物理实验绪论省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

通 知 各班学习委员各班学习委员以班级为单位以班级为单位，务必于，务必于第二第二周周一（周周一（9 9月月9 9日）下午日）下午1:30-4:301:30-4:30到综合楼到综合楼307307 买汇报纸买汇报纸，每份，每份4 4元，共元，共2020张，两学期共做张，两学期共做17(9+8)17(9+8)个试验。个试验。领汇报箱钥匙领汇报箱钥匙，钥匙押金，钥匙押金100100元，第二学期元，第二学期试验结束后，在选课系统信息栏会通知返还试验结束后，在选课系统信息栏会通知返还钥匙退押金时间。钥匙退押金时间。第1页 物物 理理 实实 验验 (绪论）绪论）基础物理试验中心.9.9第2页序言oo1.1.网上选课须知及相关要求网上选课须知及相关要求oo2.2.开设物理试验课目标开设物理试验课目标oo3.3.课程内容设置课程内容设置oo4.4.试验课教学步骤及其要求试验课教学步骤及其要求oo5.5.考评方法考评方法第3页1.1.网上选课须知及相关要求网上选课须知及相关要求(2)(2)本学期共做本学期共做9 9个试验，其中有个试验，其中有6 6个必选试验，个必选试验，3 3个任选试验，个任选试验，每人每七天只能选择一个试验每人每七天只能选择一个试验。试验试验43请在网上下载讲义，请在网上下载讲义，网址网址http:/。(1)(1)大学物理试验选课系统会在大学物理试验选课系统会在第第2 2周周二早晨周周二早晨8:008:00开通开通，开通前同学一定要修改密码，认真阅读信息公布栏中开通前同学一定要修改密码，认真阅读信息公布栏中 大学物理试验教学管理要求和大学物理试验选课说大学物理试验教学管理要求和大学物理试验选课说 明，平时要注意浏览信息栏公布通知。明，平时要注意浏览信息栏公布通知。(从教务处网从教务处网 页进入页进入)必须先在教务处系统选课，然后才能在物理试验系必须先在教务处系统选课，然后才能在物理试验系统选课统选课！试验试验9热电偶测温技术热电偶测温技术 试验试验19全息摄影全息摄影权重权重0.9第4页(3)(3)注注意意自自己己选选择择试试验验时时间间不不要要与与其其它它课课程程冲冲突突，如如有有冲冲突突尽尽快快在在系系统统上上申申请请取取消消原原来来所所预预约约试试验验（选选课课期期间间退退课课理理由由随随便便），随随时时都都会会得得到到同同意意，之之后后才才有有资资格格在在网网上上重重新新选选择择试试验验及及时时间间。第第4 4周周周周二二早早晨晨8:008:00后后，再再想想取取消消试试验验预预约将严格按照要求执行。约将严格按照要求执行。期末不安排补课。期末不安排补课。(4)(4)重修、补修、密码错误和咨询选课事宜。到综合教学重修、补修、密码错误和咨询选课事宜。到综合教学 楼楼307307办理，办理时间第办理，办理时间第2 21616周，每七天一五下午周，每七天一五下午 1:30-5:00 1:30-5:00。先选先选试验试验20示波器原理与使用示波器原理与使用，后选后选试验试验43磁滞回线磁滞回线第5页(5)(5)事假事假(除极特殊原因除极特殊原因)普通不会得到同意。普通不会得到同意。请事假需请事假需提前提前2 2 周申请周申请,请假时必须写清事由、学生姓名和学号，以及原请假时必须写清事由、学生姓名和学号，以及原 来预约时间，由院系辅导员签字并加盖院系公章；经教来预约时间，由院系辅导员签字并加盖院系公章；经教 师确认情况属实后方可在网上取消原来所预约试验。否师确认情况属实后方可在网上取消原来所预约试验。否 则只能按则只能按“缺课缺课”处理。处理。(6)(6)请病假请病假,除了要提交由院系辅导员签字并加盖院系公章除了要提交由院系辅导员签字并加盖院系公章 请假条外请假条外,还必须有医院证实及诊疗书（复印件还必须有医院证实及诊疗书（复印件)，经教经教 师确认情况属实后方可在网上取消该生原来所预约试验师确认情况属实后方可在网上取消该生原来所预约试验(7)无故不来上课者，试验成绩记为零分。不论何种原因缺无故不来上课者，试验成绩记为零分。不论何种原因缺席席两次以上（含两次）同学，本学期课程不经过。两次以上（含两次）同学，本学期课程不经过。第6页(8)(8)上课时要持本人学生证或身份证，代替或找他人做试验者，上课时要持本人学生证或身份证，代替或找他人做试验者，按校规处罚。按校规处罚。(9)(9)爱护仪器设备爱护仪器设备,不准私自拆卸仪器不准私自拆卸仪器,仪器发生故障应马上仪器发生故障应马上汇报汇报,损坏仪器要照章赔偿损坏仪器要照章赔偿.(10)(10)试验汇报在做完试验一周内投入任课教师汇报箱内。试验汇报在做完试验一周内投入任课教师汇报箱内。每拖每拖一周扣一周扣1010分，扣到零为止。分，扣到零为止。教师将批改后试验汇报投入三楼各教师将批改后试验汇报投入三楼各班试验汇报箱内，由各班学习委员统一取回。班试验汇报箱内，由各班学习委员统一取回。上课迟到上课迟到1515分钟以内，按时间长短扣分分钟以内，按时间长短扣分,迟到迟到1515分钟以上，取分钟以上，取消此次试验资格。消此次试验资格。注意：注意：上课时不要把水瓶、书包等与试验无关东西上课时不要把水瓶、书包等与试验无关东西放在试验台上。放在试验台上。第7页2.2.开设物理试验课目标开设物理试验课目标(物理试验主要作用物理试验主要作用)物理学是一门以试验为基础学科，物理学概念形成、物物理学是一门以试验为基础学科，物理学概念形成、物理规律发觉以及理论建立，都以试验为基础，并受到试验理规律发觉以及理论建立，都以试验为基础，并受到试验检验，能够说，检验，能够说，没有物理试验，就没有物理学，没有物理没有物理试验，就没有物理学，没有物理试验重大突破，就没有物理学发展。试验重大突破，就没有物理学发展。经典力学中基本定律几乎全部是试验结果总结与推广，经典力学中基本定律几乎全部是试验结果总结与推广，如自由落体定律、惯性定律等都是由伽利略经过试验发如自由落体定律、惯性定律等都是由伽利略经过试验发觉和总结出来；觉和总结出来；在在19世纪之前，没有纯粹理论物理学家，全部物理学家，世纪之前，没有纯粹理论物理学家，全部物理学家，包含对物理理论发展有重大贡献牛顿、菲涅耳、麦克斯维包含对物理理论发展有重大贡献牛顿、菲涅耳、麦克斯维等，都亲自从事试验工作；等，都亲自从事试验工作；电磁学研究，也是从库仑创造扭称并用来测量电荷之电磁学研究，也是从库仑创造扭称并用来测量电荷之间作用力开始；间作用力开始；杨氏干涉试验确立了光波动学说；卢瑟福杨氏干涉试验确立了光波动学说；卢瑟福粒子散射粒子散射试验揭开了原子秘密。试验揭开了原子秘密。第8页当代最为人们注目标诺贝尔物理学奖,从19第一次授奖至今已经有得150多名得主，其中主要以试验物理方面成就而获奖者约占73，试验物理大师数不胜数：伦 琴、塞曼、居里夫妇、密立根、丁肇中等由此可见，物理试验在物理学发展中地位是非常主要！由此可见，物理试验在物理学发展中地位是非常主要！我们物理试验课程不是探索性科学试验研究，它是为科我们物理试验课程不是探索性科学试验研究，它是为科学试验打基础，物理试验中所包括试验思想、试验方法和学试验打基础，物理试验中所包括试验思想、试验方法和试验伎俩等是各门科学试验基础。试验伎俩等是各门科学试验基础。（1 1 1 1）学习试验知识和试验方法）学习试验知识和试验方法）学习试验知识和试验方法）学习试验知识和试验方法 经过对试验现象观察、分析和对物理量测量，学习经过对试验现象观察、分析和对物理量测量，学习物物理试验知识和设计思想，掌握基本试验测量方法理试验知识和设计思想，掌握基本试验测量方法。试验课主要目标：试验课主要目标：第9页（2 2 2 2）培养试验能力）培养试验能力）培养试验能力）培养试验能力借助教材或仪器说明书正确使用借助教材或仪器说明书正确使用惯用仪器惯用仪器；利用所学物理学理论对试验现象进行初步分析判断；利用所学物理学理论对试验现象进行初步分析判断；正确统计和处理试验数据，绘制试验曲线，说明试验结果，正确统计和处理试验数据，绘制试验曲线，说明试验结果，撰写合格试验汇报；撰写合格试验汇报；能够依据试验目标和仪器设计出合理试验。能够依据试验目标和仪器设计出合理试验。（3 3 3 3）提升试验素养）提升试验素养）提升试验素养）提升试验素养培养理论联络实际和培养理论联络实际和实事求是实事求是科学作风科学作风；严厉认真严厉认真工作态度工作态度；主动研究和创新主动研究和创新探索精神探索精神；恪守纪律、团结协作和爱护公共财产恪守纪律、团结协作和爱护公共财产优良品德。优良品德。第10页绪绪论论部部分分测量与误差测量与误差物理试验数据处理方法物理试验数据处理方法有效数字及运算规则有效数字及运算规则测量不确定度测量不确定度试验部分试验部分基础性试验基础性试验研究性试验研究性试验综合性试验综合性试验设计性试验设计性试验3.3.物理试验课物理试验课内容设置内容设置内容设置内容设置第11页 试验试验试验试验1 1 1 1 拉伸法测扬氏摸量拉伸法测扬氏摸量拉伸法测扬氏摸量拉伸法测扬氏摸量试验试验试验试验2 2 2 2 水表面张力系数测定水表面张力系数测定水表面张力系数测定水表面张力系数测定试验试验试验试验3 3 3 3 直流平衡电桥测电阻直流平衡电桥测电阻直流平衡电桥测电阻直流平衡电桥测电阻试验试验试验试验5 5 5 5 霍尔效应；试验霍尔效应；试验霍尔效应；试验霍尔效应；试验6 6 6 6 利用霍尔效应测磁场利用霍尔效应测磁场利用霍尔效应测磁场利用霍尔效应测磁场试验试验试验试验7 7 7 7 光等厚干涉光等厚干涉光等厚干涉光等厚干涉试验试验试验试验8 8 8 8 液体旋光率测定液体旋光率测定液体旋光率测定液体旋光率测定试验试验试验试验9 9 9 9 热电偶测温技术热电偶测温技术热电偶测温技术热电偶测温技术/试验试验试验试验10 10 10 10 温度传感技术温度传感技术温度传感技术温度传感技术试验试验试验试验12 12 12 12 密立根油滴试验密立根油滴试验密立根油滴试验密立根油滴试验试验试验试验试验19 19 19 19 全息摄影全息摄影全息摄影全息摄影试验试验试验试验20 20 20 20 示波器原理与使用示波器原理与使用示波器原理与使用示波器原理与使用试验试验试验试验4343磁滞回线磁滞回线磁滞回线磁滞回线试验试验试验试验3838巨磁电阻巨磁电阻巨磁电阻巨磁电阻本学期试验题目以下：本学期试验题目以下：(每个项目每个项目2 2小时小时)共共14个项目。注意：红字为必选试验个项目。注意：红字为必选试验第12页物理试验课基本过程物理试验课基本过程课堂操作课堂操作课前预习课前预习课后总结课后总结4.4.试验课教学步骤及其要求试验课教学步骤及其要求试验课教学步骤及其要求试验课教学步骤及其要求第13页 大学物理实验报告姓 名 学 号 院系班级 做实验时间 第 周，周 ，第 节任课教师评语 说明：报告必须写清实验目、要求、主要仪器设备、原理、内容、操作步骤和方法、数据表（重新整理原始数据）、数据处理、结果分析、讨论、质疑与建议等。成成绩绩任课教师签字任课教师签字预习汇报要求预习汇报要求:第14页(1)(1)试验目标试验目标如：试验如：试验 分光计调整和使用分光计调整和使用试验目标试验目标1 1了解分光计结构与工作原理；了解分光计结构与工作原理；2 2掌握分光计调整思想和使用方法；掌握分光计调整思想和使用方法；3 3学会用最小偏向角法测量玻璃折射率原理和方法学会用最小偏向角法测量玻璃折射率原理和方法4 4学会间接测量不确定度分析和计算方法。学会间接测量不确定度分析和计算方法。(2)试验原理试验原理必须要用简明扼要语言文字叙述。必须要用简明扼要语言文字叙述。所用公式及其起源，简明推导过程。所用公式及其起源，简明推导过程。画出原理图或试验装置示意图。如图不止一张，应依次编画出原理图或试验装置示意图。如图不止一张，应依次编号，安插在对应文字附近。号，安插在对应文字附近。第15页 (3)(3)试验仪器试验仪器 仪器名称、种类、型号和数量。仪器名称、种类、型号和数量。对于复杂仪器，要介绍其组成部分及工作原理对于复杂仪器，要介绍其组成部分及工作原理 (4)(4)试验内容试验内容 概括性概括性地写出试验主要内容或步骤，尤其是地写出试验主要内容或步骤，尤其是 关键性步骤和注意事项。关键性步骤和注意事项。(5)(5)画出数据统计表格画出数据统计表格注意：不写试验预习汇报不允许做试验。注意：不写试验预习汇报不允许做试验。评分标准中严格要求：抄书者扣分评分标准中严格要求：抄书者扣分为提升预习效果，提倡到试验室来预习试验为提升预习效果，提倡到试验室来预习试验第16页课堂操作步骤：课堂操作步骤：(1)(1)对照仪器，仔细阅读相关仪器使用说明对照仪器，仔细阅读相关仪器使用说明 书和操作注意事项，统计已知条件。书和操作注意事项，统计已知条件。(2)(2)认真听取教师对本试验要求、重点、难点认真听取教师对本试验要求、重点、难点 和注意事项讲解，深入明确本试验具和注意事项讲解，深入明确本试验具 体要求和操作要领。体要求和操作要领。(3)(3)仪器调整仪器调整(4)(4)观察测量、统计测量数据观察测量、统计测量数据(5)(5)整理好试验台整理好试验台,测量数据经老师检验签字后方可测量数据经老师检验签字后方可 离开试验室离开试验室试验操作是物理试验关键步骤，要做到多观察、多动手、试验操作是物理试验关键步骤，要做到多观察、多动手、多分析、多判断。这么才能真正有所收获多分析、多判断。这么才能真正有所收获。第17页课后总结要求课后总结要求 在预习汇报基础上完成试验汇报：在预习汇报基础上完成试验汇报：(1)(1)试验目标试验目标 (2)(2)试验原理试验原理 (3)(3)试验仪器试验仪器 (4)(4)试验内容试验内容 (5)(5)数据处理数据处理 (6)(6)试验结果分析与讨论试验结果分析与讨论 (7)(7)试验总结试验总结第18页(5)(5)数据处理数据处理1.1.将原始数据用表格形式写入试验汇报将原始数据用表格形式写入试验汇报2 2对于需要经过数值计算而得出试验结果，要将对于需要经过数值计算而得出试验结果，要将 原始数据如实代入计算公式，不能在公式后直接原始数据如实代入计算公式，不能在公式后直接 写出结果；写出结果；3 3对结果进行不确定度分析并计算出不确定度大对结果进行不确定度分析并计算出不确定度大 小小(个别不确定度估算较为困难试验除外个别不确定度估算较为困难试验除外)；4 4写出试验结果表示式写出试验结果表示式(测量值、不确定度、单位测量值、不确定度、单位,置信度为置信度为0.950.95时可无须说明时可无须说明)，试验结果有效数试验结果有效数 字必须正确；字必须正确；5 5若所测量物理量有标准值或标称值，则应与实若所测量物理量有标准值或标称值，则应与实 验结果比较，求相对误差。验结果比较，求相对误差。6 6需要作图时，需要作图时，要用座标纸作图要用座标纸作图，图要贴在汇报中。，图要贴在汇报中。第19页(6)(6)试验结果分析与讨论试验结果分析与讨论 一篇好试验汇报，除了有详细测量统计和正一篇好试验汇报，除了有详细测量统计和正确数据处理外，还应该对结果作出合理分析讨论，确数据处理外，还应该对结果作出合理分析讨论，从中找到被研究事物运动规律，而且判断自己试从中找到被研究事物运动规律，而且判断自己试验或研究工作是否可信。验或研究工作是否可信。现象分析现象分析 误差起源分析误差起源分析 问题讨论问题讨论（7)7)试验总结试验总结 体会和收获体会和收获第20页平时成绩:每个实验项目成绩以百分计5.5.试验成绩考评方法试验成绩考评方法预预习习操操作作数据统计仪器整理仪器整理 报报告告成成绩绩10分30分 5分 5分 50分100分期末成绩为所做期末成绩为所做9 9个试验平均成绩个试验平均成绩 采取采取“学生试验平时成绩学生试验平时成绩”70%”70%，和笔试，和笔试30%30%考考评方式评方式:笔试内容笔试内容:数据处理和所做试验项目数据处理和所做试验项目;笔试初步定在笔试初步定在16周周六或周日，周周六或周日，16周周四下午周周四下午试验室开放试验室开放，期末会在选课系统信息栏上通知，期末会在选课系统信息栏上通知详细时间。详细时间。第21页第一章第一章 测测 量量 与与 误误 差差第22页1.1.测量定义测量定义:测量就是将待测物理量与选作计量标准同类物理测量就是将待测物理量与选作计量标准同类物理量进行比较，并得出其倍数过程。倍数值称为待测量进行比较，并得出其倍数过程。倍数值称为待测物理量物理量数值数值，选作计量标准称为，选作计量标准称为单位单位。一、测量及其分类一、测量及其分类注注:表示一个物理量测量结果时必须包含数值和表示一个物理量测量结果时必须包含数值和 单位两个部分单位两个部分在物理试验测量中以在物理试验测量中以国际单位制国际单位制(SI)为基准单位为基准单位米、千克、秒、安培（电流强度）、开尔文（热力学温度）米、千克、秒、安培（电流强度）、开尔文（热力学温度），摩尔（物质量）和坎德拉（发光强度），摩尔（物质量）和坎德拉（发光强度）第23页(1)(1)直接测量直接测量:用量具或仪表直接与用量具或仪表直接与被测量进行比较被测量进行比较,并读并读出数值测量出数值测量110cm2.2.测量分类测量分类:(2)(2)间接测量间接测量:有些物理量无法进行直接有些物理量无法进行直接测量，而需要经过待测物理测量，而需要经过待测物理量与若干个直接测量量函数量与若干个直接测量量函数关系求出，这么测量就称为关系求出，这么测量就称为间接测量。大多数物理量都间接测量。大多数物理量都是间接测量量。是间接测量量。hdM第24页从测量条件上，可分为从测量条件上，可分为等精度测量等精度测量：在对某一物理量进行屡次重复测：在对某一物理量进行屡次重复测量过程中，每次测量条件都相同一系列测量称为量过程中，每次测量条件都相同一系列测量称为等精度测量。等精度测量。不等精度测量：不等精度测量：在对某一物理量进行屡次重复测在对某一物理量进行屡次重复测量时，测量条件完全不一样或部分不一样，各测量量时，测量条件完全不一样或部分不一样，各测量结果可靠程度自然也不一样一系列测量称为不等精结果可靠程度自然也不一样一系列测量称为不等精度测量。度测量。注：普通来讲，在试验中，保持测量条件完全相同屡注：普通来讲，在试验中，保持测量条件完全相同屡次测量是极其困难。但当某一条件改变对测量结果次测量是极其困难。但当某一条件改变对测量结果影响不大时，仍可视这种测量为等精度测量。影响不大时，仍可视这种测量为等精度测量。第25页注：注：真值是个理想概念，只有经过十分完善测量真值是个理想概念，只有经过十分完善测量 才能取得，它普通无从得知，所以普通不能计才能取得，它普通无从得知，所以普通不能计 算误差，只有少数情况下用准确度高实际值算误差，只有少数情况下用准确度高实际值 或理论值作为约定真值时才能计算误差。或理论值作为约定真值时才能计算误差。一、测量误差及其分类一、测量误差及其分类1.1.测量误差测量误差:测量误差测量误差测量值真值测量值真值.则测量误差则测量误差dydy为为:dy=y-Yt上式所定义测量误差反应了测量值偏离真值上式所定义测量误差反应了测量值偏离真值大小和方向，所以又称为大小和方向，所以又称为绝对误差绝对误差。若某物理量测量值为若某物理量测量值为y,真值为真值为Yt第26页 仅仅仅仅依依据据绝绝对对误误差差大大小小还还难难以以评评价价一一个个测测量量结结果可靠程度，比如：果可靠程度，比如：第27页 为为了了评评价价一一个个测测量量结结果果可可靠靠程程度度，还还需需要要引引入入相对误差相对误差概念概念：相对误差相对误差=以以仪仪器示器示值值代替最正确值，此时相对误差称代替最正确值，此时相对误差称为为示值相对误差示值相对误差。第28页第29页2.2.误差分类误差分类:按其性质和产生按其性质和产生原因可分两大类原因可分两大类系统误差系统误差随机误差随机误差（2 2）产生原因：）产生原因：仪器中零部件配合不稳定或摩擦、仪器中零部件配合不稳定或摩擦、试验条试验条 件和环境原因无规则起伏改变等，引发测件和环境原因无规则起伏改变等，引发测 量值围绕真值发生涨落改变。量值围绕真值发生涨落改变。（一）随机误差一）随机误差（1 1）定义：）定义：随机误差是重复测量中以不可预知方式改变测随机误差是重复测量中以不可预知方式改变测 量误差分量量误差分量 （误差大小和符号随机改变，不可修正。）（误差大小和符号随机改变，不可修正。）第30页有界性有界性：非常大正、负误差出现：非常大正、负误差出现概率靠近零；概率靠近零；抵偿性（对称性）抵偿性（对称性）：绝对值相等、符号：绝对值相等、符号相反误差值出现机会相等。即随机相反误差值出现机会相等。即随机误差算术平均值伴随测量次数增加误差算术平均值伴随测量次数增加而减小，最终趋于零；而减小，最终趋于零；单峰性单峰性：即绝对值大误差出现概率小，：即绝对值大误差出现概率小，绝对值小误差出现概率大。绝对值小误差出现概率大。（3 3）特点）特点随机误差大小和符号即使未知，在相同条件下对同一稳随机误差大小和符号即使未知，在相同条件下对同一稳定被测量屡次重复测量中，它们分布经常满足一定统计规律定被测量屡次重复测量中，它们分布经常满足一定统计规律性性服从正态分布服从正态分布O它分布含有以下特点：它分布含有以下特点：第31页（4 4）随机误差处理）随机误差处理 取屡次取屡次测测量量算算术术平均平均值值来减小随机来减小随机误误差差 大多数随机大多数随机误误差有抵差有抵偿偿性，即性，即测测量次数足量次数足够够多，多，正、正、负误负误差之和差之和绝对值绝对值近似相等所以，用屡次近似相等所以，用屡次测测得算得算术术平均平均值值作被作被测测量估量估值值，这这么即可减小么即可减小随机随机误误差影响差影响 设对设对同一量重复同一量重复测测了了n n次，普通次，普通应应使使n n66，测测得得值为值为x xi i，算，算术术平均平均值为值为：算术平均值通常被作为被测量算术平均值通常被作为被测量最正确值最正确值.第32页 用试验标准用试验标准(偏偏)差来表示由随机误差引发测量差来表示由随机误差引发测量 值离散性值离散性依据误差理论，试验标准偏差依据误差理论，试验标准偏差s s由贝塞尔公式出：由贝塞尔公式出：标准差小：表示随机误差分布范围窄，测得值很密集，离散性越小，测量精密度高；标准差大：表示随机误差分布范围宽，测量值越分散，测量精密度越低。O第33页 平均值标准差：平均值标准差：在实际测量中，测量结果惯用平均值来表示，在实际测量中，测量结果惯用平均值来表示，所以需要知道平均值离散程度所以需要知道平均值离散程度平均值离散程度用平均值标准差表示平均值离散程度用平均值标准差表示:第34页（误差大小和符号均保持不变；或按某种确定（误差大小和符号均保持不变；或按某种确定规律改变）规律改变）含有含有“重现性重现性”和和“单向性单向性”(二二)系统误差系统误差 系统误差是指在重复测量中保持恒定或以可预知方式系统误差是指在重复测量中保持恒定或以可预知方式式改变测量误差分量式改变测量误差分量（1 1 1 1）系统误差定义）系统误差定义）系统误差定义）系统误差定义比如：比如：电流表未调零，无电流时示值已是电流表未调零，无电流时示值已是0.3mA0.3mA，测，测量将产生量将产生0.3mA0.3mA系统误差。系统误差。（2 2 2 2）系统误差起源）系统误差起源）系统误差起源）系统误差起源(a)(a)仪器结构和标准不完善或使用不妥引发误差。仪器结构和标准不完善或使用不妥引发误差。如天平不等臂、分光计读数装置偏心差如天平不等臂、分光计读数装置偏心差,仪器设备安装仪器设备安装调整不妥调整不妥,不满足要求使用状态，如不水平、不垂直、零点不满足要求使用状态，如不水平、不垂直、零点不准等使用不妥，都会造成系统误差不准等使用不妥，都会造成系统误差.第35页 (b)(b)理论或方法误差。理论或方法误差。它它是是由由测测量量所所依依据据理理论论公公式式近近似似性性或或试试验验条条件件达达不到理论公式所要求要求引发。不到理论公式所要求要求引发。如如用用三三线线摆摆测测转转动动惯惯量量时时，所所用用公公式式近近似似性性；伏伏安法测电阻时，不考虑电表内阻影响等。安法测电阻时，不考虑电表内阻影响等。(c)(c)环境误差。环境误差。它它是是由由外外部部环环境境，如如温温度度、湿湿度度、光光照照等等与与仪仪器器要求环境条件不一致而引发误差。要求环境条件不一致而引发误差。(d)(d)试验人员生理或心理特点所造成误差。试验人员生理或心理特点所造成误差。如如停停表表记记时时时时，总总是是超超前前或或滞滞后后；对对仪仪表表读读数数时时总是偏一方斜视等。总是偏一方斜视等。第36页已定系统误差已定系统误差:在一定条件下，采取一定方法，对在一定条件下，采取一定方法，对误差取值改变规律及其大小和符号都能确切掌握误差取值改变规律及其大小和符号都能确切掌握系统误差分量。系统误差分量。试验中应尽可能消除已定系统误差，或对测量结试验中应尽可能消除已定系统误差，或对测量结果进行修正。果进行修正。未定系统误差未定系统误差：指不能确切掌握误差取值改变规律指不能确切掌握误差取值改变规律及其大小和符号，仅知最大误差范围（或极值误及其大小和符号，仅知最大误差范围（或极值误差）系统误差。差）系统误差。比如，比如，由电流表本身结构缺点引入系统误差，能够由电流表本身结构缺点引入系统误差，能够依据表等级预计出该误差极限依据表等级预计出该误差极限 仪仪=A Am ma%a%A Am m使用档量程，使用档量程，a a为电表精度等级。为电表精度等级。电表普通分为电表普通分为0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5和和5.05.0七个七个级别，数值越大精度越低。级别，数值越大精度越低。未定系差分量是未定系差分量是B B类不确定度主要起源类不确定度主要起源（3 3）系统误差分类）系统误差分类第37页消除产生系统误差根源消除产生系统误差根源用修正值用修正值,修正公式对测量结果进行修正修正公式对测量结果进行修正（4 4）系统误差消除与修正）系统误差消除与修正比如：伏安法测电阻比如：伏安法测电阻比如：千分尺测直径比如：千分尺测直径第38页选择适当测量方法，减小和消除系统误差。选择适当测量方法，减小和消除系统误差。比如：用单臂电桥测电阻；天平称质量比如：用单臂电桥测电阻；天平称质量第39页 另外，另外，还有一类误差称为还有一类误差称为粗大误差。粗大误差。粗大误差处理方法粗大误差处理方法:按一定准则将其剔除。按一定准则将其剔除。粗大误差显著地歪曲了测量结果。粗大误差显著地歪曲了测量结果。起源起源:它是因为试验者使用仪器方法不正确，粗它是因为试验者使用仪器方法不正确，粗心大意读错、记错、标错测量数据心大意读错、记错、标错测量数据,或试验条件或试验条件突变，以及外部强突发性干扰等原因造成。突变，以及外部强突发性干扰等原因造成。含有粗大误差测量值显著偏离正常值含有粗大误差测量值显著偏离正常值称为称为坏值或异常值坏值或异常值。第40页精密度：精密度：指重复测量所得指重复测量所得测量结果相互靠近程度。测量结果相互靠近程度。反应结果中随机误差大小。反应结果中随机误差大小。精密度、正确度和准确度（准确度）：精密度、正确度和准确度（准确度）：正确度：正确度：测量结果与真值靠测量结果与真值靠近程度。反应结果中系统误近程度。反应结果中系统误差大小。差大小。准确度：准确度：表示表示系统误差和系统误差和随机误差综合影响程度。随机误差综合影响程度。用来综合评定测量结果重用来综合评定测量结果重复性以及和真值靠近程度。复性以及和真值靠近程度。用来评价测量结果好坏惯用术语用来评价测量结果好坏惯用术语精密度低（随机误差大）精密度低（随机误差大）正确度低（系统误差大）正确度低（系统误差大）精密度高（随机误差小）精密度高（随机误差小）正确度低（系统误差大正确度低（系统误差大）精密度高（随机误差小）精密度高（随机误差小）正确度高（系统误差小）正确度高（系统误差小）不严格区分通称测量精度不严格区分通称测量精度第41页有效数字有效数字 及其运算规则及其运算规则第二章第二章第42页1.1.有效数字定义：有效数字定义：任何测量都存在误差，即全部测量数据都任何测量都存在误差，即全部测量数据都含有误差，含有误差，所以测量值位数就不应该无限制地写下去，应从有误差哪一所以测量值位数就不应该无限制地写下去，应从有误差哪一位开始，取一到两位数即可，以后数按取舍规则进行取舍。位开始，取一到两位数即可，以后数按取舍规则进行取舍。在测量结果中把可靠几位数字加上一两位有误差数字在测量结果中把可靠几位数字加上一两位有误差数字（可疑数字）称为有效数字。（可疑数字）称为有效数字。比如：比如：在使用量具或仪表（或其它读数装置）直接测量一物在使用量具或仪表（或其它读数装置）直接测量一物理量时，读数由两部分组成：理量时，读数由两部分组成：一部分是按仪器刻度读出来一部分是按仪器刻度读出来，它能够读到刻度最小分，它能够读到刻度最小分度，显然这部分数有刻度为依据，是度，显然这部分数有刻度为依据，是可靠可靠数字数字；另一部分是在最小分度值后一位估读另一部分是在最小分度值后一位估读，因是估读，可，因是估读，可能因人而异，是不准确，是能因人而异，是不准确，是可疑数字可疑数字。这两部分数字放在一起称为有效数字这两部分数字放在一起称为有效数字.第43页如用毫米刻度尺测某物体长度，如图：如用毫米刻度尺测某物体长度，如图：15.2mm15.0mm三位有效数字有效数字位数代表着测量精度有效数字位数代表着测量精度,位数越多位数越多,说明测量仪器精度越高说明测量仪器精度越高.第44页比如：用一电压表测电压，指针恰好指在分度线比如：用一电压表测电压，指针恰好指在分度线上如图所表示上如图所表示注意指针指注意指针指在整刻度线在整刻度线上时读数有上时读数有效位数。效位数。这个电压表最小分度是十分之一伏，应估这个电压表最小分度是十分之一伏，应估读到百分之一伏读到百分之一伏:2.00V2.00V第45页2.2.直接测量有效数字统计直接测量有效数字统计（1）原始数据有效位数确定游标类器具游标类器具（游标卡尺、（游标卡尺、分光计度盘、分光计度盘、大气压计等）大气压计等）读至游标最小读至游标最小分度整数倍，分度整数倍，即不需估读即不需估读。第46页数显仪表及有十进步进数显仪表及有十进步进式标度盘仪表式标度盘仪表（电阻箱、电阻箱、电桥、电位差计、数字电桥、电位差计、数字电压表等电压表等）普通应直接普通应直接读取仪表示值读取仪表示值。指针式仪表及其它器具，读数时估读到仪器最小指针式仪表及其它器具，读数时估读到仪器最小分度分度1/41/41/101/10，或使估读间隔小于仪器基本误差，或使估读间隔小于仪器基本误差限限1/51/51/31/3。第47页有效数字科学表示法在书写很大或很小数字，而数字有有效数字科学表示法在书写很大或很小数字，而数字有效位数又不多时，采取有效数字科学表示法，通常在小数效位数又不多时，采取有效数字科学表示法，通常在小数点前保留一位整数，写成点前保留一位整数，写成1010N N(N N 可正可负可正可负)标准形式标准形式 比如比如，0.000000021 m 0.000000021 m 应写成应写成 2.110 2.110-8-8 m m 再如，把再如，把 10V 10V 转换成以转换成以 mV mV 为单位时，为单位时，只能写成只能写成101010103 3 mV mV 或或 1.010 1.0104 4 mVmV，而不能写成而不能写成 10000 mV.10000 mV.（有效数字位数不能变有效数字位数不能变）（2 2）关于有效数字几点说明关于有效数字几点说明:在十进制单位换算中在十进制单位换算中,其测量数据其测量数据有效位数不变有效位数不变 可见，可见，第一位不为第一位不为0 0数字前面数字前面0 0不是有效数字不是有效数字.它只是选取它只是选取某一单位时用来定位。某一单位时用来定位。末位末位0 0是有效数字是有效数字.第48页有效数字位数与小数点位置无关有效数字位数与小数点位置无关.如如 3.25,32.5,0.325 3.25,32.5,0.325 都是三位有效数字都是三位有效数字.计算中常数，如计算中常数，如、e e、1/3 1/3 等，其有效位数可依据需要任等，其有效位数可依据需要任意选取。计算中，普通应比参加运算各数中有效数字位数最意选取。计算中，普通应比参加运算各数中有效数字位数最多还要多取一位多还要多取一位.有效位数取决于被测物本身大小和所使用仪器精度有效位数取决于被测物本身大小和所使用仪器精度 对同一个被测物来说，高精度仪器，测量有效位数多对同一个被测物来说，高精度仪器，测量有效位数多;低精低精度仪器度仪器,测量有效位数少测量有效位数少 比如：长度约为比如：长度约为2.5 cm 2.5 cm 物体物体,若用分度值为若用分度值为1mm 1mm 米尺测量，其数据为米尺测量，其数据为2.50 cm2.50 cm；若用螺旋测微器测量若用螺旋测微器测量(最小分度值为最小分度值为0.01mm)0.01mm)，其测量值，其测量值为为 2.5000cm2.5000cm 测量结果有效位数表明了测量精度测量结果有效位数表明了测量精度第49页 3.3.有效数字运算规则有效数字运算规则 在数据处理时在数据处理时,需要对直接测量量进行一定函数需要对直接测量量进行一定函数运算。为使不一样人，处理同一组数据，得到相同运算。为使不一样人，处理同一组数据，得到相同结果，有效数字运算就要遵照一个统一规则：结果，有效数字运算就要遵照一个统一规则：可靠数字与可靠数字进行四则运算，结果仍为可靠数字与可靠数字进行四则运算，结果仍为可靠数字可靠数字;可靠数字与可疑数字或可疑数字之间进行四则可靠数字与可疑数字或可疑数字之间进行四则运算运算,其结果为可疑数字其结果为可疑数字 对于较为粗略测量对于较为粗略测量,有效数字中可疑数只保留有效数字中可疑数只保留一位，直接测量如此，间接测量计算结果也是这么一位，直接测量如此，间接测量计算结果也是这么 第50页(1)(1)加减法运算：加减法运算：几个数相加减时，最终结果可疑数字与参加运几个数相加减时，最终结果可疑数字与参加运各数可疑数字最高位对齐。各数可疑数字最高位对齐。4.178+21.3 25.478=25.5如如:已知已知A=103.3,B=13.561,C=1.652A=103.3,B=13.561,C=1.652，求，求Y1=A+BY1=A+B，Y2=A-C Y2=A-C解：解：Y1Y1A+BA+B =103.3+13.561=116.861=116.9 =103.3+13.561=116.861=116.9 Y2=A-C Y2=A-C =103.3-1.652=101.648=101.6 =103.3-1.652=101.648=101.6第51页（2)2)乘除运算：乘除运算：几个数相乘除，计算结果有效数字位数与参加几个数相乘除，计算结果有效数字位数与参加运算诸因子中有效数字最少一个相同运算诸因子中有效数字最少一个相同。例例:1.111:1.1111 11.11.11 1,结果为结果为:1.23,:1.23,为三位有效数字为三位有效数字 4.17810.141784178421978=42.2第52页(3)(3)乘方、开方运算乘方、开方运算 结果有效数字位数结果有效数字位数,与底数有效数字位数相同与底数有效数字位数相同.例例:4.256:4.2562 2=18.11=18.11(4)(4)对数运算对数运算 结果有效数字与真数有效数字位数相同结果有效数字与真数有效数字位数相同.例例:log21.368=1.3298:log21.368=1.3298(5)(5)指数函数指