医学物理学关于物理实验绪论.ppt

关于物理实验核实实验安排实验课前预习 预习实验教程及实验报告中与本实验相关的全部内容 课堂实验带实验教程 实验报告教师讲解必须在了解仪器的工作原理 使用方法 注意事项的基础上 方可进行实验 仪器安装调试后经教师检查无误后方可进行实验操作 发现问题及时与教师沟通 完成实验报告 当堂完成仪器整理及实验室卫生成绩记录完成实验一绪论 注意 若 5 后有不为零的数则视为大于5 必入 四舍六入五凑偶 数据处理法 实验一绪论 测量的意义和分类 测量 直接测量 凡使用量具或仪器能直接测出待测量的测量 间接测量 在一系列直接测量的基础上 必需通过函数计算才能得出待测量量值的测量 伏 安法测电阻 单摆法测重力加速度 测量 为确定被测量对象的量值而进行的将待测量与标准同类量比较的过程 科学实验的基本任务 对一系列量进行科学测量 真值N0 反映某一物理量客观存在的量值 测量的目的 追求测得真值 但真值是不可知的 误差及其分类 误差 N 测量值与真值之间的差异 误差的分类 系统误差 偶然误差 随机误差 N N N0 任何测量都不可避免的存在误差 误差的大小反映了测量的准确程度 由于真值不可知 误差也就不可知 只能是合理的估算 误差也称不确定度 若考虑到各种引起误差的因素互相加强的不利情况 通常会将误差估算大一些 仪器误差 仪器本身不完善引起误差 如零点未校准 刻线 砝码不准 方法 理论 误差 实验方法 理论 不完善引起误差 如空气中物理天平称重 1 系统误差 在相同实验条件下 测量误差的数值保持不变或按某一确定的规律变化 例 圆游标的偏心差问题 精度0 05 2 偶然误差 随机误差 即便消除了系统误差 各次测量值也将由于诸多偶然因素的影响而出现随机的变化 多次测量的算术平均值 减小偶然误差的基本方法 增加测量次数 多次测量取平均值 最佳值 近真值 直接测量误差的 估算 表示方法 1 算术平均值在相同条件下对某物理量N进行了n次重复测量 等精度测量 其测量值分别为N1 N2 Nn 则算术平均值为 近真值 算术平均值最接近于真值 称近真值 最佳值 并将它作为该实验测量的测量结果 2 平均绝对误差各次测量值的绝对误差 平均绝对误差 将平均绝对误差作为该实验测量的误差 注意 都取绝对值 平均绝对误差一般只取一位 3 相对误差 百分误差 4 测量结果的表示 相对误差一般取一到两位数字 0 0125 3 2325 例 用精度0 1mA的万用表对某电流进行等精度测量 4次测量值分别为 3 25mA 3 24mA 3 23mA和3 21mA 或0 3 特例 重复测量n次 若测量值恰巧不变 绝对误差估计为 仪器最小分度值的一半 例 用精度0 1mm的游标卡尺测量某一物体的长度 3次测量值分别为 12 60mm 12 60mm 12 60mm 其平均绝对误差估计为 0 05mm 5 单次测量误差的估算 绝对误差估计为 仪器最小分度值的一半 间接测量的误差计算 误差传递 1 加减法运算中的误差若 则 结论 和差运算的绝对误差等于各直接测量量的绝对误差之和 加减运算 先计算绝对误差 后计算相对误差 2 乘除法运算中的误差若N A B或N A B 可以证明 结论 乘除运算的相对误差等于各直接测量量的相对误差之和 乘除运算 先计算相对误差 后计算绝对误差 例 液体粘度的测量 解 有效数字及其运算 1 有效数字的概念测量结果中可靠的几位数字加上可疑的一位数字统称为测量结果的有效数字 2 直接测量时有效数字的记法 1 仪器最小刻度是 1 或 1 10n 的 十等分仪器 记录到最小分度值的下一位 例外 体温表 例图示测量数值为 11 5 0 90 数据记录的基本原则 科学实验的数据均用有效数字记录 且一般只记录到刚开始发生误差的那一位数字 2 仪器最小刻度是 2 和 5 的 二等分或五等分仪器 只记到最小分度所表示的那一位 例 13 45 37 3 数显仪表及步进式标度盘的仪表 电阻箱 电桥 电位差计 数字电压表等 一般应直接读取仪表的示值 晶体管毫伏表的读数 对有效数字应注意以下几点 1 测量结果的有效数字与数学中的数字的含义不同 2 单位变化了 有效数字的位数不变 可见 用以表示小数点位置的 0 不是有效数字 3 当结果数字很大或很小时 一般可用科学计数法表示 测量结果后面的 0 不能随意加减 否则将人为改变有效数字 也即改变了测量精度 1 有效数字的加减运算 规则 运算结果的可疑数字与参与运算的数据中最早出现 位次最高 的可疑数字对齐 几个数相加减时 选用精度相同的仪器较为合理 2 乘除运算 规则 运算结果的可疑数字的位数取参与运算的数据中最少的有效数字位数 3 乘方 开方运算 规则 运算结果的有效数字位数取为底数的有效数字位数 4 对数和三角函数的取值 对数的有效位数与其真数的位数相同 三角函数的有效位数与对应的角度的位数相同 5 常数如 e 等 其有效位数与位数最少的因子相同 但纯数学数字不作有效数字处理 例 1 0 3 1 例 sin30 0 0 500 6 有效数字和误差的关系 测量值有效数字的末位 要和绝对误差所在的那一位对齐 例 I 3 50 0 02 A I 3 50 0 002 A I 3 50 0 2 A 测量圆柱体直径D和高度h数据表 游标分度0 002cm 物理量的名称 符号 和单位 所有有效数字正确 实验数据的表记和图示 一 列表记录 作图时要先整理出数据表格 并要用坐标纸作图 1 根据数据范围选择合适的坐标分度值 确定坐标纸的大小坐标分度值的选取应能反映测量值的有效数字 根据表 数据U轴可选1mm对应于 V I轴可选1mm对应于 mA 作图步骤 实验数据列表如下 表1 伏安法测电阻实验数据 二 实验曲线的描绘 举例如下 2 标明坐标轴 用粗实线画坐标轴 用箭头标轴方向 标坐标轴的名称或符号 单位 再按顺序标出坐标轴整分格上的量值 4 连成图线 用直尺 曲线板等把点连成直线 光滑曲线 一般不强求直线或曲线通过每个实验点 自变量 因变量 电阻伏安特性曲线图 图名 电阻伏安特性曲线图 应用有效数字运算规则计算下列各题 1 236 2 2 502 2 32 55 1 3 3 1 0 4 5 5 102 2 50 5 2 375 0 10 6 6243 10 238 7 31 2 3 1 5 5 102 24 6 2 104 。