大学物理上实验课绪论1

理学院应用物理系理学院应用物理系 李丽李丽 9/21/20231通通 知知 大学物理实验课从第五周开始上课大学物理实验课从第五周开始上课,地点耘慧地点耘慧楼楼114.405.102.103.104物理实验中心物理实验中心2009.03.099/21/202323 3、实实验验课课是是一一门门自自学学性性较较强强的的课课程程，实实验验目目的的、实实验验原原理理要要求求学学生生必必须须在在课课前前进进行行自自学学，课课堂堂上上不不可可能能有有足足够够的的时间仔细看，否则会影响实验的正常操作时间仔细看，否则会影响实验的正常操作提示：提示：1 1、大大学学物物理理实实验验与与中中学学物物理理实实验验的的区区别别，中中学学物物理理实实验验是是帮帮助助学学生生理理解解物物理理概概念念；大大学学物物理理实实验验是是要要求求学学生生学学会会实验方法、原理、认识实验仪器等实验方法、原理、认识实验仪器等2 2、本本次次所所讲讲述述的的内内容容是是整整个个大大学学物物理理实实验验课课的的基基础础知知识识，贯贯穿穿于于所所有有实实验验课课全全部部，并并不不是是其其它它课课程程的的一一般般的的绪绪论论课课，因此这次课非常重要希望大家务必重视。

因此这次课非常重要希望大家务必重视9/21/202331、必须按时上课，上课迟到扣分，无故不上课者，该、必须按时上课，上课迟到扣分，无故不上课者，该实验无成绩病、事假需正当手续（医生诊断书或盖有实验无成绩病、事假需正当手续（医生诊断书或盖有院、系公章并经院、系主任签字的请假条），口头带信院、系公章并经院、系主任签字的请假条），口头带信无效迟到超过无效迟到超过20分钟者取消该次实验成绩分钟者取消该次实验成绩2、实验前必须预习，进实验室后马上交预习报告，教、实验前必须预习，进实验室后马上交预习报告，教师抽查提问学生预习情况，根据预习情况打分，没写师抽查提问学生预习情况，根据预习情况打分，没写预习报告的不许做实验预习报告的不许做实验3、进入实验室后，未了解仪器性能前不准乱动仪器进入实验室后，未了解仪器性能前不准乱动仪器4、离开实验室前必须整理好仪器，凳子放好，经教师、离开实验室前必须整理好仪器，凳子放好，经教师验收后离开实验室验收后离开实验室5、实验报告按班级学号排好于下次实验时交指导教师，实验报告按班级学号排好于下次实验时交指导教师，不接收单独交报告不接收单独交报告学生实验守则学生实验守则9/21/20234 第一节第一节 大学物理实验的重要性、目的和任务大学物理实验的重要性、目的和任务第二节第二节 物理量的测量及分类物理量的测量及分类第三节第三节 测量的误差测量的误差一、大学物理实验的重要性一、大学物理实验的重要性二、大学物理实验的目的和任务二、大学物理实验的目的和任务三、大学物理实验基本过程三、大学物理实验基本过程四、大学物理实验报告内容四、大学物理实验报告内容一一、测量的分类测量的分类二、测量的有效数字二、测量的有效数字一、真值与误差一、真值与误差二、二、误差的种类误差的种类三、测量结果的质量评价三、测量结果的质量评价四、不确定度四、不确定度9/21/20235 第一节第一节 大学物理实验的重要性、目的和任务大学物理实验的重要性、目的和任务一、大学物理实验的重要性一、大学物理实验的重要性1.重要性重要性 物理实验在物理科学的创立和发展中占有物理实验在物理科学的创立和发展中占有十分重要的地位。

十分重要的地位物理学就其本质来讲是一门实验的物理学就其本质来讲是一门实验的科学物物理理实实验验的的范范围围大大至至宇宇宙宙，小小至至原原子子、分分子子，物物理理实实验验已已涉涉及及到到各各个个学学科科的的方方方方面面面面例例如如：地地震震勘勘探探、放放射射性性测测井井、电电法法测测井井、原原油油电电脱脱水水、电电法法采采油油、注注蒸蒸汽汽采采油油等等油油田田开采领域，其他领域也同样如此开采领域，其他领域也同样如此而而且且历历届届获获得得诺诺贝贝尔尔物物理理学学奖奖的的科科学学家家中中，80%80%以以上上是是实实验验物物理理学学家家，由由此此可可以以看看出出，物物理理实实验验的的重重要要性性和和学学习习物物理实验的理实验的必要性必要性9/21/202362.基础性基础性 物理实验是其它实验的基础物理实验是其它实验的基础如果我们把如果我们把现代高精尖的实验拆分成独立部件，绝大部分是常见现代高精尖的实验拆分成独立部件，绝大部分是常见的物理实验内容的物理实验内容3.必要性必要性 物理实验是一门重要的必修科目物理实验是一门重要的必修科目9/21/20237（一）基功训练（一）基功训练 1 .基本基本仪器仪器的使用的使用天平、卡尺、气轨、示波器、记时器、分光计、天平、卡尺、气轨、示波器、记时器、分光计、显微镜、各种电表等。

显微镜、各种电表等2.基本测量基本测量方法方法的运用的运用倍测法、放大法、补偿法、模拟法等倍测法、放大法、补偿法、模拟法等3 .基本实验基本实验技能技能的掌握的掌握方案设计、方法选择、数据处理、误差分析、实验方案设计、方法选择、数据处理、误差分析、实验报告撰写等报告撰写等二）素质培养（二）素质培养实事求是的作风、严肃认真的态度、不怕困难的精神、实事求是的作风、严肃认真的态度、不怕困难的精神、遵守纪律爱护公物的品德、相互合作的协同心理遵守纪律爱护公物的品德、相互合作的协同心理二、大学物理实验的目的和任务二、大学物理实验的目的和任务9/21/20238四、大学物理实验报告内容四、大学物理实验报告内容1.实验目的实验目的2.实验仪器实验仪器3.实验原理实验原理4.实验步骤实验步骤5.实验数据记录实验数据记录6.实验数据处理过程实验数据处理过程8.分析讨论分析讨论7.最后结果表示最后结果表示三、大学物理实验基本过程三、大学物理实验基本过程1.预习预习2.观测与记录观测与记录3.数据处理数据处理9/21/20239 第二节第二节 物理量的测量及分类物理量的测量及分类测测 量量 测量就是使用一定的量具或仪器，通测量就是使用一定的量具或仪器，通过一定的数学方法，用同类量的单位把待过一定的数学方法，用同类量的单位把待测量表示出来的过程。

测量表示出来的过程或者说，测量就是借助仪器用某一计或者说，测量就是借助仪器用某一计量单位把待测量的大小表示出来，即待测量单位把待测量的大小表示出来，即待测量是计量单位的多少倍数据包括量是计量单位的多少倍数据包括数值的数值的大小大小和和单位单位，两者缺一不可，否则没有物，两者缺一不可，否则没有物理意义9/21/202310一一 、测量的分类测量的分类直接测量：直接测量：间接测量：间接测量：能直接从仪器上读出待测量的量值能直接从仪器上读出待测量的量值长度、长度、时间、时间、质量、质量、温度、温度、电流、电流、电压等通过直接测量的计算得出结果通过直接测量的计算得出结果面积、面积、速度、速度、密度等等精度测量：等精度测量：非等精度测量：非等精度测量：对某一量在同一条件下进行的对某一量在同一条件下进行的 测量对某一量在不同条件下进行的测量对某一量在不同条件下进行的测量实验者仪 器方 法环 境*大学物理实验所做的都是大学物理实验所做的都是等精度等精度的直接测量或的直接测量或间接测量间接测量按方法分按方法分按条件分按条件分9/21/202311 2 cm0.5 cm+=2.5 cm2.5 cm0.05 cm+=2.55 cm任何测量结果都有任何测量结果都有误差误差二、测量的有效数字二、测量的有效数字有效数字可以反映测量的准确程度有效数字可以反映测量的准确程度9/21/202312（一）有效数字及其一般规则（一）有效数字及其一般规则能够完整表达测量结果的必须数字。

能够完整表达测量结果的必须数字7.2 cm 7.20cm 7.200cm*测量结果的有效数字位数的多少与待测量结果的有效数字位数的多少与待测量的大小测量的大小和和 仪器的精度仪器的精度有关当待测物一定时，有效数字位数的多少有关当待测物一定时，有效数字位数的多少 反映测量仪器的精度，因此：反映测量仪器的精度，因此：有效数字的位数不能随意改动有效数字的位数不能随意改动有有效效数数字字的的规规则则（一位存疑位和其他可靠位组成）1 1、第一个非、第一个非“0 0”数字后面及其间的数字后面及其间的“0 0”为有效数字为有效数字0.10300.1030 第一个非第一个非“0 0”数字的前面的数字的前面的“0”0”不为有效数字不为有效数字0.0010300.0010302 2、有效数字的位数不因单位变换而增减有效数字的位数不因单位变换而增减3 3、有效数字位数不变，用科学记数法表达数量级有效数字位数不变，用科学记数法表达数量级1.0kg=1.0 g1.0kg=1.0 g1000g=1.000kg 1000g=1kg1000g=1.000kg 1000g=1kg（对）对）（错）错）9/21/202313（二）直接测量的有效数字（二）直接测量的有效数字刻度类刻度类（米尺）（米尺）显示类显示类（电子秒表）（电子秒表）精密类精密类（游标卡尺）（游标卡尺）电表类电表类（电压表）（电压表）最小刻度是单位值，存疑位取在最小刻度的十分最小刻度是单位值，存疑位取在最小刻度的十分 位。

位最小刻度不是单位值，存疑位取在最小刻度位最小刻度不是单位值，存疑位取在最小刻度位存疑位为最小显示位存疑位为最小显示位存疑位为仪器的最小单位存疑位为仪器的最小单位 （例如：（例如：1/50mm卡尺，记到卡尺，记到0.02mm）由表级计算出误差，存疑位与误差同位由表级计算出误差，存疑位与误差同位141+=15（单位）（定准存疑位定准存疑位）9/21/202314（三）单位换算时的有效数字（三）单位换算时的有效数字1.5 kg=1500 g2.4 0 mm=0.00240 m（有效数字（有效数字位数不变位数不变，用，用科学记数法表达数量级科学记数法表达数量级）=（四）有效数字的运算规则（四）有效数字的运算规则任何运算结果的有效数字都应符合有效数字的特点，任何运算结果的有效数字都应符合有效数字的特点，即由即由准确数字准确数字和和最后一位最后一位存疑数字存疑数字组成组成总总原则：运算结果保留一位可疑数字原则：运算结果保留一位可疑数字9/21/202315和差运算和差运算计算结果的存疑位与参加运算的各量中存疑位最高的相同计算结果的存疑位与参加运算的各量中存疑位最高的相同（定有效数字存疑位（定有效数字存疑位）积商运算积商运算（定有效数字位数（定有效数字位数）其他运算形式的有效数字各有规定其他运算形式的有效数字各有规定（见讲义（见讲义27 页）页）计算结果的有效数字的位数与参加运算的各量中有效计算结果的有效数字的位数与参加运算的各量中有效数字位数最少的相同。

数字位数最少的相同50.1+3.278-0.45 =52.92899（单位）（单位）（单位）（单位）4.178 x 10.1=42.1978=42.2=52.9/21/202316D=5.8+5.7+5.8+5.84=23.14=5.775=5.78（单位）（单位）整数（准确数）整数（准确数）在运算时不参加结果的定位在运算时不参加结果的定位常数常数的位数随决定结果的测量量而定的位数随决定结果的测量量而定注意注意3.14 5.78=26.225994=26.2（单位）（单位）=41412DSp p29/21/202317第三节第三节 测量的误差测量的误差 任何测量都有误差，问题在于怎样：减少测量误差；求任何测量都有误差，问题在于怎样：减少测量误差；求出待测量的最近真值；对最近真值的可靠程度进行评价出待测量的最近真值；对最近真值的可靠程度进行评价一、真值与误差一、真值与误差1 1、真值、真值 （A A）真值是客观存在的是一个理想的概念，不可真值是客观存在的是一个理想的概念，不可能准确测得的能准确测得的2 2、测量误差（绝对误差）、测量误差（绝对误差）测量值与真值之差定义为误差，数学表达方式：测量值与真值之差定义为误差，数学表达方式：X(X(测量误差）测量误差）=X=X（测量值）测量值）-A-A（真值）真值）反映测量量偏离客观真值的大小和方向，有正负之分。

反映测量量偏离客观真值的大小和方向，有正负之分9/21/202318系统误差系统误差随机误差随机误差过失误差过失误差1.1.系统误差系统误差特点：特点：来源：来源：同一测量条件下，多次测量同一物理量时，其同一测量条件下，多次测量同一物理量时，其误差的绝对值和符号误差的绝对值和符号不变不变或或按某一规律变化按某一规律变化仪器仪器误差误差 仪器不完善，状态不标准仪器不完善，状态不标准方法方法误差误差环境环境误差误差人员人员误差误差实验状况不能满足理论条件实验状况不能满足理论条件温度温度 气压气压 电磁场等环境因素与要求不符电磁场等环境因素与要求不符由于人的生理心理和固有习惯而产生由于人的生理心理和固有习惯而产生二、二、误差的种类误差的种类9/21/202319（1 1）发现系统误差的方法）发现系统误差的方法分析法分析法A A、分析理论公式所要求的条件是否满足分析理论公式所要求的条件是否满足B B、分析仪器所要求的条件是否满足分析仪器所要求的条件是否满足C C、分析数据分析数据a a 观察法观察法b b 计算法计算法c c 逐差法逐差法d d 统计规律统计规律 对比法对比法A A、实验方法对比法、实验方法对比法(单摆测重力加速度、自由单摆测重力加速度、自由 落体测重力加速度）落体测重力加速度）B B、仪器对比法仪器对比法(例如两块电表接入同一电路）例如两块电表接入同一电路）C C、改变测量方法对比改变测量方法对比（例如用正反电流测量等）（例如用正反电流测量等）D D、改变实验条件对比改变实验条件对比（例如改变电路元件的位置）（例如改变电路元件的位置）E E、换人对比换人对比9/21/202320（2 2）消除系统误差的方法）消除系统误差的方法消除根源消除根源A A、采用更符合实际的理论公式（近似程度）采用更符合实际的理论公式（近似程度）B B、严格保证仪器装置的实验条件严格保证仪器装置的实验条件C C、严格控制客观环境严格控制客观环境实验方法实验方法A A、比较法比较法（通过与标准量在同一条件下比较而得）通过与标准量在同一条件下比较而得）B B、补偿法补偿法（例如迈克尔逊干涉仪的光程补偿）（例如迈克尔逊干涉仪的光程补偿）C C、代替法代替法（用标准量代替进行测量）（用标准量代替进行测量）D D、交换法交换法（惠斯登电桥）（惠斯登电桥）E E、倒号法倒号法（杨氏模量实验）（杨氏模量实验）F F、消去法消去法（牛顿环）（牛顿环）G G、线性观测法线性观测法H H、半周期偶数法半周期偶数法（分光计）（分光计）I I、一次倍测法一次倍测法（单摆实验）（单摆实验）9/21/2023212.2.随机误差随机误差特点：特点：在相同实验条件下，多次测量同一物理量，所得误差在相同实验条件下，多次测量同一物理量，所得误差大小大小、符号随机变化，不可预知。

符号随机变化，不可预知来源：来源：1.1.人类感官的灵敏度和仪器精度所限人类感官的灵敏度和仪器精度所限2.2.受起伏条件的干扰受起伏条件的干扰（温度不均匀、气流、噪声等）（温度不均匀、气流、噪声等）随机误差无法避免和消除，但多次测量可以减小随机误差随机误差无法避免和消除，但多次测量可以减小随机误差几个概念：几个概念：(1 1)真值真值 A A(2 2)测量值测量值 X Xi i (3 3)平均值平均值 (4 4)误差误差XXi i=(X Xi i-A)-A)=niiXnX11(5 5)偏差偏差XXi i=(X=(Xi i-X)-X)(6 6)样本标准差样本标准差S S=9/21/202322（1 1）随机误差的正态分布）随机误差的正态分布xD+-3-3+以以绝对误差绝对误差 x为横轴，以误差出现为横轴，以误差出现的概率为纵轴，即得正态分布的概率为纵轴，即得正态分布正态分布函数正态分布函数正态分正态分布曲线布曲线标准差标准差极限误差极限误差9/21/202323（1 1）单峰性单峰性绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大2 2）有界性有界性在一定的条件下，误差的绝对值不会超过一定限度。

在一定的条件下，误差的绝对值不会超过一定限度3 x（3 3）对称性对称性绝对值相等的正负误差出现的概率是相同的绝对值相等的正负误差出现的概率是相同的lim1=iinx0（2 2）正态分布的规律性）正态分布的规律性9/21/202324（a a）由对称性导出的结论由对称性导出的结论（算数平均值接近真值）（算数平均值接近真值）有限次测量的算数平均值是最近真值有限次测量的算数平均值是最近真值=0=X1,X2 ,X3 ,X4,XnXX1 1=(X=(X1 1-A),X-A),X2 2=(X=(X2 2-A),X-A),X3 3=(X=(X3 3-A),-A),XX4 4=(X=(X4 4-A),-A),XXn n =(=(X Xn n -A)-A)=(X=(X1 1-A)+(X-A)+(X2 2-A)+(X-A)+(X3 3-A)+-A)+(X (X4 4-A)+(-A)+(X Xn n -A)-A)9/21/202325（b b）值是反映误差大小分布特点的特征量值是反映误差大小分布特点的特征量 之间测量数据很集中，约占总数据的之间测量数据很集中，约占总数据的68.3%68.3%值越小，值越小，小误差出现的小误差出现的概率越大，各测量值的概率越大，各测量值的分分散性小散性小、重复性好重复性好。

值值越大越大，小误差出现的小误差出现的概率越小，各测量值的概率越小，各测量值的分分散性大散性大、重复性差重复性差曲线的拐点），用于曲线的拐点），用于描述测量描述测量数据的离散程度数据的离散程度9/21/202326（3 3）标准差的三种表示方式）标准差的三种表示方式N N趋近无穷大时，测量趋近无穷大时，测量值对真值的偏离程度值对真值的偏离程度描述有限次测量值偏描述有限次测量值偏离平均值的程度离平均值的程度描述平均值偏离真值描述平均值偏离真值的程度平均值平均值标准差标准差样样 本本标准差标准差总总 体体标准差标准差9/21/2023273.3.置信度、极限误差置信度、极限误差 测量值在给定误差范围内的几率为该测量测量值在给定误差范围内的几率为该测量数据在此误差区间内的数据在此误差区间内的置信度置信度误差落在误差落在-2 -2 到到+2+2间间的可能性为的可能性为95.4%95.4%测量值误差超过测量值误差超过 范围内的几率是极小的，范围内的几率是极小的，故称故称 3 3 为为极限误差极限误差其误差落在其误差落在-到到+间间的可能性为的可能性为68.3%68.3%误差落在误差落在-3 -3 到到+3 +3 间间的可能性为的可能性为99.7%99.7%9/21/2023284.4.过失过失误差误差特特 点：点：来来 源：源：看错、看错、记错、记错、算错数据算错数据。

消除方法：消除方法：将有过失误差的测量值（坏值）舍去不用将有过失误差的测量值（坏值）舍去不用数值过大数值过大9/21/2023291.1.准确度准确度：指测量值与真值符合的程度指测量值与真值符合的程度准确度高，表示测量结准确度高，表示测量结果接近真值的程度好，系统误差小所以常用准确度反映果接近真值的程度好，系统误差小所以常用准确度反映系统误差的大小系统误差的大小2.2.精密度精密度：3.3.精确度精确度：指重复测量结果相互接近的程度指重复测量结果相互接近的程度精密度高，表示测精密度高，表示测量重复性好，各次测量误差的分布密集，随机误差小所量重复性好，各次测量误差的分布密集，随机误差小所以常用精密度反映随机误差的大小以常用精密度反映随机误差的大小指综合评定测量结果的重复性与接近真值的程度指综合评定测量结果的重复性与接近真值的程度准准确度高，精密度不一定高；精密度高，准确度不一定高确度高，精密度不一定高；精密度高，准确度不一定高精确度高是精密度与准确度都高所以精确度高是精密度与准确度都高所以精确度反映系统误精确度反映系统误差与随机误差的综合效果差与随机误差的综合效果三、测量结果的质量评价三、测量结果的质量评价9/21/202330准准确确度度9/21/202331精精密密度度9/21/202332精精确确度度9/21/202333 准确度准确度 精密度精密度 精确度精确度 由于实验中，利用各种方式尽可能消除或减小系统误差，由于实验中，利用各种方式尽可能消除或减小系统误差，所以评价测量结果的质量主要是估算随机误差。

因此，往往所以评价测量结果的质量主要是估算随机误差因此，往往不再严格区分准确度与精密度，而泛称为精度不再严格区分准确度与精密度，而泛称为精度在实验中用精度说明实验结果，是指在实验中用精度说明实验结果，是指相对误差的数量级相对误差的数量级，如：如：ErEr=1.0%=1.0%可笼统讲精度为可笼统讲精度为1010-2-2；对于所使用的仪器来讲，；对于所使用的仪器来讲，精度又指仪器的最小分度值精度又指仪器的最小分度值9/21/202334四、不确定度四、不确定度1.1.引入不确定度的意义引入不确定度的意义误差是一理想概念，它本身是不确定的，所以不能用确定的数值误差是一理想概念，它本身是不确定的，所以不能用确定的数值来表示误差，现行的方法只能求得误差的估计值，我们称这一估来表示误差，现行的方法只能求得误差的估计值，我们称这一估计值为不确定度计值为不确定度引入不确定度可以对测量结果的准确程度作出科学合理的评价引入不确定度可以对测量结果的准确程度作出科学合理的评价不确定度越小，表示测量结果越接近真值不确定度越小，表示测量结果越接近真值，可信度高可信度高不确定度越大，表示测量结果与真值差别越大不确定度越大，表示测量结果与真值差别越大，可信度低。

可信度低测量结果表示为：测量结果表示为：（单位）（单位）其中其中U称为不确定度称为不确定度或同时表示为：或同时表示为：Ur称为相对不确定度称为相对不确定度9/21/2023352.2.不确定度的概念不确定度的概念表示由于测量误差的存在而表示由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度对被测量值不能确定的程度，它是，它是被测量的真值在某个量值范围内分布的一种评定被测量的真值在某个量值范围内分布的一种评定不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机误差分量随机误差分量和和未定系统误差分量未定系统误差分量的联合分布范围的联合分布范围2）不确定度的评定）不确定度的评定A类类分量：在同一条件下多分量：在同一条件下多 次测量，用统计学方法计算次测量，用统计学方法计算的分量，用的分量，用UA表示1）定义）定义B类类分量：用其他方法分量：用其他方法（非统计学方法）评定的（非统计学方法）评定的分量，用分量，用UB表示9/21/202336（3）不确定度与误差的关系）不确定度与误差的关系综述：综述：误差可用于定性地描述理论和概念的场合误差可用于定性地描述理论和概念的场合。

不确定度则用于给出具体数值或进行定量运算、分析的场合不确定度则用于给出具体数值或进行定量运算、分析的场合a）两个不同的概念两个不同的概念 误差误差-理想概念，一般无法表示测量结果的误差理想概念，一般无法表示测量结果的误差标准误标准误差差”、“极限误差极限误差”等词，并不是指具体的误差值，而是用来描等词，并不是指具体的误差值，而是用来描述误差分布的可信范围的述误差分布的可信范围的不确定度不确定度-表证被测量的真值所处的量值范围的评定，能更准表证被测量的真值所处的量值范围的评定，能更准确地用于测量结果的表示确地用于测量结果的表示b）二者相互联系二者相互联系二者同根同源，不确定度是在误差理论的基础上发展起来的二者同根同源，不确定度是在误差理论的基础上发展起来的9/21/2023371.设法把测量的误差减至最小设法把测量的误差减至最小2.求出待测量的最近真值求出待测量的最近真值（平均值）（平均值）3.对近真值进行不确定度估计对近真值进行不确定度估计4.正确表示出测量结果正确表示出测量结果测量前：选择仪器，调节仪器，对操作者进行培训测量前：选择仪器，调节仪器，对操作者进行培训测量中：运用相应的方法减小或消除确定的系统误差。

测量中：运用相应的方法减小或消除确定的系统误差测量后：对已确定误差的数据进行修正测量后：对已确定误差的数据进行修正条件允许时尽量做多条件允许时尽量做多次测量，取其平均值次测量，取其平均值计算不确定计算不确定度和相对不度和相对不确定度确定度结果表达式：结果表达式：数数据据处处理理整个实验安排过程整个实验安排过程（单位）（单位）9/21/202338单摆实验单摆实验单摆的等时性单摆的等时性斜面实验斜面实验 1、初速度为、初速度为0的等加速度运动的物体，其位的等加速度运动的物体，其位 移与时间的平方成正比移与时间的平方成正比2、一个初速度不为、一个初速度不为0的物体，如果没有外部的物体，如果没有外部 的作用，它将始终保持这种速度的作用，它将始终保持这种速度第谷的大量观察资料第谷的大量观察资料开普勒的三大定律开普勒的三大定律光的光的干涉和衍射干涉和衍射光的光的波动性波动性光电效应、康普顿效应光电效应、康普顿效应光的光的粒子性粒子性黑体辐射黑体辐射量子力学量子力学现代实验科学的始祖现代实验科学的始祖伽利略伽利略9/21/202339近 代 物 理 学 之 父爱因斯坦评论伽利略：爱因斯坦评论伽利略：“伽利略的发现以及他所用的科学方法，是伽利略的发现以及他所用的科学方法，是 人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志 着物理学真正的开端。

着物理学真正的开端9/21/202340生平生平 1564年年2月月15日日生生于于意意大大利利的的比比萨萨出出生生前前3天天米米开开朗朗其其罗罗去去世世、艺艺术术转转向向科科学学的的象征新时代的阿基米德新时代的阿基米德 1589年，比萨大学数学教授年，比萨大学数学教授 1592年，帕多瓦大学年，帕多瓦大学 1610年回到佛罗伦萨年回到佛罗伦萨 1624年年1630年年写写作作两两大大世世界界体体系系的的对话对话，1632年出版1633年监禁年监禁 1638年出版年出版两门新科学的对话两门新科学的对话 1642年年1月月9日去世，次年牛顿出生日去世，次年牛顿出生9/21/2023411、提出落体定律、提出落体定律古希腊学者亚里士多德：古希腊学者亚里士多德：重的物体落地快，轻的物体落地慢重的物体落地快，轻的物体落地慢比萨斜塔落体实验：比萨斜塔落体实验：伽利略证实所有物体伽利略证实所有物体均同时落地均同时落地伽利略的逻辑推伽利略的逻辑推理：下落速度与理：下落速度与重量无关重量无关9/21/202342伽伽利利略略斜斜面面实实验验：保保持持物物体体运运动动不不需需要要力力，物物体体运运动动的的改改变变才才需需要要力力。

推推翻翻了了亚亚里里士士多多德德的的：“力力是是维维持持物物体体运运动动的的原原因因”的的教教条条，提出了惯性原理提出了惯性原理9/21/2023432、提出力学相对性原理、提出力学相对性原理当哥白尼提出日心说后，就糟到了很多教会的反对，他当哥白尼提出日心说后，就糟到了很多教会的反对，他们提出了一个尖锐的问题：们提出了一个尖锐的问题：“如果地球在高速运动，为如果地球在高速运动，为什么地面上的人一点也感觉不出来呢？什么地面上的人一点也感觉不出来呢？”为了彻底回答这个问题，伽利略在为了彻底回答这个问题，伽利略在对话对话中，描写了中，描写了这样一段情景：这样一段情景：“使船以任何速度前进，只要船的运动使船以任何速度前进，只要船的运动是匀速的，而且不忽左忽右地摆动，在船舱内你从一切是匀速的，而且不忽左忽右地摆动，在船舱内你从一切现象中观察不出丝毫的改变，也无法从其中任何一个现现象中观察不出丝毫的改变，也无法从其中任何一个现象来确定船是在运动还是在停着不动即使船运动得相象来确定船是在运动还是在停着不动即使船运动得相当快，在跳跃时你也将和以前一样在船底板上跳过相当快，在跳跃时你也将和以前一样在船底板上跳过相同的距离，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远同的距离，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。

水滴将像先前一样滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船水滴将像先前一样滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾蝴蝶和苍蝇将继续随便到处飞行，它们决不会向船尾蝴蝶和苍蝇将继续随便到处飞行，它们决不会向船尾集中如果点香冒烟，则将看到烟像一朵朵云一样向尾集中如果点香冒烟，则将看到烟像一朵朵云一样向上升起，不会向任何一边移动上升起，不会向任何一边移动9/21/2023441979年，罗马教皇提出为伽利略平反，年，罗马教皇提出为伽利略平反，1980年年正式宣布当年教会压制伽利略意见是错误的正式宣布当年教会压制伽利略意见是错误的9/21/202345物理学本质上是实验科学物理学本质上是实验科学9/21/202346永远没有实验支持的永远没有实验支持的物理理论是无意义的物理理论是无意义的9/21/202347。