大学物理实验最终结果表达和不确定度意义,本文关于大学物理实验论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
大学物理实验论文参考文献：
【中图分类号】G434；O4-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）11-0017-01
在大学物理实验课程中,我们在完成了一组测量之后,应该如何给出测量的最终结果呢?这结果当中当然应该包括测量值,还应该包含反映测量的精确程度的量.由于任何测量都有可能包含多种误差,误差的大小就标志了测量的精确程度,所以最终结果中还要包含对误差大小的评估.但是,我们无法确定每次具体测量的误差.注意到误差的综合作用引起了测量值的分散,我们可以对测量结果的分散性给出某种定量的描述.这种描述测量值分散范围的量,我们称为不确定度u.[1-2]
一、不确定度和误差的异同
不确定度u和误差Δ是两个不同的概念.误差?是测量值和真值的差别.不确定度u表征的是被测量的真值所处量值的分散范围,表示由于误差的存在而对被测量不能确定的程度.不确定度u越小,测量的精确程度越高.
最终结果表达的表达形式
测量一个物理量x,最终结果表达式的形式应当如式（1）所示.
x等于±u（1）
式（1）表示物理量x真值的最佳估计值是,而区间（-u,+u）以很大的可能性包含了真值.如果仅做了单次测量,那么可以用单次测量值来代替.我们常把称为测量值.
例如,我们测量重力加速度g,最终结果必须表示成式（2）的形式.
g等于（9.7±0.2）m/s2（2）
给出测量值当然是重要的.最佳估计值和真值μ的接近程度要比标准差S小1?倍,所以我们在结果中要明显地指出测量值.如果我们仅用区间（-u,+u）来表示测量结果,例如g等于（9.5,9.9）m/s2,就达不到这样的效果.
二、不确定度的意义
我们更有必要来强调一下给出不确定度u的重要性.很多时候,科学实验不仅仅只是关心测量值,而是为了测试一种理论,或者为了和其他实验结果作比较,或者为了预言另一个实验的结果.[3]例如,我们测量重力加速度,不只是关心重力加速度是多大.也许是希望和去年几十公里外的某地计量部门给出的结果g等于（9.81±0.01）m/s2作比较,来看看引力常数G在这几年里是否有变化,或者我们附近是否有一个能影响重力加速度的大金矿,或者地球是否不再自转了（虽然有更简单的方法来确定这一点）,或者自然界是否有一种新的相互作用力使得单摆的周期和地形有关?
如果你的测量值是9.70m/s2,那么有3种可能情况：
第一种可能,不确定度u等于0.15m/s2,即g等于（9.70±0.15）m/s2,这和g等于（9.81±0.01）m/s2是相符的.大家相安无事.
第二种可能,不确定度u等于0.01m/s2,即g等于（9.70±0.01）m/s2,这和g等于（9.81±0.01）m/s2不相符,如果你仔细检查实验都没有发现有遗漏的系统误差,没有发现实验值和不确定度计算错误,那么你就有可能做出了震惊世界的新发现.
第三种可能,不确定度u等于5m/s2,即g等于（10±5）m/s2,这和g等于（9.81±0.01）m/s2也是相符的,但也和太多的其他可能值相符,也许你应该考虑怎样来提高实验精确度,重做实验.
根据上面三种可能,可以看到,我们的实验结果是合乎预期的,或是我们有震惊世界的大发现,或是我们应该还要做一个更精确的实验,取决于实验的不确定度u.如果我们的测量结果只给出一个测量值,则不能得到任何结论.
任何一个实验,都要估计不确定度u的大小,否则实验结果就没有意义.测量的最终结果都必须包括测量值和不確定度u.
三、进一步的例子
甚至有很多实验,它们的实验值是“零”,实验结果中有意义的部分就是不确定度.
例如,我们想看看增大单摆的振幅,单摆的周期是否会变化.如果相对于我们实验的精确度,我们没有观测到周期的变化,那么实验结果是“没有变化”.但是,光是这个结果是没有意义的.重要的是,我们要知道周期在百分之一,还是百万分之一的范围内是常数.如果理论预期单摆的周期是和振幅有关的,我们要用实验检验这个理论,关键在于要知道我们的实验能够测量出多小的周期变化量,即在于要给出不确定度u.
历史上确实有这种“零”实验的例子,实验结果中给出了不确定度,否定了原有的物理学理论假设,促进了物理学的发展.例如,物理学家曾假设光传播需要一种介质,称为光以太.1887年,迈克尔逊（Michelson）和莫雷（Morley）完成了一系列实验,否定了这一假设.在光以太假设下,理论预言他们的实验仪器上产生的光学干涉条纹会发生移动,移动的距离是条纹间距离的0.4倍.但是,他们并没有观测到这种移动.而且,他们根据实验条件和实验仪器的情况,正确地指出了他们的实验能观测到0.01倍条纹间距的移动.最后,他们的结论是“如果由于地球和光以太的相对运动,干涉条纹有任何位移的话,这位移不可能比条纹之间的距离的0.01大很多”,参见图（1）[4].图（1）中的图像和文字截取自迈克尔逊和莫雷的文章.所以,他们实验的结果,主要是结果中的不确定度,否定了光以太假设,给爱因斯坦的狭义相对论奠定了基础.
四、小结
大学物理实验的最终结果表达必须表示为式（1）的形式,特别是要包含不确定度.
参考文献：
[1]陈守川.杜金潮等.新编大学物理实验教程.杭州：浙江大学出版社.2011.
[2]丁慎训.张连芳.物理实验教程.北京：清华大学出版社.2002.
[3]Louis Lyons.A Practical Guide To Data Analysis for Physical Science Students.Cambridge University Press.1991.1-43.
[4]A.A.Michelson and E.W.Morley,Am.J.Sci.,34,333（1887）.
结论：大学硕士与本科大学物理实验毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写大学物理实验报告大全方面论文范文。
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