新概念基础物理实验讲义

第1篇 实验数据分析与经验证据评估

第1章 数据分析与不确定度评定基础

1.1 物理量与测量

1.2 误差的定义、分类及简要处理方法

1.2.1 测量误差的定义

1.2.2 误差的分类及简要处理方法

1.3 直接测量结果的不确定度评定

1.3.1 测量不确定度的概念及其与误差、误差限的关系

1.3.2 不确定度的简化评定方法

1.3.3 教学实验中关于仪器误差限的讨论

1.3.4 计算举例

1.3.5 相对标准不确定度／相对扩展不确定度

1.4 方和根合成时标准差或不确定度的微小分量判据

1.5 间接测量结果的不确定度合成

1.5.1 间接测量量的不确定度合成

1.5.2 灵敏系数Ck=laf/axkl的数值计算方法

1.6 直线拟合方法

1.6.1 截距为零直线的LSM拟合

1.6.2 -般直线的LSM拟合

1.6.3 拟合参量的标准差与不确定度的扩展算法

1.6.4 计算举例

1.6.5 直线拟合质量判断的简要说明

1.6.6 加权直线拟合

1.7 有效数字的修约方法简介

1.7.1 有效数字的定义

1.7.2 修约间隔和修约规则

1.7.3 实验数据的有效位数确定

1.8 结束语

参考文献

第2章 物理实验中的统计离群值识别与结果判断

2.1 统计允许区间的确定

2.1.1 正态样本总体均值未知时的双侧统计允许限

2.1.2 均匀分布总体方差未知时的双侧STL因子

2.1.3 正态总体的单侧STL因子

2.2 正态样本统计离群值的判断

2.2.1 统计离群值判断的常用前提与目的

2.2.2 离群值判断的统计量

2.2.3 传统教材中几种离群值判据简析

2.2.4 谨慎使用标准推荐的Grubbs方法

2.2.5 用STL构建统计离群值的新判据

2.2.6 谨慎地处理统计离群值

2.3 误差服从正态分布时直线拟合统计离群值的近似判据

2.3.1 直线拟合时的统计离群值判据

2.3.2 用经验调和法取代LSM回归

2.4 二次回归中统计离群值的粗略判据

2.4.1 运用STL的粗略判据

2.4.2 比较残差平方和的补充判据

2.5 教学实验中的几个验证判据

2.5.1 测量结果定性、半定量与定量的初步分类

2.5.2 两个不确定度评定结果之间的一致性

2.5.3 MCM等计算方法纯数学过程结果的一致性（或收敛性）判据

2.5.4 验证性实验的判据

2.5.5 标准偏差过小与误差的普遍性原理相悖

2.6 建模时准一次方程增加高次项的合理性讨论

2.6.1 教学中模型方程的拟合质量

2.6.2 模型中增加高阶项的合理性讨论

2.6.3 规律未知或缺乏理想数据时多项式建模的初步讨论

2.7 参考伯奇比确定加权平均值的标准差

参考文献

第3章 蒙特卡罗方法在物理实验中的应用简介

3.1 MCM的一般原理

3.1.1 MCM的两类应用对象

3.1.2 MCM求解的基本环节

3.2 用MCM分析实验误差的影响——热敏电阻实验

……

第2篇 积木式组合实验：基础性实验与探索性层次

《新概念基础物理实验讲义》主要面向物理与应用物理专业基础物理实验课程的教学，可作为一般大学物理实验课的参考书。全书分两篇，第1篇4章用全新的视角阐述了实验数据分析与经验证据评估的基础知识，融入了作者41年来从事设备仪器设计与计量学研究的心得与成果，总结了29年来负责物理实验教学的独特体会与教学经验。这4章可作为误差理论与数据处理等相关课程的参考书，对仪器科学或测量技术方面的专业人员来说也有较多的新颖论述与方法可供借鉴。《新概念基础物理实验讲义》第2篇为积木式组合实验，第5～7章分别是以力学与热学、电磁学及热电传感器、光学及部分近代物理学实验为主体内容的积木式实验，共25组。大多数组合实验既有基础性内容，又含研究性、探索性内容。学生以基础实验的仪器为主体、选配实验室常用的仪表器具，自行架构积木式装置，选择、设计并完成组合实验任务。《新概念基础物理实验讲义》得到2010年北京市教委重大支持项目的出版资助。