duì)誤差為：伏量程電壓表，其絕對(duì)誤差為： V V =10.00=10.00 0.5 0.5 0.05V0.05V3/儀儀2/儀儀233/儀儀儀測(cè) xxB單次直接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差估算單次直接測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差估算間接測(cè)量偶然誤差的估算間接測(cè)量偶然誤差的估算222222zyxNzfyfxf),(zyxf

22、Nzyxzyx,n步驟用算術(shù)平均方法求解類似步驟用算術(shù)平均方法求解類似n“ ”準(zhǔn)則準(zhǔn)則適用條件：測(cè)量次數(shù)適用條件：測(cè)量次數(shù)n足夠大，至少要大于足夠大，至少要大于10次次n格拉布斯準(zhǔn)則格拉布斯準(zhǔn)則33)異常數(shù)據(jù)的判別和剔除異常數(shù)據(jù)的判別和剔除4 4）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種） 測(cè)量不確定度的基本概念：測(cè)量不確定度的基本概念： “ “測(cè)量不確定度測(cè)量不確定度”是指對(duì)測(cè)量結(jié)果不能確定的程度，提是指對(duì)測(cè)量結(jié)果不能確定的程度，提供測(cè)量結(jié)果的值以一定概率落在某個(gè)區(qū)間。測(cè)量不確供測(cè)量結(jié)果的值以一定概率落在某個(gè)區(qū)間。測(cè)量不確定度表示是國(guó)際上評(píng)定測(cè)量結(jié)果可靠性的約定做法，定度表

23、示是國(guó)際上評(píng)定測(cè)量結(jié)果可靠性的約定做法，本課程要求測(cè)量結(jié)果一律用不確定度表示。本課程要求測(cè)量結(jié)果一律用不確定度表示。 標(biāo)準(zhǔn)不確定度：標(biāo)準(zhǔn)不確定度： 用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示測(cè)量結(jié)果的不確定度，稱為標(biāo)準(zhǔn)不確用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示測(cè)量結(jié)果的不確定度，稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。按數(shù)值的估算方法不同可以分為兩類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。按數(shù)值的估算方法不同可以分為兩類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即定度，即A類和類和B類。類。lA類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用確定度，用uA表示。表示。lB類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定類標(biāo)準(zhǔn)不確定度：用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用度，用

24、uB表示。表示。l合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：由各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成而來(lái)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：由各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成而來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度定義算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為定義算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即：類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即： ) 1()(12nnxxsuniixAA A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定B B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定類標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類分量主要來(lái)自于測(cè)量?jī)x器的儀器誤差，在僅考慮類分量主要來(lái)自于測(cè)量?jī)x器的儀器誤差，在僅考慮儀器誤差且均勻分布（即在測(cè)量值的某一范圍內(nèi)，測(cè)量

25、結(jié)果取任一儀器誤差且均勻分布（即在測(cè)量值的某一范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果取任一可能值的概率相等）的情況下可能值的概率相等）的情況下 儀儀指計(jì)量器具的示值誤差，一般指計(jì)量器具的示值誤差，一般取儀器最小分度值的一半，取儀器最小分度值的一半，或者是或者是按儀表準(zhǔn)確度等級(jí)算得的最大基本誤差。按儀表準(zhǔn)確度等級(jí)算得的最大基本誤差。儀31Bu合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不確定度表示合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不確定度表示 、直接測(cè)量量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、直接測(cè)量量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 待測(cè)量待測(cè)量X的測(cè)量結(jié)果表示為的測(cè)量結(jié)果表示為 物理意義：待測(cè)量物理意義：待測(cè)量X的真值的真值 落在區(qū)間落在區(qū)間的概率為的概率為68.3。uxx22BAuuu),(

26、uxux例題例題l對(duì)X 進(jìn)行等精度測(cè)量10次，得測(cè)量列如下，設(shè)儀器誤差限為0.05cm。判別有無(wú)異常數(shù)據(jù)，并求測(cè)量結(jié)果 。（1）求平均值 （2）求標(biāo)準(zhǔn)偏差57.63101101iixx03. 01)(1012nxxsiix例題例題（3）取顯著水平a0.01， 查表得g0(10，0.01)2.41（4）計(jì)算g6 (5)g6g0， x6為異常數(shù)據(jù)，應(yīng)予以剔除。67. 203. 057.6365.6366xxxg例題例題 用余下的數(shù)據(jù)重新計(jì)算測(cè)量結(jié)果 （1）求平均值（2）求標(biāo)準(zhǔn)偏差 再經(jīng)格拉布斯準(zhǔn)則判別，所有測(cè)量數(shù)據(jù)都符合要求。 56.639191iixx013.019912iixxs例題例題l測(cè)量

27、的測(cè)量的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為： l按均勻分布計(jì)算按均勻分布計(jì)算測(cè)量的測(cè)量的B B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為： 029. 0305. 03儀Bu005.03012.0nssuxxA例題例題l合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： l測(cè)量結(jié)果表示為：測(cè)量結(jié)果表示為： 03. 022BAuuu)(03. 056.63cmuxx 、間接測(cè)量量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度間接測(cè)量量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度l設(shè)間接測(cè)量量設(shè)間接測(cè)量量N是各獨(dú)立的直接測(cè)量量是各獨(dú)立的直接測(cè)量量x，y，z，的的函數(shù)，即：函數(shù)，即： l各直接測(cè)量量表示為：各直接測(cè)量量表示為：l問(wèn)：?jiǎn)枺?,(zyxfN zyxu

28、zzuyyuxx,?,NuN4 4）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）l若各直接量完全獨(dú)立無(wú)關(guān)，則：若各直接量完全獨(dú)立無(wú)關(guān)，則： 稱為各直接測(cè)量量標(biāo)準(zhǔn)不稱為各直接測(cè)量量標(biāo)準(zhǔn)不 確定度的傳遞系數(shù)。確定度的傳遞系數(shù)。),(zyxfN 2222222)()()(zyxNuzfuyfuxfuzfyfxf,3 3）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）l常用函數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式：常用函數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式：, yxN22yxNuuu22)()(,yuxuNuyxNyxNyxNxNkuukxN,3 3）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）測(cè)量不確

29、定度（誤差表示的一種）l常用函數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式)(1,xukNuxNxNkxNuxuxNcos,sin222)()()(,zunyumxukNuzyxCNzyxNnmk3 3）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）測(cè)量不確定度（誤差表示的一種）5)測(cè)量結(jié)果的表示測(cè)量結(jié)果的表示 xx3 xx儀2x2 xxn誤差誤差 的表示的表示單次測(cè)量單次測(cè)量:多次測(cè)量多次測(cè)量:n測(cè)量結(jié)果的表達(dá)測(cè)量結(jié)果的表達(dá):儀P=68.3%P=95.4%P=99.7%4、有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則、有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則l什么是效數(shù)字？什么是效數(shù)字？正確而有效地表示測(cè)量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)字。正確而有效地表示測(cè)量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)字。它是

30、由前面若干位準(zhǔn)確數(shù)字和最后一位欠準(zhǔn)確（存疑、可疑）它是由前面若干位準(zhǔn)確數(shù)字和最后一位欠準(zhǔn)確（存疑、可疑）數(shù)字組成。最后一位雖為欠準(zhǔn)確可疑數(shù)字，即有誤差，但它數(shù)字組成。最后一位雖為欠準(zhǔn)確可疑數(shù)字，即有誤差，但它客觀的反映了客觀測(cè)量結(jié)果，因此是有效的?？陀^的反映了客觀測(cè)量結(jié)果，因此是有效的。一般地講，儀器顯示的數(shù)字均為有效數(shù)字均應(yīng)讀出并記錄，一般地講，儀器顯示的數(shù)字均為有效數(shù)字均應(yīng)讀出并記錄，它客觀地反映測(cè)量的實(shí)際情況。它客觀地反映測(cè)量的實(shí)際情況。它的位數(shù)不能隨意增減，并且與單位和小數(shù)點(diǎn)位置變化無(wú)關(guān)。它的位數(shù)不能隨意增減，并且與單位和小數(shù)點(diǎn)位置變化無(wú)關(guān)。有效數(shù)字位數(shù)多，相對(duì)誤差小，測(cè)量?jī)x器精度高。

31、有效數(shù)字位數(shù)多，相對(duì)誤差小，測(cè)量?jī)x器精度高。單位變換時(shí)，有效數(shù)字位數(shù)不變，即與小數(shù)點(diǎn)位置無(wú)關(guān)。單位變換時(shí)，有效數(shù)字位數(shù)不變，即與小數(shù)點(diǎn)位置無(wú)關(guān)。 例如例如 用直尺測(cè)量得到的數(shù)據(jù)用直尺測(cè)量得到的數(shù)據(jù)4.00cm 不能表示為不能表示為0.04m即即： 數(shù)值中間和末尾的數(shù)值中間和末尾的“0”“0”均為有效數(shù)字，均為有效數(shù)字，數(shù)值前的數(shù)值前的“0” 則則不為有效數(shù)字。不為有效數(shù)字。 例如例如 4.050cm0.04050m1)有效數(shù)字基本性質(zhì)：有效數(shù)字基本性質(zhì)：2)運(yùn)算原則運(yùn)算原則 可靠數(shù)與可靠數(shù)運(yùn)算，結(jié)果為可靠數(shù)?？煽繑?shù)與可靠數(shù)運(yùn)算，結(jié)果為可靠數(shù)。 可疑數(shù)與任何數(shù)運(yùn)算，結(jié)果為可疑數(shù)可疑數(shù)與任何數(shù)運(yùn)算

32、，結(jié)果為可疑數(shù),但進(jìn)位數(shù)為可靠數(shù)。但進(jìn)位數(shù)為可靠數(shù)。 結(jié)果除可靠數(shù)字外，只保留一位可疑數(shù)字。結(jié)果除可靠數(shù)字外，只保留一位可疑數(shù)字。 a、以加法為例、以加法為例 71.3 （單位相同）（單位相同） + 0.753 所以結(jié)果為所以結(jié)果為:71.3+0.753=72.1 72.053 b、以乘法為例、以乘法為例 23.1 2.2 所以結(jié)果為：所以結(jié)果為：23.1X2.2=51 462 462 50.82 3)有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則 加減法運(yùn)算加減法運(yùn)算 乘除法運(yùn)算乘除法運(yùn)算 乘方、開方運(yùn)算乘方、開方運(yùn)算 函數(shù)運(yùn)算函數(shù)運(yùn)算 尾數(shù)舍入規(guī)則：尾數(shù)舍入規(guī)則：為了使等于五的舍入誤差產(chǎn)生正、負(fù)相消

33、的機(jī)會(huì)，采用新為了使等于五的舍入誤差產(chǎn)生正、負(fù)相消的機(jī)會(huì)，采用新的較為合理的的較為合理的“4 4舍舍6 6入入5 5湊偶湊偶”舍入規(guī)則，即：小于舍入規(guī)則，即：小于5 5舍，大于舍，大于5 5入，等于入，等于5 5時(shí)則把尾時(shí)則把尾數(shù)湊成偶數(shù)。數(shù)湊成偶數(shù)。 例如：例如： 5.76453 保留保留4位有效位數(shù)為：位有效位數(shù)為：5.764（舍（舍5不進(jìn)位）不進(jìn)位） 5.76153保留保留4位有效位數(shù)為：位有效位數(shù)為：5.762 （舍（舍5進(jìn)位）進(jìn)位） 無(wú)理數(shù)常數(shù)如無(wú)理數(shù)常數(shù)如 、 等，在公式中通常等，在公式中通常 取比結(jié)果多一位有效數(shù)字，也可以取無(wú)取比結(jié)果多一位有效數(shù)字，也可以取無(wú) 限長(zhǎng)位有效數(shù)字。限

34、長(zhǎng)位有效數(shù)字。例如：在例如：在 中，中， 可以取可以取1.414，也可以取更多位。，也可以取更多位。236 .212 24)有效數(shù)字的讀取有效數(shù)字的讀取要注意什么問(wèn)題呢要注意什么問(wèn)題呢? ?n主要注意誤差主要注意誤差, ,即如何確定估讀數(shù)字。即如何確定估讀數(shù)字。4.54.5cmcm4.54.5cmcm5)測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的選取測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的選取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本原則：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本原則：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為： （單位）（單位） a)若測(cè)量得到若測(cè)量得到 =4.053789cm ，計(jì)算得到，計(jì)算得到=0.05cm 則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為 x=4.050.05 (cm) b)若若計(jì)算結(jié)果為

35、計(jì)算結(jié)果為0.05436，只保留一位有效數(shù)字，取，只保留一位有效數(shù)字，取=0.05cm 因此因此 4.05 0.05436(cm) 的表達(dá)方式是錯(cuò)誤的的表達(dá)方式是錯(cuò)誤的 應(yīng)寫成應(yīng)寫成:4.05 0.05(cm) xxx5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1)列表法列表法P213)圖示與圖解法圖示與圖解法 3)逐差法逐差法P25 表頭：表頭：表表* 銅絲電阻與溫度的關(guān)系銅絲電阻與溫度的關(guān)系 圖示法規(guī)則圖示法規(guī)則 圖解法求直線的斜率和截距圖解法求直線的斜率和截距注意注意: 測(cè)量工具的最小刻度測(cè)量工具的最小刻度,要用坐標(biāo)紙最小刻度要用坐標(biāo)紙最小刻度(1小格小格) 的的整整數(shù)數(shù)倍來(lái)表示。倍來(lái)表示。測(cè)量工具以直尺（最小刻度為測(cè)量工具以直尺（最小刻度為1mm）為例：）為例：正確：坐標(biāo)紙可以用正確：坐標(biāo)紙可以用1小格表示小格表示1mm;或用或用2小格