浙江工业大学物理实验绪论(新)

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1、版权所有, 1997 (c) Dale Carnegie & Associates, Inc.物理实验室规则：物理实验室规则： 1. 1.保持安静的实验环境，请不要高声说话保持安静的实验环境，请不要高声说话. . 2.2.爱护实验设备爱护实验设备, ,严格按实验操作规程和仪器使用说明来严格按实验操作规程和仪器使用说明来做实验做实验, ,如果在没有弄懂实验原理或没有掌握仪器的正如果在没有弄懂实验原理或没有掌握仪器的正确使用方法确使用方法, ,就匆忙实验而损坏仪器就匆忙实验而损坏仪器, ,要照价赔偿要照价赔偿; ;如果不如果不遵守实验纪律或违反操作规程而损坏仪器遵守实验纪律或违反操作规程而

2、损坏仪器, ,要加倍赔偿要加倍赔偿. . 3. 3.实验观测完成，经教师审查通过方可结束，并及时整实验观测完成，经教师审查通过方可结束，并及时整理好仪器，放妥桌椅，离开实验室。理好仪器，放妥桌椅，离开实验室。 4. 4.实验中碰到问题时实验中碰到问题时, ,应先自己进行独立思考应先自己进行独立思考, ,改变一碰改变一碰到问题就问教师的学习习惯到问题就问教师的学习习惯, ,培养自己分析问题和解决培养自己分析问题和解决问题的能力问题的能力. .当然当然, ,仪器出现故障或自己确实感到无能为仪器出现故障或自己确实感到无能为力时力时, ,应及时请教老师应及时请教老师, ,与教师一起来解决与教师一起来解

3、决, ,并学习教师解并学习教师解决问题的方法决问题的方法, ,以尽快提高自己解决问题的应变能力以尽快提高自己解决问题的应变能力 课程的考核形式: 平时实验考评:实验预习,实验操作,实验报告,实验纪律和态度等; 实验笔试:在本课程结束前约一个月进行实验理论考试,侧重实验原理、方法和实验基本知识的考核(实验B类在本课程结束时笔试); 实验操作考试:在本课程结束时进行,考所有做过的实验,侧重于考评实验技能.总成绩由上述三项成绩按一定比例构成.为激励同学们学好本课程,对平时成绩和笔试成绩总评在前约30%名的同学,可以免操作考试,代之以选做设计实验或近代物理实验.实验教学形式: 本课程采用单元教学法本课

4、程采用单元教学法, , 要求先做好课前要求先做好课前预习预习, ,全面掌握本单元各实验的原理、方全面掌握本单元各实验的原理、方法和实验的基本要求法和实验的基本要求. .上课时教师讲解实上课时教师讲解实验原理、实验过程和操作步骤、注意事验原理、实验过程和操作步骤、注意事项等；每位同学独立完成实验；项等；每位同学独立完成实验； 实验课不准无故缺课，原则上也不安排补做。实验课不准无故缺课，原则上也不安排补做。缺一个实验，取消平时成绩，缺二个实验或二缺一个实验，取消平时成绩，缺二个实验或二个以上实验，本课程不极格。个以上实验，本课程不极格。 发现抄袭实验数据或实验报告雷同，均作零分发现抄袭实验数据或实

5、验报告雷同，均作零分计。计。 每个实验均要求写出规范、科学的实验报告，每个实验均要求写出规范、科学的实验报告，书写格式请参看课本书写格式请参看课本“实验报告范例实验报告范例”。实验。实验名称、实验目的、实验仪器设备、实验原理及名称、实验目的、实验仪器设备、实验原理及实验步骤等实验步骤等 测量和单位 测量：待测物理量与被选作标准的同类物理量进行比较，以确定它是标准量的倍数。标准量称为该物理量的单位，倍数称为待测量的数值（举例说明）。一个物理量必须由数值和单位组成。 测量的分类:测量可以分为直接测量和间接测量.例：钢球的体积V可由测得钢球的直径D，用公式 计算得到，式中D为直接测量量，V为间接测量

6、量。361DV 量值与其客观真值之差。 误差的两种表示法： 绝对误差=测量值被测量量的真值。 相对误差= ( %)被测量量的真值测量的绝对误差 1.系统误差： 定义：在同一被测量的多次测量过程中保持常数或以可预知方式变化的测量误差分量。 主要来源：由仪器本身缺陷而产生的误差，如零值误差，量值误差等；调整误差；测量附件误差；理论与方法误差；环境误差等。 处理方法：首先查出产生系统误差的源，其次通过实验手段对系统误差加以补偿、抵消，以消除或尽可能减少系统误差，最后对残留的系统误差作出估算。偶然误差 （1）定义：在同一被测量的多次测量过程中，绝对值与符号以不可预知的方式变化并具有抵偿性的测量误差分量

7、。 （2）来源及特点：偶然误差是实验中各种随机因素的微小变动而引起的，因而，某一次测量结果的偶然误差是没有规律的（随机性），但对某一物理量在相同条件下进行足够多次的重复测量，则每次测量的偶然误差服从一定的统计分布（正态分布或高斯误差分布）规律，且具有：有界性、对称性和单峰性、抵偿性四个特点。处理方法： 偶然误差无法消除，但由误差分布的对称性可知，增加测量次数能在一定程度上减少偶然误差，所以，对有限次测量（普通物理实验的测量次数在五次左右），我们要合理地估算出测量的偶然误差，估算的理论依据是正态分布理论，其结论有： 当系统误差已被消除时，测量值的算术平均值最接近被测量的真值，测量次数越多，接近程

8、度越好，因此，对多次测量，我们用算术平均值表示测量结果的最佳值。即： 一测量列的偶然误差用正态分布的标准偏差来估算。计算公式为： 其中：niiinxxxxxnnnx12111)(111)()(22 ninixxxSx), 2 , 1( ,nixxxii示 定义：表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，它表征了被测量量的真值所处的量值范围的评定。 不确定度的分量：A类分量类分量：多次重复测量用统计方法计算出来的分量A。比如上述的Sx就属于A类分量。B类分量类分量：用其它方法（基于经验或其它信息）估算出的分量B。如残留系统误差的估计值属于B类分量。 总不确定度（以后简称为不确定度）：由上

9、述两类分量的方和根合成得到： 测量结果的表示测量结果的表示：应给出被测量的量值（算术平均值） ，求出测量结果的总不确定度 ，并标明物理量的单位，测量结果记为：22BA22BA)(单位 xx 分为两类 单次测量 多次测量： 仪器误差仪：任何仪器，由于技术上的局限，总存在误差。在正确使用仪器的条件下，测量所得结果与被测量的真值之间可能存在的最大误差。如最小分度值为0.01MM的千分尺，其仪器误差（又常称为示值误差）为0.004MM。 单次测量时一般不计算A类分量A（尽管A依然存在，但在单次测量条件下，往往是仪比A大得多，故忽略A对总不确定度的贡献），取 = 仪。 估算A类分量A= 估算B类分量B=