文档介绍：绪论
实验课的目的
学****基础实验方法,仪器和数据处理知识
通过对被测量的定量测量,对被测量及相关的物理过程有明确具体的了解。
锻炼手的操作技能
对实验装置的安装、调整,对计量器具的正确操作,是做好实验的基础.
学****实验的物理思想
每个实验都是一个物理过程,通过此过程将间接测量量转换为若干直接测量量,将难测量的量变换成容易测量的量,将测不准的量转换成比较测得准的量,在这些变换中有丰富的物理思想.
培养思维能力
思维是在观察的基础上,进行分析、综合、判断、推理和提出新思想的认识过程,它对任何工作都十分重要,在实验中是培养思维能力的很好的机会
测量是指用实验方法确定被测对象的量值的实验过程。可分为:
直接测量:被测量和同类单位的标准物或计量器具直接比较,得出被测量量值的测量。
例:一桌子的长度与米尺相比,。
间接测量:由一个或几个直接测得量经已知函数关系计算出被测量量值的测量。
例:测量单摆的摆长l和振动周期T,由已知公式算出重力加速度g。
测量结果给出被测量的量值,包括两部分:数值和单位,一般应给出不确定度。
测量仪器:是指用以直接或间接测出被测量对象量值的所有器具。
由于测量目的的不同,对仪器准确程度的要求也不用。表示仪器的性能有许多指标,其中最基本的是测量范围和准确度指标。一般是在满足测量要求的条件下,尽量选用准确程度低的仪器,减少准确度高的仪器的使用次数,可以减少在反复使用时的损耗,延长使用寿命。
真值(a):不依人的意志为转移的真实大小
误差():测量值减去真值的差
误差产生的原因:a:测量仪器只能准确到一定程度。
b:观察者操作和读数不能十分准确等。
研究误差的目的:a:尽量减小测量值中影响较大的误差
b:对残存的误差的大小给出某种估计能(估计不确定度)
绝对误差: (注意:绝对误差与误差绝对值不同)
相对误差:
系统误差:测量值随测量条件的改变(换表、增加摆角等)而改变产生的误差。
随机误差:同一条件下,对同一物理量进行重复测量,各次测量值一般不完全相同。是多项偶然因素综合作用的结果,在测量前不能得知测量值将偏大或偏小。
算术平均值:
n越大,算术平均值越接近真值,可以用算术平均值作为被测量真值的最佳估值,又当测量值的误差中包含已知的系统误差,这时应当用算术平均值加上修正值为被测量真值的最佳估值。
具有随机误差的测量值将是分散的,对同一被测量做几次测量,表征测量结果分散性的量S称为实验标准偏差。
S反映了随机误差的分布特征,S大表示测量值分散,随机误差的分布范围宽,n为数据的个数,为测量值,为平均值。
平均值的实验标准偏差:
实验标准偏差的意义:
标准偏差小的测量值,表示分散范围较窄或比较向中间集中,这种表现显示测量值偏离真值的可能性较小,即测量值的可靠性高。
关于测量次数n,一般的原则是:在随机误差较大的测量中要多测几次,一般实验取6-10次为宜。
测量值只能是真值的近似值,测量值与真值之差的可能的范围,即测量的不确定度。
测量不确定度的来源有多个,但在计算方法上只有两类:
一类:A类分量——是用统计学方法计算的分量,是随机误差性质的不确定度。
另一类:B类分量——是用其他方法(非统计方法)评定的分量,是系统误差性质的不确定度。
计算不确定度,常用标准差去表示,称为标准不确定度。
(a)——A类分量(直接测量)
(b)——B类分量(直接测量)
其中,为x误差的某一项的误差限,S为标准差,R为与该未定系差分量可能分布有关的常数。
对一个物理量测定之后,要计算测得值的不确定度,由于测得值的来源不止一个,所以,要合成标准不确定度。
(c)
上式中可以是A类评定或B类评定。
对于间接测量,设被测量Y由m个不相关的直接被测量算出,它们的关系为,各的标准不确定度为,则y的合成标准不确定度为:
(1)仪器上显示的数字均应读出(包括最后一位的估读)并记录。
(2)运算后判断有效数字位数的一般规则:
a:测量值的数值的有效数字是到不确定度末位为止。
b:加减运算后的有效数字,加减也算运算后的末位,应当和参加运算各数中,最先出现的可疑位一致。
例:
+
()
乘除运算后的有效数字位数,可估计为和参加运算各数中有效数字位数最少的相同。
例:
实验前要认真预****br/>实验时要严肃认真、服从指导,如实记录实验数据。爱护仪器,保持安静,遵守纪律,不准动用与本