大学物理实验不确定度求解等.ppt

普通物理实验课程绪论 §1.物理实验的重要作用 §2.怎样上好物理实验课 §3.学生须知 §4.测量误差和不确定度估计的基础知识 $ 5.有效数字及运算 $ 6.作图法处理实验数据 §7数据的直线拟合（最小二乘法处理实验数据） 实验又是检验理论正确与否的重要判据 实验成绩平分方法 平时的实验占70%--100%（包括预习、课堂实验、完整的实验报告） 期末考试占0--30% 实验须知 学生在规定的时间内进行实验，不得无故旷课和迟到。无故迟到10分钟者，不得进入实验室。 进入实验室，保持室内安静和整洁，不得大声喧哗。 对安排的实验要有预习报告，提交教师审阅，对没有预习报告者，不得进入实验室做实验。 实验须知 认真完成本组实验，不得擅自搬动和使用其他组的仪器和物品。 实验中发现仪器不正常和数据不合理时，应及时与指导教师联系。 光学实验严禁用手触摸光学元件的光学表面 电学实验线路接好经教师检查后，方可接通电源。 实验须知 遵守仪器操作规程，爱护仪器设备，注意人生安全和仪器安全，损坏仪器设备酌情赔偿。 实验完成后，将原始数据交指导教师审阅签字方可有效。 实验完成后，整理仪器，清点器材，面交指导教师。打扫卫生，关好门窗，方可离开实验室。 测 量 物理实验以测量为基础 完整的测量结果应表示为： 以电阻测量为例包括： 测量对象 测量对象的量值 测量的不确定度 测量值的单位 （Y = y ? ? 表示被测对象的真值落在（y? ? ，y ? ? ）范围内的概率很大， ?的取值与一定的概率相联系。） 测 量 测量分为直接测量和间接测量 直接测量指无需对被测的量与其它实测的量进行函数关系的辅助计算而可直接得到被测量值的测量； 间接测量指利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系经过计算从而得到被测量值的测量 测量误差的定义和分类 误差dy＝测量值 y －真值 Yt 误差特性：普遍性、误差是小量 由于真值的不可知，误差实际上很难计算 （有时可以用准确度较高的结果作为约定真值来计算误差） 误差的表示方法： 　 －绝对误差 dy －相对误差 误差分类 　 －系统误差 －随机误差 　　　　 系统误差 定义：在对同一被测量的多次测量过程中，绝对值和符号保持恒定 或以可预知的方式变化的测量误差的分量。 产生原因：由于测量仪器、测量方法、环境带入 分类及处理方法： 　　①已定系统误差：必须修正 　　电表、螺旋测微计的零位误差； 伏安法测电阻电流表内接、外接由于忽略表内阻引起的误差。 ②未定系统误差：要估计出分布范围 如：螺旋测微计制造时的螺纹公差等 随机误差 定义： 在对同一量的多次重复测量中绝对值和符号以不可预知方式变化的测量误差分量。 产生原因： 实验条件和环境因素无规则的起伏变化，引起测量值围绕真值发生涨落的变化。例如： 　　　电表轴承的摩擦力变动、螺旋测微计测力在一定范围内随机变化、 　　　操作读数时的视差影响。 特点： 　 ①小误差出现的概率比大误差出现的概率大； 　 ②多次测量时分布对称，具有抵偿性——因此取多次测量的平 均值有利于消减随机误差。 随机变量的分布 随机变量的分布 实验中常用的t因子 6≤n≤10的t因子 在不考虑系统误差的情况下 在置信概率取0.683，测量次数6≤n≤10时 t因子大约等于1 可变为 ： 残差、偏差、误差区别 随机误差曲线中， 是被测量的真值。u是测量次数无穷大的总体平均值。 是有限次测量的平均值。 是单次测得值。 是标准偏差。 残差：单次测得值与有限次测量的平均值之差。 偏差：单次测得值与总体平均值之差。 误差：单次测得值与被测量真值之差。 残差、偏差、误差的区分 不确定度的引入 1、由于真值一般不可能准确知道。因此，误差是一个理想的概念，它本身是不可能确切获知。 2、只能根据测量数据和测量条件进行推算，求得误差的估计值。由于误差的推算没有唯一确定的值，因此对误差的估计值或数值指标采用一个更为科学的概念—不确定度，对测量结果的准确程度做出科学合理的评价。 不确定度的引入 3、对测量结果不能确定的程度越小，表示测量结果与真值越靠近，测量结果越可靠。反之，不能确定的程度越大，测量结果的可靠性越差。 不确定度概念的理解 1、不确定度是表征测量结果具有分散性的一个参数。 2、不确定度是被测物理量的真值在某个量值范围内的一个