物理实验绪论新版市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

大学物理实验绪论大学物理实验绪论 1物物理理试试验验绪绪论论第1页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 2第一部分第一部分物理试验课基本程序物理试验课基本程序1.试验前预习试验前预习2.试验进行试验进行中心步骤中心步骤3.试验后写试验汇报试验后写试验汇报第2页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 31.1.试验前预习试验前预习 认真阅读教材和相关参考书认真阅读教材和相关参考书搞清试验原理、方法和试验目标搞清试验原理、方法和试验目标充分了解试验理论依据和条件充分了解试验理论依据和条件提前进入试验室熟悉试验仪器提前进入试验室熟悉试验仪器写出试验预习汇报写出试验预习汇报预习应做到以下几点：预习应做到以下几点：第3页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 4预习汇报内容包含以下几方面：预习汇报内容包含以下几方面：试验名称；试验名称；试验目标；试验目标；试验仪器试验仪器(型号、规格等型号、规格等)；试试验验原原理理：在在了了解解基基础础上上，用用简简短短文文字字扼扼要要阐阐述述试试验验原原理理，切切忌忌照照抄抄。包包含含主主要要原原理理公公式式及及简简明明说说明明，画出必要原理图、电路图或光路图；画出必要原理图、电路图或光路图；列列出出统统计计试试验验数数据据“原原始始数数据据统统计计表表格格”。（画画在在汇报册最终一页，汇报册最终一页，注：用铅笔画方便修改注：用铅笔画方便修改）未预习或未写好预习汇报者，老师有权停未预习或未写好预习汇报者，老师有权停顿其试验或试验成绩降一档！顿其试验或试验成绩降一档！第4页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 52.试验进行试验进行中心步骤中心步骤动手试验前动手试验前老师检验预习汇报老师检验预习汇报交上次试验汇报交上次试验汇报(班长收齐，按学号排好班长收齐，按学号排好)听老师讲解试验原理及注意事项等听老师讲解试验原理及注意事项等动手试验动手试验必须按操作规程使用仪器，不明确操作规程，千万不必须按操作规程使用仪器，不明确操作规程，千万不要动用仪器。要动用仪器。仔细观察和认真分析试验现象；准备就绪后再开始测仔细观察和认真分析试验现象；准备就绪后再开始测量，要求试验者精力集中，仔细观察，精心操作量，要求试验者精力集中，仔细观察，精心操作第5页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 6如实统计试验数据和现象；如实统计试验数据和现象；原始数据是指从仪器上直接读出而未经整理原始数据是指从仪器上直接读出而未经整理数据，它是以后计算和分析问题依据，在实际工作数据，它是以后计算和分析问题依据，在实际工作中则是宝贵资料。应该一开始就统计在正式统计纸中则是宝贵资料。应该一开始就统计在正式统计纸上。上。统计内容包含统计内容包含：日期、时间、地点、室温、气压、日期、时间、地点、室温、气压、仪器编号、名称及规格、原始数据及相关现象仪器编号、名称及规格、原始数据及相关现象原始数据必须给教师审阅后签字！原始数据必须给教师审阅后签字！离开试验室离开试验室前，要整理好所用试验仪器，做好清洁工作。前，要整理好所用试验仪器，做好清洁工作。第6页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 73 3、试验后写试验汇报、试验后写试验汇报 试试验验汇汇报报是是试试验验工工作作总总结结，是是学学生生试试验验结结果果书书面面反反应应，要要求求文文字字通通顺顺、字字迹迹端端正正、图图表表规规范、数据完备和结果正确。范、数据完备和结果正确。要要养养成成按按时时处处理理试试验验数数据据和和交交汇汇报报习习惯惯，对对原原始始数数据据进进行行处处理理和和分分析析，得得出出试试验验结结果果并并进行不确定度评定和讨论。进行不确定度评定和讨论。第7页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 8试验汇报内容包含：试验汇报内容包含：1 1、试验名称试验名称2 2、试验目标：、试验目标：3 3、试验仪器：、试验仪器：4 4、试验原理：、试验原理：5 5、试验内容与步骤：、试验内容与步骤：6 6、试验数据统计及处理：、试验数据统计及处理：7 7、讨论与分析。、讨论与分析。此部分在试验后进行，此部分在试验后进行，紧接着紧接着“试验原理试验原理”写写此部分在试验前进行此部分在试验前进行第8页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 9试验内容与步骤：试验内容与步骤：重点写出重点写出“做什么，怎么做做什么，怎么做”试验数据统计及处理：试验数据统计及处理：（1）重新）重新规范合理地规范合理地画出正式数据表格画出正式数据表格 （应与应与“原始数据统计表格原始数据统计表格”不一样不一样）（2）作图、计算结果和不确定度估算）作图、计算结果和不确定度估算（3）结结果果：按按标标准准形形式式写写出出试试验验结结果果(测测量量值值 、不确定度和单位、不确定度和单位)，在必要时注明试验条件。，在必要时注明试验条件。第9页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 10第二部分第二部分测量误差与不确定度评定测量误差与不确定度评定第10页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 11 测量测量-就是将待测物理量与一个选作标准同类量就是将待测物理量与一个选作标准同类量进行比较，得出它们之间关系。进行比较，得出它们之间关系。数值数值+单位，组成一个物理量，数据应包含：单位，组成一个物理量，数据应包含：数值大小和单位数值大小和单位，二者缺一不可二者缺一不可。如测量值：如测量值：175.0 cm数值大小数值大小 单位单位一、测量与单位一、测量与单位试验中要求采取国际单位制试验中要求采取国际单位制(SI)：米米(m)、千克、千克(kg)、秒、秒(s)、安、安培培(A)、开尔文、开尔文(K)、摩尔、摩尔(mol)、坎德拉坎德拉(cd)第11页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 12二、测量分类二、测量分类 按测量过程分：按测量过程分：直接测量直接测量 间接测量间接测量直接测量直接测量-将待测量与定标测量仪器或量具比较，将待测量与定标测量仪器或量具比较，直接读出待测物理量量值。直接读出待测物理量量值。间接测量间接测量-有些无法用仪表或量具直接测量物理量有些无法用仪表或量具直接测量物理量只能经过对一些相关物理量直接测量，再经过这些物只能经过对一些相关物理量直接测量，再经过这些物理量间一定函数关系求出待测量大小。理量间一定函数关系求出待测量大小。第12页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 13例：例：测量圆柱体密度测量圆柱体密度 首先测出圆柱体直径首先测出圆柱体直径D、高度、高度h和质量和质量m经过公式能够间接测得圆柱体密度经过公式能够间接测得圆柱体密度第13页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 14等精度测量等精度测量:假如同一观察者在相同环境下，用同一假如同一观察者在相同环境下，用同一个测试方法和同一台仪器进行屡次测量，此时能够认个测试方法和同一台仪器进行屡次测量，此时能够认为每一次测量精度都相同，称作为每一次测量精度都相同，称作等精度测量等精度测量假如在测试中有某一条件不一样，则称作假如在测试中有某一条件不一样，则称作不等精不等精度测量度测量 三、等精度测量和不等精度测量三、等精度测量和不等精度测量 第14页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 15四、精密度，准确度和准确度四、精密度，准确度和准确度v精密度：重复测量所得测量结果离散程度。测量结果彼此非精密度：重复测量所得测量结果离散程度。测量结果彼此非常靠近，则精密度高；反之测量结果彼此差异较大，则精密度常靠近，则精密度高；反之测量结果彼此差异较大，则精密度低。低。v准确度：综合反应离散程度和准确程度。假如一组准确度：综合反应离散程度和准确程度。假如一组测量值离散程度小、准确度高则准确度高；反之假如测量值离散程度小、准确度高则准确度高；反之假如一组测量值离散程度大、准确度低则准确度低。一组测量值离散程度大、准确度低则准确度低。v准确度：测量结果靠近真值程度。测量结果靠近真准确度：测量结果靠近真值程度。测量结果靠近真值，准确度高；反之则准确度低值，准确度高；反之则准确度低第15页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 16(a)(b)(c)表示射击精密表示射击精密度高，但准确度高，但准确度欠佳；度欠佳；表示准确度表示准确度高，但精密高，但精密度较差度较差 表示精密度、准表示精密度、准确度均较高，即确度均较高，即准确度高。准确度高。第16页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 17五、有效数字概念五、有效数字概念v测量值存在误差是不可防止，因而测量值包含测量值存在误差是不可防止，因而测量值包含了了准确数字和欠准数字准确数字和欠准数字。我们将准确数字和欠准我们将准确数字和欠准数字总称为数字总称为有效数字有效数字。v在大学物理试验中，通常在大学物理试验中，通常只取一位欠准数字只取一位欠准数字。所以有效数字由若干位准确数字和一位欠准数字所以有效数字由若干位准确数字和一位欠准数字组成。组成。v有效数字不但反应了有效数字不但反应了待测量大小待测量大小，正确书写有，正确书写有效数字还能够效数字还能够反应测量准确程度反应测量准确程度。第17页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 181).1).有效数字定义有效数字定义：由测量结果由测量结果第一位非零数起第一位非零数起到到最终最终那一位数字止全那一位数字止全部数字统称为测量有效数字。部数字统称为测量有效数字。4.60cm4.600cm4.60cm4.600cm4.60cm4.600cm4.60cm4.600cm2).2).有效数字性质有效数字性质（1 1）有效数字位数多少）有效数字位数多少与被测对象数值大小相关。与被测对象数值大小相关。（2 2）有效数字位数多少）有效数字位数多少与测量仪器精度相关。与测量仪器精度相关。第18页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 19比如：比如：用不一样精度量具测同一物体长度。用不一样精度量具测同一物体长度。有效数字多一位有效数字多一位,相对不确定度值几乎小一个数量级相对不确定度值几乎小一个数量级,测量准确度高。测量准确度高。用游标卡尺测量用游标卡尺测量:L=46.00mm,仪仪=0.02mm,Er=0.026%Er=0.13%Er=0.006%用钢直尺测量用钢直尺测量：L=46.0mm,仪仪=0.1mm,用千分尺测量用千分尺测量:L=46.000mm,仪仪=0.004mm,第19页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 20（3）有效数字位数）有效数字位数与小数点位置、单位无关与小数点位置、单位无关。比如比如：4.60 cm 0.0460m 46.0mm（4）测量结果测量结果第一位非零数字第一位非零数字前前“0”不属于有效数字，不属于有效数字，测量结果测量结果第一位非零数字第一位非零数字后后“0”都是有效数字都是有效数字.0.0125m=1.25cm 1.0900cm 1.09cm 第20页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 213).科学记数法科学记数法科学记数法科学记数法:a10n (单位）单位）a小数点前只取一位，再乘以小数点前只取一位，再乘以10幂次。幂次。8.88m=8.88 103mm80.30g=0.0803kg?=80300mg?80.30g=8.030 101g=8.030 104mg =8.030 10-2kg不论采取何种记数法，有效数字位数不变不论采取何种记数法，有效数字位数不变第21页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 224).有效数字修约规则有效数字修约规则 依据依据GB8017-87要求数值修约规则，测量结果尾数要求数值修约规则，测量结果尾数修约标准是：修约标准是：四舍六入五凑偶。四舍六入五凑偶。即小于即小于5数字舍，大于数字舍，大于5数字入，等于数字入，等于5则把尾数凑则把尾数凑成偶数，其中成偶数，其中5后全后全0将尾数凑成偶数，将尾数凑成偶数，5后非后非0则进则进1。比如：测量结果为比如：测量结果为m=3.0625kg,Ucm=0.042kg则应表示成则应表示成m=(3.0620.042)kg第22页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 23比如比如:3.64502 3.64502 取取3 3位有效数字为位有效数字为3.653.656.28271 6.28271 取取4 4位有效数字为位有效数字为 6.2832.4352 2.4352 取取3 3位有效数字为位有效数字为17.425 17.425 取取4 4位有效数字为位有效数字为7.146 7.146 取取2 2位有效数字为位有效数字为0.086 0.086 取取1 1位有效数字为位有效数字为17.415 17.415 取取4 4位有效数字为位有效数字为第23页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 245).有效数字运算法则有效数字运算法则 运算结果有效数字位数，需求出不确定度才能够运算结果有效数字位数，需求出不确定度才能够确定出来。确定出来。在不要求不确定度时，按以下粗略方法来确定。在不要求不确定度时，按以下粗略方法来确定。(1)(1)加减运算加减运算规则：规则：几个数相加减时，结果末位与各数末位几个数相加减时，结果末位与各数末位数中数量级最大那一位对齐。数中数量级最大那一位对齐。比如：比如：第24页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 25(2)(2)乘除运算乘除运算规则：规则：几个数相乘除时，结果有效数字位数几个数相乘除时，结果有效数字位数与各数中位数最少相同。与各数中位数最少相同。比如：比如：第25页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 266)、直接测量量有效数字读数标准、直接测量量有效数字读数标准读数为读数为2cm或或20mm?应为应为2.00cm或或20.0mm全部从仪器上直接读出数字全部从仪器上直接读出数字(包含估读一位包含估读一位),都为都为有效数字。有效数字。仪器误差或最小分度决定测量值有效数字位数仪器误差或最小分度决定测量值有效数字位数例例1：普通刻度尺：普通刻度尺估读到最小分度值估读到最小分度值1/10第26页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 27例例2：角游标尺：角游标尺估读值估读值:最小分度值最小分度值1233 13 类似例子：游标卡尺类似例子：游标卡尺第27页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 28例例3：数字表头读数：数字表头读数无估读值，测量值直接从表头读出：无估读值，测量值直接从表头读出：23.9第28页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 29误差与真值关系误差与真值关系：真值：真值：物理量在一定条件下客观真正大小，通惯用a表示 六、误差与不确定度六、误差与不确定度误差：误差：因为测量仪器不准，环境等对测量影响，测量结果并不完全一致，存在误差,用表示。误差与真值误差与真值第29页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 30误差误差系统误差系统误差随机误差随机误差确定性确定性按特征和表现按特征和表现随机性随机性系统误差系统误差-在同一条件下对同一物理量进行等在同一条件下对同一物理量进行等精度测量，误差展现符号和数值不变或按照一定精度测量，误差展现符号和数值不变或按照一定规律改变，这类误差称作系统误差。规律改变，这类误差称作系统误差。误差分类误差分类粗差粗差剔除剔除第30页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 31系统误差产生原因系统误差产生原因：1.1.测量仪器本身缺点。测量仪器本身缺点。2.2.试验理论和方法不完善。试验理论和方法不完善。3.3.环境影响或没有在要求条件下使用仪器。环境影响或没有在要求条件下使用仪器。4.4.试验人员读数时习惯偏差。试验人员读数时习惯偏差。发觉和判别系统误差存在，是减小和消除发觉和判别系统误差存在，是减小和消除系统误差首要前提系统误差首要前提.第31页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 32随机误差随机误差-在同一条件下对同一物理量进行等精在同一条件下对同一物理量进行等精度测量，消除系统误差后剩下误差符号和数值改度测量，消除系统误差后剩下误差符号和数值改变不定，依照随机规律改变，这类误差称作随机变不定，依照随机规律改变，这类误差称作随机误差。误差。随机误差产生原因随机误差产生原因：1.1.观察者感觉器官分辨能力限制观察者感觉器官分辨能力限制比如：比如：在估读某一测量值时屡次估读值会不一样。在估读某一测量值时屡次估读值会不一样。2.2.试验环境、电源、电信号背景噪声随机改变试验环境、电源、电信号背景噪声随机改变。随机误差分布随机误差分布：正态分布和均匀分布f(x)x 第32页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 33不确定度表示测量值不确定度表示测量值可能变动（不能确定）范可能变动（不能确定）范围围，也是与测量结果相关一个参数，用于合理表，也是与测量结果相关一个参数，用于合理表示因为测量误差存在而对被测量值不能必定程度。示因为测量误差存在而对被测量值不能必定程度。不确定度不确定度1981年年10月第十七届国际计量委员会大会经过决议，月第十七届国际计量委员会大会经过决议，提议采取提议采取“不确定度不确定度”作为测量结果正确程度评价。作为测量结果正确程度评价。第33页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 34不确定度不确定度U包含两个方面包含两个方面 1.A类不确定度：类不确定度：屡次重复测量后，用统计方屡次重复测量后，用统计方 法计算用法计算用UA表示表示 2.B类不确定度：类不确定度：用其它非统计方法估算用其它非统计方法估算 比如仪器误差、未定系统误比如仪器误差、未定系统误 差估值等，用差估值等，用UB 表示表示 3.合成不确定度合成不确定度U：A、B两类不确定度两类不确定度合成合成，用，用 合成不确定度合成不确定度作为测量值正确作为测量值正确 程度评价程度评价第34页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 35A类不确定度估算类不确定度估算 s为标准差为标准差，t 为分布因子，为分布因子，n为测量次数，概率为测量次数，概率P=0.95时，满足下表：时，满足下表：测量测量次数次数 n23 4 5 6 7 8 9 10t因子值12.714.303.182.782.572.452.362.312.268.992.481.591.241.050.930.840.770.72第35页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 36B类不确定度估算类不确定度估算B B类不确定度是指用非统计方法计算误差分量，它通类不确定度是指用非统计方法计算误差分量，它通常是指常是指仪器误差仪器误差和一些特殊估测和一些特殊估测极限误差极限误差。仪器误差：仪器误差：是指正确使用情况下仪器示值最大误差，是指正确使用情况下仪器示值最大误差，通惯用通惯用表示。表示。仪器误差仪器误差通惯用级别表示通惯用级别表示 仪器误差仪器误差=级别级别量程量程仪器误差详细计算可查阅所用仪器量具使用说明。仪器误差详细计算可查阅所用仪器量具使用说明。第36页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 37将误差折算成将误差折算成B类不确定度类不确定度合成不确定度预计合成不确定度预计合成不确定度预计合成不确定度预计第37页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 38测量结果表示：测量结果表示：测测 U（单位）（单位）U是是合成不确定度合成不确定度，测测是测量结果最正确预计值是测量结果最正确预计值。U：取取一到两位一到两位有效数字，尾数有效数字，尾数只进不舍只进不舍。测测：确保最终一位与：确保最终一位与U末位对齐末位对齐，修约规则修约规则:四舍六入五凑偶四舍六入五凑偶注：注：第38页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 391 1、单次直接测量结果表示、单次直接测量结果表示测测 仪仪（单位）（单位）仪仪：取：取一到两位一到两位有效数字，尾数有效数字，尾数只进不舍只进不舍。测测最终一位应于最终一位应于仪仪末位对齐，末位对齐，不可能或不需不可能或不需要重复屡次。要重复屡次。屡次测量同一量屡次测量同一量结果一致。结果一致。单次单次直接直接测量测量真值预计值：单次测量结果真值预计值：单次测量结果物理量测量可分为单次测量和屡次测量。物理量测量可分为单次测量和屡次测量。第39页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 40例例 用用1.0级级,量程为量程为3.0V电压表测量电压表测量电压电压,单次测量测得电压为单次测量测得电压为2.62V,写出写出结果表示式结果表示式.解解 对齐对齐或或对对 齐齐第40页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 412 2、屡次重复测量结果表示、屡次重复测量结果表示U首位数字首位数字5,取取一位一位有效数字。有效数字。U 首位数字首位数字5，取，取两位两位有效数字。有效数字。尾数尾数只进不舍！只进不舍！（单位）（单位）真值预计值真值预计值：屡次测量算术平均值：屡次测量算术平均值不确定度不确定度：A类和类和B类不确定度合成类不确定度合成:最终一位与最终一位与U末位对齐末位对齐！第41页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 42例例2 用用50分度游标卡尺测量圆柱体直径分度游标卡尺测量圆柱体直径10次，数据以下表。写出结果表示式次，数据以下表。写出结果表示式。解解次数次数12345678910di(cm)19.7819.8019.7019.7819.7419.7619.7219.6819.8019.72第42页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 43总不确定度总不确定度直径测量结果直径测量结果对齐对齐第43页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 44测量结果相对不确定度表示法测量结果相对不确定度表示法为全方面评价测量结果优劣为全方面评价测量结果优劣,还应考虑被测量量大小还应考虑被测量量大小,故引入相对不确定度故引入相对不确定度,E Er r。E Er r 首位数字首位数字5 5，取，取一位一位有效数字有效数字E Er r 首位数字首位数字5 5，取，取两位两位有效数字有效数字E Er r参加中间计算，可多保留一位有效数字。参加中间计算，可多保留一位有效数字。L1=(170.00.3)()(cm)L2=(17.0 0.3)(cm)Er1=0.18%Er1=1.8%第44页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 45如待测物理量有公认值或理论值，可用百分差来表如待测物理量有公认值或理论值，可用百分差来表示测量优劣，定义为：示测量优劣，定义为：百分差不表示百分差不表示测量结果统计意义测量结果统计意义其有效数字位数与其有效数字位数与E Er r一样。一样。(3)(3)百分差百分差第45页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 46相对不确定度或百分差相对不确定度或百分差修约时末位数也修约时末位数也只进不舍只进不舍 Er=1.54%Er=1.6%Er=3.82%Er=3.9%E0=5.04%E0=6%第46页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 47间接测量量测量结果表示间接测量量测量结果表示 假设间接测量量假设间接测量量N=f(x，y，z.)其中其中x，y，z.为直接测量量为直接测量量则间接测量量最正确估值则间接测量量最正确估值 假如假如为直接测量量真值最正确估值为直接测量量真值最正确估值间接测量量真值估算间接测量量真值估算第47页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 48间接测量量不确定度估算间接测量量不确定度估算 不确定度不确定度相对不确定度相对不确定度当函数当函数 中各量间是乘除关系时，利用相对中各量间是乘除关系时，利用相对不确定度传递公式计算方便。不确定度传递公式计算方便。第48页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 49间接测量结果表示间接测量结果表示间接测量结果表示间接测量结果表示U U取一到两位有效数字，尾数只进不舍。取一到两位有效数字，尾数只进不舍。取一到两位有效数字，尾数只进不舍。取一到两位有效数字，尾数只进不舍。最终一位应于最终一位应于最终一位应于最终一位应于U UN N末位对齐。末位对齐。末位对齐。末位对齐。第49页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 50间接间接测量结果测量结果相对不确定度相对不确定度计算过程计算过程1、先求直接测量量不确定度、先求直接测量量不确定度ux，uy，；2、依据函数关系、依据函数关系 取对数取对数3、利用传递公式计算、利用传递公式计算N相对不确定度相对不确定度写出写出ln全微分式全微分式第50页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 51例例3 用单摆测重力加速度公式为用单摆测重力加速度公式为g=42l/T2，测得，测得T=2.0000.002s,l=100.0 0.1cm,试写试写出重力加速度出重力加速度g结果表示式结果表示式.解解:由由第51页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 52得得重力加速度重力加速度 g=(987.02.2)(cm/sg=(987.02.2)(cm/s2 2)对齐对齐第52页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 53第三部分第三部分数据处理基本方法数据处理基本方法 第53页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 54列表统计和处理数据时，应注意列表统计和处理数据时，应注意1 1、表格设计要、表格设计要合理合理，要要简单明了简单明了，能能完整地完整地统计试验统计试验数据。物理量排列应与测量次序一致。数据。物理量排列应与测量次序一致。2 2、各标题栏中应注明所列、各标题栏中应注明所列物理量名称、符号和单位物理量名称、符号和单位（数据不要重复书写单位）。（数据不要重复书写单位）。3 3、表中、表中数据数据要正确要正确反应测量有效数字反应测量有效数字。一、列表法一、列表法第54页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 554 4、提供与表格相关说明和参数（表格名称、测量、提供与表格相关说明和参数（表格名称、测量仪器规格、环境条件等），以利于对结果复查。仪器规格、环境条件等），以利于对结果复查。5 5、表格中所列主要是原始数据，主要中间计算结、表格中所列主要是原始数据，主要中间计算结果也可列入。果也可列入。第55页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 56举例举例-测钢丝直径测钢丝直径第56页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 57二二.作图法作图法作图法就是经过作图法就是经过图线图线将将物理量之间物理量之间关系关系直观地表示直观地表示出来方法出来方法。作好一张正确、实用、美观图是作好一张正确、实用、美观图是试验技能训练中一试验技能训练中一项基本功项基本功。试验作图试验作图不是示意图不是示意图，而是用图来表示试验中得到，而是用图来表示试验中得到物理量之间定量关系，要反应测量准确程度，必须物理量之间定量关系，要反应测量准确程度，必须满足一定满足一定作图规则作图规则。第57页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 58作图基本规则作图基本规则1 1、有完整列有数据表格。、有完整列有数据表格。2 2、选取适当坐标纸、选取适当坐标纸作图必须用坐标纸。作图必须用坐标纸。物理试验中惯用是直角坐标纸（毫米方格纸）物理试验中惯用是直角坐标纸（毫米方格纸）依据需要选取适当种类和大小坐标纸。依据需要选取适当种类和大小坐标纸。第58页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 593 3、确定坐标轴、确定坐标轴、确定坐标轴、确定坐标轴 习惯以横轴表示自变量，习惯以横轴表示自变量，习惯以横轴表示自变量，习惯以横轴表示自变量，以纵轴表示因变量。以纵轴表示因变量。以纵轴表示因变量。以纵轴表示因变量。在轴端部表明其所代表在轴端部表明其所代表在轴端部表明其所代表在轴端部表明其所代表物理量名称符号及其单位。物理量名称符号及其单位。物理量名称符号及其单位。物理量名称符号及其单位。第59页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 604 4 4 4、合理确定坐标分度、合理确定坐标分度、合理确定坐标分度、合理确定坐标分度应确保图上试验点坐标读数应确保图上试验点坐标读数应确保图上试验点坐标读数应确保图上试验点坐标读数有效数字位数不损失。有效数字位数不损失。有效数字位数不损失。有效数字位数不损失。轻易读出图上试验点坐标读轻易读出图上试验点坐标读轻易读出图上试验点坐标读轻易读出图上试验点坐标读数，用数，用数，用数，用1 1 1 1、2 2 2 2、5 5 5 5进行分度进行分度进行分度进行分度.坐标原点不一定从零开始坐标原点不一定从零开始坐标原点不一定从零开始坐标原点不一定从零开始第60页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 615 5、标出试验点、标出试验点用削尖铅笔以用削尖铅笔以“+”、“”、“”“”等记号标试验等记号标试验点。点。同一图上化几条图同一图上化几条图线时，每条图线要用线时，每条图线要用不一样符号标识。不一样符号标识。第61页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 626 6、连接试验曲线、连接试验曲线、连接试验曲线、连接试验曲线 用直尺、曲线板等工用直尺、曲线板等工用直尺、曲线板等工用直尺、曲线板等工具连线。具连线。具连线。具连线。图线应图线应图线应图线应细细细细而而而而光滑光滑光滑光滑。在连线时，尽可能经在连线时，尽可能经在连线时，尽可能经在连线时，尽可能经过较多点，不在线上各过较多点，不在线上各过较多点，不在线上各过较多点，不在线上各点应均匀分布在紧靠图点应均匀分布在紧靠图点应均匀分布在紧靠图点应均匀分布在紧靠图线两侧。线两侧。线两侧。线两侧。第62页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 63弹簧伸长弹簧伸长弹簧伸长弹簧伸长L L与受力与受力与受力与受力F F关系关系关系关系 （NoNo。5 5焦利秤）焦利秤）焦利秤）焦利秤）7 7、图注和说明、图注和说明、图注和说明、图注和说明在图纸显著位置在图纸显著位置在图纸显著位置在图纸显著位置写出图名和试验条写出图名和试验条写出图名和试验条写出图名和试验条件。件。件。件。第63页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 64图解法图解法图解法图解法利用已作好图线，定量地求得待测利用已作好图线，定量地求得待测量或得出相关量经验公式方法。量或得出相关量经验公式方法。当图线是直线时，尤为方便。当图线是直线时，尤为方便。直线图线图解步骤：直线图线图解步骤：第64页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 651）在）在所做直线上所做直线上选取选取相距较远相距较远两点，从图两点，从图上读取其坐标值（上读取其坐标值（x1，y1）、（）、（x2，y2）。）。2）求斜率）求斜率b：设直线方程为：设直线方程为：3）求截距）求截距a：第65页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 66弹簧伸长弹簧伸长弹簧伸长弹簧伸长L L与受力与受力与受力与受力F F关系关系关系关系 （NoNo。5 5焦利秤）焦利秤）焦利秤）焦利秤）这两点应在试这两点应在试这两点应在试这两点应在试验范围内相距远验范围内相距远验范围内相距远验范围内相距远一些。一些。一些。一些。在直线上所选在直线上所选在直线上所选在直线上所选两点用不一样标两点用不一样标两点用不一样标两点用不一样标号标出。号标出。号标出。号标出。第66页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 67因为绘制图线有一定主观随意性，用此法求值因为绘制图线有一定主观随意性，用此法求值比较粗糙，只用有效数字粗略地表示其准确度，比较粗糙，只用有效数字粗略地表示其准确度，不需要计算结果不确定度。不需要计算结果不确定度。第67页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 68三、逐差法三、逐差法逐差法是物理试验中惯用数据处理方法之一，惯逐差法是物理试验中惯用数据处理方法之一，惯用于用于处理自变量等间距处理自变量等间距改变数据。改变数据。逐差法：逐差法：把试验数据列成表格进行逐次项减把试验数据列成表格进行逐次项减可验证数据改变规律。可验证数据改变规律。分成高、低两组对应项相减。分成高、低两组对应项相减。可充分利用数据，降低测量误差。可充分利用数据，降低测量误差。第68页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 69由逐次项减数据基本相等，由逐次项减数据基本相等，可验证可验证L Li i与与F F 线性关系。线性关系。中间数据全没用，只有始末两个数据起作用。中间数据全没用，只有始末两个数据起作用。第69页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 70这时如将数据分成（这时如将数据分成（L L7 7，L L6 6，L L5 5，L L4 4）和（和（L L3 3，L L2 2，L L1 1，L L0 0）两组。）两组。这么就这么就充分利用了数据，保持了屡次测量优点。充分利用了数据，保持了屡次测量优点。第70页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 71本章重点本章重点1、试验课规则、试验课规则2、有效数字表示，修约规则，运算法则，读数、有效数字表示，修约规则，运算法则，读数3、不确定度、不确定度计算，修约规则计算，修约规则 A类不确定度，类不确定度，B类不确定度，合成类不确定度，合成 间接测量量不确定度计算过程间接测量量不确定度计算过程第71页 大学物理实验绪论大学物理实验绪论 72 4、测量结果表示：、测量结果表示：测测测测 U Uc c（单位）（单位）（单位）（单位）U Uc c是是是是合成不确定度，合成不确定度，合成不确定度，合成不确定度，测测测测是测量结果最正确预计值。是测量结果最正确预计值。是测量结果最正确预计值。是测量结果最正确预计值。注：注：注：注：U Uc c：取一到两位有效数字，尾数只进不舍。取一到两位有效数字，尾数只进不舍。取一到两位有效数字，尾数只进不舍。取一到两位有效数字，尾数只进不舍。测测测测 ：确保最终一位与：确保最终一位与：确保最终一位与：确保最终一位与U Uc c 末位对齐，末位对齐，末位对齐，末位对齐，修约规则修约规则修约规则修约规则:四舍六入五凑偶四舍六入五凑偶四舍六入五凑偶四舍六入五凑偶 5、数据处理方法：、数据处理方法：列表法，作图法，逐差法注意事项列表法，作图法，逐差法注意事项第72页