陈周六12节-青岛理工大学黄岛校区-大学物理实验

误差理论分析

大学物理实验课程绪论青岛理工大学物理实验中心 主讲：陈畅

/G2S/

§1 学生须知

§2 物理实验的重要作用§3 测量误差的基础知识 §4 实验数据处理基本方法

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§1 学 生 须 知 关于物理实验选课的几点说明： A、物理实验单独设课，是教学大纲规定的大学 公共基础必修课，课程和学分分两个学期，一共 1.5个学分。 B、物理实验在管理上为实验项目教师负责制， 即每位教师各负责1-2个实验项目.学生轮流到各 实验室内做不同的实验项目，会面临不同的教师 授课，网上选课只是选择上课的时间。各位学生 评教时请注意自己选课教师的上课表现。 C、希望以后大家选物理实验课时根据自己 合适时间来选。

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学生须知-物理实验课要求1. 每个班按各自的实验进度表上课。请务 必记住自己的实验进度并按实验内容提 前做好预习，不提前写好预习报告不允 许进行实验，所有实验要求现场完成并 上交实验报告。相关问题若有疑问请物 理实验楼403房间询问或403房间走廊橱 窗张贴的公示。2. 本学期物理实验课共上6次：1次实验绪 论课，4个实验项目，1次设计性实验 (考试实验).

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3.实验课不得无故迟到、早退，不得带食物进入实验室，进入实验室后请在教室前方课桌 上有实验签到本上签到！ 迟到早退者根据 情况扣除平时成绩。(注：1、2节实验课的 同学上课时间为早上07:30分) 4.若因事、因病而缺课，实验时让班长或课 代表向任课教师递交请假条，未做实验者应 及时找时间补做实验。

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5. 物理实验报告要求每次实验课测完数据后立刻处理数 据并且当堂上交，所以大家必须提前写好预习报告 画好表格，否则无法在上课时间内完成！ 6. 实验考试 平时的5份报告占总成绩50%, 1次设计性实验(考试实验)报告现场完成并上交，占 总成绩50%; 规定：无故缺做1个或以上实验者并且不补做，期末总 成绩直接记为0分; 本学期每个同学要提交5份平时报告和1次考试实验报 告，不得缺报告，缺一次报告扣除平时成绩的50%。

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本学期大学物理实验项目和进度安排本学期六个实验项目： 1、实验基础理论 2、三线摆法测刚体转动惯量实验(404房间) 3、用拉伸法测金属丝的杨氏模量(406房间) 4、电表改装和校正(407房间) 5、模拟法测绘静电场(407房间) 6、考试实验：钨丝灯泡伏安关系式测定(303房间) 学号尾数单数学生做 自组电桥测电流表内阻(303房间)学号尾 数双数学生做

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本学期实验项目和进度安排

选李良国老师的同学：第1周周六 第3周周六三线摆(404 房间)

第7周周六 第8周周六单号同学：钨丝灯 电

表改装 (407房间) (303房间) 双号同学：电桥法 (303房间) 模拟静电场 (407房间)

1,2

实验绪论课 (407房间)

3,4

杨氏模量 (406房间)

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本学期实验项目和进度安排

选库建国老师的同学第1周周六 第3周周六杨氏模量 (406房间)

第7周周六 第10周周六模拟静电场 单号同学：钨丝灯 (407房间) (303房间) 双号同学：电桥法 (303房间) 电表改装 (407房间)

1,2

实验绪论课 (407房间)

3,4

三线摆(404 房间)

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本学期实验项目和进度安排

选叶帆老师的同学：第1周周六 第3周周六电表改装 (407房间)

第7周周六 第11周周六单号同学：钨丝灯 三线摆 (404房间) (303房间) 双号同学：电桥法 (303房间) 杨氏模量 (406房间)

1,2

实验绪论课 (407房间)

3,4

模拟静电场 (407房间)

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本学期实验项目和进度安排

选陈畅老师的同学： 上午 第1周周六第3周周六模拟静电场 (407房间)

第7周周六 第12周周六杨氏模量 单号同学：钨丝灯 (406房间) (303房间) 双号同学：电桥法 (303房间) 三线摆 (404房间)

1,2

实验绪论课 (407房间)

3,4

电表改装 (407房间)

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物理实验基本程序每一次实验课包括课前预习、实验操作和实验报告三 个环节

1.课前预习 学生进入实验室之前必须进行预习 。预习时 应仔细阅读实验教材，着重理解实验原理，明 确实验的大体步骤及仪器使用注意事项。预习 时要求写出预习报告。 预习报告的内容：①实验目的；②实验原理 (包括公式及各量的物理意义、原理图、线路 图或光路图等)。

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2.实验操作课堂实验操作时，应根据实验的步骤和要求认真进行调 试、仔细观察和测量有关的物理量。

课堂实验可分为：①仪器的安装和调试；②观测(在明 确了实验目的和测量内容步骤并能正确使用仪器后可 进行正式观测);③记录(记录的内容：日期、时间、 地点、仪器及其编号、简图、简单过程、原始数据、 有关现象、随时发现的问题等，记录不得用铅笔); ④仪器还原(将其恢复到实验以前的状态)。

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3. 撰写实验报告实验报告是对实验全过程进行总结和深入理解的一个 重要步骤，要认真去做。·

报告内容：实验名称、实验目的、实验仪器及编号、 实验原理(在理解原理的基础上简要叙述，包括画出 原理图、电路图、实验装置图等)、简述实验步骤、 数据处理(将数据按一定函数关系求出结果，最后写 出测量结果表达式)、讨论(即对结果进行分析、判 断或对不确定度进行分析，包括对实验改进的意见)。

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物理实验报告格式要求和优秀实验报告范例

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§2.物理实验的重要作用物理学是一

门建立在实验基础上的科学，物理概念 的建立、物理规律的发展、物理理论的形成都必须以 严格的科学实验为基础，并通过科学实验来证实。在 物理学发展的过程中，从经典物理学到现代物理学， 纵观物理学三百多年的发展史，科学发展的每一步都 是以实验为先导的。

实验可以发现新事实，实验结果可以为理论的建立提供依据伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提 供了重要依据，库仑通过滑板实验提出了摩擦定律， 胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验、波雷里的 表面张力实验为物理学提供了新事实和新规律。

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实验又是检验理论正确与否的重要判据

理论物理与实验物理是相辅相成的，规律、公式是否正确必须 经受实验检验。只有经受住实验的检验，由实验所证实，才会得到 公认。●电磁场理论的提出与公认库仑定律 高斯定律 安培定律 法拉第定律 统一了电、磁、光现象, 预言了电磁波的存在并预 见到光也是一种电磁波1879年赫兹实验发现了

假说电磁场理论麦克斯韦方程组 二十多年后

麦克斯韦在

1865年提出

电磁场理论 才得到公认

电磁波的存在并证实电 磁波的传播速度是光速

1905年爱因斯坦的光量子假说总结了光的微粒说和波动说之间的争论， 能很好地解释勒纳德等人的光电效应实验结果，但是直到1916年当密 立根以极其严密的实验证实了爱因斯坦的光电方程之后，光的粒子性 才为人们所接受。 1973年丁肇中用高能同步加速器发现了J/ψ粒子，进一步证实 了盖尔曼1964年提出的夸克理论。

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物理实验是一门必修课，我们所开设的每 个实验题目都经过精心设计、安排，实验结果 也比较有定论，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物理理论 的理解，更重要的是可使同学们获得基本的实 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，是从事科学实验的起步， 同时在培养良好的科学素质及严谨的作风、实 事求是的精神方面也将起着潜移默化的作用。 希望同学们重视这门课程的学习，真正能学有 所得。

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§3

测量误差和数据处理的基础知识 (重点)

§3-1 测量及其误差 §3-2 误差的估算 §3-3 有效数字及其运算法则 §3-4 实验数据处理基本方法

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§3-1 物理实验离不开测量。 以电阻测量为例 包括：

测量及其误差

标准的物理测量结果应表示为：

X x

R = 910.3 0.4

测量对象

测量对象的量值

测量的误差

测量值的单位

那么到底什么是 物理测量？ 物理测量就是观测者将待测量与选作标准单位的物理量 进行比较的过程，测量结果是

待测量对于标准物理量的 倍数，加上单位就构成了测量数据。

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测

量

测量可分为直接测量和间接测量

– 直接测量是直接用仪器或器具测出量值的

测量。– 间接测量是指依据待测量和某几个直接测

得量的函数关系求出量值的测量。

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测量误差的定义和分类误差 N 测量值N 真值N0测量值N可能比真值大、也可能比真值小，通 常我们将绝对误差简称为误差；

误差的表示方法：

——绝对误差 △N ——相对误差 EN误差分类: 根据误差的性质和来源可将误差分为两大类;

——系统误差

——偶然误差