大学物理实验大学物理实验王国余王国余1感谢你的观赏2019-8-141 物理实验课的意义与任务物理实验课的意义与任务2 测量误差与数据处理测量误差与数据处理3 物理实验课的程序与考核物理实验课的程序与考核2感谢你的观赏2019-8-141 物理实验课的意义与任务物理实验课的意义与任务l物理实验的意义物理实验的意义l物理实验课的任务物理实验课的任务3感谢你的观赏2019-8-141.1 物理实验的意义物理实验的意义l l大学物理实验课是高等理工科院校的一门必修大学物理实验课是高等理工科院校的一门必修基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。l l诺贝尔物理学奖获得者、著名物理学家杨振宁诺贝尔物理学奖获得者、著名物理学家杨振宁教授曾经说过，教授曾经说过，“物理学是以实验为本的科学物理学是以实验为本的科学”，这充分说明了物理实验的作用和重要性。，这充分说明了物理实验的作用和重要性。l l80%以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。以上的诺贝尔物理学奖给了实验物理学家。20%的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。的奖中很多是实验和理论物理学家分享的。4感谢你的观赏2019-8-141.2 物理实验课的任务物理实验课的任务通过对实验现象的通过对实验现象的观察、分析观察、分析和对物理量的和对物理量的测量测量，学习物理，学习物理实验知识实验知识，加深对，加深对物理学原物理学原理的理解理的理解培养和提高培养和提高科学实验的能力科学实验的能力 培养和提高培养和提高科学实验的素养科学实验的素养 5感谢你的观赏2019-8-14希希 望望 物理实验课程不同于一般的探索性科学物理实验课程不同于一般的探索性科学实验研究，每个实验题目都经过精心设计、实验研究，每个实验题目都经过精心设计、安排，可使同学获得基本的实验知识，在实安排，可使同学获得基本的实验知识，在实验方法和实验技能等诸方面得到较为系统、验方法和实验技能等诸方面得到较为系统、严格的训练，是大学从事科学实验的起步，严格的训练，是大学从事科学实验的起步，同时在培养科学工作者的良好素质及科学世同时在培养科学工作者的良好素质及科学世界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的界观方面，物理实验课程也起着潜移默化的作用。作用。 希望同学们能重视这门课程的学习，经希望同学们能重视这门课程的学习，经过一学年的时间，真正能学有所得。过一学年的时间，真正能学有所得。6感谢你的观赏2019-8-142 测量误差与数据处理测量误差与数据处理 2.1 测量与误差测量与误差2.2 测量结果的表述与不确定度测量结果的表述与不确定度2.3 有效数字及其运算有效数字及其运算2.4 数据处理的基本方法数据处理的基本方法7感谢你的观赏2019-8-142.1 测量与误差测量与误差2.1.1 2.1.1 直接测量与间接测量直接测量与间接测量测量测量 测量是把待测量与选作计量单位的同测量是把待测量与选作计量单位的同类标准量比较，并确定其倍数的过程。类标准量比较，并确定其倍数的过程。比较与赋值过程比较与赋值过程比较与赋值过程比较与赋值过程一般：物理量一般：物理量一般：物理量一般：物理量= = = =数值数值数值数值+ + + +单位单位单位单位 8感谢你的观赏2019-8-14直接测量直接测量 间接测量间接测量 依据待测量和某几个直接测量值的函数关系通依据待测量和某几个直接测量值的函数关系通过数学运算获得测量结果过数学运算获得测量结果 。 将将待待测测量量与与预预先先选选定定好好的的仪仪器器、量量具具比比较较，直接从仪器上读出测量量的大小直接从仪器上读出测量量的大小。hd圆柱体的体积圆柱体的体积2.1.1 2.1.1 直接测量与间接测量直接测量与间接测量9感谢你的观赏2019-8-142.1.2.1.2 2 测量误差测量误差真值真值( (绝对绝对) )误差误差测量结果测量结果X X与待测量的与待测量的真值真值A A的差值。的差值。 在在一一定定条条件件下下，某某一一物物理理量量所所具具有有的的客观大小。客观大小。10感谢你的观赏2019-8-14 为为了了更更全全面面地地评评价价测测量量结结果果的的优优劣劣，需需考考虑虑绝绝对误差相对于测量值本身的大小产生的相对影响。对误差相对于测量值本身的大小产生的相对影响。相对误差相对误差百分误差百分误差2.1.2.1.2 2 测量误差测量误差 真真值值是是不不可可能能确确知知的的，实实用用中中常常用用约约定定真真值值代代替真值，称为百分误差。替真值，称为百分误差。误差无处不在，无时不在误差无处不在，无时不在11感谢你的观赏2019-8-142.1.32.1.3 测量误差的分类测量误差的分类系统误差系统误差特点：特点： 相同条件下，相同条件下，同一同一物理量物理量多次测量多次测量时，时， X X大小和符号不变或按一定规律变化大小和符号不变或按一定规律变化。 来源：来源： 仪器误差、理论误差仪器误差、理论误差 环境误差、个人误差环境误差、个人误差减小或消除减小或消除方法：方法： 具体情况具体分析，对症下药。具体情况具体分析，对症下药。多次测量无法减小或消除系统误差。多次测量无法减小或消除系统误差。具有规律性具有规律性12感谢你的观赏2019-8-14随机误差随机误差( (偶然误差偶然误差) )特点：特点： 一定条件下，一定条件下，同一同一物理量物理量多次测量多次测量， X时大时小，时正时负。时大时小，时正时负。 来源：来源： 人感官判断能力的随机性人感官判断能力的随机性 外界因素的起伏不定外界因素的起伏不定 仪器内部存在的偶然因素仪器内部存在的偶然因素具有随机性具有随机性2.1.32.1.3 测量误差的分类测量误差的分类13感谢你的观赏2019-8-14随机误差的统计规律随机误差的统计规律 正态分布图正态分布图正态分布图正态分布图单峰性单峰性对称性对称性有界性有界性抵偿性抵偿性减小减小方法：方法： 多次测量具有统计规律，多次测量具有统计规律，可以减小可以减小随机随机 误差的影响，但误差的影响，但不能消除。不能消除。2.1.32.1.3 测量误差的分类测量误差的分类14感谢你的观赏2019-8-14过失误差过失误差( (粗大误差粗大误差) )特点：特点： 来源：来源： 仪器使用不正确、观察错误仪器使用不正确、观察错误 数据记录错误等数据记录错误等处理方法：处理方法： 分析后剔除分析后剔除2.1.32.1.3 测量误差的分类测量误差的分类与其它数据有明显差异与其它数据有明显差异15感谢你的观赏2019-8-14精密度：重复测量结果相互接近的程度。精密度：重复测量结果相互接近的程度。描述测量结果重复性的优劣，反映了随机误差的大小描述测量结果重复性的优劣，反映了随机误差的大小描述测量结果正确性的高低，反映了系统误差的大小描述测量结果正确性的高低，反映了系统误差的大小反映了总的误差情况反映了总的误差情况2.1.42.1.4 精密度、正确度和精确度精密度、正确度和精确度正确度：测量结果与真值接近的程度。正确度：测量结果与真值接近的程度。精确度：对测量结果的精密性与正确性的综精确度：对测量结果的精密性与正确性的综 合评价。合评价。16感谢你的观赏2019-8-14随机误差和系统误差的形象表示随机误差和系统误差的形象表示子弹着靶点分布图子弹着靶点分布图（a）随机误差小，系统误差大（b）随机误差大，系统误差小（c）随机误差和系统误差都小2.1.42.1.4 精密度、正确度和精确度精密度、正确度和精确度17感谢你的观赏2019-8-142.1.52.1.5 随机误差的估计随机误差的估计测量结果的最佳值测量结果的最佳值n次等精度重复测量结果次等精度重复测量结果是待测量真值是待测量真值A的最佳估计值。的最佳估计值。18感谢你的观赏2019-8-14每次测量的随机误差为每次测量的随机误差为算术平均值比任一测量值更有可能接近真值算术平均值比任一测量值更有可能接近真值算术平均值比任一测量值更有可能接近真值算术平均值比任一测量值更有可能接近真值A A2.1.52.1.5 随机误差的估计随机误差的估计19感谢你的观赏2019-8-14多次测量的随机误差估计多次测量的随机误差估计 在有限次测量情况下，单在有限次测量情况下，单次测量值的的次测量值的的标准偏差标准偏差为为测量列中任一测量值的随机误差落在区间测量列中任一测量值的随机误差落在区间 的概率的概率P P = 68.3%= 68.3%。(贝塞尔公式贝塞尔公式)偏差或残差偏差或残差真值落在区间真值落在区间 的概率的概率P P = 68.3%= 68.3%。2.1.52.1.5 随机误差的估计随机误差的估计20感谢你的观赏2019-8-14 表示真值表示真值A A在区间在区间 的的概率为概率为P P = 68.3%= 68.3%。2.1.52.1.52.1.52.1.5 随机误差的估计随机误差的估计随机误差的估计随机误差的估计算术平均值的标准偏差算术平均值的标准偏差从从 表达式可知，表达式可知，n越大，越大， 越小。越小。物理实验中，一般取值物理实验中，一般取值 。21感谢你的观赏2019-8-142.2 测量结果的表示与不确定度测量结果的表示与不确定度 2.2.1 测量结果的表达形式与不确定度测量结果的表达形式与不确定度待测量待测量测量结果测量结果测量总不确定度测量总不确定度结果表达形式结果表达形式不确定度不确定度不确定度是对待测量的真值所处量值范围的评不确定度是对待测量的真值所处量值范围的评定，即对测量误差的一种评定方式。定，即对测量误差的一种评定方式。不确定度恒为正值，表示由于误差存在，导致不确定度恒为正值，表示由于误差存在，导致被测量的真值不能确定的程度。被测量的真值不能确定的程度。测量量以下标表示测量量以下标表示22感谢你的观赏2019-8-14 为了更准确地反映测量结果的优劣，还应同为了更准确地反映测量结果的优劣，还应同时求出测量值的相对不确定度。时求出测量值的相对不确定度。结果表达形式的含义结果表达形式的含义相对不确定度相对不确定度2.2.1 测量结果的表达形式与不确定度测量结果的表达形式与不确定度23感谢你的观赏2019-8-1424感谢你的观赏2019-8-14不确定度的分类不确定度的分类2.2.1 测量结果的表达形式与不确定度测量结果的表达形式与不确定度不确定度不确定度A A类分量类分量：根据一列测量值的统计分：根据一列测量值的统计分布进行评估，用标准偏差来表征，记为布进行评估，用标准偏差来表征，记为 。不确定度不确定度B B类分量类分量：根据经验或其他信息进行：根据经验或其他信息进行评估，用非统计方法评定，记为评估，用非统计方法评定，记为 。25感谢你的观赏2019-8-142.2.2.2.2 2 直接测量结果的不确定度直接测量结果的不确定度总不确定度：总不确定度：多次测量结果的不确定度多次测量结果的不确定度多次测量结果表示：多次测量结果表示：算术平均值算术平均值A A，B B两类不确定度的方和根合成两类不确定度的方和根合成26感谢你的观赏2019-8-14A A类不确定度的估计类不确定度的估计称为称为“ 因子因子”，它与测量次数和，它与测量次数和“置信概率置信概率”有关。有关。 2.2.2.2.2 2 直接测量结果的不确定度直接测量结果的不确定度n2345678910203040t0.6831.841.321.201.141.111.091.081.071.061.031.021.011.00本书约定本书约定：27感谢你的观赏2019-8-14B B类不确定度的估计类不确定度的估计是用非统计方法评定的不确定度的分量，是用非统计方法评定的不确定度的分量，一般应根据经验或其他非统计信息估计。一般应根据经验或其他非统计信息估计。 由实验室给出，或近似地取为计量仪器由实验室给出，或近似地取为计量仪器的误差，即的误差，即 本书约定本书约定： 为仪器说明书上所标明的为仪器说明书上所标明的“最大误差最大误差”或或“不确定度限值不确定度限值”，统称为仪器误差限值。，统称为仪器误差限值。 2.2.2.2.2 2 直接测量结果的不确定度直接测量结果的不确定度28感谢你的观赏2019-8-14仪器误差限值仪器误差限值 指在正确使用仪器的条件下，仪器示值与指在正确使用仪器的条件下，仪器示值与被测量真值之间可能产生的最大误差的绝对值被测量真值之间可能产生的最大误差的绝对值。常见的仪器误差限值见后表。常见的仪器误差限值见后表。 一般包含系统误差和随机误差两种成分。一般包含系统误差和随机误差两种成分。2.2.2.2.2 2 直接测量结果的不确定度直接测量结果的不确定度29感谢你的观赏2019-8-14仪器种类仪器种类规格规格仪器误差限值仪器误差限值游标卡尺游标卡尺0.02mm0.05mm分度值分度值螺旋测微计螺旋测微计025mm2550mm0.004mm天平天平标尺分度值的一半标尺分度值的一半电表电表量程量程准确度等级准确度等级%数字式仪表数字式仪表末位数最小分度的一个单位末位数最小分度的一个单位电阻箱、电桥电阻箱、电桥示值示值准确度等级准确度等级%+零值电阻零值电阻示值误差或准确示值误差或准确度等级未知仪器度等级未知仪器最小分度值的一半最小分度值的一半2.2.2.2.2 2 直接测量结果的不确定度直接测量结果的不确定度30感谢你的观赏2019-8-14多次测量的总不确定度多次测量的总不确定度单次测量结果的不确定度单次测量结果的不确定度2.2.2.2.2 2 直接测量结果的不确定度直接测量结果的不确定度31感谢你的观赏2019-8-142.2.3 2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成间接测量结果与误差的传递间接测量结果与误差的传递一组直接测量量一组直接测量量微小变量分别为微小变量分别为不确定度分别为不确定度分别为间接测量结果为间接测量结果为测量量以下标表示测量量以下标表示32感谢你的观赏2019-8-14两边两边求全微分求全微分误差传递基本公式之一误差传递基本公式之一方法一：方法一：直接微分法直接微分法2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成33感谢你的观赏2019-8-14再求全微分方法二：方法二：两边先取自然对数对数微分法对数微分法误差传递基本公式之二误差传递基本公式之二2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成34感谢你的观赏2019-8-14方和根合成法方和根合成法间接测量的不确定度为间接测量的不确定度为间接测量的相对不确定度为间接测量的相对不确定度为 ，各各项方和根合成项方和根合成不确定度传递公式不确定度传递公式相对不确定度传递公式相对不确定度传递公式2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成间接测量值的不确定度合成间接测量值的不确定度合成35感谢你的观赏2019-8-14例2.1解：两边两边求全微分求全微分方和根合成方和根合成例2.22.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成36感谢你的观赏2019-8-14例2.3解：两边两边求全微分求全微分方和根合成方和根合成例2.42.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成37感谢你的观赏2019-8-14例例2.52.5解：两边两边求全微分求全微分方和根合成方和根合成再再求全微分求全微分两边两边取自然对数取自然对数对数微分法对数微分法方和根合成方和根合成2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成38感谢你的观赏2019-8-14例例2.62.6解：两边求全微分方和根合成再求全微分两边取自然对数对数微分法对数微分法合并微分同类项方和根合成2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成39感谢你的观赏2019-8-14对于和差形式的函数时用直接微分法计算较方便对于和差形式的函数时用直接微分法计算较方便对于积商形式的函数时用对数微分法计算较方便。对于积商形式的函数时用对数微分法计算较方便。2.2.3 间接测量结果不确定度的合成间接测量结果不确定度的合成40感谢你的观赏2019-8-14 2.3.1 有效数字有效数字构成：所有的准确位构成：所有的准确位+1+1位欠准位。位欠准位。定义：正确和有效正确和有效地表示测量结果的数字。如：0.08040kg2.3 有效数字及其运算有效数字及其运算有效数字的概念有效数字的概念41感谢你的观赏2019-8-14有效数字的意义有效数字的意义u有效数字既反映了测量结果的有效数字既反映了测量结果的大小大小，又反映，又反映了测量结果的了测量结果的不确定度不确定度。u有效数字中欠准位所在有效数字中欠准位所在位置位置反映了不确定度反映了不确定度的大小，有效数字的的大小，有效数字的位数位数反映了相对不确定度反映了相对不确定度的大小。的大小。 2.2.3.1 3.1 有效数字有效数字42感谢你的观赏2019-8-14正确记录和书写有效数字正确记录和书写有效数字n在记录测量数据时，应使最后一位（欠准）数字在记录测量数据时，应使最后一位（欠准）数字恰在仪器误差所在位。恰在仪器误差所在位。 n测量结果的数字中间与末尾的测量结果的数字中间与末尾的0 0，均算作有效数字。，均算作有效数字。 n有效数字位数反映了客观测量结果，与小数点的位有效数字位数反映了客观测量结果，与小数点的位置无关，也与十进制单位的变换无关。置无关，也与十进制单位的变换无关。 n采用科学表达式。采用科学表达式。 2.2.3.1 3.1 有效数字有效数字43感谢你的观赏2019-8-14n表示测量结果的末位数字（欠准数）与不确定度表示测量结果的末位数字（欠准数）与不确定度的数字对齐，总不确定度取的数字对齐，总不确定度取1 12 2位有效数字。位有效数字。 本书约定本书约定： 总不确定度只取一位有效数字；总不确定度只取一位有效数字； 相对不确定度一般也只取一位有效数字，但相对不确定度一般也只取一位有效数字，但是当相对不确定度的第一位数较小时，如是当相对不确定度的第一位数较小时，如1 1、2 2或或3 3时，建议取两位有效数字。时，建议取两位有效数字。 2.2.3.1 3.1 有效数字有效数字44感谢你的观赏2019-8-142.2.3.23.2 有效数字的运算有效数字的运算间接测量的结果总是通过一定的运算得到的。间接测量的结果总是通过一定的运算得到的。既然有效数字包括欠准数字，则它的运算应根既然有效数字包括欠准数字，则它的运算应根据测量误差或不确定度来确定有效数字位数。据测量误差或不确定度来确定有效数字位数。进行运算的进行运算的总原则为：u由由不确定度不确定度决定有效数字决定有效数字( (即有效数字的位数即有效数字的位数及欠准位位置及欠准位位置) )。u进位视为准确数，运算结果的有效数字中只进位视为准确数，运算结果的有效数字中只有一位欠准位。有一位欠准位。45感谢你的观赏2019-8-142.1.2.1.2.1.2.1.3 3 3 3 有效数字的运算有效数字的运算有效数字的运算有效数字的运算26.65-23.208=3.442 3.44133.45133133.55134加减运算可加减运算可能会改变测能会改变测量结果的有量结果的有效数字位数效数字位数加减运算：以加减运算：以最靠前最靠前的欠准位为准。的欠准位为准。122+10.5001=132.5001 133133.5132.5运算数据尾数的取舍运算数据尾数的取舍 本书约定以下规则本书约定以下规则 通用的规则是通用的规则是“四舍六入逢五凑偶法四舍六入逢五凑偶法”。 13413246感谢你的观赏2019-8-142.1.2.1.2.1.2.1.3 3 3 3 有效数字的运算有效数字的运算有效数字的运算有效数字的运算乘除运算：以参与运算的乘除运算：以参与运算的最少最少的有效数字为准。的有效数字为准。科学计数法科学计数法12310.45 =1285.351.21.29 9103 对既有加减、又有乘除运算的混合运算，则可对既有加减、又有乘除运算的混合运算，则可逐步按上述有效数字运算规则处理，以确定最后逐步按上述有效数字运算规则处理，以确定最后的有效数字。的有效数字。47感谢你的观赏2019-8-14对数运算：对数运算：小数部分小数部分的位数与的位数与真数真数的位数相同。的位数相同。乘方、开方运算：与乘方、开方运算：与底数底数的有效数字位数相同。的有效数字位数相同。 48感谢你的观赏2019-8-142.1.2.1.2.1.2.1.3 3 3 3 有效数字的运算有效数字的运算有效数字的运算有效数字的运算函数运算：由函数运算：由不确定度不确定度决定有效数字位数决定有效数字位数角度化为弧度角度化为弧度49感谢你的观赏2019-8-14参与运算的常数，其有效数字位数均可认为是无参与运算的常数，其有效数字位数均可认为是无穷的，需要取几位就可取几位。一般情况下无理穷的，需要取几位就可取几位。一般情况下无理数在运算中可适当多取一位有效数字。数在运算中可适当多取一位有效数字。在中间运算过程中，为避免由于舍入过多而造成在中间运算过程中，为避免由于舍入过多而造成不确定度进位，一般可多保留一位欠准数，但是不确定度进位，一般可多保留一位欠准数，但是作为最终结果的有效数字位数一定要由不确定度作为最终结果的有效数字位数一定要由不确定度来决定，不得增减。来决定，不得增减。 50感谢你的观赏2019-8-142.2 2.2 有效数字及其运算有效数字及其运算有效数字及其运算有效数字及其运算例例简化处理简化处理混合运算，按运混合运算，按运算的优先等级计算的优先等级计算，按各自的规算，按各自的规则决定有效数字则决定有效数字位数。位数。中间运算结果一般可多保留一位欠准数，但是中间运算结果一般可多保留一位欠准数，但是最终结果只保留一位欠准数最终结果只保留一位欠准数(不确定度所在位不确定度所在位)。51感谢你的观赏2019-8-142.2 2.2 测量结果的完整表述测量结果的完整表述测量结果的完整表述测量结果的完整表述例例2-3 解：解：已知，且求的结果表达式。先求先求N的测量值的测量值再计算再计算N相对不确定度、不确定度相对不确定度、不确定度最后写出最后写出N的结果表达式的结果表达式52感谢你的观赏2019-8-142.4 数据处理的基本方法数据处理的基本方法2.4.1 列表法列表法2.4.2 作图法作图法2.4.3 逐差法逐差法2.4.4 最小二乘法和直线拟合最小二乘法和直线拟合53感谢你的观赏2019-8-142.4.1 列表法列表法 特点：数据表达清晰醒目，富于条理，有助于反映特点：数据表达清晰醒目，富于条理，有助于反映数据对应关系。数据对应关系。遵循原则：遵循原则：各栏目标明名称和单位各栏目标明名称和单位各栏目标明名称和单位各栏目标明名称和单位( (单位写在标题栏中单位写在标题栏中单位写在标题栏中单位写在标题栏中) )表中主要为原始测量数据表中主要为原始测量数据表中主要为原始测量数据表中主要为原始测量数据( (重要中间结果可列入重要中间结果可列入重要中间结果可列入重要中间结果可列入) )栏目顺序应简明、齐全、有条理栏目顺序应简明、齐全、有条理栏目顺序应简明、齐全、有条理栏目顺序应简明、齐全、有条理表中数据正确反映结果的有效数字表中数据正确反映结果的有效数字表中数据正确反映结果的有效数字表中数据正确反映结果的有效数字54感谢你的观赏2019-8-142.4.2 作图法作图法 特点：可直观地表示出数据间的关系及变化情况。特点：可直观地表示出数据间的关系及变化情况。遵循原则：遵循原则：遵循原则：遵循原则：选择合适的坐标纸选择合适的坐标纸选择合适的坐标纸选择合适的坐标纸，画出坐标轴，标明物理量符号、，画出坐标轴，标明物理量符号、单位和刻度值，并写明测试条件。单位和刻度值，并写明测试条件。适当选择坐标轴的起点和比例。坐标轴的选择和坐标适当选择坐标轴的起点和比例。坐标轴的选择和坐标适当选择坐标轴的起点和比例。坐标轴的选择和坐标适当选择坐标轴的起点和比例。坐标轴的选择和坐标轴单位的标定要根据实验数据的有效数字来确定。轴单位的标定要根据实验数据的有效数字来确定。轴单位的标定要根据实验数据的有效数字来确定。轴单位的标定要根据实验数据的有效数字来确定。标点要分明，连线要光滑。标点要分明，连线要光滑。标点要分明，连线要光滑。标点要分明，连线要光滑。标明图的名称、作者和作图日期，有时还要附上简单标明图的名称、作者和作图日期，有时还要附上简单标明图的名称、作者和作图日期，有时还要附上简单标明图的名称、作者和作图日期，有时还要附上简单的说明，如实验条件等的说明，如实验条件等的说明，如实验条件等的说明，如实验条件等。可分为图示法和图解法。可分为图示法和图解法。55感谢你的观赏2019-8-14两量有依赖关系的图线两量有依赖关系的图线两量无依赖关系的图线两量无依赖关系的图线56感谢你的观赏2019-8-142.4.3 逐差法逐差法使用条件：对随等间距变化的物理量使用条件：对随等间距变化的物理量x进进行测量和函数可以写成行测量和函数可以写成x的多项式时，可用的多项式时，可用逐差法进行数据处理。逐差法进行数据处理。 方法：对应项相减，即隔项求差。方法：对应项相减，即隔项求差。优点：尽量利用了各测量量，而又不减优点：尽量利用了各测量量，而又不减少结果的有效数字位数，少结果的有效数字位数， 57感谢你的观赏2019-8-14u在验证函数的表达式的形式时，要用逐项在验证函数的表达式的形式时，要用逐项逐差，不用隔项逐差。这样可以检验每个数逐差，不用隔项逐差。这样可以检验每个数据点之间的变化是否符合规律。据点之间的变化是否符合规律。 u在求某一物理量的平均值时，不可用逐项在求某一物理量的平均值时，不可用逐项逐差，而要用隔项逐差；否则中间项数据会逐差，而要用隔项逐差；否则中间项数据会相互消去，而只到用首尾项，白白浪费许多相互消去，而只到用首尾项，白白浪费许多数据。数据。 使用逐差法时要注意以下问题使用逐差法时要注意以下问题 58感谢你的观赏2019-8-142.4.4 最小二乘法和直线拟合最小二乘法和直线拟合 特点：对同一组数据拟合可得到相同的完全客观特点：对同一组数据拟合可得到相同的完全客观的结果。的结果。一元线性拟合经验公式： 可控制的物理量：应变的物理量：59感谢你的观赏2019-8-14对每一个 ，测量值 和在最佳直线上的对应值 之间存在一偏差：判据：最小二乘最小二乘60感谢你的观赏2019-8-143 物理实验课的程序与考核物理实验课的程序与考核l物理实验课的程序物理实验课的程序l物理实验课的考核物理实验课的考核61感谢你的观赏2019-8-143.1 物理实验课的程序物理实验课的程序l l课前做好实验预习课前做好实验预习l l课堂完成实验内容课堂完成实验内容l l课后撰写实验报告课后撰写实验报告62感谢你的观赏2019-8-143.1.1 实验课前的预习实验课前的预习在在统统一一的的实实验验报报告告纸纸上上认认真真书书写写预预习习报报告告（名名称称、器器材材、目目的的、原原理理、内内容容和和步步骤骤、注意事项注意事项）。要求简明扼要。）。要求简明扼要。准准备备好好实实验验原原始始数数据据记记录录纸纸，列列出出待待测测物物理理量量，画画好好数数据据记记录录表表格格，表表中中要要留留有有余余地地，以便有估计不到的情况发生时能够记录。以便有估计不到的情况发生时能够记录。 认真阅读实验讲义，认真阅读实验讲义，以实验目的为中心，以实验目的为中心，搞搞清楚实验原理清楚实验原理( (包括测量公式包括测量公式) )、实验内容和、实验内容和操作要点、数据处理及其分析方法等。操作要点、数据处理及其分析方法等。63感谢你的观赏2019-8-143.1.2 实验中的操作与记录实验中的操作与记录 应应准时准时到实验室，首先到实验室，首先签到签到。对照讲义对照讲义检查检查实验仪器。禁止盲目动手操作。实验仪器。禁止盲目动手操作。听老师的听老师的讲解讲解。根根据据资资料料和和老老师师在在实实验验课课上上的的简简要要介介绍绍，按按照照仪仪器器操操作作规规程程安安装装与与调调整整实实验验仪仪器器，选选择择测测试试条条件件，观观察察实实验验现现象象，实实事事求求是是地地读读取取实验数据实验数据并并记录在原始数据记录纸记录在原始数据记录纸上。上。实实验验数数据据需需经经教教师师检检查查签签字字后后，方方可可整整理理实实验仪器验仪器，签署离开时间签署离开时间，离开实验室。，离开实验室。64感谢你的观赏2019-8-143.1.3 课后撰写实验报告课后撰写实验报告 完整的实验报告完整的实验报告完整的实验报告完整的实验报告应包含以下内容：应包含以下内容：实验名称实验名称实验目的实验目的实验原理实验原理实实验验仪仪器器：补补补补充充充充记记记记录录录录实实实实验验验验所所所所用用用用主主主主要要要要仪仪仪仪器器器器的的的的编编编编号号号号和和和和规规规规格格格格，便便便便于于于于以以以以后后后后对对对对实验进行复查。实验进行复查。实验进行复查。实验进行复查。 实验内容和步骤实验内容和步骤实验报告书写实验报告书写应字迹工整、应字迹工整、措词简练、措词简练、步骤完整、步骤完整、数据真实、数据真实、图表齐全、图表齐全、书写规范书写规范。数据记录和处理数据记录和处理回答问题或讨论回答问题或讨论签字的原始实验数据记录纸签字的原始实验数据记录纸65感谢你的观赏2019-8-143.2 物理实验课程的考核物理实验课程的考核在在完完成成规规定定数数目目的的实实验验并并交交齐齐实实验验报报告告后后方方可参加期末考核。可参加期末考核。实实验验成成绩绩是是平平时时成成绩绩和和期期末末考考试试成成绩绩的的综综合合评价。评价。u平时成绩占总分的平时成绩占总分的60%60%，期末考试成绩占总，期末考试成绩占总分的分的40%40%。平时成绩是每次实验得分的平均。平时成绩是每次实验得分的平均( (含绪论含绪论) )，总分低于，总分低于3636分者重修；期末考试分者重修；期末考试为笔试，统一试卷，统一及格分数线。为笔试，统一试卷，统一及格分数线。66感谢你的观赏2019-8-14u每次实验评分标准每次实验评分标准 l预习报告预习报告 1 1 分分l实验操作实验操作 3 34 4 分分l数据记录数据记录 1 12 2 分分l完成报告完成报告 4 4 分分 每次实验包括预习、实验、完成报告，每次实验包括预习、实验、完成报告，以完成报告为最后程序，总分为以完成报告为最后程序，总分为1010分。分。67感谢你的观赏2019-8-14u期末考试成绩期末考试成绩l本学期期末考试满分为本学期期末考试满分为4040分，考试形式为笔试。分，考试形式为笔试。大大学学物物理理实实验验A(A(多多学学时时) )两两个个学学期期期期末末均均有有笔笔试试；大大学学物物理理实实验验B/C(B/C(少少学学时时) )本本学学期期期期末末有有笔试，第二学期直接以平时成绩评分。笔试，第二学期直接以平时成绩评分。l考考试试前前须须参参阅阅物物理理实实验验中中心心网网站站考考试试通通知知中中的的复复习内容、考试样卷。习内容、考试样卷。物理实验中心网站：物理实验中心网站：http:/phylab.ujs.edu.cn/68感谢你的观赏2019-8-14作业作业复习复习P5-23自学自学P34-47完成习题完成习题P32-33 第第2题、第题、第3题题 (1) (3) (4) (6) (8) 第第4题题(1) (2) (3) (5)、第第5题题(1) (4) 第第6题题(1) (2) (5)注意：第注意：第6题(5)只有本部多学只有本部多学时才要求做。才要求做。69感谢你的观赏2019-8-14科学实验能力科学实验能力自学能力自学能力能自行阅读实验教材和参考资料，理解能自行阅读实验教材和参考资料，理解实验原理和内容，作好实验前的准备；对实验中出现实验原理和内容，作好实验前的准备；对实验中出现的基本问题，能够通过查阅资料而得到解决。的基本问题，能够通过查阅资料而得到解决。 动手实践能力动手实践能力能借助实验教材或仪器说明书，正能借助实验教材或仪器说明书，正确地使用仪器，进行各种基本操作；培养一定的动手确地使用仪器，进行各种基本操作；培养一定的动手操作能力，能够解决实验中的一般性技术问题，排除操作能力，能够解决实验中的一般性技术问题，排除简单故障；在一定的仪器设备条件下，通过努力，得简单故障；在一定的仪器设备条件下，通过努力，得出尽可能好的实验结果出尽可能好的实验结果70感谢你的观赏2019-8-14观察能力观察能力能够通过自身的感觉器官和实验仪器，能够通过自身的感觉器官和实验仪器，捕捉实验过程所呈现的各种现象，发觉实验现象的捕捉实验过程所呈现的各种现象，发觉实验现象的各种特征，通过对现象的观察和比较，获得全面的、各种特征，通过对现象的观察和比较，获得全面的、本质的实验信息。本质的实验信息。综合分析能力综合分析能力能运用物理学理论和实验原理对能运用物理学理论和实验原理对实验现象和结果进行初步分析、判断和解释；对各实验现象和结果进行初步分析、判断和解释；对各种因素可能引起的误差进行初步估计，对结果进行种因素可能引起的误差进行初步估计，对结果进行初步评价。初步评价。71感谢你的观赏2019-8-14科学实验能力科学实验能力科学实验能力科学实验能力返回返回表表达达能能力力能能正正确确记记录录和和处处理理实实验验数数据据，设设计计表表格格，绘绘制制图图线线，描描述述实实验验现现象象，说说明明实验结果，撰写合格的实验报告。实验结果，撰写合格的实验报告。设设计计能能力力对对于于简简单单设设计计性性实实验验，能能从从研研究究对对象象或或课课题题要要求求出出发发，查查阅阅资资料料；依依据据基基本本原原理理，设设计计实实验验方方法法，确确定定实实验验参参数数，选选配配实实验验仪仪器器，拟拟定定实实验验程程序序，合合理理地地、有有效效地安排测量方案和实验步骤。地安排测量方案和实验步骤。 72感谢你的观赏2019-8-14科学实验素养科学实验素养理论联系实际和实事求是的科学态度理论联系实际和实事求是的科学态度培养应用知识的能力，反对弄虚作假培养应用知识的能力，反对弄虚作假严肃认真的工作作风严肃认真的工作作风主动研究的探索精神主动研究的探索精神遵守纪律、爱护公共财产的优良品德遵守纪律、爱护公共财产的优良品德 团结协作，共同探索的协同心理团结协作，共同探索的协同心理讲究科学方法、遵守操作规程、注意安全的良讲究科学方法、遵守操作规程、注意安全的良好习惯好习惯返回73感谢你的观赏2019-8-14实验原理实验原理l在理解的基础上，用简短的文字扼要地在理解的基础上，用简短的文字扼要地阐述实验原理，切忌整篇照抄，力求做阐述实验原理，切忌整篇照抄，力求做到图文并茂，用图表示原理图、电路图到图文并茂，用图表示原理图、电路图或者光路图。写出实验所用的主要公式，或者光路图。写出实验所用的主要公式，说明式中各物理量的意义和单位，以及说明式中各物理量的意义和单位，以及公式适用条件公式适用条件( (或实验必要条件或实验必要条件) )。返回74感谢你的观赏2019-8-14实验内容和步骤l简述主要实验内容、实验方法、实简述主要实验内容、实验方法、实验技术和实验步骤。验技术和实验步骤。 返回75感谢你的观赏2019-8-14数据记录和处理数据记录和处理u数据记录和处理表格应包括数据记录和处理表格应包括物理量名称、单位和简物理量名称、单位和简物理量名称、单位和简物理量名称、单位和简单的公式单的公式单的公式单的公式。u数据处理要有完整的数据处理要有完整的计算、作图和不确定度计算、作图和不确定度计算、作图和不确定度计算、作图和不确定度的估算，的估算，而且计算要有简洁的而且计算要有简洁的计算公式计算公式计算公式计算公式；代入；代入的的数据要有根数据要有根数据要有根数据要有根有据；作图要美观、规范有据；作图要美观、规范有据；作图要美观、规范有据；作图要美观、规范；最后以较准确的形式；最后以较准确的形式给给给给出实验结果，得出实验结论出实验结果，得出实验结论出实验结果，得出实验结论出实验结果，得出实验结论，必要时要注明结果的，必要时要注明结果的实验条件。实验条件。u特别要注意有效数字的正确表示。特别要注意有效数字的正确表示。 返回76感谢你的观赏2019-8-14