大学物理实验绪论4.ppt
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大学物理实验绪论课大学物理实验绪论课(续续)实验报告主要内容如下实验报告主要内容如下:
11、实验名称、实验名称-实验项目或实验选题实验项目或实验选题.22、实验目的、实验目的希望得到的结果和实现的目标希望得到的结果和实现的目标.33、实验原理、实验原理用高度概括的文字语言给出实验的理论用高度概括的文字语言给出实验的理论依据、计算公式及原理图依据、计算公式及原理图.44、实验仪器、实验仪器-仪器名称、型号仪器名称、型号、规格等、规格等.66、实验步骤、实验步骤-主要实验步骤主要实验步骤.77、实验数据处理、实验数据处理.88、分析与讨论、分析与讨论对实验结果以合理评价对实验结果以合理评价.55、实验环境、实验环境时间、地点时间、地点、温度、温度、气压等、气压等.11、定义:
由于测量误差的、定义:
由于测量误差的存在而对被测量值不能确存在而对被测量值不能确定的程度定的程度,它是测量质量的它是测量质量的表述。
表述。
2、分类、分类(11)AA类不确定度分量类不确定度分量UUAiAi(aa)定义:
定义:
由观测列的统由观测列的统计分析评定的不确定度计分析评定的不确定度,也也称统计不确定度。
称统计不确定度。
(bb)大小:
等于平均值的大小:
等于平均值的标准偏差。
即:
标准偏差。
即:
(22)BB类不确定度分量类不确定度分量UUBjBj(aa)定义:
由定义:
由不同于不同于AA类分类分量的其它方法分析评定的不量的其它方法分析评定的不确定度确定度,也称非统计不确定也称非统计不确定度。
度。
(bb)大小:
大小:
仪仪是仪器误差限是仪器误差限一、不确定度一、不确定度(bb)大小:
等于平均值的大小:
等于平均值的标准偏差。
即:
标准偏差。
即:
(22)BB类不确定度分量类不确定度分量UUBjBj(aa)定义:
由定义:
由不同于不同于AA类分类分量的其它方法分析评定的不量的其它方法分析评定的不确定度确定度,也称非统计不确定也称非统计不确定度。
度。
(bb)大小:
大小:
仪仪是仪器误差限是仪器误差限33、不确定度的合成、不确定度的合成当各分量互相独立且有相当各分量互相独立且有相同的置信概率时同的置信概率时对于单次测量对于单次测量二、测量结果评价二、测量结果评价测量结果的表达形式测量结果的表达形式xxUU(单位)单位)xx待测物理量;待测物理量;为该物理量的测量为该物理量的测量值值(已修正已修正);UU不确定度。
不确定度。
(11)物理意义)物理意义测量结果是一个范围(测量结果是一个范围(UU,UU),),它表示待测它表示待测物理量的真值有一定的物理量的真值有一定的概率概率落在上述范围内。
落在上述范围内。
(22)三要素:
测量值;不)三要素:
测量值;不确定度;单位。
确定度;单位。
如:
如:
L=2.13240.0003L=2.13240.0003米米。
33、不确定度的合成、不确定度的合成当各分量互相独立且有相当各分量互相独立且有相同的置信概率时同的置信概率时对于单次测量对于单次测量二、测量结果评价二、测量结果评价测量结果的表达形式测量结果的表达形式xxUU(单位)单位)xx待测物理量;待测物理量;为该物理量的测量为该物理量的测量值值(已修正已修正);UU不确定度。
不确定度。
(11)物理意义)物理意义测量结果是一个范围(测量结果是一个范围(UU,UU),),它表示待测它表示待测物理量的真值有一定的概率物理量的真值有一定的概率落在上述范围内。
落在上述范围内。
(22)三要素:
测量值;不)三要素:
测量值;不确定度;单位。
确定度;单位。
如:
如:
L=2.13240.0003L=2.13240.0003米米。
2、直接测量结果评价直接测量结果评价(11)测量值)测量值(bb)多次测量:
取算术平多次测量:
取算术平均值均值。
(22)不确定度)不确定度(aa)单次测量:
单次测量:
(aa)单次测量:
取测量值单次测量:
取测量值。
(bb)多次测量多次测量(33)直接测量结果表达式)直接测量结果表达式(aa)单次测量:
单次测量:
2、直接测量结果评价直接测量结果评价(11)测量值)测量值(aa)单次测量:
取测量值单次测量:
取测量值。
(bb)多次测量:
取算术平多次测量:
取算术平均值均值。
(22)不确定度)不确定度(aa)单次测量:
单次测量:
(bb)多次测量多次测量33、间接测量结果评价、间接测量结果评价(11)间接测量的最佳值)间接测量的最佳值对于一般函数对于一般函数将将直接测量的最佳值直接测量的最佳值代入代入函数式进行计算函数式进行计算,所得所得结果即为间接测得值结果即为间接测得值yy的最的最佳值佳值(bb)多次测量多次测量(33)直接测量结果表达式)直接测量结果表达式(aa)单次测量:
单次测量:
(bb)多次测量多次测量33、间接测量结果评价、间接测量结果评价(11)间接测量的最佳值)间接测量的最佳值对于一般函数对于一般函数将将直接测量的最佳值直接测量的最佳值代入代入函数式进行计算函数式进行计算,所得所得结果即为间接测得值结果即为间接测得值yy的最的最佳值佳值
(2)间接测量的不确定度间接测量的不确定度对于对于间接测量不确定度传播公间接测量不确定度传播公式式:
注意注意:
各直接测量值应相互各直接测量值应相互独立独立;各各应有相同的置应有相同的置信概率信概率;一般只取一位一般只取一位有效数值有效数值.(3)间接测量结果表达式间接测量结果表达式
(2)间接测量的不确定度间接测量的不确定度对于对于间接测量不确定度传播公间接测量不确定度传播公式式:
注意注意:
各直接测量值应相互各直接测量值应相互独立独立;各各应有相同的置应有相同的置信概率信概率;一般只取一位一般只取一位有效数值有效数值.(3)间接测量结果表达式间接测量结果表达式三、三、有效数字有效数字11、定义定义准确数字加存疑数字准确数字加存疑数字有效有效数字数字的位数的位数例例:
2.36(:
2.36(三三位位);0.024();0.024(二二位位);0.208();0.208(三位三位);0.260();0.260(三三位位).).注意注意:
(11)测量时,一般必须在)测量时,一般必须在仪器的最小分度内再估读仪器的最小分度内再估读一位。
一位。
(2)单位换算时,有效数单位换算时,有效数字的位数不应改变。
字的位数不应改变。
三、三、有效数字有效数字11、定义定义准确数字加存疑数字准确数字加存疑数字有效有效数字数字的位数的位数例例:
2.36(:
2.36(三三位位);0.024();0.024(二二位位);0.208();0.208(三位三位);0.260();0.260(三三位位).).注意注意:
(11)测量时,一般必须在)测量时,一般必须在仪器的最小分度内再估读仪器的最小分度内再估读一位。
一位。
(2)单位换算时,有效数单位换算时,有效数字的位数不应改变。
字的位数不应改变。
22、有效数字的修约规则有效数字的修约规则“四舍、大于五入、逢五四舍、大于五入、逢五凑偶凑偶”例例:
3.14459=3.14(:
3.14459=3.14(三位三位)3.1425009=3.143(3.1425009=3.143(四位四位)3.14250=3.142(3.14250=3.142(四位四位)3.14350=3.144(3.14350=3.144(四位四位)对于不确定度对于不确定度,一般只入一般只入不舍不舍.例例:
0.00332=0.004(:
0.00332=0.004(一位一位)33、测量结果不确定度及、测量结果不确定度及有效数字的取法有效数字的取法22、有效数字的修约规则有效数字的修约规则“四舍、大于五入、逢五四舍、大于五入、逢五凑偶凑偶”例例:
3.14459=3.14(:
3.14459=3.14(三位三位)3.1425009=3.143(3.1425009=3.143(四位四位)3.14250=3.142(3.14250=3.142(四位四位)3.14350=3.144(3.14350=3.144(四位四位)对于不确定度对于不确定度,一般只入一般只入不舍不舍.例例:
0.00332=0.004(:
0.00332=0.004(一位一位)33、测量结果不确定度及、测量结果不确定度及有效数字的取法有效数字的取法(11)确定最后结果的)确定最后结果的有效有效数字位数的一般原则数字位数的一般原则:
由不由不确定度决定确定度决定.(22)不确定度的有效数)不确定度的有效数字一字一般只取一位。
般只取一位。
(33)结果的最后一位要与)结果的最后一位要与不确定度的最后一位对齐。
不确定度的最后一位对齐。
如:
测量结果为如:
测量结果为4.2315,4.2315,不不确定度为确定度为0.002,0.002,则则4.23150.0024.23150.002(错)(错)4.2320.0024.2320.002(对)(对)(11)确定最后结果的)确定最后结果的有效有效数字位数的一般原则数字位数的一般原则:
由不由不确定度决定确定度决定.(22)不确定度的有效数)不确定度的有效数字一字一般只取一位。
般只取一位。
(33)结果的最后一位要与)结果的最后一位要与不确定度的最后一位对齐。
不确定度的最后一位对齐。
如:
测量结果为如:
测量结果为4.2315,4.2315,不不确定度为确定度为0.002,0.002,则则4.23150.0024.23150.002(错)(错)4.2320.0024.2320.002(对)(对)44、有效数字的运算、有效数字的运算原则原则:
(1)1)准确数字与准确数字运准确数字与准确数字运算算,其结果仍为准确数字其结果仍为准确数字.
(2)
(2)存疑数字与准确数字存疑数字与准确数字(或存疑数字或存疑数字)运算运算,其结果其结果为存疑数字为存疑数字.(3)(3)运算结果一般只保留运算结果一般只保留一位存疑数字一位存疑数字.四、四、数据处理基本方法数据处理基本方法11、列表法、列表法要求:
(要求:
(11)简单明了;)简单明了;(22)标明物理量的含义、)标明物理量的含义、单位;单位;(33)表中的数据是有效数)表中的数据是有效数据;据;(44)必要的文字说明。
)必要的文字说明。
44、有效数字的运算、有效数字的运算原则原则:
(1)1)准确数字与准确数字运准确数字与准确数字运算算,其结果仍为准确数字其结果仍为准确数字.
(2)
(2)存疑数字与准确数字存疑数字与准确数字(或存疑数字或存疑数字)运算运算,其结果其结果为存疑数字为存疑数字.(3)(3)运算结果一般只保留运算结果一般只保留一位存疑数字一位存疑数字.四、四、数据处理基本方法数据处理基本方法11、列表法、列表法22、作图法、作图法确定坐标纸;确定坐标纸;选坐标轴:
(选坐标轴:
(aa)自变自变量作横坐标,因变量作纵量作横坐标,因变量作纵坐标。
(坐标。
(bb)标出坐标轴标出坐标轴所表示的物理量名称、单所表示的物理量名称、单位;位;(33)确定坐标比例及标度;)确定坐标比例及标度;(44)描点;)描点;(55)联线;)联线;(66)必要的文字说明(图)必要的文字说明(图名、条件、比例等)。
名、条件、比例等)。
要求:
(要求:
(11)简单明了;)简单明了;(22)标明物理量的含义、)标明物理量的含义、单位;单位;(33)表中的数据是有效数)表中的数据是有效数据;据;(44)必要的文字说明。
)必要的文字说明。
22、作图法、作图法确定坐标纸;确定坐标纸;选坐标轴:
(选坐标轴:
(aa)自变自变量作横坐标,因变量作纵量作横坐标,因变量作纵坐标。
(坐标。
(bb)标出坐标轴标出坐标轴所表示的物理量名称、单所表示的物理量名称、单位;位;33、逐差法、逐差法问题:
如测金属丝的杨问题:
如测金属丝的杨氏模量氏模量,在每增挂一个法在每增挂一个法码时码时,金属丝的伸长量分金属丝的伸长量分别为别为nn00、nn11、nn22
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