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1、NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程袁同学为您提供NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程陈玉林陈玉
2、林陈玉林陈玉林 2009200920092009年年年年2 2 2 2月于南京月于南京月于南京月于南京 数理学院 物理实验教学中心NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程陈玉林：陈玉林：13913908731 Email: NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UN
3、IVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程http:/ UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程大学物理实验课程安排v 本学期：物理实验本学期：物理实验1 1 (30学时) 误差和不确定度理论、有效数字及其运算； 基础性实验共10个。v 下学期：物
4、理实验下学期：物理实验2 2 (30学时) 提高、综合性、开放性实验共10个。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程本学期实验序号序号实验项目实验项目学时数学时数实验地点实验地点1 1绪论绪论4 4尚贤楼尚贤楼5085082 2长度测量长度测量2 2尚贤楼尚贤楼5085083 3等厚干涉及其应用等厚干涉及其应用3 3尚贤楼尚贤楼5085084 4用
5、旋光仪测溶液的浓度用旋光仪测溶液的浓度3 3尚贤楼尚贤楼5085085 5物体密度的测定物体密度的测定3 3尚贤楼尚贤楼6146146 6用三线摆测定物体的转动惯量用三线摆测定物体的转动惯量3 3尚贤楼尚贤楼6146147 7验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律3 3尚贤楼尚贤楼6196198 8用落球法测定液体的粘滞系数用落球法测定液体的粘滞系数3 3尚贤楼尚贤楼6196199 9惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥测电阻3 3尚贤楼尚贤楼7107101010示波器的使用示波器的使用3 3尚贤楼尚贤楼710710物理实验考核物理实验考核2 2待定待定NANJING UNIVERSITY OF INFORM
6、ATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程本次课程内容：.物理实验课程简介*.测量、误差和有效数字的基础知识1.物理实验的作用2.物理实验课的目的3.怎样上好物理实验课4.物理实验考核办法NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实
7、验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程1. 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，是学习其它自然科学和工程技术的基础。1957年因宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖 “大学物理实验”是理工科院校各专业的一门必修的、独立设置的基础实验课，是学生在大学接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理学是以实验为本的科学，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。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INF
8、ORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程以诺贝尔物理学奖为例以诺贝尔物理学奖为例：80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。实验成果可以很快得奖，而理论成果要经过至少两个实验的检验。有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心
9、陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程1901首届诺贝尔物理学奖得主伦琴（W.C.Rentegen）18451923，德国人获奖原因：于1895年发现X射线第一张诺贝尔物理学奖奖状伦琴拍摄的他夫人手的X射线照片NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程丁肇中SamuelChaoChungTing(1936)实验物理学家与美国物理学家里奇
10、特因发现J/粒子而获得1976年诺贝尔物理学奖NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程密立根：实验和理论的关系1923年因基本电荷和光电效应而获得诺贝尔物理学奖 理论课学习是比较重要的，同学们已经比较重视；要特别注意防止轻视实验课程的倾向！NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNA
11、NJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程2. 物理实验课的目的学习实验知识培养实验能力提高实验素养NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程我们的物理实验课程不同于一般的探索性的科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计
12、、安排，实验结果也比较有定论，但它是对学生进行基础训练的一门重要课程。它不仅可以加深大家对理论的理解，更重要的是可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学里从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。希望同学们能重视这门课程的学习，经过一年的时间，真正能学有所得。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心
13、陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程 三个主要教学环节1） 实验预习实验能否取得主动的关键2） 实验操作3） 实验报告实验的总结3.怎样上好物理实验课？NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程1） 实验预习看懂教材、明确目的、写出预习报告。预习报告要求：写实验名称、实验目的、主要原理、公式（包括式中各量意义）、电路图或光路图等。 无
14、需照抄实验原理！无需照抄实验原理！画好原始数据表格，画在报告最后一页。课上教师要检查预习情况。物理实验的重要环节NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程2） 实验操作 实验前：清点熟悉仪器并在实验登记册签字确认，了解仪器性能和使用方法；按要求组装、调试。 实验中：观察实验现象；必要的现象和数据记录在原始记录纸上。 实验完：原始记录交教师审阅签字。 仪
15、器整理复原。（不许用铅笔记录原始数据！）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程一、实验名称二、实验目的三、实验仪器四、实验原理五、实验内容六、实验数据记录表及数据处理七、实验结果（或结论）实验报告的内容课前预习时完成课前预习时完成!课后总结时完成课后总结时完成3） 实验报告NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIE
16、NCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程 一、一、 实验名称、日期、姓名、学号等填写完全实验名称、日期、姓名、学号等填写完全-5-5分分 二、二、 实验目的实验目的-5-5分分 三、三、 实验仪器实验仪器-5-5分分 四、四、 实验原理实验原理-30-30分分 a.a.图图（主要的原理图，如受力分析图、光路图、电路图（主要的原理图，如受力分析图、光路图、电路图等要画；仪器的装置图可不必画）等要画；仪器的装置图可不必画）101
17、0分分 b.b.公式公式（主要公式，最后计算公式）（主要公式，最后计算公式）1010分分 c.c.文字文字（主要原理，关键性叙述）（主要原理，关键性叙述）1010分分 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程五、五、 实验内容实验内容-10-10分分六、六、 数据记录及处理数据记录及处理-30-30分分a.a.数据正确数据正确并重新画表誊写 1010
18、1515分分 b.b.数据计算正确数据计算正确10101515分分 本项中扣分参考：本项中扣分参考：未用直尺画表格 扣扣 5 5分分单位未写单位未写 扣扣 5 5分分有效数字错误有效数字错误 扣扣 1010分分数据明显错误数据明显错误 扣扣 1010分分作图未用铅笔，无单位及物理量名称作图未用铅笔，无单位及物理量名称 扣扣 5 5分分七、七、 实验结果分析及讨论实验结果分析及讨论-10-10分分误差分析、不确定度评定及结果讨论正确误差分析、不确定度评定及结果讨论正确 551010分分 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYN
19、ANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程报告整洁与否表现了对实验的态度和对自己报告整洁与否表现了对实验的态度和对自己实验结果的负责程度。实验结果的负责程度。实验报告整洁占实验总分的实验报告整洁占实验总分的10102）实验数据涂改问题1）实验报告整洁问题关于实验报告的两个问题NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENC
20、E & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程1）交报告时间：下次实验课进实验室时2）交报告方式：由班长（或课代表）收齐，按学号排序，同学们在下次上实验课进实验室时交给班长(课代表)。实验时，每人一套实验仪器，除非仪器不够或老师另说明的可二人一套。说明NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程考核方
21、式：学生实验成绩从两方面考察：1.实验技能（平时考核）包括仪器使用、数据的测量和记录、课后仪器的整理、学习态度（书中有记录）和独立操作能力等，由指导教师根据平时记录给出成绩。（占10%）2.实验报告所有实验报告的平均成绩（占90%）独立设课，为考试课程4.物理实验考核办法NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程迟到者单项实验成绩扣迟到者单项实验成绩扣
22、2020分，迟到分，迟到3030分钟者算旷课一次。该项实验成绩记分钟者算旷课一次。该项实验成绩记0 0分。分。迟到迟到3 3次以上（含次以上（含3 3次）者实验总评次）者实验总评不及格不及格。旷课者该项实验成绩记旷课者该项实验成绩记0 0分，分，旷课旷课2 2次以上（含次以上（含2 2次）者实验总评成绩次）者实验总评成绩不及格不及格。请假要有院部或者医院出具的正式证明，否则按旷课论处。请假要有院部或者医院出具的正式证明，否则按旷课论处。因病因事缺课者由实验室统一安排补做所缺实验。无故旷课者不得补做实验。因病因事缺课者由实验室统一安排补做所缺实验。无故旷课者不得补做实验。实验前需认真检查实验仪器
23、，如发现仪器缺少立即报告（实验开始后十分钟实验前需认真检查实验仪器，如发现仪器缺少立即报告（实验开始后十分钟内），实验过程中仪器损坏应及时报告，查明原因，若确为不良操作造成的内），实验过程中仪器损坏应及时报告，查明原因，若确为不良操作造成的人为损坏视情节轻重给予赔偿。实验中不得随意私自更换仪器。人为损坏视情节轻重给予赔偿。实验中不得随意私自更换仪器。做完实验后将仪器归还原位，放好凳子，并待在原地举手示意教师检查、签做完实验后将仪器归还原位，放好凳子，并待在原地举手示意教师检查、签字后方可离开实验室。字后方可离开实验室。无故迟交报告者，报告每迟交一周该单项实验成绩扣无故迟交报告者，报告每迟交一周
24、该单项实验成绩扣2020分。分。篡改实验数据者，该单项实验成绩扣篡改实验数据者，该单项实验成绩扣3030分；抄袭报告或者数据者，单项实验分；抄袭报告或者数据者，单项实验记记0 0分；分；模仿指导教师签字者实验总评模仿指导教师签字者实验总评不及格不及格。注意NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程科學家最重要的品質是誠實!NANJING UNIVERS
25、ITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程 为保证实验课的效率和质量，请同学们在上为保证实验课的效率和质量，请同学们在上课前检查以下几项：课前检查以下几项：1.1.鞋套鞋套进入实验室必须穿上鞋套，注意鞋套整进入实验室必须穿上鞋套，注意鞋套整洁，不允许用塑料袋代替。洁，不允许用塑料袋代替。2.2.预习实验报告预习实验报告最后一页必须有原始数据表格最后一页必须有原始数据表格3.3.上一
26、次的实验报告上一次的实验报告以上物品没有带齐不允许操作本次实验，如以上物品没有带齐不允许操作本次实验，如因此而导致上课迟到，后果由个人负责。因此而导致上课迟到，后果由个人负责。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程一、测量二、误差三、有效数字*测量、误差和有效数字的基础知识NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIE
27、NCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程一、测量measurement1.定义：以确定被测对象量值为目的的全部操作。或者说，测量是将待测量与选作标准的同类量进行比较，得出倍数值。该标准量为单位，倍数值为数值。数值数值单位单位测量是物理实验的基础NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIE
28、NCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程测量对象量值单位不确定度 请注意！请注意！ * *完整结果表示完整结果表示&不确定度概念不确定度概念-不同于中学不同于中学以往教材以往教材任何测量都不能做到绝对准确!完整的测量结果应表示为：Y= y 以重力加速度测量为例：NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验
29、江苏省精品课程2.分类:l、m、t按测量方法进行分类:直接测量间接测量用计量仪器直接与待测量进行比较的操作110cm直接测量NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程等精度测量非等精度测量V、按测量条件进行分类:从几个直接测量量按一定的函数关系求出待测量的操作间接测量：hdMNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIEN
30、CE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程二、误差1.真值在一定条件下，任何一个物理量的大小都是客观存在的，都有一个不以人的意志为转移的客观量值，称为真值。以x0表示。真值是一个理想化的概念！NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林
31、大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程任何测量结果都有误差！2.误差NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程误差的两种表示：绝对误差相对误差约定真值: 理论值公认值算术平均值NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMAT
32、ION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程误差的分类根据误差性质和产生原因可将误差分为以下几类:系统误差随机误差粗大误差NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNAN
33、JING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程（1）系统误差定义：定义：系统误差按产生原因的不同可分为系统误差按产生原因的不同可分为: :仪器误差；理论误差（方法误差）；个人误差仪器误差；理论误差（方法误差）；个人误差特点：特点：具有方向性，要么都偏大，要么都偏小。具有方向性，要么都偏大，要么都偏小。消除方法：消除方法：改进、修正、矫正。改进、修正、矫正。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNAN
34、JING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程定义:产生原因： （2 2）随机误差）随机误差特点：随机性，服从一定的统计规律，如高斯分布（正态分布）。消除方法：多次测量取平均值温度忽高忽低气流飘忽不定电压漂移起伏NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上
35、）大学物理实验江苏省精品课程随机误差的处理对某一物理量在相同条件下进行多次重复测量，由于随机误差的存在，测量结果x1，x2，x3，xn一般都存在着一定的差异。如果该物理量的真值为x0，则根据误差的定义，各次测量的误差为大量实践证明，随机误差xi的出现是服从一定的统计分布正态分布(高斯分布)规律的NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程l单峰性对称性抵
36、偿性有界性随机误差具有的性质：误差误差的概率密度分布函数讲义讲义 P 9P 9 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程标准误差所表示的统计意义坏值的剔除坏值的剔除NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENC
37、E & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程关于定性评价测量的三个术语（1）正确度：表示测量值接近真值的程度，反映系统误差对测量结果的影响。（2）精密度：表示同一物理量在相同的条件下多次测量所得的各测量值相互接近的程度，反映随机误差对测量结果的影响。（3）准确度：表征对正确度和精密度的综合评价。下面以打靶结果为例来形象说明三个“度”之间的区别：精密度高，正确度低正确度高，精密度低精密度和正确度均低精密度和正确度均高NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING U
38、NIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程粗大误差的出现，通常是由测量仪器的故障、测量条件的失常及测量者的失误引起的。带有粗大误差的实验数据是不可靠的。一旦发现测量数据中可能有粗大误差数据存在应进行重测！如条件不允许重新测量，应在能够确定的情况下，剔除含有粗大误差的数据。但必须十分慎重。由于实验者粗心大意或环境突发性干扰而造成的，该测量值为坏值，在处理数据时应予以剔除。（3）粗大误差NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TEC
39、HNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程有效数字的定义有效数字有效数字= =若干位若干位准确数字准确数字+ +最后一位最后一位可疑数字可疑数字三、有效数字及其运算有效数字测量误差正确表示结果有效数字的特点有效数字的特点: : 数字末尾有且仅有一位可疑数字注意注意NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIE
40、NCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程准确数字可疑数字+有效数字有效数字位数越多，测量的精度越高。一般来说，必须读到仪器最小分度值的下一位上。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程2.有效数字的特点 有效数字位数与单位和小数点位置无关；如： 59.6mm = 5.96cm = 0.0
41、596m可见, 用以表示小数点位置的“0”不是有效数字。当“0”不是表示小数点位置时（0在数字中间或数字后面），为有效数字，因此数据最后的“0”不能随便加上，也不能随便减去。如：3cm?3.0cm?应记为3.00cm改变有效数字单位时，只能改变有效数字中的小数点位置，而有效数字的位数应保持不变。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程有效数字的科学书
42、写方式（浮点书写规则）如：31千克=31000克?应写成,31千克=3.1104克NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程3.有效数字的读取 进行直接测量时，由于仪器多种多样，正确读取有效数字进行直接测量时，由于仪器多种多样，正确读取有效数字的方法大致归纳如下：的方法大致归纳如下：（2）有时读数的估计位，就取在最小分度位。例如，仪器的最小分度值为0.
43、5，则0.1-0.4,0.6-0.9都是估计的，不必估到下一位。（1）一般读数应读到最小分度以下再估一位。例如，1/2，1/5，1/4，1/10等。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程（3）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。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION S
44、CIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程（4）数显仪表及有十进步式标度盘的仪表（电阻箱、电桥、电位差计、数字电压表等）一般应直接读取仪表的示值。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏
45、省精品课程4.有效数字的运算运算规则：只要与可疑数字相运算，结果都为可疑数字，只有可靠数字与可靠数字运算，结果才为可靠数字。最后只保留一位(最多二位)欠准确数字去掉第二位可疑数字时要用“四舍六入五凑偶”法，即：尾数小于5则舍；大于5则入；等于5时，若5的前一位为奇数则入，5的前一位为偶数则舍，这样可使舍入的机会相等。如：0.50250.502；0.50150.502NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心
46、 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程例例2: 583.2: 583.5 5 41.241.23 3 542. 542.2727记作记作542.542.3 3例例1 1：251.251.3 3 + 24.4 + 24.45 5 275. 275.7575记作记作275.275.8 8加减法：取精度差的（即小数点位数最少的）。(1)加减法NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学
47、物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程例例3: 562.33: 562.31 1 12. 12.1 1 5623156231 11246 112462 2 562356231 1 686803.95103.951记作6.80103乘除法：取有效位数最少的(2)乘除法NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程(3)乘方、开方乘方、开方等：有效数字位
48、数不变NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程(4)公式中常数C=2R式中的取值由R来决定,若R为3位有效数字,则在运算中应取比R多一位有效数字,应取3.142。2是绝对准确的，不考虑其位数。V=R2h中的取几位?若R为3位有效数字，h为4位有效数字，则取4位有效数字。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE
49、 & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程有效数字运算规则总结：1.1.加减法加减法：取精度差的（即小数点位数最少的）。：取精度差的（即小数点位数最少的）。2.2.乘除法：乘除法：取有效位数最少的。取有效位数最少的。3.3.乘方、开方乘方、开方等：有效数字位数不变。等：有效数字位数不变。4.4.对于公式中的某些常数是绝对准确数字，计算时不对于公式中的某些常数是绝对准确数字，计算时不能拿它来考虑结果的位数。如：能拿它来考虑结果的位数。
50、如：C=2RC=2R中的中的2 2。5.对于公式中的常数、e等的有效数字位数可以认为是无限制的，在计算中其有效数字位数一般取比参与运算的各数中有效数字位数最少的还要多一位。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY物理实验教学中心 陈玉林大学物理实验绪论（上）大学物理实验江苏省精品课程作业P37/3,6认真预习认真预习1.21.2、1.41.4作业做在实验报告册上！作业做在实验报告册上！注意：本次作业同下次布置的作业做在一
51、本实验报告册上，下下星期交。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论
52、（下）大学物理实验江苏省精品课程本次课程内容：本次课程内容：. 不确定度基本概念及其评定1、为什么引入不确定度2、不确定度概念3、不确定度的分类及其评定. 实验数据的处理方法1、列表法2、作图法3、逐差法4、最小二乘法(自学)NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程 一般来说，真值是无法测得的，误差也就无法得到。只能通过一定的方法对测量
53、误差进行估计。. 不确定度基本概念及其评定1、为什么引入不确定度？ 实践中，往往用平均值 代替真值 x0 来进行计算。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程在同等条件下，对物理量X 进行多次测量，得到测量列（x1，x2，xn ），），那么每次测量的误差为NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE
54、 & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程结论结论 可以用有限次重复测量的算术平均值作为真值 x0 的的最佳估计值最佳估计值。 由于平均值只是最接近真值但不是真值，因此，误差也是无法得到的。在实际测量的数据处理中，用偏差来估算每次测量对真值的偏差。偏差的定义为NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFOR
55、MATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程标准误差意意 义：义： 反映在相同条件下所做的反映在相同条件下所做的测量数据，其随机误差的概率分布测量数据，其随机误差的概率分布情况。表示任一次测量，其误差落情况。表示任一次测量，其误差落在在- -到到 + +间间的可能性为的可能性为68.3%68.3%。有限次测量的标准偏差意意 义：义：描述有限次测量值偏离平均描述有限次测量值偏离平均值的程度。表示一组数据中任选一值的程度。表示一组数据中任选一个数据，它的误差落在个数据，它的误差落在 + +s 到到 s
56、范范围内的概率为围内的概率为68.3%68.3%。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程有限次测量算术平均值的标准偏差意义：意义：描述平均值偏离真值的程度。描述平均值偏离真值的程度。表示在表示在 到到 范围内含有范围内含有真值的概率为真值的概率为 68.3%68.3%。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION
57、 SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程2 2、不确定度概念、不确定度概念 对一个量进行测量后，应给出测量结果，并要对测量结果的可靠性作出评价。近年来，引入了不确定度这一概念来评价测量结果的可靠程度。 不确定度是对被测量的真值会处在某个量值范围内的可能性的一种评定，即不确定度给出了在被测量的平均值附近的一个范围，真值以一定的概率落在此范围中。测量结果的不确定度也称实验不确定度，简称为不确定度。NANJ
58、ING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程 在大学物理实验课中，将采用不确定度的概念来表示测量结果的可靠性。不确定度的理论比较复杂。在大学物理实验课中，将进行理想化与简单化处理。不确定度越小，标志着测量结果与真值的误差可能值越小；不确定度越大，标志着测量结果与真值的误差可能值越大。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION
59、 SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程置信概率可取不同的值，多数的工业和商业用途上所用的约定概率为0.95，普通物理实验中一般取0.683。 用不确定度表示测量结果，一般写成： uC被测量的合成标准不确定度 被测量量值（算术平均值） P置信概率 上式的含义是：区间（ ， ）内包含被测量 x 的真值的可能性有。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & T
60、ECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程3、不确定度的分类及其评定按照“国际计量局实验不确定度的规定建议书”中的评定方法，不确定度可分为两类。用不确定度来评价测量的结果，是将测量结果中可修正的可定系统误差修正以后，再将剩余的误差划分为可以用统计方法计算的A类不确定度（用uA表示）和用非统计的方法估算的B类不确定度（用uB表示）。A类不确定度和B类不确定度的方和根合成称为合成标准不确定度，以uc表示以标准差的倍数表示的不确定度
61、称为扩展不确定度或称为展伸不确定度，也可称为总不确定度，以U表示。U=kuC。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程 不确定度的分类实际上在物理实验中，A类不确定度对应随机误差，B类不确定度对应仪器误差（系统误差）。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJIN
62、G UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程直接测量不确定度的评定2. A2. A类不确定度类不确定度1. 1. 算术平均值算术平均值NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程3. B3. B类不确定度
63、类不确定度ins包含了仪器的系统误差，也包含了环境以及测量者自身可能出现的变化（具随机性）对测量结果的影响。确定确定ins的原则的原则(1)可估读的仪器:(2)不可估读的仪器:NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程仪器名称仪（或ins）仪器名称仪（或ins）米尺0.5mm计时器仪器最小读数（1s，0.1s，0.01s）卡尺0.05mm
64、或0.02mm物理天平0.05g千分尺0.005mm电桥K%R（K准确度或级别，R示值）分光计1或30（最小分度值）电位差计K%V（K准确度或级别，V示值）显微镜0.005mm电阻箱K%R（K准确度或级别，R示值）各类数字仪表仪器最小读数电表K%M（K准确度或级别，M量程）常用仪器的ins讲义讲义 P.14P.14NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理
65、实验江苏省精品课程 为了直观地评定测量结果，也常采用相对不确定度的概念。用E表示相对不确定度：4. 4. 合成不确定度合成不确定度5. 5. 完整结果的表示完整结果的表示NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程间接测量不确定度的评定Nx, y, z = f ( )间接测量量直接测量量设x, y, z的不确定度为ux , uy , uz
66、间接测量量的不确定度的计算公式与数学中的全微分公式类似NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程不同之处是：要用不确定度ux等代替全微分dx等；要考虑到不确定度合成的统计性质，一般用“方、和、根”的方式进行合成。利用全微分公式，我们在大学物理实验中用下式来简化计算间接测量量N的不确定度如果我们先取对数，再求全微分可得下面另一简化计算式。偏
67、导数偏导数76袁同学为您提供NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程 如果函数形式是若干个直接测量量如果函数形式是若干个直接测量量相加减相加减，则，则先计算先计算间接测间接测量量的量量的绝对不确定度绝对不确定度比较方便；比较方便；如果函数形式是若干个直接测量量如果函数形式是若干个直接测量量相乘除相乘除或连乘除，则先计算或连乘除，则先计算
68、间接测量量的间接测量量的相对不确定度相对不确定度，然后通过相对不确定度再换算绝，然后通过相对不确定度再换算绝对不确定度比较方便。对不确定度比较方便。 间接测量量间接测量量N 的不确定度不仅与各直接测量量的不确定度的不确定度不仅与各直接测量量的不确定度 有关，而且还依赖于各不确定度传递系数有关，而且还依赖于各不确定度传递系数由上面两式可以看到：由上面两式可以看到：间接测量的最终结果表示为间接测量的最终结果表示为NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENC
69、E & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程间接测量量的不确定度合成过程间接测量量的不确定度合成过程间接测量量的不确定度合成过程间接测量量的不确定度合成过程1. 1. 先求出各直接测量量先求出各直接测量量 x, y, z 的不确定度的不确定度2. 2. 依据依据N= =f ( (x, y, z ) )关系求出关系求出或或4. 4. 完整表示出完整表示出N的值的值3. 3. 用用或或求出求出NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERS
70、ITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程合成不确定度合成不确定度只取一位只取一位有效数字有效数字合成不确定度取位原则为宁大勿小（合成不确定度取位原则为宁大勿小（只进不舍只进不舍） 例：例：u = 0.412 = 0.5不确定度和平均值的最后一位保持对齐（不确定度和平均值的最后一位保持对齐（与精度差的一致与精度差的一致）且两者的数量级和单位要相同且两者的数量级和单位要相同平均值的取位原则为平均值的取位原则为4 4舍舍6 6入入5 5凑偶。凑偶。相对不确定度可取相对不确定度可
71、取1 1到到2 2位有效数字位有效数字说明说明 讲义讲义 P.18P.18例:NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程【例例例例1 1】采用感量为采用感量为0.1g0.1g的物理天平称量某物体的质量，其读的物理天平称量某物体的质量，其读数值为数值为35.41g35.41g，求物体质量的测量结果。，求物体质量的测量结果。【解】采用物理天平
72、称物体的质量，重复测量读数值往往相同，故一般只须进行单次测量即可。单次测量的读数即为近似真实值，m35.41g。物理天平的“示值误差”通常取感量的一半，并且作为仪器误差，查表得ins=0.05g，即测量结果为： m35.410.03（g） P=68.3% 在例在例1 1中，因为是单次测量（中，因为是单次测量（n1 1），合成不确定度），合成不确定度 中的中的uA=0, =0, 所以所以uC= =uB，即单次测量的合成不确定度等于，即单次测量的合成不确定度等于uBNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVE
73、RSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程i i1 12 23 34 45 56 67 7H Hi i (mm) (mm) 9.5159.5159.5149.5149.5189.5189.5169.5169.5159.5159.5139.5139.5179.517求求 H 的不确定度并写出测量结果。的不确定度并写出测量结果。【例例例例2 2】用螺旋测微计测量某一铜环的厚度七次，测量数据如下：用螺旋测微计测量某一铜环的厚度七次，测量数据如下：【解解】 （1）先求厚度H的算
74、术平均值（2）计算H的A类不确定度NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程计算结果表明，计算结果表明，H的真值以的真值以68.3%的概率落在的概率落在（9.512mm, 9.518mm）区间内。）区间内。 （P=68.3%）（3）计算H的B类不确定度查表得螺旋微计的仪器误差为查表得螺旋微计的仪器误差为ins=0.005mm（4）计算H的
75、合成不确定度（5）写出H的完整结果NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程【例例例例3 3】测量一段金属管测量一段金属管外径，内径，高，外径，内径，高，求金求金属管的体积属管的体积并进行不确定度并进行不确定度评定。评定。项目次数项目次数外径内径高D D（mmmm）d d（mmmm）H H（mmmm）121.7021.7016.7016.
76、7043.5643.56221.4621.4616.5016.5043.7043.70321.6021.6016.4616.4643.5643.56421.9021.9016.8016.8043.9043.90522.0022.0016.6616.6644.0044.00平均值21.7321.7316.6216.6243.7443.74修正后平均值21.5321.5316.4216.4243.5443.54标准偏差0.30.30.20.20.20.2A类不确定度0.10.10.070.070.090.09ins0.020.020.020.020.020.02B类不确定度0.020.020.02
77、0.020.020.02合成不确定度0.20.20.080.080.10.1卡尺精度：0.02mm零点读数：0.20mmNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程即金属管的外径 内径 高度 【解解】 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSI
78、TY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程（P=68.3%）计算结果表明，计算结果表明，V的真值以的真值以68.3%的概率落在的概率落在（6.2, 7.0）103 mm3 区间内。区间内。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江
79、苏省精品课程或或NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程一、列表法一、列表法二、逐差法二、逐差法三、图解法三、图解法四、最小二乘法四、最小二乘法 实验中被记录下来的一些原始数据还需要经过适当的处理和计算才能反映出事物的内在规律或得出测量值，这种处理的计算过程称为数据处理。根据不同的需要，可采用不同的数据处理方法。. 实验数据的处理方法南
80、京信息工程大学物理实验教学中心有效数字正确有效数字正确物理量的名称物理量的名称( (符号符号) )和单位和单位记录原始数据也应养成好习惯,横平竖直.一、列表法中间结果中间结果NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程二、逐差法例：测量弹簧的倔强系数砝码质量砝码质量(Kg)(Kg)0.0000.0001.0001.000 2.0002.00
81、0 3.0003.000 4.0004.000 5.0005.000 6.0006.000 7.0007.000弹簧伸长位置弹簧伸长位置(cm)(cm)x x0 0x x1 1x x2 2x x3 3x x4 4x x5 5x x6 6x x7 7从上式看到，只有首末两次的测量值才对单次测量的平均值起作用，而一切中间量都失去意义。这就是说，多次测量和单次测量没有差别,失去了多次测量减小误差的优越性。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & T
82、ECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程为保持多次测量的优越性，把数据分为两组。 这种处理数据的方法称为逐差法。逐差法的优点在于可以充分利用实验中测量采集的数据，达到对数据取平均（即保持多次测量的优越性，减少偶然误差）的效果，而且还可以最大限度地保证不损失有效数字、减少相对误差。是实验中常用的处理数据的方法。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院
83、陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程 1、函数具有 y =kx+b 的线性关系或x的多项式形式（y = a0a1xa2x2anxn）。2、自变量 x 为等间距变化,即x的每个改变量x都相等,x即为间距，两物理量之间又呈线性关系时。注意注意:在逐差法计算中，为了直观和便于处理，也常用列表格方法来表示，以免搞错。逐差法使用的条件NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大
84、学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程如：测定弹簧的倔强系数K砝码质量m(g)弹簧位置(cm)每加5g的伸长量(cm)0.00L00.000L5-L04.9481.00L10.9852.00L21.968L6-L14.9733.00L32.9584.00L43.945L7-L24.9855.00L54.9486.00L65.958L8-L34.9987.00L76.9538.00L87.955L9-L44.9989.00L98.943NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIV
85、ERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程三、作图法 作图法可形象、直观地显示出物理量之间的函数关系，也可用来求某些物理参数，因此它是一种重要的数据处理方法。作图时要先整理出数据表格，并要用坐标纸作图。作图步骤：表1：伏安法测电阻实验数据U (V )0.741.522.333.083.664.495.245.98 6.767.50I (mA)2.004.016.228.209.7512.00 13.99 15.92 18.00 20.01南京信息工程大学物理实验教学中
86、心 坐标分度值的选取坐标分度值的选取应能基本反映测量值的应能基本反映测量值的准确度或精密度。准确度或精密度。 根据表数据根据表数据U 轴轴可选可选1mm对应于对应于0.10V，I 轴可选轴可选1mm对应于对应于0.20mA，并可定并可定坐标纸坐标纸的大小（略大于坐标范的大小（略大于坐标范围、数据范围）围、数据范围） 约为约为130mm130mm。1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小南京信息工程大学物理实验教学中心2. 标明坐标轴：标明坐标轴： 用粗实线画坐标轴，用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位轴的名称
87、或符号、单位,再按顺序标出坐标轴整分再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。格上的量值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.004. 连成图线：连成图线： 用直尺、曲线板等把用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。点连成直线、光滑曲线。一般不强求直线或曲线通一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使图线过每个实验点，应使图线线正穿过实验点时可以在线正穿过实验点时可以在两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图两边的实验点与图线最为接近且分布
88、大体均匀。图点处断开。点处断开。3.标实验点标实验点： 实验点可用实验点可用“ ”、 “ ”、“ ”等符号标等符号标出（同一坐标系下不同曲出（同一坐标系下不同曲线用不同的符号线用不同的符号）。）。 因因因因变量变量变量变量自变量自变量自变量自变量南京信息工程大学物理实验教学中心5.标出图线特征：标出图线特征： 在图上空白位置标明在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的实验条件或从图上得出的某些参数。如利用所绘直某些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻线可给出被测电阻R大小：大小：从从所绘所绘直线直线上读取两点上读取两点 A、B 的坐标就可求出的坐标就可求出 R 值。值。I (mA)U (V)8.
89、004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00电阻伏安特性曲线图电阻伏安特性曲线图6.标出图名：标出图名： 在图线下方或空白位在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些置写出图线的名称及某些必要的说明。必要的说明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上由图上A、B两点可得被测电阻两点可得被测电阻R为：为：至此一张图才算完成至此一张图才算完成作者：作者：xxxxxx图名图名图名图名作图者姓名作图者姓名作图者姓名作图者姓名南京信息工程大学物理实验教学中心
90、不当图例展示不当图例展示：n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图图图1曲线太粗，不曲线太粗，不均匀，不光滑均匀，不光滑。应该用直尺、曲应该用直尺、曲线板等工具把实线板等工具把实验点连成光滑、验点连成光滑、均匀的细实线。均匀的细实线。南京信息工程大学物理实验教学中心n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图改正为改正为：南京信息工程大学物理实验教学中心图图2I (
91、mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00电学元件伏安特性曲线图电学元件伏安特性曲线图横轴坐标分度选取横轴坐标分度选取不当。不当。横轴以横轴以3 cm 代代表表1 V，使作图和读图都使作图和读图都很困难。实际在选择坐标很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和数字的要求又便于作图和读图，读图，一般以一般以1 mm 代代表的量值是表的量值是10的整数的整数次幂或是其次幂或是其2倍或倍或5倍。倍。南京信息工程大学物理实验教学中心I (mA)U (V)o o1
92、.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线改正为：改正为：南京信息工程大学物理实验教学中心定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线1.20001.60000.80000.4000图图3P(105Pa)t()60.00140.00100.00o120.0080.0040.0020.00图纸使用不当图纸使用不当。实际作图时，实际作图时，坐标原点的读坐标原点的读数可以不从零数可以不从零开始开始。南京信息工程大学物理实验教学中心定容气体压强温度曲线定容气体压强温度曲线1.00001.
93、15001.20001.10001.0500 P(105Pa)50.0090.0070.0020.0080.0060.0040.0030.00t()改改正正为为：NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程1. 课后仔细阅读绪论课后仔细阅读绪论2. 第第1章章、第第2章供同学们自学和参考章供同学们自学和参考3. 认真认真做好实验课前的预习，
94、做好实验课前的预习，下周实验第3章实验1-长度测量4. 课后课后习题：习题：P37-38/ 7, 11, 12习题写在上次发的习题写在上次发的实验报告册实验报告册上并在上并在下周上实验课时交下周上实验课时交！NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程讲义讲义 P.38P.38 11 11、1212 11111212或或NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY数理学院 陈玉林大学物理实验大学物理实验绪论（下）绪论（下）大学物理实验江苏省精品课程
