物理實(shí)驗(yàn)課緒論

物理實(shí)驗(yàn)課緒論物理實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站：

馬士華田家炳樓南309室mashihua@主要內(nèi)容一課程概況重要信息關(guān)注二課程要求注意事項(xiàng)三教學(xué)內(nèi)容自學(xué)內(nèi)容123456789101112131415161718學(xué)生：約3000人（包括文醫(yī)科跨選）必做實(shí)驗(yàn)：94班，2周1輪，共5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目循環(huán)必做實(shí)驗(yàn)(一）物理實(shí)驗(yàn)（理工）I必做實(shí)驗(yàn)（5）三——用三線扭擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：教材實(shí)驗(yàn)4南403楊——靜態(tài)拉伸法測(cè)彈性模量：教材實(shí)驗(yàn)9-1

南樓412（完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告

）示——模擬示波器的使用：教材實(shí)驗(yàn)20-1南319光——光電效應(yīng)和普朗克常量的測(cè)定：教材實(shí)驗(yàn)29南219分——分光計(jì)的調(diào)節(jié)和棱鏡材料折射率的測(cè)定：教材實(shí)驗(yàn)25-1南419理論考試物理實(shí)驗(yàn)課概述靜態(tài)拉伸法測(cè)彈性模量實(shí)驗(yàn)需要帶好報(bào)告冊(cè)，其他四個(gè)實(shí)驗(yàn)不使用報(bào)告冊(cè)，完成隨堂發(fā)下的單頁(yè)報(bào)告紙即可。）實(shí)驗(yàn)課表：在田家炳樓南二樓大廳教務(wù)欄或登陸實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站通告欄查看必做實(shí)驗(yàn)課補(bǔ)做流程必做實(shí)驗(yàn)課的補(bǔ)做有嚴(yán)格要求：請(qǐng)假要有正規(guī)的請(qǐng)假手續(xù)（請(qǐng)假條和病假單），任課教師批準(zhǔn)后，方可補(bǔ)做。必做實(shí)驗(yàn)因特殊原因（需出具相關(guān)證明）缺課的同學(xué)可在原任課教師班上插班補(bǔ)做。若原任課教師該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)周已經(jīng)輪過(guò)，可在原任課教師去209B取必做實(shí)驗(yàn)補(bǔ)做單，填寫相關(guān)內(nèi)容后請(qǐng)任課教師簽字確認(rèn)，及時(shí)、準(zhǔn)時(shí)到相關(guān)實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要請(qǐng)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)的任課教師簽字確認(rèn)后交還給任課教師。沒有任課教師簽名的補(bǔ)做單和補(bǔ)做報(bào)告無(wú)效。（如補(bǔ)做的任課教師要求直接和原任課教師交接的話，要及時(shí)和教師溝通，事后要和任課教師確認(rèn)，以免影響成績(jī)。）選做實(shí)驗(yàn)：第六周開始，第五周周四起登陸實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站選課系統(tǒng)預(yù)約。每位同學(xué)選做2個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目123456789101112131415161718選做實(shí)驗(yàn)（二）物理實(shí)驗(yàn)（理工）I選做實(shí)驗(yàn)（2）在可選時(shí)間內(nèi)自由選擇。（進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做選做實(shí)驗(yàn)時(shí)

必須帶好實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)。）選課注意：由于總的教學(xué)資源有限，盡量提前選，可選擇余地大，同學(xué)們應(yīng)抓緊選課，防止前期不選而最終選不上課。選定以后盡量不要改選，避免后來(lái)沒有合適的時(shí)間改選。選課變更：實(shí)驗(yàn)一經(jīng)選定，不得隨意浪費(fèi)占用的教學(xué)資源,如遇特殊原因需要改變選課時(shí)間，至少提前1天在“網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)”中刪除原選課后，方可在剩余教學(xué)資源中進(jìn)行重選（課程資源有限，刪除選課時(shí)請(qǐng)慎重）。

選了實(shí)驗(yàn)沒有做，浪費(fèi)教學(xué)資源，不再提供額外補(bǔ)做。如果不選實(shí)驗(yàn)、或選了不去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)視為曠課，該實(shí)驗(yàn)成績(jī)?yōu)?分。牢記自己選的選做實(shí)驗(yàn)時(shí)間，不要忘記去做。刷卡派位：選做實(shí)驗(yàn)采用一卡通刷卡派位開啟電源，各位同學(xué)務(wù)必?cái)y帶一卡通上課。做實(shí)驗(yàn)帶報(bào)告冊(cè)和坐標(biāo)紙。報(bào)告提交和返還實(shí)驗(yàn)報(bào)告返還：必做：任課教師在下一次實(shí)驗(yàn)課時(shí)將批改后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告返還。（若是當(dāng)堂交的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理作業(yè)則不再返還。）期末則同選做。選做：四周后請(qǐng)班長(zhǎng)擇機(jī)到實(shí)驗(yàn)中心辦公室（田家炳樓南樓209室）取鑰匙，田家炳樓二樓大廳東側(cè)“理工選做發(fā)報(bào)告柜”按班級(jí)號(hào)統(tǒng)一取回后發(fā)給班上各位同學(xué)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告遞交：需要課后撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告在課后一周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，交相應(yīng)報(bào)告柜(必做和選做的報(bào)告柜不同)，切勿交錯(cuò)，防止遺失而影響成績(jī)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告上寫清楚上課時(shí)間（注明上午、下午還是晚上）、任課教師姓名等信息，萬(wàn)一遺失，還有找回可能。按時(shí)遞交，不得延遲，以免影響成績(jī)。必做：交至田家炳樓二樓大廳東側(cè)“理工必做交報(bào)告柜”的對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間和任課教師的報(bào)告箱中；選做：交至田家炳樓二樓大廳東側(cè)“理工選做交報(bào)告柜”的對(duì)應(yīng)任課教師報(bào)告箱中。注意：交報(bào)告請(qǐng)務(wù)必看清報(bào)告箱標(biāo)識(shí)，切勿交錯(cuò)，避免教師無(wú)法拿到報(bào)告而影響成績(jī)。本學(xué)期準(zhǔn)備3（下學(xué)期5）份報(bào)告冊(cè)+5份坐標(biāo)紙成績(jī)考核理工科物理實(shí)驗(yàn)分為兩學(xué)期，兩學(xué)期各有其相應(yīng)的成績(jī)和學(xué)分。物理實(shí)驗(yàn)不設(shè)置補(bǔ)考，若某學(xué)期實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)不及格，只能進(jìn)行重修。本學(xué)期總共7個(gè)實(shí)驗(yàn)，少一個(gè)對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)影響很大，少兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，規(guī)定不給及格。缺席兩次以上(含兩次)實(shí)驗(yàn)，則重修。本學(xué)期物理實(shí)驗(yàn)總成績(jī)由5個(gè)必做實(shí)驗(yàn)、2個(gè)選做實(shí)驗(yàn)成績(jī)和理論考試成績(jī)組成。必做和選做實(shí)驗(yàn)成績(jī)由實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等幾方面評(píng)定。理論考試內(nèi)容（緒論內(nèi)容+必做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容）理論考試沒有補(bǔ)考，成績(jī)會(huì)影響最終的課程成績(jī)本學(xué)期沒有課程論文，沒有預(yù)備實(shí)驗(yàn)加分。成績(jī)?yōu)閮?yōu)秀的同學(xué)下一學(xué)期必須提交課程論文。利用氣墊導(dǎo)軌研究物體的運(yùn)動(dòng)：教材實(shí)驗(yàn)6-1&6-2數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用：教材實(shí)驗(yàn)20-2碰撞打靶(課題實(shí)驗(yàn))：教材實(shí)驗(yàn)7密立根油滴法測(cè)定電子電荷：教材實(shí)驗(yàn)28彈簧振子周期公式的研究：教材實(shí)驗(yàn)8液體粘滯系數(shù)的測(cè)量：網(wǎng)上下載講義(中心網(wǎng)站主頁(yè)→網(wǎng)絡(luò)開放管理系統(tǒng)→輸入學(xué)號(hào)和姓名→講義下載)萬(wàn)有引力常數(shù)的測(cè)定(仿真實(shí)驗(yàn))：網(wǎng)上下載講義(中心網(wǎng)站主頁(yè)→網(wǎng)絡(luò)開放管理系統(tǒng)→輸入學(xué)號(hào)和姓名→講義下載)直流電橋：網(wǎng)上下載講義(中心網(wǎng)站主頁(yè)→網(wǎng)絡(luò)開放管理系統(tǒng)→輸入學(xué)號(hào)和姓名→講義下載)液體表面張力系數(shù)的測(cè)定：網(wǎng)上下載講義(中心網(wǎng)站主頁(yè)→網(wǎng)絡(luò)開放管理系統(tǒng)→輸入學(xué)號(hào)和姓名→講義下載)牢記上課時(shí)間：上午9:45—12:45下午13:45—16:45

晚上18:15--21:15實(shí)驗(yàn)課不得無(wú)故缺席、遲到、早退。遲到20分鐘不能做實(shí)驗(yàn)。每次上課要帶教材和實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)、坐標(biāo)紙和必要文具。重要信息關(guān)注在一年的物理實(shí)驗(yàn)課程中多關(guān)注實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站或東大主頁(yè)“人才培養(yǎng)”→“示范中心，不要錯(cuò)過(guò)重要的通知，關(guān)系到選課和成績(jī)等重要內(nèi)容。網(wǎng)址：我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程已入選國(guó)家精品資源共享課程，教育部“愛課程”網(wǎng)免費(fèi)開放課程的學(xué)習(xí)資源。網(wǎng)站中有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)錄像和課件等，其中“模塊一物理實(shí)驗(yàn)緒論”中有五段實(shí)驗(yàn)理論課的課堂教學(xué)錄像、教學(xué)課件、試卷參考、教材中的習(xí)題和答案?？稍凇皭壅n程”網(wǎng)免費(fèi)注冊(cè)后就能共享完整的學(xué)習(xí)資源。按照課表輪流進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)順序可能不同，請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前進(jìn)入中心網(wǎng)站主頁(yè)→網(wǎng)絡(luò)開放管理系統(tǒng)→輸入學(xué)號(hào)和姓名→選課→查詢上課時(shí)間、地點(diǎn))網(wǎng)上下載講義(中心網(wǎng)站主頁(yè)→網(wǎng)絡(luò)開放管理系統(tǒng)→輸入學(xué)號(hào)和姓名→講義下載)學(xué)生須知物理實(shí)驗(yàn)中心主頁(yè)網(wǎng)絡(luò)開放教學(xué)管理系統(tǒng)登錄頁(yè)面學(xué)生選課頁(yè)面查閱文獻(xiàn)鞏固、擴(kuò)展、加深物理學(xué)知識(shí)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和對(duì)物理量的測(cè)量，學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)，鞏固和應(yīng)用物理學(xué)原理。培養(yǎng)和提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。包括閱讀教材，查閱資料，正確理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。借助教材或儀器說(shuō)明書，正確使用儀器；運(yùn)用物理學(xué)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理分析；正確記錄、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，獨(dú)立完成適當(dāng)?shù)木C合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)任務(wù)的能力。培養(yǎng)與提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。二、物理實(shí)驗(yàn)課程要求

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)課前預(yù)習(xí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課后報(bào)告課程論文2.物理實(shí)驗(yàn)課程主要環(huán)節(jié)

§2.1課前預(yù)習(xí)——物理實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)課前必須預(yù)習(xí)?。?！課前預(yù)習(xí)明白實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、原理和方法，做什么、怎么做初步了解?shí)驗(yàn)儀器的主要性能、使用方法和注意事項(xiàng)。

設(shè)計(jì)出原始數(shù)據(jù)的表格?。?！注意事項(xiàng)和預(yù)習(xí)中存疑的問題課前完成檢測(cè)題。合格者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不合格者重新預(yù)習(xí)。檢查所設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)表格。預(yù)習(xí)成績(jī)計(jì)入總分。實(shí)驗(yàn)前注意事項(xiàng)每次實(shí)驗(yàn)自帶必備的文具、課本和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等物品。實(shí)驗(yàn)課要按時(shí)上課（9：45，13：45，18：15），不遲到、不早退、不延時(shí)，到實(shí)驗(yàn)室后在考勤冊(cè)上簽到，（首次上課留下聯(lián)系電話），并按照前面序號(hào)到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上就坐。請(qǐng)勿攜帶食品進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，飲料和水也要小心注意，注意密封，防止傾灑。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)后請(qǐng)勿大聲喧嘩，手機(jī)關(guān)機(jī)或振動(dòng)。請(qǐng)將書包等物品放入實(shí)驗(yàn)桌側(cè)下的柜子里，桌面只保留必要的文具和實(shí)驗(yàn)相關(guān)用品。實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)桌上的注意事項(xiàng)，并檢查實(shí)驗(yàn)儀器及各元件是否完好齊備?！?.2實(shí)驗(yàn)中——要主動(dòng)思考、操作細(xì)致、耐心實(shí)驗(yàn)課非數(shù)據(jù)測(cè)量課，應(yīng)注意觀察，主動(dòng)思考，分析探究物理問題；如實(shí)記錄原始數(shù)據(jù)（勿用鉛筆），不能湊數(shù)據(jù)、偽造數(shù)據(jù)、抄襲數(shù)據(jù)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)肅處理；實(shí)驗(yàn)裝置每人一套，不得合作完成實(shí)驗(yàn)或者請(qǐng)他人代勞。原始數(shù)據(jù)記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)妥善保管，直至課程結(jié)束。當(dāng)堂提交的報(bào)告不返還。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)——注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真，膽大心細(xì)；遇到問題，應(yīng)看成學(xué)習(xí)的良機(jī)，冷靜地分析和處理，努力訓(xùn)練獨(dú)立分析和解決問題的能力。養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)及良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)課應(yīng)注意安全，正確使用、愛護(hù)儀器。如有遺失損壞要及時(shí)向指導(dǎo)老師報(bào)告。實(shí)驗(yàn)完畢后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)請(qǐng)老師簽字確認(rèn)后，將實(shí)驗(yàn)裝置關(guān)閉，各元件擺放整齊，實(shí)驗(yàn)凳擺放歸位后方可離開。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作、紀(jì)律以及測(cè)試情況計(jì)入實(shí)驗(yàn)操作分?！?.3課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告——要求完整而規(guī)范封面頁(yè)填寫完整：姓名、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師、日期、座位號(hào)等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié)，要求文字通順，字跡工整，數(shù)據(jù)齊全，圖表規(guī)范，結(jié)果表示正確，分析討論認(rèn)真。課后一周內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交。1、實(shí)驗(yàn)名稱：明確做什么實(shí)驗(yàn)！2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模好鞔_實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到的目的，以便檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后的效果！3、儀器設(shè)備：寫清儀器設(shè)備的名稱、型號(hào)和規(guī)格，以及實(shí)驗(yàn)室的編號(hào)。課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告——要求完整而規(guī)范5、實(shí)驗(yàn)步驟

：實(shí)驗(yàn)中所做過(guò)內(nèi)容的簡(jiǎn)要步驟

6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理：包含原始數(shù)據(jù)的表格、計(jì)算、圖表、誤差分析等7、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)的結(jié)論

8、分析討論

（開放性）：

*實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理

*實(shí)驗(yàn)中存在的問題及需要改進(jìn)的地方

*好的意見和建議4、實(shí)驗(yàn)原理：簡(jiǎn)要原理(或定律)及計(jì)算公式(光學(xué)、電磁學(xué)等實(shí)驗(yàn)，還要畫出光路圖或電路圖)；課程小論文要求獨(dú)立撰寫，成績(jī)優(yōu)良的論文將在課程總成績(jī)中適當(dāng)加分，希望總評(píng)成績(jī)?yōu)椤皟?yōu)秀”的同學(xué)必須提交課程小論文，論文成績(jī)合格方有可能拿優(yōu)。論文內(nèi)容原則上為所做實(shí)驗(yàn)的研究和拓展性內(nèi)容或課程總結(jié)報(bào)告。建議大家在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意觀察，善于發(fā)現(xiàn)問題，思考相應(yīng)的物理意義。課程論文一般在必做實(shí)驗(yàn)結(jié)束后一周內(nèi)交，具體辦法和截止日期到時(shí)網(wǎng)站會(huì)有通知。優(yōu)秀論文還將推薦參加一年一度的校級(jí)物理實(shí)驗(yàn)研究論文競(jìng)賽，獲獎(jiǎng)?wù)哂蠸RTP學(xué)分和獲獎(jiǎng)證書，請(qǐng)重視課程論文，提前做好準(zhǔn)備?！?.4課程論文三、緒論課教學(xué)內(nèi)容

（一）測(cè)量誤差及不確定度

（二）

有效數(shù)字及其運(yùn)算規(guī)則（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

（列表法，圖示圖解法，最小二乘法）（四）物理實(shí)驗(yàn)基本儀器的原理和使用（自學(xué)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)十三）（一）測(cè)量誤差及不確定度物理學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量準(zhǔn)確度（近似）

直間接接測(cè)測(cè)量量從幾個(gè)直接測(cè)量量按一定的函數(shù)關(guān)系求出待測(cè)量的操作用計(jì)量?jī)x器直接與待測(cè)量進(jìn)行比較的操作科學(xué)表達(dá)實(shí)驗(yàn)（測(cè)量）結(jié)果

測(cè)量結(jié)果=測(cè)量值±誤差

（有效數(shù)字）數(shù)值、單位、誤差（不確定度）是國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)通用語(yǔ)言1、誤差的定義

真值：

被測(cè)量的真實(shí)大小。是客觀存在的數(shù)值。誤差：

被測(cè)量值x與x的真值a之間的差別。用絕對(duì)誤差表示：

=x–a,

可衡量測(cè)量值偏離真值多少。用相對(duì)誤差表示：r=(x–a)/a，常表示成百分?jǐn)?shù)形式，可衡量測(cè)量的質(zhì)量。為什么要用相對(duì)誤差？例如：測(cè)量1米的長(zhǎng)度時(shí)，誤差為1毫米；而測(cè)量1毫米長(zhǎng)度時(shí)，誤差為0.1毫米。比較二者的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。

1=1(mm),2=0.1(mm)

r1=1mm/1000mm=0.1%

r2=0.1mm/1mm=10%所以，從絕對(duì)誤差看后者偏離??；而從相對(duì)誤差來(lái)看，前者測(cè)量質(zhì)量高。2、誤差的分類

系統(tǒng)誤差

按誤差的特點(diǎn)可分為三類

{隨機(jī)誤差

粗大誤差

粗大誤差

過(guò)失誤差

系統(tǒng)誤差:

在相同條件下的多次測(cè)量過(guò)程中，保持恒定或以可預(yù)知方式變化的測(cè)量誤差分量。系統(tǒng)誤差

來(lái)源于特點(diǎn)---確定性減小的措施儀器誤差方法誤差環(huán)境誤差人身誤差隨機(jī)誤差:

在極力消除或修正一切明顯的系統(tǒng)誤差之后，在同一條件下多次測(cè)量同一物理量時(shí)，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)律的起伏，以不可預(yù)知的方式變化的測(cè)量誤差分量。特點(diǎn)---不確定性

n很大時(shí)，呈正態(tài)分布n小于20，明顯呈t分布正態(tài)分布的特點(diǎn)

減小的措施誤差的概率分布密度誤差單峰性對(duì)稱性有界性抵償性測(cè)量誤差的分類小結(jié)系統(tǒng)誤差？隨機(jī)誤差？過(guò)失誤差？3、隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)估計(jì)

（1）算術(shù)平均值：

設(shè)某物理量各次測(cè)量值分別為

x1，x2，x3，……，xn

則：

測(cè)量結(jié)果的最佳估計(jì)值可代替真值

（2）標(biāo)準(zhǔn)偏差：

表征多次測(cè)量值的離散程度

(貝塞爾公式)

S大，測(cè)量值分散；S小，測(cè)量值密集。可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)估計(jì)測(cè)量列隨機(jī)誤差的大??！平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差：表示測(cè)量列算術(shù)平均值的隨機(jī)誤差的大小程度。測(cè)量列的算術(shù)平均值比某個(gè)測(cè)量值更接近于真值。4、測(cè)量結(jié)果的表達(dá)形式及不確定度：

測(cè)量結(jié)果的表達(dá)形式：w(被測(cè)量)=W(測(cè)量值)U(總不確定度）不確定度是對(duì)被測(cè)量的真值所處量值范圍的評(píng)定是對(duì)測(cè)量誤差的一種評(píng)定形式具有概率的概念表示被測(cè)量的真值以P的概率落在[W-U，W+U]的區(qū)間內(nèi)被測(cè)量的真值不能確定的程度

不確定度是一個(gè)恒正的量?jī)深悂?lái)源：

A類分量

UA統(tǒng)計(jì)分布進(jìn)行估計(jì)

B類分量UB根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及其他信息估計(jì)相對(duì)不確定度為：Ur

=U/WU(總不確定度）及Ur只取1~2位有效數(shù)。測(cè)量值W的末尾數(shù)與U的末尾數(shù)對(duì)齊。（1）、直接測(cè)量結(jié)果的不確定度估計(jì)：

直接測(cè)量結(jié)果的不確定度是A、B兩類分量用方和根合成A類不確定度分量UA由標(biāo)準(zhǔn)偏差S乘以t因子得到B類不確定度分量UB只考慮測(cè)量?jī)x器誤差或者測(cè)試條件不符合要求而引起的附加誤差所帶來(lái)的B類分量。記為：

UB=ins(誤差極限）(p26)(1)多次測(cè)量：不確定度

(2)如果儀器的精度較低等,多次測(cè)量值不能反映結(jié)果的隨機(jī)性。只需進(jìn)行單次測(cè)量。測(cè)量的不確定度要根據(jù)儀器精度，測(cè)量對(duì)象，測(cè)量方法及測(cè)量者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)估計(jì)。其值

Uins例題2：用分度值為0.02mm的游標(biāo)尺測(cè)量一長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高，數(shù)據(jù)列于下表，求它們的直接測(cè)量結(jié)果。

次數(shù)

123456

長(zhǎng)度A（10-3m）14.4414.4814.4914.4714.4514.49寬度B（10-3m）32.6632.6832.6332.6232.6432.67高度C（10-3m）12.1112.0912.0912.1012.1012.11答案平均值

標(biāo)準(zhǔn)偏差

長(zhǎng)度A（10-3m）14.470.021寬度B（10-3m）32.650.024高度C（10-3m）12.100.009計(jì)算出平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差UA

UB

U長(zhǎng)度A（10-3m）0.0220.020.030寬度B（10-3m）0.0250.020.031高度C（10-3m）0.0100.020.022計(jì)算出不確定度UB=ins答案被測(cè)量=測(cè)量值總不確定度長(zhǎng)度A（10-3m）14.470.03寬度B（10-3m）32.650.03高度C（10-3m）12.100.02測(cè)量結(jié)果的最后表示形式（2）、間接測(cè)量結(jié)果的不確定度的估計(jì)

如果w=f(x,y,z,)，而x,y,z,是彼此獨(dú)立的直接測(cè)量量，則有總不確定度：

和差形式的函數(shù)適用此法Then:積商形式的函數(shù):例題4試寫出下列函數(shù)的不確定度合成公式：（1）（2）答案（1）相對(duì)不確定度為：（2）（二）有效數(shù)字

及其運(yùn)算

1.什么是有效數(shù)字？若干位準(zhǔn)確數(shù)字＋1-2位欠準(zhǔn)數(shù)字構(gòu)成有效數(shù)字

2.有效數(shù)字的正確使用

1、在記錄測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，儀器顯示的數(shù)字均為有效數(shù)字（包括最小刻度后估讀的一位），不能隨意增減。但有時(shí)當(dāng)儀器誤差較大或測(cè)量對(duì)象、測(cè)量方法比較粗糙時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定是否要估讀到最小刻度后的一位。

2、表示測(cè)量結(jié)果的末位數(shù)字（欠準(zhǔn)數(shù)）與不確定度的數(shù)字對(duì)齊?？偛淮_定度取1-2位有效數(shù)字（1，2可取兩位有效數(shù)字）。在運(yùn)算的中間過(guò)程，一般可多保留一位數(shù)字。

3、數(shù)字前面的0只是表示小數(shù)點(diǎn)的位置，而非有效數(shù)字，數(shù)字后面的0是有效數(shù)字,表示測(cè)量的誤差位，切勿隨意舍去。4、采用科學(xué)表達(dá)式，即將有效數(shù)字的首位作個(gè)位，其余數(shù)字均處于小數(shù)點(diǎn)后，再乘以10n。例如31.6g=3.16×10-2kg。5、有效數(shù)字運(yùn)算的最后結(jié)果只保留一到二位欠準(zhǔn)數(shù)字，去掉尾數(shù)時(shí)按四舍六入五湊偶法。

例5：試分析下列各組數(shù)據(jù)是否正確1、830公斤=0.83噸;830公斤=830000克；

830公斤=8.3×105克錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)2、P=31690±200kgd=10.430±0.5cmt=18.548±0.312cmD=18.652±1.4cmP=(3.17±0.02)×104kgd=(10.4±0.5)cmt=(18.5±0.3)cmD=(18.6±1.4)cm3.有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則

（1）加減運(yùn)算:幾個(gè)數(shù)相加減時(shí)，計(jì)算結(jié)果的欠準(zhǔn)位與各量中欠準(zhǔn)位數(shù)最高的對(duì)齊。（2）乘除運(yùn)算：幾個(gè)數(shù)相乘除時(shí)，計(jì)算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)和參與運(yùn)算的各量中有效數(shù)字位數(shù)最少的相同。（3）其它運(yùn)算：乘方、開方、三角函數(shù)、對(duì)數(shù)等函數(shù)運(yùn)算，結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)一般與原函數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同（對(duì)數(shù)的首數(shù)不作為有效數(shù)字）三角函數(shù)的運(yùn)算，其結(jié)果的有效數(shù)字與測(cè)角儀器的分度值有關(guān)，一般通過(guò)變化一個(gè)分度值時(shí)其結(jié)果在哪一位產(chǎn)生差異來(lái)確定有效數(shù)字位數(shù)。14頁(yè)。（4）參與運(yùn)算的準(zhǔn)確數(shù)或常數(shù)，如e,1/4等其有效數(shù)字位數(shù)有無(wú)限多位，可根據(jù)運(yùn)算需要合理取值。

注意運(yùn)算的中間過(guò)程中一般可多保留一位有效數(shù)字，但是作為最后結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)一定要由不確定度來(lái)決定，不得隨意增減。例6：判斷下列運(yùn)算有幾位有效數(shù)字N=D+A/(B–C),已知A=20.026,B=5.418,C=5.414,D=20.63

答：d=c(a+b),a為常數(shù)1,b=0.0020,c=2.312594

答：5×1032.3172例題

一長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高分別為8.56厘米，4.32厘米；6.21厘米。用計(jì)算器算得其體積為229.64083立方厘米。這個(gè)數(shù)值的8個(gè)數(shù)字是否都是有效數(shù)字？為什么？應(yīng)該取幾位有效數(shù)字？如果已經(jīng)計(jì)算出體積的不確定度為12立方厘米，最后結(jié)果應(yīng)如何表示？答：230立方厘米，

(2.30±0.12)×102立方厘米例題:

用一級(jí)螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量一個(gè)小鋼球的直徑，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：

d(mm)9.345,9.346,9.347,9.346,9.347

螺旋測(cè)微計(jì)的初始讀數(shù)為-0.006mm，試求小鋼球的體積。分析：先求出小鋼球的直徑的測(cè)量結(jié)果（平均值，不確定度）求小鋼球的體積求體積的測(cè)量不確定度由計(jì)算器，直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值為：

S=0.00084mm

對(duì)螺旋測(cè)微計(jì)的初始讀數(shù)構(gòu)成系統(tǒng)誤差應(yīng)予修正:d的平均值

標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.00084mm

解:

小鋼球的直徑d是直接測(cè)量量，體積V是間接測(cè)量量。(1)先求出小鋼球的直徑的測(cè)量結(jié)果

測(cè)量次數(shù)n=5,查表1得

查附錄Ⅱ-1取ins=0.004mm，

所以小鋼球直徑的測(cè)量結(jié)果為:

(2)再求小鋼球的體積：（3）求體積的測(cè)量不確定度：

對(duì)V取對(duì)數(shù)：

對(duì)lnV求導(dǎo)數(shù)：則有小鋼球的不確定度為：

UV=UVr×V

=0.13%×428.26=0.56mm3所以，小鋼球的體積為:三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法列表法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表達(dá)準(zhǔn)確但欠直觀圖示和圖解法

直觀欠準(zhǔn)確，但便于分析實(shí)驗(yàn)規(guī)律并進(jìn)行圖解分析。最小二乘法求實(shí)驗(yàn)的直線方程

解析法尋找實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳擬合曲線（一元線性回歸方程）。逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

……列表法表達(dá)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果

首先要寫明數(shù)據(jù)表格的名稱，必要時(shí)還應(yīng)提供有關(guān)參數(shù)。標(biāo)題欄設(shè)計(jì)要合理、簡(jiǎn)單明了，便于記錄數(shù)據(jù)、揭示物理量間的關(guān)系，標(biāo)題欄中標(biāo)明物理量的名稱、符號(hào)、單位及數(shù)量級(jí)。數(shù)據(jù)表格可分為原始數(shù)據(jù)表格和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)表格兩種。

數(shù)據(jù)要正確反映測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字例題8：用分度值為0.002cm的游標(biāo)尺測(cè)量一空心園柱體，測(cè)得其內(nèi)徑d、外徑D及高H的數(shù)值如下表所示。試計(jì)算其體積。

測(cè)量次數(shù)高H(cm)外徑D(cm)內(nèi)徑d(cm)14.8133.3011.50124.8713.2991.50334.8063.2971.50544.8083.3001.50654.8103.3021.50464.8123.3811.505原始數(shù)據(jù)表格——4.811——3.301測(cè)量次數(shù)高H(cm)外徑D(cm)內(nèi)徑d(cm)14.8133.3011.50124.8113.2991.50334.8063.2971.50544.8083.3001.50654.8103.3021.50464.8123.3011.505平均值4.8103.3001.504標(biāo)準(zhǔn)偏差SH=0.0026SD=0.0018Sd=0.0018A類不確定度UHA=0.0027UDA=0.0019UdA=0.0019B類不確定度UHB=0.002UDB=0.002UdB=0.002不確定度UH=0.0033UD=0.0028Ud=0.0028直接測(cè)量結(jié)果4.810±0.0033.300±0.0031.504±0.003實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)表格求空心園柱體的體積：

求園柱體體積的不確定度：

對(duì)lnV求偏導(dǎo)：

Uvr=0.17%UV=UVr×V=1.7×10–3×32.594

=0.055cm3因此，空心園柱體的體積為:

圖示和圖解法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖示優(yōu)點(diǎn)

●簡(jiǎn)明直觀地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，易于發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)異常點(diǎn)。

●平滑曲線有多次測(cè)量求平均得效果。

●可通過(guò)內(nèi)插或外推法得到非觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

●圖解后可求知某些物理量。

作圖步驟與規(guī)則：

（1）選擇坐標(biāo)紙

主要采用直角坐標(biāo)紙（毫米方格紙）應(yīng)能包含所有的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。盡量不損失實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù)

——不擴(kuò)大誤差有A、B、C共3組x的測(cè)量數(shù)據(jù)，x軸進(jìn)行如下分度后對(duì)這3組數(shù)據(jù)都適合嗎？（2）確定坐標(biāo)軸和坐標(biāo)分度●橫坐標(biāo)自變量縱坐標(biāo)因變量●用直尺畫坐標(biāo)軸、箭頭方向●注明坐標(biāo)軸所代表的物理量的名稱（或符號(hào)）及單位。●標(biāo)注坐標(biāo)分度標(biāo)注坐標(biāo)分度便于正確、迅速讀數(shù)避免用3、6、7、9等數(shù)字。不損失有效數(shù)字。作出的圖線最好充滿整個(gè)圖紙而不是偏于一邊或一角。坐標(biāo)軸的起點(diǎn)不一定從零開始。

（3）正確標(biāo)出測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)：使用削尖的HB鉛筆用標(biāo)志符號(hào)“+”標(biāo)出各測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。一張圖上多條曲線時(shí)，用不同的標(biāo)志符號(hào)，如“⊙”、“×”、“⊕”等。手工制圖一般不用“·”（4）連接實(shí)驗(yàn)圖線：用直尺、曲線板、尖的HB鉛筆，作光滑連續(xù)的曲線或直線。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)值有誤差，不要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)都落在曲線或直線上。實(shí)驗(yàn)點(diǎn)以最短的距離均勻地分布在曲線或直線的兩側(cè)。

最后在：（5）圖注與說(shuō)明：最后：圖線的名稱、作者、作圖日期。必要的簡(jiǎn)短說(shuō)明（如實(shí)驗(yàn)條件、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)表格、簡(jiǎn)單的計(jì)算等）。

作圖步驟與規(guī)則：（1）選擇坐標(biāo)紙

大小合理不損失數(shù)據(jù)的有效數(shù)和實(shí)驗(yàn)點(diǎn)、曲線盡量充滿。（2）建立標(biāo)尺

軸、箭頭、符號(hào)、單位、分度值（3）正確標(biāo)出測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)（4）連接實(shí)驗(yàn)圖線

直尺、曲線板、HB鉛筆、光滑連續(xù)、點(diǎn)均勻地分布兩側(cè)。

（5）圖注與說(shuō)明圖解法求實(shí)驗(yàn)的直線方程圖解法求實(shí)驗(yàn)的直線方程

(1)選取解析點(diǎn)

在直線上取兩點(diǎn)（解析點(diǎn)）A、B，

不取用原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。注明其坐標(biāo)值

A（x1,y1）、B（x2,y2）。

注意書寫正確的有效數(shù)字。

A、B兩點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)盡量遠(yuǎn)離，減小計(jì)算的相對(duì)誤差計(jì)算直線的斜率和截距：若直線方程為：y=a+bx

則：斜率b：

截距a：

a、b對(duì)應(yīng)于物理量，不是幾何的斜率和截距。R(Ω)4.705.305.705.206.006.65I(A)4.754.053.502.551.500.60R(Ω)4.705.305.705.206.006.65I(A)4.754.053.502.551.500.60正確的圖●曲線的改直曲線的改直舉例（1）等溫方程：PV=C,實(shí)驗(yàn)測(cè)出P及V一組數(shù)據(jù)，求常數(shù)C。解：方程移項(xiàng)得：P=C/V

作P～1/V圖線為直線，其斜率為C。（2）電容充放電方程q=Qe-t/RC，實(shí)驗(yàn)測(cè)出q及t一組數(shù)據(jù)，求Q及RC。解：兩邊取自然對(duì)數(shù)得：lnq=lnQ-t/RC

作lnq～t直線，斜率為1/RC，截距為lnQ例題9：實(shí)驗(yàn)測(cè)得與質(zhì)量都為50克的彈簧振子彈