实验1测量和误差分析.doc

大学物理实验指导书 云南大学软件学院 课程基本信息 名称：大学物理实验/College Physics Lab 课程性质：学科基础 总学时/学分： 32/1 课程简介 本实验课程根据教育部《非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求》并结合软件学院人才培养目标开展教学。 本实验课程内容包括： 测量误差的基础知识、用计算机处理实验数据的基本方法，以及基本物理量的测量方法，并加强数字化测量技术的应用。 结合软件学院的专业特点，通过计算机模拟和实际操作掌握误差分析方法、质点运动学、质点动力学、振动与波、电场、磁场、光的干涉与衍射等基本原理。 学习常用物理实验方法，实验室常用仪器的性能，常用实验操作技术及仪器正确调节，学习简单的计算机模拟。 教学目的与基本要求 本实验课培养学生初步掌握实验科学的思想和方法，提高其分析能力和创新能力；培养理论联系实际的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，团结协作的职业素养。使之加深对物理学基本概念、基本理论的理解，掌握运用物理学基本原理分析和解决问题的科学方法。 能力培养基本要求 独立实验能力——掌握实验原理及方法、正确使用仪器设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告； 分析与研究能力——融合实验原理、实验方法及相关理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合； 理论联系实际能力——在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法； 创新能力——进行初步的具有创意性内容的实验,激发学习主动性，逐步培养创新能力。 本实验课程要求学生 掌握测量误差的基本知识、掌握用计算机处理实验数据的基本方法； 掌握基本物理量的测量方法、了解数字化测量技术的应用； 了解常用物理实验方法，掌握实验室常用仪器的性能，掌握常用实验操作技术及仪器正确调节； 掌握简单计算机模拟的基本方法。 考核方式和成绩评定办法 单次实验成绩 = 10%出勤 ＋ 40%实验结果 ＋ 20%实验报告撰写质量 ＋ 20%数据分析 ＋ 10%程序运行或仪器操作 实验综合成绩中各单次实验成绩比例 项目 比例（％） 1 误差分析 12 2 质点运动学 15 3 质点动力学 10 4 波的叠加 8 5 示波器 12 6 传感器 8 7 静电场 8 8 电量测量 15 9 磁场 6 10 光的干涉与衍射 6 合计 100 参考文献 D.M.Bourg，游戏开发物理学， O’Reilly/电子工业出版社,2004． 上海交通大学物理实验中心，上海交通大学物理实验精品课程网：/ocw/reference.html 同济大学物理实验中心，物理实验教学大纲：/infopub/teach_info.asp#jxdg 复旦大学物理系， 物理实验大纲，/phyteaching/undergraduate/syllabus/ 北京大学基础物理实验教学中心：82:8082/pechome/index.jsp 实验指导 测量及误差分析 目的：测量数据的误差分析及其处理 测量与测量结果 测量就是为确定被测对象的量值而进行的一系列操作，由测量所获得的结果称为测量结果。在一定的测量条件下，测量结果应该具有可重复性和一致性。 测量可分为直接测量和间接测量。直接测量的结果可以通过某种仪器或设备直接读出；而间接测量的结果则要通过测量值与要求值之间的函数关系进行推算。 误差和不确定度 无论采用何种方式测量，测量结果都会与实际值有一定的误差。造成误差的原因可能是测量仪器固有的限制、测量方法的局限性、实验条件的变化、实验人员的操作能力及判断能力等等。 因此，定义误差为测量结果与实际值，即真值之差： 即： 其中?M为测量误差，M测量值，A为真值。 当误差在允许的范围之内时，测量值即被看作是真值，或者约定真值。测量误差可视为绝对误差，而测量误差与真值之比即为相对误差。由于真值在多数情况下不可知，故绝对误差与相对误差的值及其计算是有条件的。 误差一般可分为系统误差、随机误差和过失误差。 系统误差——在同一被测量的多次测量过程中，基本保持恒定或以可预知的方式出现的误差。特点是其确定的规律性。 随机误差——在实际测量条件下，多次测量同一量时，以不可预知方式处现的误差。特点是单个误差具有随机性、总体误差服从统计规律。 过失误差——测量条件或操作方法偏离规定造成的误差。具有这种误差的数据应该从测量结果中剔出。 一般而言，误差的结果可以用“精度”来描述。根据误差的性质有如下表述： 精密度——表示测量结果随机误差大小的程度。 正确度——表示测量结果系统误差大小的程度。 准确度——表示测量结果与被测量的真值或约定真值之间的一致性程度。因此准确度又称为精确度，反映随机误差和系统误差的综合效果。 因为测