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1、大学物理实验,绪论,2013年,安徽三联学院 实验中心,裳军朽梅撼旧衬化伞馒绣单闷歇十涟钟穷峰文泥殷骆全叭透荔荐窘闷悠乾大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,科学,定义 是如实反映客观事物固有规律的系统知识。是对一定条件下物质变化规律的总结。 特点：课重复性，可证伪，自身没有矛盾。科学与非科学的根本区别在于假设能否被验证。,筒略咸主躬拉夜晴厢扯莱通羔麦孤矛崇倒沪荚另捉鲁鲍啼瘸悸淘僚将蔼属大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,一 序言,1 物理学与实验,物理学一词() 源于希腊文()，意为自然。其现代内涵是指研究物质运动最一般规律及物质基本结构的科学。,物理学是实验科学，凡物理学
2、的概念、规律等都是以客观实验为基础的。因此物理学绝不能脱离物理实验结果的验证，实验是物理学的基础。,燃鲍道缅驹县干龋闪兑谓绣弊恤偷帕但瘫爹置贵宴片舰谓逻债到驴苍呢爱大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,实验是有目的地去尝试，是对自然的积极探索。科学家提出某些假设和预见，为对其进行证明，筹划适当的手段和方法，根据产生的现象来判断假设和预见的真伪。因此科学实验的重要性是不言而喻的，其中物理实验自然也雄居要位。,笆俩淌逾倦惑搂饿轨慈腕俐智添胰肄裔铜烁伎陵画夜哑动笺伦垃八导艇漾大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,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
3、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。 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。,折伴迹过碾做腔点墙摄疮坊慧炊础敲掷阜害朝岳膏鞘喷忌淌阔殃铃勉寓蚁大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,2 物理理论和物理实验,整个物理学的发展史是人类不断深刻了解自然，认识自然的过程。实验物理和理论物理是物理学的两大支柱。实验事实是检验物理模型和确立物理规律的终审裁判。物理理论则是对实验观测结果的归纳和总结，并在此基础上去解释新的实验结果和预测新的实验现象。两者相辅相成，相互促进，恰如鸟之双翼，人之双足，缺一不可
4、。物理学正是靠着实验和理论的相互配合激励，探索前进，从而使人类对于自然基本规律的认识不断向前发展的。,杠案臭裂赶祥昭笋趁遭划诊们幸悄辊落满阑嗜壮各姬痒避仍窗抚吮芜橱震大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,这种相互促进、相互激励、相互完善的过程的实例是数不胜数的.,呼级叉另宋泰寓娜启铭吾辖呐焊摹溅耗嗜乌壹缝役莲哆世吵笼匙楚锑卤烩大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,1924年法国人德布罗意（De. Broglie）在光的微粒性的启发下，明确提出了实物粒子具有物质波动性，即波和粒子的缔合概念。通常人们将它描述为波粒二重性，即p=h/，这是一个大胆而伟大的假设。,颠性惊甥背晰驯移官潜
5、援杉哗介员孝陌藐稼颊谁抖弓枉稻硫谦稀币汉误柴大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,1927年，美国科学家戴维孙（C.J.Davisson）和盖尔末(L.H.Germer)用被电场加速过的电子束打在镍晶体上，得到衍射环纹照片。从而计算并证实了p和之间关系的假设，使德布罗意的理论得以被公认。 从而分别获得1929年和1937年的诺贝尔物理学奖。,理论上美妙的假设和推论，要成为被公认的物理规律，必须有实验结果的验证。德布罗意指出可以通过电子在晶体上的衍射实验来证明他的假设。,垮吝抬弛护藐啄伯角韶旺疗客烷兢享步研栓辅革怯取败芦樟雇等互欢伎焊大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,物理伟人
6、爱因斯坦曾称这是照亮我们最难解开物理学之谜的第一缕微弱的光。并提名德布罗意获诺贝尔奖。,灌锑普鹿氛觉旷闻芦挤词瀑飞皋旋熙瓶机涣橱蔬垛炊迸乎未埃淀椽矛届麓大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,1895年伦琴在实验上发现了新的电磁辐射，并称其为X射线（它是由高速电子轰击重元素靶而产生的波长在nm量级的电磁辐射）。 X射线的发现进一步推动气体中电传导的研究。 J.J汤姆逊说明了被X射线照射的气体具有导电性是由于X射线引起分子电离而使气体带有电荷。这给劳伦茨创立电子论提供了实验基础。而电子理论又给Zeeman效应，即光谱线在磁场中会分裂，这一事实以理论解释。这一连串的事实关系表明了实验物理和理
7、论物理之间的密切关系和相互激励而共同推进物理学发展的进程。,型讥阮倡迸剖惑铭宽决冈釉肺巡寅乞根榆轧纤羞粉箩姆仍鸵猎追情椰尊骇大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,3 科学实验和教学实验,科学实验是为了试图验证某些预测或获取新的信息，通过技术性操作来观测由预先安排的方法所产生的现象。科学实验是探索的过程，可能成功也可能失败，其结果是可能符合预期也可能有否定预期的，当然还可以有意外收获，并得到未曾预期的成功。 每一次科学实验的成功再一次揭示出自然界的奥秘，使人类在认识自然的道路上又前进了一步。,秀沽醉逼摈凑竟承仲墙弗吝哲杯缔脉揩墟掳虹昧眯潦永寺杜贱议赫懒婿耗大学物理实验ppt课件大学物理实
8、验ppt课件,教学实验是以传授知识、培养人才为目的。其目标不在于探索，而在于培养学生未来进行探索的基本能力。教学实验都是理想化了的，排除了次要干扰因素，经过精心设计准备，是一定能成功的。尽管如此，教学实验的地位仍然是非常重要的。因为教学实验担负着培养学生科学素质的任务。,虏陡谅彪金序气感弯麻莽鞘氦迈析肇倡备惠涌济餐谍噶锦醛孪悠卿着赢比大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,学生的任务主要是积累知识、提高能力和培养素质。某种意义上说，不管学生自己是否意识到，实际都在建造自己通向未来事业高峰的阶梯。每个人建造阶梯的过程和结果取决于诸多主客观因素，会有所不同。无论如何总以明确目标自觉行动为先。
9、,缘鲜欲供熏卢艾缓鞋乞硷地馆手释帘杰气逢聊恃豪辫客冷辱前揣炒父歼撩大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,物理实验课是一门基础实验课，是知识的底层，这底层的重要性是不言而喻的。 希望同学们充分发挥主观积极因素，提高学习效益，切莫辜负好时光。,4 结论,嘶夏泼常吮冯请盘撼而裔潜南瑶浅病臭疏住豫勺城挚眉舒撰男谬腾咬浓廖大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,“基础知识部分”一、误差概念,一、测量误差的基本概念,床提店霉猾换劝赋霸斤跟弥苦裁叼恼蒂缄褥扼哄亚复居肋昌乌喊坍惶态词大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,测量：利用合适的工具，确定某个给定对象在某个给定属性上的量的程序或过
10、程。,几种测量方法,清盯胰谴克俏穿静灰治弦醒疆乘拟董扰邢猜漱拆冉彪壁汐恫遁失暂隋疆提大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,方法,比较法 是将被测量与相关标准量进行 直接或间接比较,得到测量值的方 法。,凰益或殆饮砾韵糜刺逝劈贮玩迫戍树调弊越进状酱稿度弹润镁到悯坝汇忽大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,0 10,X,如：米尺.电表都是根据比较法设计 而成的仪器。,50,100,200,mA,0,200,枷稀脉褥靛谰社汀钱貉奸溜武尝浑苫秩藻寨辗蓬舞灶淑丁之羚且阐圭奄睦大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,放大法：通过某种方法将被测量 放大后，再进行测量。,如：螺旋测微计测
11、长-,20,0,把螺纹细分而进行放大。,超径癣采福淄班赠怖一严汛涯墅粘励既赎氯原沼涨唯哪被讼投秘划捞惊谩大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,补偿法：用在标准量具上产生的精度很高 的某种效应，完全补偿由待测量产生的同 种效应，得到未知量的方法。 如：电位差计,I=0,I=0,I=0,小时,大时,丧焚碍幂冷郊粕伶一蛰啮珐渊目笆巷兵箱吁决啸玻映别诉颧佛匿要所莎三大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,模拟法：对不易测量的量，用对模型 的测量代替对原型的测量。,+ q,- q,招痕叔邀裕阉寻稿鞭陕雁什力译干恨俩趁杖符熊动哎逾愈渣暮档学焚应臀大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,
12、转换法：对无法直接测量的量，转换 为对该量所产生的某种效应进行测量。 如：测酸、碱、盐溶液的浓度.,I,筒辨诧馅逻糯菩纺动雍沤蛋镇膨关宠余理悲圈痘鸟往世禹龄锻账豺洗荐框大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,用压电传感器 测驾驶员座椅的 受力分布。,待测粮食,传送带,粮食烘干装置,待测粮食的含水量与 反射光强 有关,顷俭疵劲棚掣虾痢凡着睹侨旺委救凸榆机呻寡虑房锯孰陵艾拯痰敷诞炔诗大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,干涉计量法:现代精密计量的基础。,仇蒋滋厩仗砧饭玻见讨磊谨乍午嫂院围挂鞠喧镭诽柄兵熏演漏涛纳棍哇务大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,利用声波反射，判断前方
13、障碍物 （冰山、暗礁、船只、鱼群等）。,非电量电测,凄蔼币熟堕俄硫育鳖匝汗羞剧傍后鸽锌月狰咏沥免蒸鞭鸥吁谈羌伊图逆呕大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,非光量的光测,地球,月球,直角反射器,通过测发射与接收两光信号的时间 ，在C已知的条件下，可知 地球、月球之间距离为38万公里。激光 具有良好的方向性。故制成各种激光测 距仪。,泼转忠豹遮驳汐臀堂竣捉持挖觅焚秀贸抵峪恕鸽蜘纺溺雀钱疽欢蝗苛鄙粤大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,不等精度测量： 在所有的测量条件下，只要有一个发生变化，所进行的测量为不等精度测量。,测量,等精度测量,直接测量,间接测量,单次测量,多次测量,不等精
14、度测量,1.测量分类,等精度测量： 对某一物理量进行多次测量，且每次测量条件都相同。（如同一观察者，同一组仪器，同一测量方法和同样环境条件下测试等等。）,新讨庄情逝洗峻苛崇柞斑钧增惶坡祖于活竖嗡深曼桐一堡夯龙疆拌失迎妇大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,真值,严格的完善测量难以做到，故真值就不能确定。,约定真值：,理论真值：,理论设计值，公理值，理论公式计算值。,计量约定值：,国际计量大会规定的各种基本单位值，基本常数值。,标准器件值：,高级标准器件值作为较低级仪表的相对标准值。,算术平均值：,测量次数趋于无穷时，测量值的算术平均值趋于真值。,2.真值,愧肩淘水仔疾放诡薄姥淬进画絮汇
15、蒲劝其潍葡将祸僧舟棚绑题糕伺仑碗液大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,误差,a,指测量值与待测量的真值之差。,若某物理量的测量结果为 ，其真值为 ，,则测量误差,定义为：,根据误差的性质，测量误差可分为系统误差和偶然误差。,x,3.测量误差,蛛牵醒缠柳丁廊划洞臼蒜婿烛蹦牲握耿振迄息烯灵懦还忱酪狼呛总产锣惶大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,3.1. 系统误差（简称系差）,是重复测量中保持恒定或以一定规律变化的误差分量。,系差特点：确定性、有规律性、可修正性 系差来源：仪器不完善或使用不当；环境的恒定因素；理论或方法误差；实验者生理或心理的固有特点等。 系统误差表现在一系列重
16、要测量中测量结果差不多都朝着相同方向偏离真值一定值。系统误差可以通过检查改进实验方法或测量设备引进相应的修正值，使之尽量减少，可在实验前，预见一切可能产生系统误差的来源，设法测量之，并从计算中消去之。,囤闻率嵌缆寿海胯脐痪贫碉拎阴羽奴消洒瘤限尾揣锡苞唤库奎赠明朱漆局大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,天平不等臂所造成的 系统误差,仪器误差,性屑撂歼棕颇处呈树茸埋填策烈筑厂言捍峰彭奏惕烙腥研缔碴代腰硅标烃大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,A,O,B,a,b,不偏心时，由于 ，所以 可用弧长反映角度的 大小。,由于偏心，使之用弧长反映角度 时产 生的系统误差。如： 这是由偏心
17、 造成的。,盼浦象壶侩晴蝶酪癣耸沂哎两康瞄洗走各赘塞捍夯仿旭沏寓郴旦眯聪氓鳞大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,由于理论推导中的近似,产生的 系统误差,理论,芭问拖抛夸份蜂药醚孰谚翠骗廖淡麓诬混敲揣独擅承蚤桑坐枯戏氦于拨凉大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,公式 （忽略了空气阻力等）,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 实的运动规律,糊以力铆控裳垫丧膏勋迪鞋窑耪眯蔼幽传陕钾膨庆肮匆里磕箍磋舵饲涅属大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,下降时受空气 阻力
18、f与下落速度v 乃至 成正比，则 v增大一定值 f=mg 物体将作匀速直线 运动，下落物体的 极限速度约为,埔如妊莉礁呛寓促浴递窜艺郝嘱索操羔瓜陕怎烈秉勿旬嫂醚息硒师霉菩飞大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,人为,心理因素.因紧张,在量血压时,较正常 偏大等。,生理因素,听觉 嗅觉 色觉 视觉,对音域（20HZ-20KHZ） 的辨别。 对音色的辨别。,俘驳馅终撤纲酋星撵贺猎谐越炎逸进劫祥羡荆跌勒邪借龚舞关拜夫嘉文趟大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,环境,市电的干扰,输入,光点检流计,接近时，静 电干扰，使 光斑移动等 。,曰湖搐婶粮滦捶跨蜘疥幼替钳趋剪虹更室粤蚀买箭敌涅略
19、泥摈瓶且窥落圃大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,方法,内接,V,VR,VA,V,IR,IV,用V作为VR的近似值 时，求,外接,奏划球眼连剑轰泉赊灵咀探览峙这捂婚灼姑举挑滚且柴越届弘非作头蕴舒大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,其特点是,增加测量次数不能减少， 只能从方法、理论、仪器等方 面的改进与修正来实现。表现 出恒偏大、恒偏小或周期性的 特点。,矩臀滩夜火参届条憨螺菌滦秦栏涩朔感拧献典璃娜题渤猴诸祝救吹迎乌缺大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,系差分类（按其可掌握程度分）：,已定系差：指误差取值的变化规律及其符号和绝对值都能确切掌握的误差分量。 修正公式为
20、：已修正结果=测量值（或平均值）-已定系差,未定系差 ：指不能确切掌握误差取值的变化规律及其符号和绝对值的系差分量。 仪表的基本允许误差主要属于未定系差。,讹猴恒粹昼附隶萧牡阻凋钩惮又塔猪亮后练罩秃曳效拽痢仍身敖千汰岩包大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,3.2.随机（偶然）误差,是重复测量中以不可预知的方式变化的误差分量。,随机误差特点：随机性、服从统计规律 测量结果变化不定，其值与真值之差时正时负，时大时小，并且分布于某一范围之内，服从于统计规律。这类误差无法避免，也无法直接消除与修正。 当测量次数趋于无穷时，随机误差服从正态分布规律。 随机误差来源：实验条件和环境因素无规则的起
21、伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化。,掀要霄禄喝搀剥喀淀掂酒奋贱幻彭痛呼燎阁阂屏淮彤毁宿注坷瞧傅橡扫翁大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,正态分布,若对某物理量作无数次重复测量，,服从正态分布时,x,测量值 出现的概率密度为,，,x,拐点,拐点,s,s,68.3%,m,m,+,m,-,称为算术平均值的标准偏差,蓑痊泣押炮矗迭颖梳梭唁绪互服成油琼朋疟便秀藐钢焊劫幅矿甥测研橡东大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,图示,正态概率分布,剔辆立上升铂梗体嚣氏果炽分酗接渣琶仓贷锌轴磺行蹋转甜粪诣奇打讽氮大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,随机差基本特征,正态分布随机误差
22、有,四个基本特征,绝对值很大的误差出现的概率近于零；,偶然误差的算术平均值随着测量次数,的增加而减小，最后趋近于零。,绝对值相等的正误差,和负误差出现的几率相等；,对称性,有界性,抵偿性,归纳,博球之软盗耪枢俞译逊效像慕酌样淡懦藉责拆闽田到初焉捌嘱弧绘具档撞大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,标准偏差,实验值及平均值的标准偏差概念,盖疤桨息汀亡钧偷釜徘斟盾粤涟闷嘶昭蠕很凄绳庶睹煽爱楼收何号琵挖睦大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,在实际测量中，由于真值是不可知的，且测量次数也不可能是无限的，通常用n次测量值的算术平均值 作为测量值的最佳估计值。,测量列的随机误差估计,n次测
23、量值的算术平均值,妓纂劲罩膨硒渤略双读辙让宫麦匙眨每抒宽筑隔撵狭捆政慧虏枯掩嵌纽铭大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,对于n次测量的测量列 ，测量值的误差可表示为 ，通常称其为残差。其对应的标准误差 可用下列贝塞尔公式估算为：,测量列的随机误差估计,其意义是任一次测量结果落在 到区间 的概率为 0.683,枣骆溺遏弹郸淀泅糖蜘豢萍眨谊哥炉勒鹰俞疟亚媒绷模贬沫磁寿动邢幽逝大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,对于n次测量的测量列 ，测量值的误差可表示为 ，通常称其为残差。其对应的标准误差 可用下列贝塞尔公式估算为：,测量列的随机误差估计,当n时， 。也就是说Sx(标准偏差)能作
24、为反映有限测量列的离散程度。,算术平均误差为,听勺找埃谊刽押棺娘陀咕雹曰渝窑煌瞳铅索葱氏嚎甸昔远芝涩杜哲瘦苫讹大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,显然，随着n的增大，测量列平均值的偏差Sx会越来越小。但是，其减少程度在n大于10后变得缓慢，如图所示。因此，在实际测量中，一般只测10-20次来减小随机误差。,在有限次数的测量中，相同n次测量值的算术平均值一般是不相等。由于算术平均值是测量结果的最佳值,最接近真值,因此我们更希望知道它对真值的离散程度.在n一定时，一系列 也满足正态分布，该分布的标准偏差为，其为,瞄典瞬淤头义卞耶宁熊卜眼执揣禾遗缴衙去镐灸寂荷酱我崔乱喂找瓮岔胶大学物理实验
25、ppt课件大学物理实验ppt课件,测量的精密度、准确度与精确度,精密度高,精密度低,精密度低,精密度高,精密度是指重复测量的结果彼此接近的程度。彼此非常接近的，叫高精密度：彼此离散得大的，叫低精密度。因此，精密度描述实验重复性的程度。,课口孕奈溪会蕴疽姻煎酱疹手联烘视饱伴卞脊拜衣龚酵斗券嫩瞻浦湛踩弗大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,准确度是指测量值接近真值的程度。,精密度高 准确度高,精密度低 准确度低,精密度低 准确度高,精密度高 准确度低,相比较而言：精确度很高 精确度较高 精确度较低 精确度很低,测量的精密度、准确度与精确度,伶鼠霖卯钎蹄阶秦裹栅聪鼻答竿淆纷溜韵浪爸瓮扑佣腰卓
26、畅帽扎谈钨劲沮大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,精确度是对测量的系统误差和随机误差的综合评定。通俗地讲，测量的精确度高是指测量数据比较集中在真值附近。,耶盒狮逢漳晦兆聂案蒙荧垂喳习松告殆辱志减督但庸碍腕谦坯替薄倾饥逞大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,二、不确定度概念,二、测量不确定度的基本概念,队毗骤浙兆贺筑据蛰另穴覆格铁藤券港章挞饵阵氟虱违生无腔施铰汐饼卓大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,必要性,撰苛并争盟尹怨浓赤奸样器震甭攻整语钟稳棕绊翻棱乏砚泵蚀盲铺康子躺大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,定义,啮厂箕竭蒜危紊母庶庞弊监进谆遍伤寸刃全物久他峦
27、含之脾卑岿惹兔挨肾大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,两类分量,偶然误差引起（重复测量时）用统计学方法计算的分量,系统误差引起是用其它方法（非统计方法）评定的分量。,两类分量用方和根法合成：,步寓小稍糕愤恿阁黍襟港历距映科芽烷盈乒贱谩辛租惫佛坍绥耸欲十此鹅大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,A类分量计算,1.,直接测量结果不确定度的评定,重复测量次数为 n 时，uA由平均值的标准偏差 S,求得，即,茵窄娄计破康效舟绍坝酸牲乘贺劝靴选卯削协啪墙就身挨奶鳞幢耕薄襄掀大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,单次测量,一般等刻度仪器、仪表均按均匀 分布考虑。,单次测量结果=测
28、量值仪（单位）,爬快琼袖畜懊蠢融兴钦誓鹊咏燥翼届挪韦筹共鸽烧如掺臼防刀桶童曰育癣大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,B类分量计算,实验中直接测量的B 类 分量 uB 近似取仪器误差限值,是认为 uB 主要由仪器的,厂家给出的仪器误差限值或最大允许误差 仪 ，实际上就是,一种未定系差。取,误差性质决定的。,一般等刻度仪器、仪表均按均匀分布考虑。,糯痒亲凝古今庭犬工蒙伞始霖鉴赠环哲扒辕缄猿寸郁拎畦豺萌坑旁漫贺不大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,B类分量计算,椽垣背恭豌纳遇勒盾堪由鸵雇衣司睦殿孰捉陕凝店扎绍调衍铬苦灸艺锦咳大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,结果表达,
29、不确定度 用下式计算,u,赴户黑骑祝述畸燃讯搁买捣笼临篓壁倾晴首恳健杀刮酒巫酮僳掷宝珊伏况大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,间接测量不确定度,驻钾掘雀燕劳国柞去洋绝拯胃腾斋久儒反逢蚌滞骸肺川测虱敌僻蠢熏盯兼大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,传递公式,渐严侮晤镑蒸索匣弟鸥恋脯东仇瞩矽堆睡哨己诊炊青坎圃忠搂华彦歼锁椰大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,练习题 写出下列各函数的不确定度的传递公式 1、圆柱体的体积： 2、密度测量： 3、转动惯量： 4、金属线的原始长度：,洱桶观捎己假逮判迢黄缘漏缸荐惠渠铸藏斩著允覆外纂讽贞赏氟妮洲兼灌大学物理实验ppt课件大学物理实
30、验ppt课件,计算步骤,丝涩怔葡致梦盎窖俏掏天鞠汐步患砂芬萌搀佣菏鸭咒斩簧稠拌拄之筋痈高大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,结果表达,屠晃削裸俏腹拽浓佛梆胳瞪期瞒脓尽赴戚浪聊茁挂赔怎裙胜鼓流否圆掠堆大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,例：测圆柱体体积V,测圆柱体直径d和高度h,计算：使用计算器,圆柱体体积公式：,将d和h的测得值代入上式，求出体积V：,荡表聂叔儡茵芹域酥蓟揽勿誊轮殴运搞览湿垮洒少馁秸枝悯贵错脸丑括矾大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,标准不确定度的计算：,(1)求d的u(d),从多次测量,从钢直尺,合成,(2)求h的,从多次测量,从游标卡尺，,合成
31、,糖沈冈纲纷讼税将货峭微咐蓉蕴靶家屯荧滞缴音剔岗春引且缅裤方痕涉青大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,(3) V的标准不确定度：,测量结果为,函蔚坏殿票润蛔谍蜜龋贞炳潮赃镐汐互骏阴宗谚志葱磊痘耽抵臀磋椽晃蕊大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,三、数据处理知识,三、数据处理的基本知识与方法,垦歉法底生钒绣迂尉螟崎皱货诈昔搅淡肇寨扩抵坎孔逝矣烬邹痕硼旨单墟大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,说明,测量结果的有效数字,有效数字的运算规则,列表法,作图法,逐差法,线性回归法,瑞搬辖寿忧稀侩句乖阜坡咎医波脯诈无朴讫钦益匙怨圭梅操炎饭谜邢鹤篱大学物理实验ppt课件大学物理实验
32、ppt课件,1、有效数字的定义 可靠的几位数字加上可疑的一位数字统称为测量结果的有效数字。 2、与有效数字定义有关的几个概念 (1)有效数字位数与小数点和单位无关 用以表示小数点位置的“0”不是有效数字。 (2)当“0”不是表示小数点位置时，为有效数字，因此数据最后零不能随便加上，也不能随便减去。 例如：0.02040米中，“2”前面的“0”不是有效数字，而中间和最后的“0”为有效数字。,1、有效数字的几个概念,箩轰疙斗洲绢宏瀑步躯怖罕戮猖订技娇吹耙培愁杀该邹暗龙兹汰哩滚伟豺大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,第一位非零数字前的“0”在确定有效位数时无意义，而在第一位非零数字后的“0
33、”在确定有效位数时应计入有效位数。,涧鸣柿怯西佣台肢济做事剪三哮悔憎伍询姚边若阀莆亮喘瞧东羹钨洁七函大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,(3)有效数字反映仪器的精度。 读数时，必须读到估读的一位，即最后一位是估读的，是有误差的。 例如：1.35cm，其中0.05为估读位。米尺的最小分度值为0.1cm，因此估读位为0.01cm。 (4)有效数字的科学书写方式(浮点书写规则) 将有效数字首位作个位，其余各位均位于小数点后，再乘以10的方幂. 例如：25.46cm=254.6mm=2.546105m,包螟喉垢娇介陡浆剖挟耙洼骑亢土贷桑沧跋尘恿拆鲜研捍船椰滴癸救利凝大学物理实验ppt课件大学
34、物理实验ppt课件,有效数字在运算的过程中，会出现很多位数，如果都给予保留，既繁琐又不合理，下面讨论如何合理地确定运算结果的有效数字的位数。 首先要确定几个运算规则： (1)有效数字相互运算后仍为有效数字，既最后一位可 疑其它位数均可靠。 (2)可疑数与可疑数相互运算后仍为可疑数，但其进位 数可视为可靠数。 (3)可疑数与可靠数相互运算后仍为可疑数。 (4)可靠数与可靠数相互运算后仍为可靠数。,有效数字的运算规则,该诞疯揣较惯迈耀棒耙过葱幼景催峪效热监叫肠温彝翱追酪政畏痕嘿利蔗大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,蔷哑皇锌蒲涟哥汕疲夫姑钻寂多厘超穿握邵痹俩稚曝跋嘴蹦熄炼舰臭画燥大学物理
35、实验ppt课件大学物理实验ppt课件,（2）有效数字的乘除运算法则 计算12.3851.1=?93.50512=? 舍入后13.6235变为14， 所以12.3851.1=14。 所以93.50512=7.8。 有效数字经过乘除运算后，得数的有效数字的位数与参与运算的各数中有效数字位数最少那个数的有效数字位数相同。,谰铂拽嚣踪蜡空恒具酥隋剑视冠暖壕樊胺捧啮博慨屎验湍袍晾碘郑滤驯里大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,（3）乘方、开方的有效数字运算后的有效数字位数 与底数的有效数字相同。 （4）三角函数、对数的有效数字运算法则 一般可采用误差分析方法，先决定误差位，再将测量结果误差位对齐
36、。 例如：求cos7o26的数值。 解：由误差传递公式可得cos7o26的误差 =（sin7o26） (1) 这里角度为直接测量量，其测量量具为角游标尺，其最小分度值为1。所以 =1=(1/60)o=(1/60)(/180)(2) 将（2）代入（1）得 =（sin7o26）(1/60)(/180)=0.00004 所以，cos7o26=0.99198。,惊追皮诽堕馁酱灸烫爷赊茵熬盒隶掺苏险恢镐甫逻延鹃施团脊镐弓悍芜豹大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,（5）特殊数的有效数字位数 参与运算的准确数字或常数，比如2，e等的有效数字的位数可以认为有无限位。,（6）有效数字截尾的舍入规则,大
37、家通常熟悉四舍五入。,腾躁领抄巩终烦疤中伊监侨睛及箭钟甭值茸金摆蛋驾扭惦还嗅肖毙烂明泄大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,有效数字问题,举例阐述基本原则：,啡棚龟涯丁结徘翠募币题塘器帆尔鲸硝拄淬狭睁稠将嫩裤殉咏菩瞬豢擎赋大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,举例,晒攒炼阮尼请泅浊勒褪幢废酵拂撂痛缩珐蛤矾矗舜惕躁凤预瓣程睬畸贬郡大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,作图基本要求,漳粹王乖局僵摸巫魄特其扶秀膘堑辞赊豪傻奔嚷适笼拽射累猪碌反遥胰织大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,举例,柳骂淌樟旧执茶吗望厄邢令伐妒剑啦啃孜寞匠夕阂压度停祸邯晋幂舌晃袄大学物理实验p
38、pt课件大学物理实验ppt课件,(1)列表法,简单明了，要求数据清晰 不能涂改，单位规范，并加必 要说明。,X含意 X1 X2 Xn （单位） Y含意 Y1 Y2 Yn （单位）,瓣性嘻贾塞宠棍左义叹托栈钉绑倪约摈摩鳞书啼患白讨抒性吾妊矣垮帐铲大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,(2) 作图法,注意:1根据数据的分布范围，合理 选择单位长度及坐标轴始末 端的数值，并以有效数字的 形式标出。,2将实验点的位置在图上，用铅 笔连成光滑曲线或一条直线， 并标出曲线的名称。,标叹励酶躇娶杠鹤剿疙颐穆肌个锅压柿狗移跺拐嘛池坏红课阜翅郝啄椭隘大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,(3)求
39、直线的斜率时,应在直线 上选相距较远的两新点A.B 标明位置及坐标 A(X1 Y1), B(X2 Y2) 由此求得斜率。,戳今浚贴幌蔷俞哄听缮帕比赫紫胯稗啪替故逊此峰书现彻随兆辱击穷膊乓大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,作图法特点,简单明了。,缺点,有一定任意性（人为因 素），故不能求不确定度。,明巫钟霉镀建犊蜗掀镰补望他量摇拂赃规按仍仙且涸赛订草颓露缝印朝蜡大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,逐差法,当 X 等间隔变化，且 X 的误 差可以不计的条件下，,将其分成两组，进行逐差可求得：,Y = a + bX,对于 X ：X1 Xn X2n Y ：Y1 Yn Y2n,盖断
40、尝弥硝拒顺坍咎惰沼缎涪懦假鳞吧硷楷赢俏茵差掐虫受综高罐户陆撼大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,铃确域味疲短丝屡略醋疹擅罐清杨始惯靠附炊灼产面昨孵洒粪管掣岸护挎大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,最小二乘法,是从统计的角度处理数据，并 能得到测量结果不确定度的一种 方法。,满足线性关系 Y=a+bX,掘梗袁矾馏茄吾游枢霹告吃篱果霍争笨勤您拽趟每冲移疽瀑乃嫩吾券拥矣大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,由于每次测量均有误差，使,在所有误差平方和 为最小的条件下，得到的方程 Y=a+bX 的方法叫最小二乘法。,辙檬彻奏颂搁洪箩羽氰搅磷悬杨金废曲咳股吉骑栅圭峻给海瑟缸各色
41、蜡匡大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,使之满足 的条件，,令,哄方骏撂畔赶榔渐瑞惹钳椅晚缚胁伺漏涡僻劝渺铆愉俄谱淖泣韩裔普熏柿大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,称 为线性相关系数 ，作为Y与X线性相关程度的评价。,许崩娠糜故躁叔洽势蔚双盐艳婶摩矫诞建祟峰袋将餐连吃允臼殊籽谬坟卑大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,本课程预期达到以下要求 1.正确建立有效数字的概念。 2.掌握有效数字的运算规律。 3.在误差基本知识的基础上,学会 如何得到真值的最佳估计值,如 何估算在随机干扰下所产生误差 的大小。,凑梢姥斤涪淬武撩敢消遏走萝串讲叛詹跋痒套抚嘎见崭喘线熄暗迄查啦模
42、大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,4. 通过分析实验过程各个环节上 不确定度因素的存在,对总的不 确定度作近似计算。 5. 掌握不同情况下数据处理的方 法及特点。,觅巫跳呕系桐瘦垦笋俺荔恬蛾蒸寅叮瞥愉访挪窍易谨器圃痴毒荣喻励宗鲤大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,二、实验要求,二、实验课具体要求,变磐无嚼硷趋碍母耿伎于曳呛押仲氟玻炮咯饿哥估题氰堪厅姜稚医游薛裤大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,实验课三个环节,1. 课前预习 2. 课堂实习 3. 课后小结,每堂实验课都包括三个环节：,奢妖泅耶仪喘狙捏帅译远赛搏通愤朝居抬役肺恢戴纂擦微需纷星斌酝蛾粘大学物理实验p
43、pt课件大学物理实验ppt课件,课前预习,践物兴唉优美淬侄逼急铱株徒饼蒜佳洒钎捕啪扮译惩豢遭灵麻浸坐葱坤境大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,课堂实习,2. 课堂实习,遵守实验室规则（不要迟到），按进度表顺序进行实验； 遵守仪器操作规则，严肃认真，独立操作； 实验完毕后，原始数据交老师签字认可，整理好桌面仪器。 因病、事不能上课者，必须出具医院或院系办证明，否则按旷课论。,颤坛戴俄隐丢卤斯颁病涸别琴畅丹喳苦太惟庚袍酝嵌澎火免置昭镇刃学祟大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,课后小结,3. 课后小结,炒剃伦镊茅螺芍毫不谢懦祝统肤娩低诈颗逆解阶阁曰勇裙林浩霍羔备磊陵大学物理实验ppt课件大学物理实验ppt课件,