大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理

1、u 基礎(chǔ)型、綜合型、研究型、仿真以及演示五大實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)型、綜合型、研究型、仿真以及演示五大實(shí)驗(yàn) 教學(xué)平臺(tái)；教學(xué)平臺(tái)；u 實(shí)驗(yàn)室開放基金、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)競賽實(shí)驗(yàn)室開放基金、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)競賽創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；u 形成了以實(shí)驗(yàn)物理為主干，以創(chuàng)新項(xiàng)目為支撐，以形成了以實(shí)驗(yàn)物理為主干，以創(chuàng)新項(xiàng)目為支撐，以仿真、演示實(shí)驗(yàn)為輔助的自主、開放的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真、演示實(shí)驗(yàn)為輔助的自主、開放的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。體系。開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系（1 1）通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。）通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。（2 2）寒暑假期的開放。學(xué)生在假

2、期內(nèi)可獨(dú)立完成教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的實(shí)驗(yàn)）寒暑假期的開放。學(xué)生在假期內(nèi)可獨(dú)立完成教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的實(shí)驗(yàn) 任務(wù)，實(shí)驗(yàn)成績記入課程學(xué)習(xí)成績。任務(wù)，實(shí)驗(yàn)成績記入課程學(xué)習(xí)成績。（3 3）部分實(shí)驗(yàn)室由學(xué)生負(fù)責(zé)，實(shí)行全天開放，進(jìn)行科技創(chuàng)新活動(dòng)）部分實(shí)驗(yàn)室由學(xué)生負(fù)責(zé)，實(shí)行全天開放，進(jìn)行科技創(chuàng)新活動(dòng) 。（409409、411411、417417） 參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的同學(xué)可以免修第二學(xué)期參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的同學(xué)可以免修第二學(xué)期部分物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，免修數(shù)量由實(shí)驗(yàn)中心按部分物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，免修數(shù)量由實(shí)驗(yàn)中心按照參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)工作量確定。照參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)工作量確定。1 1、培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的、培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提

3、高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)，使學(xué)生初步掌握實(shí)驗(yàn)科學(xué)使學(xué)生初步掌握實(shí)驗(yàn)科學(xué)的的思想和方法。思想和方法。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法，提高學(xué)識(shí)，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究的基本方法，提高學(xué)生的生的分析能力和創(chuàng)新能力。分析能力和創(chuàng)新能力。2 2、提高學(xué)生的、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，科學(xué)作風(fēng)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，積極主動(dòng)的度，積極主動(dòng)的探索精神，探索精神，遵守紀(jì)律，團(tuán)結(jié)協(xié)遵守紀(jì)律，團(tuán)結(jié)協(xié)作，愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的作，愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。優(yōu)良品德。

4、在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間內(nèi)（8:30-11:00,13:20-15:508:30-11:00,13:20-15:50， 16:00-18:30,16:00-18:30, 19:00-21:3019:00-21:30）網(wǎng)上預(yù)約本學(xué)期所要做的實(shí)驗(yàn)題目和時(shí)間網(wǎng)上預(yù)約本學(xué)期所要做的實(shí)驗(yàn)題目和時(shí)間網(wǎng)址：網(wǎng)址： http:/ , 或者或者: : 42:8282請仔細(xì)閱讀：物理開放式實(shí)驗(yàn)請仔細(xì)閱讀：物理開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)定教學(xué)規(guī)定（一）上課方式，內(nèi)容及相關(guān)規(guī)定（一）上課方式，內(nèi)容及相關(guān)規(guī)定 （二）（二） 實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教教學(xué)學(xué)流流程程介介紹紹自主預(yù)習(xí)：自主預(yù)習(xí)：1、課前寫出預(yù)習(xí)報(bào)

5、告：、課前寫出預(yù)習(xí)報(bào)告：題目、目的、儀器、實(shí)驗(yàn)原題目、目的、儀器、實(shí)驗(yàn)原理（公式、光路理（公式、光路/電路）、所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自擬電路）、所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)記錄表格記錄表格2、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器3、回答問題回答問題實(shí)驗(yàn)操作：實(shí)驗(yàn)操作：1、獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)；遵守制度，注意安全，、獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)；遵守制度，注意安全，數(shù)據(jù)正確，儀器還原數(shù)據(jù)正確，儀器還原2、原始數(shù)據(jù)記錄、原始數(shù)據(jù)記錄(全部保留全部保留，教師簽字教師簽字)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1、重新列表：重新整理原始記錄、重新列表：重新整理原始記錄2、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算3、討論、分析、討論、分析 教師講解教師講解平時(shí)和

6、期末成績都必須及格，總成績有效！平時(shí)和期末成績都必須及格，總成績有效?。ㄈ┏煽兊脑u(píng)定方法（三）成績的評(píng)定方法3、期末成績：平時(shí)成績、期末成績：平時(shí)成績80% ，期末考試成績占，期末考試成績占20% 4、本學(xué)期期末考試為操作加筆試、本學(xué)期期末考試為操作加筆試 主要內(nèi)容：有關(guān)誤差和不確定度的知識(shí)及本學(xué)期主要內(nèi)容：有關(guān)誤差和不確定度的知識(shí)及本學(xué)期 所學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理、方法、儀器等。所學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理、方法、儀器等。 1、實(shí)驗(yàn)成績按、實(shí)驗(yàn)成績按10分制分制，預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)2分、操作分、操作5分、分、 報(bào)告報(bào)告3分；分；2、抄襲，代做（帶身份證明），該次實(shí)驗(yàn)記為、抄襲，代做（帶身份證明），該次實(shí)驗(yàn)記為0分；分；

7、曠課補(bǔ)做曠課補(bǔ)做6分制分制(直接找任課教師直接找任課教師) 遲到扣分，超過遲到扣分，超過15 分鐘分鐘,按曠課處理按曠課處理課堂練習(xí)1 列表列表 準(zhǔn)備對任選物體進(jìn)行長度測量（準(zhǔn)備對任選物體進(jìn)行長度測量（1010次），次），并并列出表格記錄所測數(shù)據(jù)。列出表格記錄所測數(shù)據(jù)。注意列表要求！注意列表要求！表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)據(jù)表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)據(jù)一、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方法一、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方法二、物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器二、物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器三、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)三、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)四、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法四、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法五、有效數(shù)字五、有

8、效數(shù)字一、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方法一、物理實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)方法（一）比較法（一）比較法3、替代比較法：、替代比較法： 1、直接比較法：卡尺、直接比較法：卡尺2、補(bǔ)償平衡比較法：、補(bǔ)償平衡比較法： 天平、電橋等天平、電橋等曹沖稱象曹沖稱象（二）轉(zhuǎn)換測量法（二）轉(zhuǎn)換測量法（三）模擬法（三）模擬法1、參量換測法：、參量換測法：通過定量函數(shù)關(guān)系測量通過定量函數(shù)關(guān)系測量2、能量換測法：、能量換測法：把非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換把非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量測量的方法。如：熱電換測、壓成電學(xué)量測量的方法。如：熱電換測、壓電換測、光電換測、磁電換測等。電換測、光電換測、磁電換測等。（傳感器）（傳感器） 分?jǐn)?shù)學(xué)模擬、物理模

9、擬以及計(jì)算機(jī)仿真模擬等。分?jǐn)?shù)學(xué)模擬、物理模擬以及計(jì)算機(jī)仿真模擬等。如：靜電場的模擬描跡（數(shù)學(xué)模擬）；如：靜電場的模擬描跡（數(shù)學(xué)模擬）； 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)（物理模擬）。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)（物理模擬）。（四）放大法（四）放大法3、光學(xué)放大法、光學(xué)放大法 如：顯微鏡、放大鏡、光杠桿等。如：顯微鏡、放大鏡、光杠桿等。4、電子學(xué)放大法、電子學(xué)放大法 如：三極管、放大電路等。如：三極管、放大電路等。、機(jī)械放大法、機(jī)械放大法 如：卡尺、螺旋測微器等。如：卡尺、螺旋測微器等。、積累（或累計(jì)）放大法、積累（或累計(jì)）放大法 如：秒表測周期、紙張厚度等。如：秒表測周期、紙張厚度等。二、二、 物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器長度：

10、長度：米尺、卡尺、千分尺、測距儀等。米尺、卡尺、千分尺、測距儀等。質(zhì)量：質(zhì)量：天平（各種稱，托盤天平，物理天平，電子天平，天平（各種稱，托盤天平，物理天平，電子天平，光學(xué)天平等）。光學(xué)天平等）。時(shí)間：時(shí)間：秒表（機(jī)械，電子）、數(shù)字毫秒計(jì)等。秒表（機(jī)械，電子）、數(shù)字毫秒計(jì)等。溫度：溫度：溫度計(jì)、溫度傳感器（熱電偶，熱敏電阻等）。溫度計(jì)、溫度傳感器（熱電偶，熱敏電阻等）。電磁學(xué)：電磁學(xué)：電流表（微安表，檢流計(jì)，毫安表）、伏特表、電流表（微安表，檢流計(jì)，毫安表）、伏特表、萬用表、直流穩(wěn)壓電源、電阻箱、變阻器、電子元器件等。萬用表、直流穩(wěn)壓電源、電阻箱、變阻器、電子元器件等。光學(xué)：光學(xué)：顯微鏡、分光計(jì)

11、、干涉儀、光譜儀、光源、光學(xué)平顯微鏡、分光計(jì)、干涉儀、光譜儀、光源、光學(xué)平臺(tái)、光學(xué)元器件等。臺(tái)、光學(xué)元器件等。近代物理：近代物理：X X光、核磁、光磁、光、核磁、光磁、CTCT、紅外光譜、紅外光譜。三、三、物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)物理實(shí)驗(yàn)的基本調(diào)整與操作技術(shù)（一）零位校準(zhǔn)：（一）零位校準(zhǔn)：如電表的零位校準(zhǔn)、千分尺的初讀數(shù)如電表的零位校準(zhǔn)、千分尺的初讀數(shù)（二）水平、鉛直調(diào)整：（二）水平、鉛直調(diào)整：懸錘、氣泡水平儀懸錘、氣泡水平儀（三）消除視差：（三）消除視差：如卡尺讀數(shù)、用光學(xué)儀器測量如卡尺讀數(shù)、用光學(xué)儀器測量（四）共軸調(diào)節(jié)：（四）共軸調(diào)節(jié)：光學(xué)元器件的等高調(diào)節(jié)光學(xué)元器件的等高調(diào)節(jié)（五）逐次

12、逼近法：（五）逐次逼近法：如天平平衡的調(diào)節(jié)如天平平衡的調(diào)節(jié)（六）先定性、后定量原則：（六）先定性、后定量原則：先觀察現(xiàn)象規(guī)律，再確先觀察現(xiàn)象規(guī)律，再確定測量方案。如測量亥姆赫茲線圈的磁場分布。定測量方案。如測量亥姆赫茲線圈的磁場分布。 例如：螺旋測微計(jì)（千分尺）例如：螺旋測微計(jì)（千分尺）5.737 mm49.86 mm1 1、列表法、列表法表格內(nèi)容應(yīng)包括：表格內(nèi)容應(yīng)包括：表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)表格名稱、物理量名稱、單位、數(shù)據(jù)據(jù)。表中數(shù)據(jù)要用有效數(shù)字。單位只在物理量名稱欄。表中數(shù)據(jù)要用有效數(shù)字。單位只在物理量名稱欄內(nèi)標(biāo)明，不要重復(fù)寫在各個(gè)數(shù)據(jù)上。內(nèi)標(biāo)明，不要重復(fù)寫在各個(gè)數(shù)據(jù)上。次序次序1

13、23456789T（） 30.040.050.060.070.179.890.0100.2 110.0R（ ）40.30 40.39 40.51 40.60 40.71 40.78 40.91 41.01 41.10四、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法四、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的基本方法（教材中四種方法）（教材中四種方法）例表：測定電阻的溫度系數(shù)例表：測定電阻的溫度系數(shù)U (V )0.741.522.333.083.664.495.245.986.767.50I (mA)2.004.0512.00 13.99 15.92 18.00 20.011.選擇合適的坐標(biāo)分度值，確定坐標(biāo)紙的

14、大小選擇合適的坐標(biāo)分度值，確定坐標(biāo)紙的大小 坐標(biāo)分度值的選取應(yīng)能反映測量值的有效位數(shù)，一般以坐標(biāo)分度值的選取應(yīng)能反映測量值的有效位數(shù)，一般以 12mm對對應(yīng)于測量儀表的應(yīng)于測量儀表的儀器誤差儀器誤差。 根據(jù)表數(shù)據(jù)根據(jù)表數(shù)據(jù)U 軸可選軸可選1mm對應(yīng)于對應(yīng)于0.10V，I 軸可選軸可選1mm對應(yīng)于對應(yīng)于0.20mA，并可定，并可定坐標(biāo)紙的大?。源笥谧鴺?biāo)范圍、數(shù)據(jù)范圍）坐標(biāo)紙的大?。源笥谧鴺?biāo)范圍、數(shù)據(jù)范圍） 約為約為130mm130mm。作圖步驟作圖步驟：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表如下. 表表1：伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)2 2、 作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖時(shí)要

15、作圖時(shí)要先整理出數(shù)據(jù)表格先整理出數(shù)據(jù)表格，并，并要要用坐標(biāo)紙作圖用坐標(biāo)紙作圖。2. 標(biāo)明坐標(biāo)軸：標(biāo)明坐標(biāo)軸： 用粗實(shí)線畫坐標(biāo)軸，用粗實(shí)線畫坐標(biāo)軸，用箭頭標(biāo)軸方向，標(biāo)坐標(biāo)用箭頭標(biāo)軸方向，標(biāo)坐標(biāo)軸的名稱或符號(hào)、單位軸的名稱或符號(hào)、單位,再按順序標(biāo)出坐標(biāo)軸整分再按順序標(biāo)出坐標(biāo)軸整分格上的量值。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. 連成圖線：連成圖線： 用直尺、曲線板等把用直尺、曲線板等把點(diǎn)連成直線、光滑曲線。點(diǎn)連成直線、

16、光滑曲線。一般不強(qiáng)求直線或曲線通一般不強(qiáng)求直線或曲線通過每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)使圖線過每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)使圖線線正穿過實(shí)驗(yàn)點(diǎn)時(shí)可以在線正穿過實(shí)驗(yàn)點(diǎn)時(shí)可以在兩邊的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與圖線最為接近且分布大體均勻。圖兩邊的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與圖線最為接近且分布大體均勻。圖點(diǎn)處斷開。點(diǎn)處斷開。3.標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可用實(shí)驗(yàn)點(diǎn)可用“ ”、 “ ”、“ ”等符號(hào)標(biāo)等符號(hào)標(biāo)出（同一坐標(biāo)系下不同曲出（同一坐標(biāo)系下不同曲線用不同的符號(hào)線用不同的符號(hào)）。）。 5.標(biāo)出圖線特征：標(biāo)出圖線特征： 在圖上空白位置標(biāo)明在圖上空白位置標(biāo)明實(shí)驗(yàn)條件或從圖上得出的實(shí)驗(yàn)條件或從圖上得出的某些參數(shù)。如利用所繪直某些參數(shù)。如利用所繪直線可給出被測電阻線可給出被

17、測電阻R大小：大小：從從所繪所繪直線直線上讀取兩點(diǎn)上讀取兩點(diǎn) A、B 的坐標(biāo)就可求出的坐標(biāo)就可求出 R 值。值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00電阻伏安特性曲線電阻伏安特性曲線6.標(biāo)出圖名：標(biāo)出圖名： 在圖線下方或空白位在圖線下方或空白位置寫出圖線的名稱及某些置寫出圖線的名稱及某些必要的說明。必要的說明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由圖上由圖上A、B兩點(diǎn)可得被測電阻兩點(diǎn)可得被測電阻R為：為：)k(379.

18、 076. 258.1800. 100. 7ABABIIUUR至此一張圖才算完成至此一張圖才算完成不當(dāng)圖例展示不當(dāng)圖例展示：n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖玻璃材料色散曲線圖圖圖1曲線太粗，不曲線太粗，不均勻，不光滑均勻，不光滑。應(yīng)該用直尺、曲應(yīng)該用直尺、曲線板等工具把實(shí)線板等工具把實(shí)驗(yàn)點(diǎn)連成光滑、驗(yàn)點(diǎn)連成光滑、均勻的細(xì)實(shí)線。均勻的細(xì)實(shí)線。n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲線圖玻璃材料色

19、散曲線圖改正為改正為：圖圖2I (mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00電學(xué)元件伏安特性曲線電學(xué)元件伏安特性曲線橫軸坐標(biāo)分度選取橫軸坐標(biāo)分度選取不當(dāng)。不當(dāng)。橫軸以橫軸以3 cm 代代表表1 V，使作圖和讀圖都使作圖和讀圖都很困難。實(shí)際在選擇坐標(biāo)很困難。實(shí)際在選擇坐標(biāo)分度值時(shí)，應(yīng)既滿足有效分度值時(shí)，應(yīng)既滿足有效數(shù)字的要求又便于作圖和數(shù)字的要求又便于作圖和讀圖，讀圖，一般以一般以1 mm 代代表的量值是表的量值是10的整數(shù)的整數(shù)次冪或是其次冪或是其2倍或倍或5倍。倍。I (mA)U (V)o o1.

20、002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00電學(xué)元件伏安特性曲線電學(xué)元件伏安特性曲線改正為：改正為：定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線1.20001.60000.80000.4000圖圖3P(105Pa)t()60.00140.00100.00o120.0080.0040.0020.00圖紙使用不當(dāng)圖紙使用不當(dāng)。實(shí)際作圖時(shí)，實(shí)際作圖時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)的讀坐標(biāo)原點(diǎn)的讀數(shù)可以不從零數(shù)可以不從零開始開始。定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線1.00001.15001.20001.10001.0500 P(105Pa)50

21、.0090.0070.0020.0080.0060.0040.0030.00t()改正為：改正為： 在實(shí)驗(yàn)中我們所測的在實(shí)驗(yàn)中我們所測的數(shù)值數(shù)值都是含有誤差都是含有誤差的數(shù)值，對這些數(shù)值不能任意取舍，應(yīng)反映的數(shù)值，對這些數(shù)值不能任意取舍，應(yīng)反映出測量儀器的出測量儀器的精精度度。五、有效數(shù)字及其表示五、有效數(shù)字及其表示什么是有效數(shù)字？什么是有效數(shù)字？ 345345，3.453.45，0.003450.00345“0”“0”是不是有效數(shù)字？是不是有效數(shù)字？例如：例如：0.00278000.0027800科學(xué)計(jì)數(shù)法科學(xué)計(jì)數(shù)法(7.5(7.50.2) 0.2) 10104 4 萬萬 (6.23 (6.

22、23 0.03) 0.03) 1010-4-4游標(biāo)類器具游標(biāo)類器具（游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺、分光計(jì)度盤、分光計(jì)度盤、大氣壓計(jì)等大氣壓計(jì)等）讀至游標(biāo)最小讀至游標(biāo)最小分度的整數(shù)倍，分度的整數(shù)倍，即不需估讀。即不需估讀。數(shù)顯儀表及有數(shù)顯儀表及有十進(jìn)步式標(biāo)度十進(jìn)步式標(biāo)度盤的儀表盤的儀表（電電阻箱、電橋、電阻箱、電橋、電位差計(jì)、數(shù)字電位差計(jì)、數(shù)字電壓表等壓表等）一般應(yīng)）一般應(yīng)直接讀取儀表的直接讀取儀表的示值。示值。指針式儀表及指針式儀表及其它器具其它器具，讀，讀數(shù)時(shí)估讀到儀器數(shù)時(shí)估讀到儀器最小分度的最小分度的1/21/10，或使，或使估讀間隔不大于估讀間隔不大于儀器基本誤差限儀器基本誤差限的的1/51/3。

23、注意指針指注意指針指在整刻度線在整刻度線上時(shí)讀數(shù)的上時(shí)讀數(shù)的有效位數(shù)。有效位數(shù)。 測量結(jié)果只寫到開始有誤差的那一位數(shù)，以后的數(shù)按測量結(jié)果只寫到開始有誤差的那一位數(shù)，以后的數(shù)按“小于小于5舍去；大于舍去；大于5進(jìn)位；等于進(jìn)位；等于5看左右看左右”的法則取舍的法則取舍。 數(shù)字修約規(guī)則數(shù)字修約規(guī)則例：將下列數(shù)保留三位小數(shù)例：將下列數(shù)保留三位小數(shù)2.143512.144進(jìn)位進(jìn)位2.145進(jìn)位進(jìn)位2.144進(jìn)位進(jìn)位2.144舍去舍去2.14327 2.143882.14450 2.143502.14451 乘除運(yùn)算結(jié)果的有效位數(shù)多少以參與運(yùn)算的有乘除運(yùn)算結(jié)果的有效位數(shù)多少以參與運(yùn)算的有效位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)

24、，可比其多取一位。效位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)，可比其多取一位。 如如 40009=3.6104 2.0000.99=2.00 用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算時(shí)中間結(jié)果可不作修約或，用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算時(shí)中間結(jié)果可不作修約或，當(dāng)多取幾位（不能任意減少，最后結(jié)果再修當(dāng)多取幾位（不能任意減少，最后結(jié)果再修約）。約）。加減運(yùn)算的結(jié)果末位以參與運(yùn)算的末位最高的加減運(yùn)算的結(jié)果末位以參與運(yùn)算的末位最高的數(shù)為準(zhǔn)。數(shù)為準(zhǔn)。 如如 11.4+2.56=14.0 75-10.356=65一、測量誤差的基本概念一、測量誤差的基本概念二、測量結(jié)果的不確定度評(píng)定二、測量結(jié)果的不確定度評(píng)定 一、測量誤差的基本概念一、測量誤差的基本概念（一）測量（一

25、）測量1、物理學(xué)的基礎(chǔ)、物理學(xué)的基礎(chǔ)2、測量類型：直接、測量類型：直接/間接測量間接測量d=13.2170.006（mm），），k=23、測量結(jié)果：、測量結(jié)果：數(shù)值數(shù)值單位單位可靠性可靠性（二）（二）測量誤差測量誤差1、測量誤差：、測量誤差：測量值測量值與被測量與被測量真值真值之間的差值。之間的差值。系統(tǒng)誤差、系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差隨機(jī)誤差、粗大誤差2 2、測量誤差的分類、測量誤差的分類誤差公理：誤差存在于一切測量過程的始終誤差公理：誤差存在于一切測量過程的始終概念：概念： 測量列，真值和約定真值，等精度測量和測量列，真值和約定真值，等精度測量和不等精度測量不等精度測量（三）系統(tǒng)誤差（三

26、）系統(tǒng)誤差概念：概念：在同樣條件下，對同一物理量進(jìn)行多次測量，在同樣條件下，對同一物理量進(jìn)行多次測量，其誤差的大小和符號(hào)保持不變或隨著測量條件的其誤差的大小和符號(hào)保持不變或隨著測量條件的變化而有規(guī)律地變化。變化而有規(guī)律地變化。來源：來源：儀器因素儀器因素 、理論或條件因素、理論或條件因素 、人員因素、人員因素 研究系統(tǒng)誤差的重要性：研究系統(tǒng)誤差的重要性：影響隨機(jī)誤差的估計(jì)，有時(shí)影響隨機(jī)誤差的估計(jì)，有時(shí)比較大。比較大。請學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的可能原因！請學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的可能原因！在系統(tǒng)誤差中發(fā)現(xiàn)問題在系統(tǒng)誤差中發(fā)現(xiàn)問題1894年年瑞利瑞利發(fā)現(xiàn)大氣中存在惰性氣體發(fā)現(xiàn)大氣中存在惰性

27、氣體- Ar氬氣：氬氣：系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差空氣中發(fā)現(xiàn)了惰性氣體空氣中發(fā)現(xiàn)了惰性氣體 Ar氬氣氬氣英國物理學(xué)家瑞利用不同的方法制取氮?dú)庥锢韺W(xué)家瑞利用不同的方法制取氮?dú)釴2：反復(fù)進(jìn)行了更加精確的實(shí)驗(yàn)，測量。隨機(jī)誤差對測量結(jié)果反復(fù)進(jìn)行了更加精確的實(shí)驗(yàn)，測量。隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響隨著大量測量應(yīng)該趨于的影響隨著大量測量應(yīng)該趨于0。那么這個(gè)差值是由系統(tǒng)誤。那么這個(gè)差值是由系統(tǒng)誤差引起的。差引起的。大氣分離法大氣分離法：從空氣中去除了氧氣，二氧化碳，水蒸汽，：從空氣中去除了氧氣，二氧化碳，水蒸汽，剩余的就應(yīng)該是氮?dú)?，測得其密度為剩余的就應(yīng)該是氮?dú)?，測得其密度為1.2572g/L；化學(xué)法化學(xué)法：氨氣制取

28、氮?dú)?，測得其密度為：氨氣制取氮?dú)?，測得其密度為1.2560g/L，比前者，比前者小小0.095%更值得分析！更值得分析?。ㄋ模╇S機(jī)誤差（四）隨機(jī)誤差1 1、正態(tài)分布規(guī)律：適用大量的隨機(jī)測量誤差、正態(tài)分布規(guī)律：適用大量的隨機(jī)測量誤差正態(tài)分布的概率密度分布曲線正態(tài)分布的概率密度分布曲線正態(tài)分布的正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差：表征測量值表征測量值的分散性的分散性%3 .68p隨機(jī)誤差在隨機(jī)誤差在 范圍內(nèi)的概率范圍內(nèi)的概率2 2、測量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差、測量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差niixnx11定義該測量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：定義該測量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差為： 1)()(12nxxxSnii%3 .68p對某個(gè)物理量對某個(gè)物理量x作

29、作n個(gè)等精度測量，得到一個(gè)測量個(gè)等精度測量，得到一個(gè)測量列，其算術(shù)平均值為列，其算術(shù)平均值為最佳值最佳值（期望值）（期望值）統(tǒng)計(jì)意義統(tǒng)計(jì)意義：當(dāng)測量次數(shù)足夠多，測量列中任意測量值：當(dāng)測量次數(shù)足夠多，測量列中任意測量值與平均值的偏離落在區(qū)間內(nèi)的概率為與平均值的偏離落在區(qū)間內(nèi)的概率為0.683。3 3 、算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差、算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差nxSnnxSniixx)() 1()(12)(%3 .68p考慮：算術(shù)平均值的離散程度考慮：算術(shù)平均值的離散程度國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB4883-85GB4883-85推薦，判斷一個(gè)異常值以推薦，判斷一個(gè)異常值以格羅布格羅布斯方法斯方法為準(zhǔn)。此方法給出一個(gè)和

30、數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為準(zhǔn)。此方法給出一個(gè)和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)n n相聯(lián)系的相聯(lián)系的系數(shù)。系數(shù)。當(dāng)已知數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)當(dāng)已知數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)n n，算術(shù)平均值和測量列標(biāo)準(zhǔn)偏差，算術(shù)平均值和測量列標(biāo)準(zhǔn)偏差S S，則可以保留的測量值則可以保留的測量值X Xi i的范圍為的范圍為: :)()(sgxxsgxningn（ =0.05）系數(shù)表（見教材）系數(shù)表（見教材P10）（五）異常值（粗大誤差）的剔除（五）異常值（粗大誤差）的剔除例例1：測得一組長度值（單位：測得一組長度值（單位： cm ）98.28 98.26 98.24 98.29 98.2198.30 98.97 98.25 98.23 98.25cmscmx227. 0,328.9

31、818. 2,10ngncmsgxcmsgxnn823.98,833.97數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)98.97在此范圍外應(yīng)舍去。在此范圍外應(yīng)舍去。,029. 0,257.98cmscmx11. 2, 9ngncmsgxcmsgxnn318.98,196.98審查測量數(shù)據(jù)均在格羅布斯判據(jù)范圍內(nèi)審查測量數(shù)據(jù)均在格羅布斯判據(jù)范圍內(nèi)。除去后再次計(jì)算除去后再次計(jì)算課堂練習(xí)2 去除異常值去除異常值（練習(xí)計(jì)算器的使用）（練習(xí)計(jì)算器的使用） 對測量得到的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后對測量得到的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后進(jìn)行異常值剔除進(jìn)行異常值剔除。（一）不確定度的定義（一）不確定度的定義不確定度表示由于測量誤差存在而對被

32、測量值不能不確定度表示由于測量誤差存在而對被測量值不能確定的程度。確定的程度。不確定度是一定概率下的誤差限值不確定度是一定概率下的誤差限值。二、二、測量結(jié)果的不確定度評(píng)定測量結(jié)果的不確定度評(píng)定不確定度反映了可能存在的誤差分布范圍。不確定度反映了可能存在的誤差分布范圍。分為兩類分為兩類: A類分量類分量uA(多次測量時(shí)多次測量時(shí))用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算的分量用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算的分量; B類分量類分量uB是用其他方法是用其他方法(非統(tǒng)計(jì)方法非統(tǒng)計(jì)方法)計(jì)算的分量。計(jì)算的分量。d=13.2170.006（mm），），k=2測量結(jié)果：測量結(jié)果：數(shù)值數(shù)值單位單位可靠性可靠性（二）（二） 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不

33、確定度的評(píng)定nxSnnxSniixx)() 1()(12)()(xSuA 觀測次數(shù)觀測次數(shù)n n充分多，才能使充分多，才能使A A類不確定度的評(píng)定可靠，類不確定度的評(píng)定可靠，一般在置信概率為一般在置信概率為68%68%時(shí)，認(rèn)為時(shí)，認(rèn)為n n應(yīng)大于應(yīng)大于5 5。 在物理實(shí)驗(yàn)中，在物理實(shí)驗(yàn)中，n n 一一 般取般取610610。A A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，類標(biāo)準(zhǔn)不確定度， 1、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A A類評(píng)定類評(píng)定2 2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B B類評(píng)定類評(píng)定儀儀 包含了儀器的系統(tǒng)誤差，也包含了環(huán)境以及測包含了儀器的系統(tǒng)誤差，也包含了環(huán)境以及測量者自身可能出現(xiàn)的變化（具隨機(jī)性）對測量結(jié)果量

34、者自身可能出現(xiàn)的變化（具隨機(jī)性）對測量結(jié)果的影響。的影響。儀儀可從儀器說明書中得到，它表征同一可從儀器說明書中得到，它表征同一規(guī)格型號(hào)的合格產(chǎn)品，在正常使用條件下，一次測規(guī)格型號(hào)的合格產(chǎn)品，在正常使用條件下，一次測量可能產(chǎn)生的最大誤差。量可能產(chǎn)生的最大誤差。B B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u uB B3儀Bu （三）（三）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定的評(píng)定合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定的評(píng)定 1 1、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 （2 2）對間接測量）對間接測量)()(2212icniicxuxfyu(1) (1) 對直接測量對直接測量 22( )( )( )cABuxuxux2 2、擴(kuò)

35、展不確定度的評(píng)定、擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 擴(kuò)展不確定度擴(kuò)展不確定度U U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u uc c乘以包含因乘以包含因子子k k得到得到 U=k U=k u uc c （四）測量不確定度的報(bào)告與表示測量不確定度的報(bào)告與表示1測量結(jié)果及其不確定度的報(bào)告形式測量結(jié)果及其不確定度的報(bào)告形式報(bào)告的形式有多種，在我們實(shí)驗(yàn)中采用下面形式報(bào)告的形式有多種，在我們實(shí)驗(yàn)中采用下面形式：2, kUyY2 2測量結(jié)果及其不確定度的有效位數(shù)測量結(jié)果及其不確定度的有效位數(shù) 注意：注意：在報(bào)告最終結(jié)果時(shí)，不確定度有效位數(shù)的取在報(bào)告最終結(jié)果時(shí)，不確定度有效位數(shù)的取舍可將其最末位后面的數(shù)舍可將其最末位后面的

36、數(shù)進(jìn)位！進(jìn)位！U=0.02746g/cm3,uc(y)uc(y)或或U(y)U(y)通常最多為兩位有效數(shù)字。通常最多為兩位有效數(shù)字。首位有效數(shù)字為首位有效數(shù)字為1或或2，結(jié)果保留，結(jié)果保留2位；位；首位有效數(shù)字為首位有效數(shù)字為3以上的數(shù)字，結(jié)果保留以上的數(shù)字，結(jié)果保留1位位U=0.0321(cm)U=0.028 g/cm3U=0.013 gU=0.04(cm)U=0.0122g例題例題測量結(jié)果的有效位數(shù)由不確定度來確定。采用同一測量結(jié)果的有效位數(shù)由不確定度來確定。采用同一測量單位來表述測量結(jié)果和其不確定度時(shí)，它們的測量單位來表述測量結(jié)果和其不確定度時(shí)，它們的末位應(yīng)是對齊末位應(yīng)是對齊的。的。(,

37、2YyUk單位）例如表達(dá)結(jié)果例如表達(dá)結(jié)果 )/(6850.23cmg =2.680.04(g/cm3)U=0.04 (g/cm3)結(jié)果的表達(dá)：結(jié)果的表達(dá)：（五）測量不確定度計(jì)算舉例測量不確定度計(jì)算舉例例例2：用螺旋測微計(jì)測一鐵球的直徑：用螺旋測微計(jì)測一鐵球的直徑 d測量記錄：螺旋測微計(jì)測量記錄：螺旋測微計(jì), 零點(diǎn)讀數(shù)為零點(diǎn)讀數(shù)為-0.004mm, 儀器誤差限為儀器誤差限為 0.004mm。 數(shù)據(jù)如下表，數(shù)據(jù)如下表， 單位單位:mm次數(shù)次數(shù)12345678d(mm)13.217 13.208 13.218 13.209 13.215 13.207 13.213 13.215數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：m

38、mdSmmSmmd0015. 0)(,0042. 0,2127.13,03. 2, 8ngnmmdmmd204.13)0042. 003. 22127.13(221.13)0042. 003. 22127.13(數(shù)據(jù)均可保留。零點(diǎn)修正后結(jié)果為：數(shù)據(jù)均可保留。零點(diǎn)修正后結(jié)果為：不確定度來源不確定度來源1多次測量多次測量 uA(d)=0.0015mm2 螺旋測微計(jì)誤差螺旋測微計(jì)誤差 mmmmduB0023. 03004. 0)(合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 mmmmduc0027. 00023. 00015. 0)(22擴(kuò)展不確定度擴(kuò)展不確定度mmmmmmkuUc006. 00054. 000

39、27. 02測量結(jié)果測量結(jié)果2),(006. 0217.13kmmd,2167.13mmd 課堂練習(xí)3 練習(xí)練習(xí)1 1中測量結(jié)果的不確定度表示中測量結(jié)果的不確定度表示 計(jì)算出不確定度計(jì)算出不確定度 寫出測量結(jié)果的正確表達(dá)式寫出測量結(jié)果的正確表達(dá)式例例3：測量圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，用卡尺（：測量圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，用卡尺（0.02）測）測得圓盤直徑如下表：得圓盤直徑如下表：電子天平（儀器誤差：電子天平（儀器誤差：0.02g）測得圓盤質(zhì)量）測得圓盤質(zhì)量M0=514.00 （g），求圓盤繞自身轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。），求圓盤繞自身轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。),(008. 0),(010.12D 1 0cmScm、解：經(jīng)格羅布斯方法判斷經(jīng)格羅布斯方法判斷,數(shù)據(jù)無異常。數(shù)據(jù)無異常。次數(shù)次數(shù)123456D0（）（） 12.000 12.012 12.014 12.000 12.016 12.