物理实验理论课.76页PPT

考 虑 有 服 从 p d f 分 布 f ( x ; ) 的 数 据 样 本 x ( x 1 , . . . , x n ) 。
目 标 ： 估 计 , 或 者 更 为 一 般 地 ， 估 计 ( 1 , . . . , m )
如 果 f(x ;)为 真 ， 则 有
n
要想在统计上将相对误差减少到 5%，总共需要多少个事例？ 由信息不等式，任何估计量的方差下界为
Vˆ1 b2
2logL
E
2

对于本问题，b=0，
L i n 1fxi, 1 2 ni n 11xi
ˆ=0.10
Vˆ0.0052=2.5105
带入不等式可以求得 n 1.2 105。
6/28/2019
BESIII 暑期讲习班
19
估计量的方差: 图解法
考 虑 单 参 数 情 况 下 ， 将 l o g L ( ) 在 ˆ 附 近 展 开 ，
l o g L () l o g L (ˆ ) l o g L ( ˆ ) 2 1 ! 2 l o g 2 L ˆ( ˆ ) 2 ...
的矩阵(Hessian矩阵)是通过有限差值来估计。
调用 CERN 的 MINUIT 软件包中的 HESSE 程序
6/28/2019
BESIII 暑期讲习班
17
例子：估计实验所需的统计量
质子与反质子弹性散射实验，观测量为散射角 x=cos，服从
f (x;)=0.5×(1+x)， 其中 是反映反质子极化的参数。目前测量值为0.10±0.02 ，
应使得下式定义的似然函数
n
L() f (xi ,) i1

误差 = 测量值 — 真值。
y y Y0
9
1.1.3 误差的分类 大学物理实验
一、系统误差
系统误差是由于仪器不完善，或测量方法不恰当， 或环境变化等引起，具有确定的规律性，或多次测量 时误差始终不变，或随测量条件的变化而有规律的变 化，总之是有规律可寻的，是可定误差。
系统误差的来源：
(1)仪器误差，由仪器的结构和标准不完善引起的，表现 形式有三种：
通常根据待测物理量最终测量结果的获取过程把 测量分为两大类，即直接测量和间接测量。
7
1、直接测量
大学物理实验
直接测量就是把待测量直接与标准量（量具）
进行比较，直接读数，直接得到数据。例如用米 尺测量长度，用钟表测量时间，用安培计测量电 流，用温度计测量温度等等。在一切实验中，直 接测量是基础。
2、间接测量
12
对同一量测量大次学数物n理足实够验多时，将会发现它们的分
布服从某种规律。实践和理论都证明，大部分测量的随
机误差服从统计规律，其误差分布（或测量值的分布）
呈正态分布（又称高斯分布）。
f (i )
随机误差具有以下特征：
①对称性：绝对值相等的正、负误差 出现的几率大体相同；
②单峰性：绝对值较小的误差出现的 几率大，绝对值较大的误差出现的几 率小；
2、学会常用物理仪器的调整及正确的使用方法。
3、使学生初步具备处理数据、分析结果、撰写实验报告 的能力。
4、培养学生对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求
是的工作作风。
2
二、物理实验的主要大环学物节理实验
和
所用的实验基本方法，特别是做好实验的关键环节，要心 中有数，并简练地写在预习报告上，预习报告中要自行设 计数据记录表格。预习不合格者不得实验。

3 他们可能是带异种电荷，也有可能一个带电另 一个不带电。
忙碌的一天的人们以各自的方式奔向 那个让 人休憩 被人们 赋予了 太多温 情的地 方—— 家。而 我却朝 着与家 相反的 方向， 也因此 看到了 在两点 一线的 惯常中 不一样 的'画面 ，至今 不肯忘 怀。
判断串并联
判断串并联的三个常用好方法：“两手指尖法”、 “寻找合分点法”、“拆除法”！
பைடு நூலகம்
忙碌的一天的人们以各自的方式奔向 那个让 人休憩 被人们 赋予了 太多温 情的地 方—— 家。而 我却朝 着与家 相反的 方向， 也因此 看到了 在两点 一线的 惯常中 不一样 的'画面 ，至今 不肯忘 怀。
请在这里输入您的内容，可复制您的的 文本粘贴到这里，然后选择只保留文本 即可。只保留文本即可。
请在这里输入您的内容，可复制您的的 忙碌的一天的人们以各自的方式奔向 那个让 人休憩 被人们 赋予了 太多温 情的地 方—— 家。而 我却朝 着与家 相反的 方向， 也因此 看到了 在两点 一线的 惯常中 不一样 的'画面 ，至今 不肯忘 怀。
不要以为电池一定是电源，它 也有可能是用电器，比如说给蓄电 池充电时它就成了用电器！
不要以为电池一定是电源，它 也有可能是用电器，比如说给蓄电 池充电时它就成了用电器！
忙碌的一天的人们以各自的方式奔向 那个让 人休憩 被人们 赋予了 太多温 情的地 方—— 家。而 我却朝 着与家 相反的 方向， 也因此 看到了 在两点 一线的 惯常中 不一样 的'画面 ，至今 不肯忘 怀。
目录
原理及准备 实验步骤 注意事项 结果与分析
忙碌的一天的人们以各自的方式奔向 那个让 人休憩 被人们 赋予了 太多温 情的地 方—— 家。而 我却朝 着与家 相反的 方向， 也因此 看到了 在两点 一线的 惯常中 不一样 的'画面 ，至今 不肯忘 怀。

通过实验验证牛顿第一、第二和第三定
弹簧振子实验
4
律，进一步理解物体的运动规律。
研究弹簧振子的运动特性，探索弹性系 数和振动频率之间的关系。
热学实验
理想气体状态方程实验
热力学第一定律实验
传导、对流与辐射实验
通过实验验证理想气体状态方程， 理解气体的压力、体积和温度之 间的关系。
研究热量传递和能量转化过程， 验证热力学第一定律的实验原理。
数据分析与处理
通过统计、图表绘制和回归分析， 对实验结果进行准确的数据分析 和处理。
实验报告和科学论文
实验报告撰写
学习实验报告的写作格式和 要求，提高科学写作和表达 能力。
科学论文写作
了解科学论文的结构和规范， 培养科研写作和发表论文的 能力。
文献引用和参考文献
学习文献引用的方法和格式， 提高学术研究的规范性和可 信度。
通过实验观察和比较传导、对流 和辐射三种热传递方式的特点和 规律。
光学实验
菲涅尔透镜实验
研究菲涅尔透镜的成像特性， 观察透镜的焦距和放大倍数。
杨氏双缝干涉实验
通过干涉和衍射现象，探索 光的波动性和双缝干涉的实 验原理。
光的折射与反射实验
研究光的折射和反射规律， 分析光在不同介质中的传播 行为。
电学实验
大学物理实验课件PPT教 学课程
在本课程中，我们将深入探讨大学物理实验的基础知识，并了解实验室的安 全操作规范。通过力学、热学、光学和电学实验，我们将研究不同领域的物 理现象。通过计算机辅助技术以及综合实验，我们将进一步提升实验技能和 数据分析能力。
物理实验基础知识介绍
1 实验安全
了解实验室安全操作规范， 掌握实验中常见的危险和预 防措，学习正确使用和操 作方法。

六、总结
1 物理实验的意义和价值
2 对本次实验的总结
拓宽学生的科学思维，培养创新能力和科学精神。
总结实验思路、实验方法和实验结果，提出改进 措施。
七、参考文献
1 相关的物理实验文献
引用出版物、研究论文等相关参考文献，加强实验的学术性。
2 实验仪器相关的资料
引用仪器厂商提供的资料，介绍实验仪器的技术参数和使用方法。
2
实验步骤和操作方法
详细描述实验所需的步骤和操作技巧，注意实验中的关键点。
3
实验过程中需要注意的问题
提醒学生注意实验条件，观察实验现象，记录实验数据。
四、实验数据分析
1 实验数据的处理方法
数据去除异常值，计算统计量，进行数据可视化。
2 实验数据的分析方法
通过图表、趋势分析等方法解读实验数据，得出结论。
八、致谢
1 对参与实验的人员的感谢
2 对提供帮助和支持的单位和个人的致谢
感谢同学们的积极参与和团队合作，以及对实验 的贡献。
感谢学校提供的实验场地和仪器设备，以及老师 和家长的支持和指导。
3 实验数据的统计方法
运用概率统计等方法对实验数据进行统计分析，获得更准确的结果。
五、实验结果与结论
实验结果的呈现方法
使用表格、图表等方式清晰展示 实验结果，便于分析和比较。
实验结果的分析方法
从实验数据中提取规律、趋势， 解读实验结果的意义和影响。
实验结论的得出方法
综合分析实验结果，得出准确的 结论，回答实验问题。
3 实验室安全注意事项
熟悉实验室安全设施，使用个人防护装备，预防实验事故的发生。
二、实验仪器
1 重要的物理实验仪器
如光电效应实验仪器、牛顿环实验仪器等，介绍其原理和用途。

大学物理实验
主讲教师：高英俊
科学实验是科学理论的源 泉，是自然科学的根 本，也
是工程技术的基础。
实验课程体系


一. 绪论（误差理论与数据处理） 二. 实验项目内容（基础与综合实验）
1. 电表改装与校准 2. 电位差计测电动势 3. 示波器实验 4. 惠斯登电桥测电阻 5. 固体比热测定 6. 杨氏模量测量 7. 液体粘滞系数测定 8. 金属弦振动实验 9. 偏光旋光实验 10. 光的干涉现象实验 11. 简谐振动研究实验 12. 集成霍尔传感器测磁场 13. 夫兰克—赫兹实验 14. 金属电子逸出功的测定 15. 磁化曲线和磁滞回线测量 16. 非线性电路混沌实验
被测量 仪器、方法

标准量
测量结果应包括数值、单位和对测量结果精确程度的评价
以电阻测量为例
R＝910 .3 0.4
测量对象 数值 不确定度 单位
• 函义： R 的真值有相当大（例如95%）的可能（概率）位于区
间 （909.9，910.7）Ω之内。
表达式：
R=(910.3 0.4)Ω
测量分为直接测量和间接测量



精密度：表示对同一被测量作多次测量时，各 次测量值之间彼此接近的程度。精密度高，说 明重复性好，即随机误差小。 正（准）确度：表示测量值与真值接近的程度。 正确度高，说明测量值接近真值的程度高，系 统误差小。 精确度：精确度高，说明精密度和正确度都高， 它反映随机误差和系统误差的综合效果。
(4)合成不确定度
A B 0.0022 2 0.004 2 0.0045 0.005 mm
2 2
Er
0.005 100% 0.06% 8.348

大学物理实验课件-PPT模 板
为便于学习理解大学物理实验内容，特推出此PPT模板，旨在介绍物理实验的 课程目的、必知知识和实验步骤，以及鼓励学生积极参与实验探索。
课程介绍与目的
通过本课程，学生将深入了解物理实验的基本原理和方法，培养科学实验的观察力、探索精神和实验操 作能力。
实验室安全注意事项
在任何实验之前，我们必须熟悉并遵守实验室的安全规则和操作程序，以确保自身和他人的安全。
牛顿环实验：测定透镜曲率半径
通过牛顿环实验，我们可以间接地测量透镜曲率半径，了解光的干涉现象和光学透镜的特性。
阻尼振动实验：研究振幅和周期关系
通过阻尼振动实验，我们可以研究振幅与周期之间的关系，了解振动现象在不同阻尼情过惯性矩实验，我们可以测量旋转物体的转动惯量，进一步认识力矩和惯性矩对旋转运动的影响。
实验器材与仪器的使用说明
了解不同实验所需的器材和仪器，学习正确使用和操作它们的技巧，以确保实验准确性和可靠性。
实验数据记录与分析方法
学习如何正确记录实验数据，使用统计和图表分析方法来解释实验结果，从而得出科学结论。
摆锤实验：测定重力加速度
通过摆锤实验，我们可以测量重力加速度并理解物体在重力场中的运动规律，为后续实验提供基础。

谐波
探索声音的谐波成分，通过 实验研究不同乐器产生的声 音谐波结构。
光学实验
1
反射
研究光的反射规律，通过实验计算反射角和入射角之间的关系。
2
折射
探究光的折射规律，通过实验测量不同介质的折射率和折射角。
3
光的干涉
学习光的干涉现象，通过实验观察干涉条纹和干涉条件的影响因素。
电学实验
欧姆定律
电磁感应
通过实验验证欧姆定律，将电流、 电压和电阻的关系呈现给学生。
3 实验室事故应急处理
介绍实验室事故的常见类 型和应急处理措施，帮助 学生在实验过程中应对意 外情况。
物理实验常见误差及处理方法
1 随机误差与系统误差 2 精确度与准确度
3 仪器误差与人为误差
解释随机误差和系统误差 的概念，提供常见的误差 来源和处理方法。
说明精确度和准确度的区 别，介绍提高实验准确度 的技巧和措施。
《物理实验教学课件》
为了提高学生的实践能力和掌握物理实验技巧，我们设计了一套全面的《物 理实验教学课件》。通过本课件，学生将系统地学习各个实验的原理、步骤 和常见误差处理方法。
物理实验教学概述
1
实践与理论结合
探索物理实验的重要性，介绍如何将实验与理论知识相结合，提供更全面的学习体验。
2
实验设计与规划
讲解物理实验的设计原则，引导学生学会设计和规划各类物理实验。
3
实验数据分析
介绍数据分析方法和工具，帮助学生充分理解实验结果，提高实验数据处理能力。
实验室安全规定
1 安全设施和装备
详细介绍实验室的安全设 施，如紧急出口、灭火器 等，并讲解如何正确使用 实验装备。
2 化学品储存和管理

S
磁铁向下运动
课
件
N
展
示
×b
F
B
a
b
力学 热学 电学 光学 原子 其它 退出
38
PPT
课 件
机机械械 能能 守守 恒恒
展
示
力学 热学 电学 光学 原子 其它 退出
39
PPT
伽利略理想实验
课
件
展
示
开始
开始
开始
力学 热学 电学 光学 原子 其它 退出
40
PPT
课
小球的弹性碰撞
件
展
示
m1
m2
m1=m2
件
展
S
示
F F
E
F
F F
a(b) ×
d(c)
F
×
电机转动
F F
力学 热学 电学 光学 原子 其它 F退出
23
PPT
电动机效率的测定
课 件 展 示
A V
P出 FV mgV
力学 热学 电学 光学 原子 其它 退出
24
PPT
卢瑟福的质子粒子的轰发击氮现核实验
课
— 质子的发现
件
展
示
粒子
N2
析各电阻上的电流和电压的 R2 变化。
解答：当P右移动 R1 R总
I总
U4
I4
I2
U2
U3
I3
I1
P
R1 R1 R3
R4
r
力学 热学 电学 光学 原子 其它 退出
36
PPT
楞次定律的应用
课 件 展 示
S
N

单摆实验
实验步骤 1. 准备实验器材：计时器、细线、重物、直尺。
2. 将细线固定在直尺上，重物悬挂在线上形成单摆。
单摆实验
3. 启动计时器，记录单摆摆动一个周 期的时间。
实验结果：通过数据表格和图表展示 实验结果，分析摆长对单摆周期的影 响。
4. 重复实验，改变摆长，记录数据。
折射率实验
实验目的
解决方案
及时更新实验设备，确保设备的准确性和可靠性。
解决方案
优化实验时间安排，确保实验有足够的时间进行。
对实验教学的建议与改进
03
建议
建议
建议
增加实验操作的演示和练习环节，提高学 生的操作技能。
加强实验前的预习和指导，帮助学生更好 地理解实验原理和方法。
鼓励学生在实验后进行讨论和总结，加深 对实验的理解和掌握。
详细介绍每个实验器材的名称、 功能、使用方法和注意事项，确 保学生能够正确、安全地操作。
实验ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ骤与流程
总结词
严谨的实验步骤是实验质量的保障。
详细描述
清晰地列出实验步骤，并按照逻辑顺序进行排列，确保学生在操作过程中不会 遗漏或混乱。
数据记录与分析
准确记录和分析数据是得出正 确结论的前提。
02
详细描述
数学处理法
运用数学公式和计算方法对实验数据进 行处理，如求平均值、求和等。
误差处理法
对实验数据进行误差分析和修正，以提 高数据的准确性和可靠性。
误差分析
系统误差
由实验装置、测量仪器等因素引起 的误差，具有一定的规律性和可预
测性。
偶然误差
由随机因素引起的误差，如环境温 度、湿度等，具有不确定性。
误差传递

二、实验原理
叠加原理指出：在有几个独立源共同作用 下的线性电路中，通过每一个元件的电流 或其两端的电压，可以看成是由每一个独 立源单独作用时在该元件上所产生的电流 或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号增加或 减小K倍时，电路的响应也将增加或减小 K倍。
三、实验设
备：
序号
名称
1 直流稳压电源
七、实验报告
1、根据实验数据验证线性电路的叠 加性与齐次性。 2、各电阻器所消耗的功率能否用叠 加原理计算得出？试用上述实验数 据进行计算并作结论。 3、通过实验步骤6及分析表格中数 据你能得出什么样的结论？ 4、 心得体会及其他
实验三、电压源与电流源的 等效变换
一、实验目的
1. 掌握电源外特性的测试方法
对电路中的任一个闭合回路而言，应有
u 0
三、实验设备
序号 1 2 3 4 5 6
名称 直流稳压电源 直流可调稳压电源 万用表 直流数字电压表 指针毫安表 电流、电压测定实验电 路板
型号与规格 +12V 0~12V
0~20 mA 0 ~1 mA
数量 1 1 1 1 1 1
备注
DICE-DG
四、实验内容
RL（Ω ） ∞ U（V） I（mA）
2000
1500
1000
800
500
300
200
+-
+-
mA
mA
+ ES -
6V
+ V_
200Ω R1
10KΩ R2
51Ω R0
+ ES 6V
+ V
-
200Ω R1
10KΩ R2
（a）

实验2 牛顿第二定律 的验证
【实验目的】
1、验证牛顿第二定律； 2、进一步学习误差分析理论。
【实验仪器】
气垫导轨、滑块、 气源、弹簧、小砝 码及砝码盘，游标 卡尺等。
气垫导轨
实验2 牛顿第二定律 的验证
【实验目的】
1、验证牛顿第二定律； 2、进一步学习误差分析理论。
【实验仪器】
气垫导轨、滑块、 气源、弹簧、小砝 码及砝码盘，游标 卡尺等。
送至底座转向放置，以避免取针器上的磁铁对落针产生影响。 按单板机键盘上的"E"键，数码管显示"C 000"单板机处于待命状 态。
5、稍微转动盖子，将针调到圆筒中轴线上，待液体稳定后，拉 起发射器上的磁铁，让针沿圆筒轴线下落，这时霍尔传感器被 触发，计时器工作，等候约16秒，数码显示针下落距离I的时 间t（单位：毫秒）。 6、继续操作单板机，按“A”键，显示预先设置的针的有效密度， 如需修改参数，可直接按数码键输入测量值。再按“A”键显示 液体密度，同样可作参数修改。第三次按“A"键，则显示测得 液体粘度η。 7、多次测量t及η值（3-5次），每次应先按“复位”键，在显示 “PH-2”后，再重复4, 5, 6各步骤。
实验1 物体密度的测量
【实验目的】
测定规则物体和不规则物体的密度
【实验仪器】
物理天平、温度计、 比重瓶、烧杯、 游 标卡尺、螺旋测微计 和待测样品
螺旋测微计
烧杯
实验仪器图
【设计要求】
1.根据已给仪器和测量结果的相对不确定度设计出 实验原理，导出实验公式 2.设计实验步骤 3.数据处理 4.实验结果进行分析
每当磁铁经过霍尔传感器附近时，传感器输出一个矩形脉冲，同 时由LED（发光二极管）指示。 4. 单板机计时器 以单板机为基础的多功能毫秒计用以计时和处理数据由6个数 码管显示。其面板如图4所示，单板机计时器不仅可以计数、计 时，还有存贮、运算和输出等功能。

间接测量量的不确定度传递 间接测量量 N：N f ( x, y, z ,)
N f ( x , y, z ,)
f 2 f 2 f 2 UN Ux U y Uz y x z
2 2 2
R ()
12.700 12.500 12.300
电阻R随温度 t变化曲线 + B(83.5,12.600) t : 5.0 C/cm R : 0.100Ω /cm +
+
求斜率
12.100 11.900
R R0 (1 t )
A(13.0,10.500) B(83.5,12.600)
差异出现在第四位， 所以取四位有效数字
运算中常数的取位规则：参与运算的常数 取位至少应和测量值的有效数字位数相同
三、误差公理及误差分类
四、关于系统误差的处理原则
可定系统误差及其消除方法
Et E20 4.0 10 (t 20) 1.0 10 (t 20) V
2
5
6
四、关于系统误差的处理原则
未定系统误差的估计—∆
X m S%
ai % Ri
1 m
五、测量不确定度和测量结果的表示
随机误差的处理
真值的最佳估计值
x0的最佳估计值
当 n 取无穷大时，
五、测量不确定度和测量结果的表示
随机误差的离散度分布规律
随机误差 x x0
满足正态分布
f ( )
正态分布概率密度函数 2 2 1 f ( ) e 2 2 特征量（标准偏差）
或者
=882
运算结果有效数字位数与参与运算数中有效 数字位数最少相同（一般可再多保留一位有 效数字）