杨氏模量.pptx

咖啡杯上的斯特林发动机物理实验的作用物理实验的作用 物理学是研究物质运动一般规律及物质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。是学习其它自然科学和工程技术的基础。物理学是一门实验科学，物理实验在物物理学是一门实验科学，物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起着重要作理学的产生、发展和应用过程中起着重要作用。用。伽利略把实验和逻辑引入物理学伽利略把实验和逻辑引入物理学,使使物理学最终成为一门科学。物理学最终成为一门科学。经典物理学规律是从实验事实中总经典物理学规律是从实验事实中总结出来的。结出来的。近代物理学是从实验事实与经典物近代物理学是从实验事实与经典物理学的矛盾中发展起来的。理学的矛盾中发展起来的。很多技术科学是从物理学的分支中很多技术科学是从物理学的分支中独立出去的独立出去的。以诺贝尔物理学奖为例以诺贝尔物理学奖为例：80%80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。物理学家。20%20%的奖中很多是实验的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。和理论物理学家分享的。实验成果可以很快得奖，而理论成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。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有的建立在共同实验基础上的成果可以连续几次获奖。可以连续几次获奖。物理实验课的目的物理实验课的目的学习实验知识学习实验知识培养实验能力培养实验能力提高实验素养提高实验素养 学习实验知识学习实验知识通过对实验现象的观察、分析和对通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识物理量的测量，学习物理实验知识和设计思想，掌握和理解物理理论。和设计思想，掌握和理解物理理论。培养实验能力培养实验能力借助教材或仪器说明书借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；正确使用常用仪器；运用物理学理论运用物理学理论对实验现象对实验现象进行进行初步的分初步的分析判断；析判断；正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，正确记录和处理实验数据，绘制实验曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告；说明实验结果，撰写合格的实验报告；能够根据实验目的和仪器设计出合理的实能够根据实验目的和仪器设计出合理的实验。验。提高实验素养提高实验素养培养理论联系实际和实事求是的科培养理论联系实际和实事求是的科学作风；学作风；严肃认真的工作态度；严肃认真的工作态度；主动研究和创新的探索精神；主动研究和创新的探索精神；遵守纪律、团结协作和爱护公共财遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。产的优良品德。物物理理实实验验课课程程不不同同于于一一般般的的探探索索性性的的科科学学实实验验研研究究，每每个个实实验验题题目目都都经经过过精精心心设设计计、安安排排，可可使使同同学学获获得得基基本本的的实实验验知知识识，在在实实验验方方法法和和实实验验技技能能诸诸方方面面得得到到较较为为系系统统、严严格格的的训训练练，是是大大学学里里从从事事科科学学实实验验的的起起步步，同同时时在在培培养养科科学学工工作作者者的的良良好好素素质质及及科科学学世世界界观观方方面面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。物理实验课程也起着潜移默化的作用。希希望望同同学学们们能能重重视视这这门门课课程程的的学学习习，经经过过一年的时间，真正能学有所得。一年的时间，真正能学有所得。物理实验基本程序和要求物理实验基本程序和要求1.1.实验课前预习实验课前预习(1)(1)预习教材中与本实验相关的全部内容预习教材中与本实验相关的全部内容(2)(2)写出写出预习报告，预习报告，内容：内容：实验题目、目的、实验题目、目的、原理、计算公式、简图原理、计算公式、简图 评分重点评分重点 实验数据表格实验数据表格 五邑大学物理实验报告实验步骤（报告）：班级学号姓 名日 期实验名称仪器用具（预习）：实验目的（预习）：实验原理（预习）：预习时完成前面预习时完成前面这几项这几项整理实验中的操整理实验中的操作步骤，课后填作步骤，课后填于此处于此处数据处理及误差计算（报告）：数据处理及误差计算（报告）：原始实验数据粘贴处原始实验数据粘贴处实验结果分析及问题讨论（报告）：实验结果分析及问题讨论（报告）：数据记录数据记录表的上边表的上边缘对齐本缘对齐本页上边贴页上边贴粘粘课后利用实验数课后利用实验数据进行计算，得据进行计算，得出实验结果（如出实验结果（如没有实验结果则没有实验结果则要重做该实验）要重做该实验）对所得对所得的实验的实验结果进结果进行误差行误差分析，分析，并至少并至少完成一完成一道课后道课后思考题思考题物理实验数据记录表姓名：班别：学号：日期：数据记录：注意事项：1、数据不能用铅笔。如需作图，请将作图如需作图，请将作图纸的上边缘与数据记纸的上边缘与数据记录表上边对齐并用胶录表上边对齐并用胶水贴牢（可掀起来查水贴牢（可掀起来查看记录表中的数据）看记录表中的数据）2.2.课堂实验操作课堂实验操作(1)(1)上课需带实验教材、笔、尺、计算器、上课需带实验教材、笔、尺、计算器、数据记录纸等。数据记录纸等。(2)(2)必须在了解仪器的工作原理、使用方必须在了解仪器的工作原理、使用方法、注意事项的基础上，方可进行实验。法、注意事项的基础上，方可进行实验。(3)(3)仪器安装调试后经教师检查无误后方仪器安装调试后经教师检查无误后方可进行实验操作。可进行实验操作。(4)(4)注意观察实验现象，认真记录测量数据，注意观察实验现象，认真记录测量数据，将数据填入实验记录表格将数据填入实验记录表格。读取数据要符合读数规则，记录的数据读取数据要符合读数规则，记录的数据符合有效数字规则，并要注明单位。发现异符合有效数字规则，并要注明单位。发现异常现象、仪器故障及损坏要及时报告，以便常现象、仪器故障及损坏要及时报告，以便解决。解决。原始的数据记录不能铅笔记录原始的数据记录不能铅笔记录。如确。如确实是记错了，也不要涂改，应轻轻划上一道，实是记错了，也不要涂改，应轻轻划上一道，在旁边写上正确值（错误多的，需要重新记在旁边写上正确值（错误多的，需要重新记录），使正误数据都能清晰可辨，以供在分录），使正误数据都能清晰可辨，以供在分析结果和误差参考。析结果和误差参考。数据须经指导老师检查数据须经指导老师检查及签字。及签字。(5)(5)要求的数据测量完成后，不要忙于撤要求的数据测量完成后，不要忙于撤 除仪器，首先自己检查数据的合理性，除仪器，首先自己检查数据的合理性，然后交教师检查。如果问题较大，应重然后交教师检查。如果问题较大，应重作。作。(6)(6)经教员检查同意后，方可拆除仪器，经教员检查同意后，方可拆除仪器，放回原位摆放整齐，放回原位摆放整齐，搞好清洁卫生，填搞好清洁卫生，填写写仪器使用情况登记表仪器使用情况登记表，待教师审，待教师审阅签字后方可离开实验室。阅签字后方可离开实验室。3.3.3.3.撰写实验报告撰写实验报告撰写实验报告撰写实验报告(1)(1)(1)(1)撰写实验报告是对实验工作的全面总结。实验报告要求书撰写实验报告是对实验工作的全面总结。实验报告要求书撰写实验报告是对实验工作的全面总结。实验报告要求书撰写实验报告是对实验工作的全面总结。实验报告要求书写工整，格式规范，文字叙述简明、通顺，数据齐全、清晰，写工整，格式规范，文字叙述简明、通顺，数据齐全、清晰，写工整，格式规范，文字叙述简明、通顺，数据齐全、清晰，写工整，格式规范，文字叙述简明、通顺，数据齐全、清晰，图表正确。要求进行必要的误差分析与数据处理，表示实验图表正确。要求进行必要的误差分析与数据处理，表示实验图表正确。要求进行必要的误差分析与数据处理，表示实验图表正确。要求进行必要的误差分析与数据处理，表示实验结果，回答思考题并进行有关的问题讨论（如找出影响结果结果，回答思考题并进行有关的问题讨论（如找出影响结果结果，回答思考题并进行有关的问题讨论（如找出影响结果结果，回答思考题并进行有关的问题讨论（如找出影响结果的主要因素，减小误差应采取的措施，对实验中观察到的现的主要因素，减小误差应采取的措施，对实验中观察到的现的主要因素，减小误差应采取的措施，对实验中观察到的现的主要因素，减小误差应采取的措施，对实验中观察到的现象的解释，改进实验的建议和心得体会等）；实验报告要求象的解释，改进实验的建议和心得体会等）；实验报告要求象的解释，改进实验的建议和心得体会等）；实验报告要求象的解释，改进实验的建议和心得体会等）；实验报告要求学生学生学生学生独立撰写，不得互相抄袭独立撰写，不得互相抄袭独立撰写，不得互相抄袭独立撰写，不得互相抄袭；实验报告应在实验后一周内实验报告应在实验后一周内实验报告应在实验后一周内实验报告应在实验后一周内统一由组长收齐交到任课教师的教学信箱统一由组长收齐交到任课教师的教学信箱统一由组长收齐交到任课教师的教学信箱统一由组长收齐交到任课教师的教学信箱，在教师批改后及，在教师批改后及，在教师批改后及，在教师批改后及时更正实验报告中的错误。时更正实验报告中的错误。时更正实验报告中的错误。时更正实验报告中的错误。(2)(2)实验报告的内容：实验报告的内容：实验名称、日期、学号、实验名称、日期、学号、组别、座位号组别、座位号、实验者和合作者等实验者和合作者等实验目的和要求（预习完成）实验目的和要求（预习完成）实验仪器设备实验仪器设备(在实验时记下型号和规格在实验时记下型号和规格)实验原理：扼要写出实验原理、主要公式，实验原理：扼要写出实验原理、主要公式，画出必要的原理图（预习完成）画出必要的原理图（预习完成）实验基本步骤实验基本步骤数据记录和处理：将原始数据整理后再记录于数据记录和处理：将原始数据整理后再记录于实验报告的数据表格，不能用原始数据代替实验报告的数据表格，不能用原始数据代替（数据比较多时才能代替，需要实验老师同意）（数据比较多时才能代替，需要实验老师同意），进行正确的计算，并求出误差或不确定度，进行正确的计算，并求出误差或不确定度，给出实验结果或结论；绘出指定要画的图表。给出实验结果或结论；绘出指定要画的图表。实验讨论：通过分析，说明通过实验得到的收实验讨论：通过分析，说明通过实验得到的收获，提出改进建议，指出误差原因，对实验中获，提出改进建议，指出误差原因，对实验中观察到的异常现象的解释与讨论，回答课后思观察到的异常现象的解释与讨论，回答课后思考题等。考题等。最后，最后，将原始数据记录、图表粘贴在实验报告将原始数据记录、图表粘贴在实验报告内一同交上，没有原始数据的实验报告不记成内一同交上，没有原始数据的实验报告不记成绩绩。报告中如有严重错误，或字迹不清楚，则。报告中如有严重错误，或字迹不清楚，则需重做需重做。教学安排教学安排A A类专业班（类专业班（41-7341-73班）班）0.0.绪论、集中原理讲解（第绪论、集中原理讲解（第1111周课堂考试，作周课堂考试，作为期末成绩部分为期末成绩部分1 1）1.1.杨氏模量测定（实验杨氏模量测定（实验1 1）（）（402402室）室）2.2.示波器原理与使用（实验示波器原理与使用（实验3 3）（）（405405室）室）3.3.霍尔效应法测量磁场（实验霍尔效应法测量磁场（实验4 4）（）（408408室）室）4.4.铁磁材料的特性研究（实验铁磁材料的特性研究（实验6 6）（）（404404室）室）5.5.溶液旋光率与折射率测量（实验溶液旋光率与折射率测量（实验8 8）（）（403403）6.6.分光计调节与三棱镜折射率测量（实验分光计调节与三棱镜折射率测量（实验1010）（）（305305室）室）7.7.半导体二极管特性研究（实验半导体二极管特性研究（实验1111）（）（409409室）室）9.9.操作考试（最后一个实验，期末成绩部分操作考试（最后一个实验，期末成绩部分2 2）10.10.研究性实验及答辩（评优项目，自由选择）研究性实验及答辩（评优项目，自由选择）教学安排教学安排B B类专业班（类专业班（81-11581-115班）班）0.0.绪论、集中原理讲解（第绪论、集中原理讲解（第1111周课堂考试，作周课堂考试，作为期末成绩部分为期末成绩部分1 1）1.1.转动惯量（实验转动惯量（实验2 2）（）（402402室）室）2.2.示波器原理与使用（实验示波器原理与使用（实验3 3）（）（405405室）室）3.3.磁阻效应法测量磁场（实验磁阻效应法测量磁场（实验5 5）（）（408408室）室）4.PN4.PN结正向电压降与温度关系（实结正向电压降与温度关系（实7 7）（）（404404）5.5.声速测定（实验声速测定（实验9 9）（）（403403室）室）6.6.分光计调节与三棱镜折射率测量（实验分光计调节与三棱镜折射率测量（实验1010）（）（305305室）室）7.7.半导体二极管特性研究（实验半导体二极管特性研究（实验1111）（）（409409室）室）9.9.操作考试（最后一个实验，期末成绩部分操作考试（最后一个实验，期末成绩部分2 2）10.10.研究性实验及答辩（评优项目，自由选择）研究性实验及答辩（评优项目，自由选择）86&8786&87班的教学安排班的教学安排1.1.绪论绪论2.2.杨氏模量测定（实验杨氏模量测定（实验1 1）（）（402402室）室）3.3.转动惯量（实验转动惯量（实验1 1）（）（402402室）室）4.4.示波器的原理及使用（实验示波器的原理及使用（实验3 3）（）（405405室）室）5.5.霍尔效应法测量磁场（实验霍尔效应法测量磁场（实验4 4）（）（408408室）室）6.6.磁阻效应法测量磁场（实验磁阻效应法测量磁场（实验5 5）（）（408408室）室）7.7.实验心得（第实验心得（第1111周周五前统一交到李远兴老师的周周五前统一交到李远兴老师的教学信箱，字数不限）教学信箱，字数不限）8.8.研究性实验及答辩（自由选择，详见评分细则，研究性实验及答辩（自由选择，详见评分细则，第第1212周周五前到综周周五前到综412412室李远兴处确定题目）室李远兴处确定题目）分组安排分组安排每个班分为每个班分为A A、B B、C C三个小组。三个小组。每个组指定一位组长，负责本组的考勤情每个组指定一位组长，负责本组的考勤情况，收发实验报告，安排同学打扫卫生。况，收发实验报告，安排同学打扫卫生。所有实验同时开课，请每组组员记清自己所有实验同时开课，请每组组员记清自己的实验顺序和上课时间。的实验顺序和上课时间。总课表总课表物理实验课表学生上课进度表实验室值班表以上表格请到物理实验中心网站资料下载栏目阅览中心网站：http:/ 实验时间：上午实验时间：上午 8 8：00001010：3030 下午下午 2 2：30305 5：0000 晚上晚上 7 7：30301010：0000实验地点：综合实验楼实验地点：综合实验楼3 3、4 4楼楼物理实验中心办公室：综物理实验中心办公室：综412412室，电话室，电话94029402物理实验中心主页：物理实验中心主页：http:/ 实验守则实验守则按时到达指定实验室，不准迟到、早退和按时到达指定实验室，不准迟到、早退和无故缺席。无故缺席的或迟到无故缺席。无故缺席的或迟到2525分钟以上分钟以上的按旷课论的按旷课论 。请事（病）条需班导师签字，同时填写物请事（病）条需班导师签字，同时填写物理实验中心理实验中心补课记录表补课记录表（教材（教材P129P129），连），连同实验报告、数据记录纸交给任课教师，同实验报告、数据记录纸交给任课教师，补做时间在补做时间在2 2个工作周之内（以申请时间为个工作周之内（以申请时间为准，特殊事假、病假视情况而定）；若准，特殊事假、病假视情况而定）；若不不补课按旷课论补课按旷课论。在实验前必须做好预习，写好预习报告在实验前必须做好预习，写好预习报告（设计性实验课前必须撰写详细的设计报设计性实验课前必须撰写详细的设计报告告），不作预习的不准做实验，填写），不作预习的不准做实验，填写补课补课记录表记录表，交给任课教师，但只有一次补做，交给任课教师，但只有一次补做实验的机会（只能延后一个工作周补做，实验的机会（只能延后一个工作周补做，预习成绩为预习成绩为0 0分；过期不补按旷课论）。分；过期不补按旷课论）。没有提交补做记录表，不能补做实验，按没有提交补做记录表，不能补做实验，按旷课论。旷课论。有以下情况之一者本课程作不及格论：旷有以下情况之一者本课程作不及格论：旷课课1 1次，迟到次，迟到3 3次、不做预习次、不做预习3 3次、早退次、早退3 3次、次、操作实验分记操作实验分记0 0分分3 3次、不做实验报告次、不做实验报告3 3次或次或以上以上5 5种情况累计种情况累计3 3次者。次者。进入实验室衣冠要整齐，进入实验室后要保进入实验室衣冠要整齐，进入实验室后要保持实验室安静和整洁。不准吸烟、吃东西、持实验室安静和整洁。不准吸烟、吃东西、随地吐痰和乱扔杂物。随地吐痰和乱扔杂物。服从指导教师或实验室工作人员的安排和指服从指导教师或实验室工作人员的安排和指导，未经教师允许，导，未经教师允许，不准擅自调换位置或仪不准擅自调换位置或仪器器；爱护仪器设备，注意安全，防止发生设；爱护仪器设备，注意安全，防止发生设备和人身事故，如发生意外情况立即报告老备和人身事故，如发生意外情况立即报告老师，若违反操作规程而造成仪器设备损坏的，师，若违反操作规程而造成仪器设备损坏的，要按有关规定进行处理和索赔。要按有关规定进行处理和索赔。必须独立完成实验，不准帮做实验、抄袭数必须独立完成实验，不准帮做实验、抄袭数据、捏造数据，否则，当次实验成绩记据、捏造数据，否则，当次实验成绩记“0 0”分；学生做出的实验数据必须经指导分；学生做出的实验数据必须经指导教师检查和签字方算完成实验，否则按早退教师检查和签字方算完成实验，否则按早退论处，当次实验成绩记论处，当次实验成绩记“0 0”分分。完成实验后关闭仪器电源，整理好实验台上完成实验后关闭仪器电源，整理好实验台上的仪器设备，打扫环境卫生，经指导教师检的仪器设备，打扫环境卫生，经指导教师检查后方可离去开实验室查后方可离去开实验室，否则按早退论处。否则按早退论处。每组指定一名组长，负责收发实验报告和督每组指定一名组长，负责收发实验报告和督促组员整理仪器桌椅情况、负责考勤情况。促组员整理仪器桌椅情况、负责考勤情况。必须按时交实验报告，原则上，必须按时交实验报告，原则上，实验一周实验一周内由组长负责收集后提交实验报告到任课内由组长负责收集后提交实验报告到任课教师教学信箱教师教学信箱。迟交者，指导教师酌情扣。迟交者，指导教师酌情扣实验报告分。实验报告分。物理实验中心的所有实验室对学生实行预物理实验中心的所有实验室对学生实行预约开放，学生在课外需要进行实验、第二约开放，学生在课外需要进行实验、第二课堂、科研时，需提前预约，经实验中心课堂、科研时，需提前预约，经实验中心主任同意后，方可安排指导教师和时间。主任同意后，方可安排指导教师和时间。评分细则评分细则物理实验课程的总评成绩分为优秀、良好、物理实验课程的总评成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格中等、及格、不及格5 5个等级。个等级。总评成绩的构成为总评成绩的构成为平时成绩平时成绩6060期末期末成绩成绩3030评优项目评优项目；特别地，；特别地，平时成平时成绩不及格或期末成绩低于绩不及格或期末成绩低于5050分者则总评成分者则总评成绩评为不及格绩评为不及格。旷课。旷课1 1次，迟到次，迟到3 3次、未做次、未做预习预习3 3次、早退次、早退3 3次、操作实验分记次、操作实验分记0 0分分3 3次、次、未交实验报告未交实验报告3 3次或以上次或以上5 5种情况累计种情况累计3 3次次者，总评成绩评为不及格。者，总评成绩评为不及格。期末成绩的考核方式为课堂笔试、操作考试期末成绩的考核方式为课堂笔试、操作考试 课堂笔试：第课堂笔试：第11周，周，30分钟分钟 操作考试：最后操作考试：最后1个实验个实验评优项目：研究性实验、物理实验设计大赛。评优项目：研究性实验、物理实验设计大赛。研究性实验研究性实验：题目：可以是做过的实验或新实验题目：可以是做过的实验或新实验报名时间：第报名时间：第12周周五前周周五前报名地点：综报名地点：综412室李远兴室李远兴报名形式：报名形式：1人人1组组流程：自行进行实验，撰写研究报告和流程：自行进行实验，撰写研究报告和PPT，经过筛选，经过筛选后每班限定人数进入答辩环节后每班限定人数进入答辩环节研究报告和研究报告和PPT交稿时间：第交稿时间：第17周周三前周周三前答辩：第答辩：第18周，每人周，每人10分钟（分钟（7分钟讲解，分钟讲解，3分钟老师提分钟老师提问）问）物理实验设计大赛：进入复赛的同学根据情况折算成相物理实验设计大赛：进入复赛的同学根据情况折算成相应分数作为评优项目分。应分数作为评优项目分。测量误差与数据处理测量误差与数据处理1 1 测量与误差测量与误差2 2 测量结果的不确定度评定测量结果的不确定度评定3 3 有效数字的记录与计算有效数字的记录与计算4 4 数据处理数据处理物理实验是对物理现象、运动规律的物理实验是对物理现象、运动规律的定量的认识定量的认识,当然离不开测量当然离不开测量,但决不仅但决不仅仅是测量仅是测量,还需从一定的理论出发，对测还需从一定的理论出发，对测量数据加以分析量数据加以分析,归纳出有关结论。归纳出有关结论。1 1 测量与误差测量与误差一一.测量及其分类测量及其分类 其比值即为被测物理量的测量值，被测量其比值即为被测物理量的测量值，被测量的测量结果用的测量结果用数值数值（标准量的倍数）、标准量（标准量的倍数）、标准量的的单位单位（物理实验中一般采用（物理实验中一般采用SISI制）以及制）以及结果结果可信赖的程度可信赖的程度（不确定度）来表示。（不确定度）来表示。没有单位没有单位的物理量是没有意义的！的物理量是没有意义的！测量测量是将被测物理量与选作标准单位的是将被测物理量与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程同类物理量进行比较的过程。因此，测量的必要条件是被测物理量、因此，测量的必要条件是被测物理量、标准量及操作者。测量结果应包含数字和标准量及操作者。测量结果应包含数字和单位，必要时还要给出测量所用的量具或单位，必要时还要给出测量所用的量具或仪器，测量的方法及条件等。仪器，测量的方法及条件等。数值数值单位单位不确定度不确定度测量的分类测量的分类直接测量直接测量 间接测量间接测量按测量按测量方式分方式分单次测量单次测量相同条件下的多次测量相同条件下的多次测量改变条件下的多次测量改变条件下的多次测量等精度测量（多次）等精度测量（多次）非等精度测量（多次）非等精度测量（多次）按测量按测量条件分条件分密度测量密度测量测量方法测量方法比较、放大、补偿、模拟。比较、放大、补偿、模拟。转换转换干涉计量干涉计量非电量电测非电量电测非光量的光测非光量的光测 0 10 X比较法比较法：是将被测量与相关标准量进行直接是将被测量与相关标准量进行直接或间接比较或间接比较,得到测量值的方法。得到测量值的方法。如如：米尺、电表都是根据比较法设计而成的仪：米尺、电表都是根据比较法设计而成的仪器。器。50505050100100100100200200200200mAmAmAmA0 0200200200200放大法放大法：通过某种方法将被测量放大通过某种方法将被测量放大 后，再进行测量。后，再进行测量。如如：螺旋测微计测长：螺旋测微计测长把螺纹细分把螺纹细分 而进行放大。而进行放大。200补偿法补偿法：用在标准量具上产生的精度很高的某种：用在标准量具上产生的精度很高的某种：用在标准量具上产生的精度很高的某种：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效应，完全补偿由待测量产生的同种效效应，完全补偿由待测量产生的同种效效应，完全补偿由待测量产生的同种效 应，得到未知量的方法。应，得到未知量的方法。应，得到未知量的方法。应，得到未知量的方法。小时小时大时大时如：电位差计如：电位差计模拟法模拟法：对不易测量的量，用对模型的测量对不易测量的量，用对模型的测量代替对原型的测量。代替对原型的测量。+q-q转换法转换法：对无法直接测量的量，转换为：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。对该量所产生的某种效应进行测量。如如：测酸、碱、盐溶液的浓度：测酸、碱、盐溶液的浓度.I 用压电传感器用压电传感器测驾驶员座椅的测驾驶员座椅的受力分布。受力分布。待测粮食待测粮食待测粮食待测粮食传送带传送带传送带传送带粮食烘干装置粮食烘干装置粮食的含水量与反射光强粮食的含水量与反射光强粮食的含水量与反射光强粮食的含水量与反射光强 I I I I 有关有关有关有关F F干涉计量法干涉计量法:现代精密计量的基础现代精密计量的基础。待测平待测平待测平待测平面面面面单色平行光垂直入射单色平行光垂直入射单色平行光垂直入射单色平行光垂直入射平晶平晶 利用声波反射，判断前方障碍物利用声波反射，判断前方障碍物（冰山、暗礁、船只、鱼群等）。（冰山、暗礁、船只、鱼群等）。非电量电测非电量电测非光量的光测非光量的光测地球地球月球月球 通过测发射与接收两光信号通过测发射与接收两光信号的时间间隔的时间间隔 秒，在秒，在C C已知已知的条件下，可知地球、月球之间的条件下，可知地球、月球之间距离为距离为3838万公里。激光具有良好万公里。激光具有良好的方向性。故制成各种激光测距的方向性。故制成各种激光测距仪。仪。直角反射器直角反射器二二.误差误差1 1、测量值与真值、测量值与真值测量值测量值x x：通过测量（直接或间接）得通过测量（直接或间接）得 到的物理量的值。到的物理量的值。测量值测量值单次测量值单次测量值算术平均值算术平均值加权平均值加权平均值 真值是一个比较抽象和理想的概念，一真值是一个比较抽象和理想的概念，一般来说不能确切知道这个值。般来说不能确切知道这个值。真值真值理论真值：如三角形内角之和恒为理论真值：如三角形内角之和恒为180180约定真值：如指定值、标准值、公认值约定真值：如指定值、标准值、公认值 、最佳估计值及更高精度的、最佳估计值及更高精度的 测量值等。测量值等。2 2、误差的表示、误差的表示（1 1）绝对误差：）绝对误差：测量值测量值真真 值值 每个测量值都有一定的近似性，它们与真值之每个测量值都有一定的近似性，它们与真值之间总会有或多或少的差异，这种差异在数值上的表间总会有或多或少的差异，这种差异在数值上的表示称为误差。误差自始至终存在于一切科学实验和示称为误差。误差自始至终存在于一切科学实验和测量过程之中，测量结果都存在误差，这就是测量过程之中，测量结果都存在误差，这就是误差误差公理公理。绝对误差不是误差的绝对值！绝对误差可绝对误差不是误差的绝对值！绝对误差可正可负，具有与被测量相同的量纲和单位，它正可负，具有与被测量相同的量纲和单位，它表示测量值偏离真值的程度。由于真值一般是表示测量值偏离真值的程度。由于真值一般是得不到的，因此误差也无法计算。实际测量中得不到的，因此误差也无法计算。实际测量中是用多次测量的算术平均值是用多次测量的算术平均值 来代替真值，测来代替真值，测量值与算术平均值之差称为偏差，又称残差，量值与算术平均值之差称为偏差，又称残差，用用 表示，即表示，即（2 2）相对误差：）相对误差：相对误差是绝对误差与被测量真值之比。相对误差是绝对误差与被测量真值之比。由于真值不能确定，实际上常用约定真值来代由于真值不能确定，实际上常用约定真值来代替。相对误差替。相对误差是一个无单位的无名数，常用百是一个无单位的无名数，常用百分数表示，如分数表示，如3 3、误差的来源、误差的来源来源来源测量过程中产生测量过程中产生 处理测量数据时产生处理测量数据时产生 仪器仪器方法方法环境环境主观主观方法误差：由于所采用的测量原理或测方法误差：由于所采用的测量原理或测量方法本身的近似或不严格、不完善所量方法本身的近似或不严格、不完善所产生的测量误差。产生的测量误差。仪器误差：在进行测量时所使用的测量仪器误差：在进行测量时所使用的测量工具、仪表、仪器、装置、设备本身固工具、仪表、仪器、装置、设备本身固有的各种缺陷的影响而产生的误差。有的各种缺陷的影响而产生的误差。环境误差：测量系统以外的周围环境因环境误差：测量系统以外的周围环境因素对测量的影响，而使测量产生的误差素对测量的影响，而使测量产生的误差。如温度、湿度、气压、震动、灰尘、。如温度、湿度、气压、震动、灰尘、光照、电场、磁场、电磁波等。光照、电场、磁场、电磁波等。主观误差：由进行测量的操作人员素质主观误差：由进行测量的操作人员素质条件所引起的误差，如实验者的分辨能条件所引起的误差，如实验者的分辨能力、反应速度以及固有习惯等。力、反应速度以及固有习惯等。在处理测量数据时产生的误差：如有效在处理测量数据时产生的误差：如有效数字的舍入误差，利用各种数学常数或数字的舍入误差，利用各种数学常数或物理常量引入的误差，利用各种近似计物理常量引入的误差，利用各种近似计算或作图带来的误差等。算或作图带来的误差等。系统误差系统误差随机误差随机误差过失误差（粗差）过失误差（粗差）误差误差4 4、误差的分类、误差的分类（1 1）系统误差）系统误差 在相同条件下（指方法、仪器、环境、人在相同条件下（指方法、仪器、环境、人员）多次重复测量同一量时，误差的大小和符员）多次重复测量同一量时，误差的大小和符号（正、负）均保持不变或按某一确定的规律号（正、负）均保持不变或按某一确定的规律变化，这类误差称为系统误差，它的特征是变化，这类误差称为系统误差，它的特征是确定性。前者称为定值系统误差，后者称为变确定性。前者称为定值系统误差，后者称为变值系统误差。值系统误差。天平不等臂所造成的天平不等臂所造成的 系统误差系统误差仪器误差仪器误差AOBb b 不偏心时，由于不偏心时，由于 ，所以，所以可用弧长反映角度的可用弧长反映角度的大小。大小。由于偏心，使之用由于偏心，使之用弧长反映角度弧长反映角度 时产时产生的系统误差。如：生的系统误差。如：这是由偏心这是由偏心造成的。造成的。如螺线管磁场公式如螺线管磁场公式 成立条成立条件是螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。件是螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。由于理论推导中的近似由于理论推导中的近似,产生的产生的系统误差。系统误差。理论理论公式公式 （忽略了空气阻力等）（忽略了空气阻力等）意大利科学家意大利科学家意大利科学家意大利科学家伽利略在比萨斜塔伽利略在比萨斜塔伽利略在比萨斜塔伽利略在比萨斜塔上做的铁球落地实上做的铁球落地实上做的铁球落地实上做的铁球落地实验。两个不同重量验。两个不同重量验。两个不同重量验。两个不同重量的铁球从高处落下，的铁球从高处落下，的铁球从高处落下，的铁球从高处落下，同时着地。说明理同时着地。说明理同时着地。说明理同时着地。说明理论在一般情况下都论在一般情况下都论在一般情况下都论在一般情况下都能较准确地反映物能较准确地反映物能较准确地反映物能较准确地反映物体真实的运动规律。体真实的运动规律。体真实的运动规律。体真实的运动规律。下降时受空气下降时受空气阻力阻力 与下落速度与下落速度 乃至乃至 成正比，成正比，则则 增大一定值时，增大一定值时，物体将作匀速直线物体将作匀速直线运动，下落物体的运动，下落物体的极限速度约为极限速度约为 ，而实际，而实际 。方法方法内接法内接法A AV VV VR RV VA AA AV VI IR RI IV V用用V V作为作为V VR R的近似值时的近似值时外接法外接法用用I I作为作为I IR R的近似值时的近似值时环境因素环境因素市电的干扰市电的干扰输入输入输入输入光点检流计光点检流计光点检流计光点检流计接近时，静电接近时，静电接近时，静电接近时，静电干扰，使光斑干扰，使光斑干扰，使光斑干扰，使光斑移动等。移动等。移动等。移动等。主观因素主观因素 心理作用，读数（估计）偏大或偏小。心理作用，读数（估计）偏大或偏小。生理因素生理因素嗅觉嗅觉色觉色觉视觉视觉对音域（对音域（20HZ-20KHZ20HZ-20KHZ）的）的辨别。辨别。听觉听觉对音色的辨别。对音色的辨别。（2 2）随机误差）随机误差 在测量时，即使消除了系统误差，在相在测量时，即使消除了系统误差，在相同条件下多次重复测量同一量时，各次测得同条件下多次重复测量同一量时，各次测得值仍会有些差异，其误差的大小和符号没有值仍会有些差异，其误差的大小和符号没有确定的变化规律。但如大量增加测量次数，确定的变化规律。但如大量增加测量次数，其总体（多次测量得到的所有测量值）服从其总体（多次测量得到的所有测量值）服从一定的统计规律，这类误差称为随机误差，一定的统计规律，这类误差称为随机误差，它的特征是偶然性。它的特征是偶然性。误差误差 =随机误差随机误差 +系统误差系统误差 某一次测量的随机误差往往是由多某一次测量的随机误差往往是由多种因素的微小变动共同引起的。如用秒种因素的微小变动共同引起的。如用秒表测量三线摆的周期，按下按钮的时刻表测量三线摆的周期，按下按钮的时刻有早有迟，动作迟早的程度有差异，从有早有迟，动作迟早的程度有差异，从而产生了不可避免的随机误差。而产生了不可避免的随机误差。假设系统误差已经消除，且被测量假设系统误差已经消除，且被测量本身又是稳定的，在相同条件下，对同本身又是稳定的，在相同条件下，对同一物理量进行大量次数的重复测量，可一物理量进行大量次数的重复测量，可以发现随机误差服从统计规律，统计规以发现随机误差服从统计规律，统计规律用分布描述，分布常用图形表示，其律用分布描述，分布常用图形表示，其中最常见的是高斯分布，又称正态分布，中最常见的是高斯分布，又称正态分布，其分布曲线如图其分布曲线如图l-1l-1所示，它有四个显所示，它有四个显著特征：著特征：特征特征单峰性单峰性 对称性对称性 有界性有界性 抵偿性抵偿性 0 0图图1-1 1-1 高斯分布高斯分布单峰性：由大量重复测量所获得的测量单峰性：由大量重复测量所获得的测量值，是以它们的算术平均值为中心而相值，是以它们的算术平均值为中心而相对集中分布的。即绝对值小的误差出现对集中分布的。即绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大的概率比绝对值大的误差出现的概率大（次数多）。（次数多）。对称性：绝对值相等的正误差和负误差对称性：绝对值相等的正误差和负误差出现的概率相同。出现的概率相同。有界性：误差的绝对值不会超过某一有界性：误差的绝对值不会超过某一界限，即绝对值大的误差出现的概率趋界限，即绝对值大的误差出现的概率趋于零，随机误差分布具有有限的范围。于零，随机误差分布具有有限的范围。抵偿性：随着测量次数的增加，随机误抵偿性：随着测量次数的增加，随机误差的代数和趋于零，即随机误差的算术差的代数和趋于零，即随机误差的算术平均值将趋于零。实际上，抵偿性可由平均值将趋于零。实际上，抵偿性可由单峰性及对称性导出。单峰性及对称性导出。例：用秒表测单摆的周期例：用秒表测单摆的周期T T，将各测量值出现的，将各测量值出现的次数列表如下。次数列表如下。x xi iN=N=3030次次 N N测量值测量值xi1.011.021.031.041.051.061.071.081.091.10次次 数数 N11288522101.0561016202630N=100N=100次次N Nx xi i测量值测量值xixi次数次数N N1.0111.0241.0371.04231.05251.06201.07111.0851.0921.102 随着测量次数的增多，统计显示出随着测量次数的增多，统计显示出如下规律：在如下规律：在1.051.05附近，测量值出现的附近，测量值出现的次数最多，表现为次数最多，表现为单峰性单峰性。与。与1.051.05相差相差越多，测量值出现的次数越少，表现为越多，测量值出现的次数越少，表现为有界性