經(jīng)管類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的緒論不確定度教案2012.2.

1、1經(jīng)管類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)管類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論緒論誤差誤差不確定度不確定度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理緒論緒論請同學(xué)們自己閱讀教材1~2頁。一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的地位、作用和任務(wù)一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的地位、作用和任務(wù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具

2、有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用。對(duì)于經(jīng)管類專業(yè)學(xué)生，本課程的具體任務(wù)是：1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本素質(zhì)，確立正確的科學(xué)思想和科學(xué)方法.通過物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)科學(xué)的思想和方法、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高分析能力。2.培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).即通過物理實(shí)驗(yàn)使學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，主動(dòng)研究的探索精神，遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德，這對(duì)于培養(yǎng)當(dāng)代的經(jīng)營管理者的科學(xué)素養(yǎng)尤為重要。二

3、、物理實(shí)驗(yàn)課的基本程序物理實(shí)驗(yàn)課的基本程序１做好預(yù)習(xí)。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)間有限，熟悉儀器和測量任務(wù)重，因此必須根據(jù)所排的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。預(yù)習(xí)是完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。預(yù)習(xí)時(shí)應(yīng)認(rèn)真閱讀教材，務(wù)必明確本次實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的基本理論和方法（如基本公式、電學(xué)實(shí)驗(yàn)的電路圖或光學(xué)實(shí)驗(yàn)的光路圖等），實(shí)驗(yàn)大體步驟，使用的儀器設(shè)備，畫好記錄數(shù)據(jù)的表格，寫出可行的預(yù)習(xí)報(bào)告。因?yàn)橛械膶?shí)驗(yàn)儀器比較復(fù)雜、有的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求有改動(dòng)（如實(shí)驗(yàn)1、5、7），因此

4、，請同學(xué)們根據(jù)所排的實(shí)驗(yàn)，做實(shí)驗(yàn)前到實(shí)驗(yàn)室根據(jù)具體的儀器和實(shí)驗(yàn)卡預(yù)習(xí)（不能在老師不在場時(shí)操作，防止損壞儀器；可在作完前1個(gè)實(shí)驗(yàn)后，就預(yù)習(xí)下一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這時(shí)如有同學(xué)沒做完實(shí)驗(yàn)，可向指導(dǎo)教師說明后，在不影響正常實(shí)驗(yàn)的前提下預(yù)習(xí)）。上課時(shí)，教師應(yīng)首先檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況（如提問），把預(yù)習(xí)情況作為評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績的一項(xiàng)內(nèi)容。對(duì)于沒有預(yù)習(xí)的學(xué)生，教師有權(quán)停止本次實(shí)驗(yàn)。２進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開始實(shí)驗(yàn)前，先要（根據(jù)實(shí)驗(yàn)卡）清點(diǎn)儀器，核對(duì)數(shù)量、規(guī)格及儀器的原始狀態(tài)，并記

5、錄之（若有不符或差異，應(yīng)及時(shí)向教師提出，否則將承擔(dān)責(zé)任）。3.按照實(shí)驗(yàn)步驟（參見實(shí)驗(yàn)卡），對(duì)儀器裝置進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)裝置，報(bào)告指導(dǎo)教師，請求核查。電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，線路接好經(jīng)教師核查后，才能接通電源。光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，嚴(yán)禁用手接觸光學(xué)元件的光學(xué)表面（以透鏡實(shí)物為例說明）。4.經(jīng)教師準(zhǔn)許后，方可開始實(shí)驗(yàn)。要如實(shí)記錄原始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及有關(guān)的環(huán)境條件（室溫、濕度等），同時(shí)還應(yīng)記錄主要儀器的名稱、型號(hào)、量限和準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)。原始數(shù)據(jù)必須使用專用的

6、記錄紙，書寫用鉛筆書寫無效，對(duì)“錯(cuò)誤”的數(shù)據(jù)也要保留，因?yàn)橛行板e(cuò)誤”的數(shù)據(jù)經(jīng)過比較會(huì)發(fā)現(xiàn)是正確的、甚至發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)規(guī)律。若確認(rèn)記錄的原始數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤，可在錯(cuò)誤和筆誤處用細(xì)線劃掉重寫，不要涂改數(shù)據(jù)，也不得使用涂改液等覆蓋。操作完成后，原始數(shù)據(jù)請指導(dǎo)教師審閱數(shù)據(jù)，待指導(dǎo)教師簽字認(rèn)可。5.切斷電源，把儀器復(fù)原、整理好，填寫實(shí)驗(yàn)使用記錄并請指導(dǎo)教師簽字后方可離去。6.按照實(shí)驗(yàn)要求，用規(guī)定的紙張，按的規(guī)定的格式（見報(bào)告紙樣品、教材第2頁最后4行）

7、，趁熱打鐵撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在作完實(shí)驗(yàn)的1周內(nèi)向指導(dǎo)教師交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。對(duì)已發(fā)還的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的錯(cuò)誤，要找出原因，認(rèn)真更正。對(duì)于不及格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可在認(rèn)真補(bǔ)充、更正錯(cuò)誤后，連同不及格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一起交給指導(dǎo)教師，方可更改為及格（只有1次機(jī)會(huì)）。3常量值6.0221367（36）1023mol1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度0.59106，到2006年的阿伏加德羅常量值為6.02214179（30）1023mol1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度達(dá)到0.50107，提高了1

8、個(gè)數(shù)量級(jí)）；最佳估計(jì)值；已修正過的算術(shù)平均值；計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器所復(fù)現(xiàn)的值等；都可作為約定真值。約定真值有時(shí)稱為指定值、最佳估計(jì)值、約定值、參考值指定值、最佳估計(jì)值、約定值、參考值。1.1.21.1.2誤差的定義及分類誤差的定義及分類1.絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差測量結(jié)果減去被測量的真值稱為[測量測量]誤差誤差。如用x表示測量結(jié)果x0表示真值測量誤差Δx=xx0(1.1)測量誤差可為正值，也可為負(fù)值。當(dāng)測量結(jié)果大于真值時(shí)為正，否則為負(fù)

9、。測量誤差也可以用相對(duì)誤差表示相對(duì)誤差相對(duì)誤差定義為E=Δxx0(1.2)為了將以上兩式相區(qū)別相對(duì)于稱(1.2)式為相對(duì)誤差（一般取正值）而言(1.1)式定義的誤差稱為測量的絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差。注意，絕對(duì)誤差可正可負(fù)不是誤差的絕對(duì)值誤差的絕對(duì)值稱為誤差的模誤差的模。2.隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差根據(jù)誤差出現(xiàn)的不同特點(diǎn)，誤差可分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。（1）隨機(jī)誤差第三版（VIM）中定義定義[注2]：“在重復(fù)測量中，以不可預(yù)知的方式

10、變化的測量誤差的分量。對(duì)此定義可這樣理解:在相同測量條件下（在短時(shí)間內(nèi)測量的程序、觀測者、儀器、地點(diǎn)都相同，這些條件稱為重復(fù)性條件重復(fù)性條件）多次測量同一量時(shí)每次測得值為xi（i=1、2、3、…n），每次測量的隨機(jī)誤差?xi=xix0的大小和正負(fù)以不可預(yù)知的方式變化是隨機(jī)的。隨機(jī)誤差產(chǎn)生的基本原因是還沒有被人們所認(rèn)識(shí)和無法控制的運(yùn)動(dòng)中的物質(zhì)世界對(duì)測量的影響如溫度的不均勻、微小的振動(dòng)、電磁場、各種射線等環(huán)境因素對(duì)測量的既不能消除又無法估量

11、的影響，這種影響稱為隨機(jī)效應(yīng)，它們導(dǎo)致重復(fù)觀測中的分散性。當(dāng)測量次數(shù)n足夠多時(shí)?xi就顯示出統(tǒng)計(jì)規(guī)律。隨機(jī)誤差的最本質(zhì)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值隨著測量次數(shù)的增加而趨于零即(1.1b)110limninixn??????這個(gè)特性稱為抵償性抵償性。將(1.1)式代入上式得001111()0limlimnniinniixxxxnn????????????∴(1.1c)011limninixxn?????即僅存隨機(jī)誤差的情形下僅存隨機(jī)誤