[理化生]物理实验.ppt

用1—2位有效数表示不确定度 物理实验用2位 最佳估值的末位与不确定度的末位对齐。 求出最佳估计值，先多保留几位，求出不确定度，由不确定度决定最佳估计值的末位 对不确定度采用“只进不舍”的舍入法则 D D D D D 解得 （1） （2） 由（1）得 代入（2）得 1 2 3 … n AVERAGE( ) 法一 法二 法一 法二 练习题 用伏安法测电阻数据如下： I/mA 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 U/V 0.00 1.00 2.01 3.05 4.00 5.01 5.99 6.98 8.00 9.00 9.96 11.02 试用曲线拟合的方法，求出电阻值R。 只求最佳估计值 大学物理实验(上)—仿真实验 教师：赵林 TelE-mail:zhaolin-111@163.com 西南民族大学电气信息工程学院 职称：实验师 大学物理实验(上)—仿真部分 主要内容 误差概论与数据处理方法 长度测量力热学基本测量仪器(第二部分) 1 气垫上直线运动(第二部分) 2 3 单透镜 4 光学设计性实验(第二部分) 5 示波器 6 热敏电阻 物理实验离不开对物理量进行测量，但任何物理量的测量都必须使用一定的仪器，通过一定的方法，在一定的环境下，由某一观察者去完成，由于仪器、方法、环境和观察者都必然存在某种不理想的情况，使得物理量的测量很难完全准确。也就是说，一个物理量的测量值与其客观存在的值总有一些差异，即测量总存在误差。由于误差的存在，使得测量结果带有一定的不确定性，因此，对一个测量质量的评估，要给出它的不确定度。另外，对物理量的测量结果总是用一组数字来表示，做完一个实验必定要获得一些测量数据，通过使用一些科学的数据处理方法，如列表法、作图法、线性回归法等处理这些原始数据，才能得到实验结果，给出误差或不确定度。测量误差及数据处理的知识贯穿整个实验过程，也是今后从事科学研究必须了解和掌握的。 测量与误差 测量的定义 测量是将被测物理量与选作标准单位的同类物理量进行比较的过程，即以确定被测对象量值为目的的全部操作。 被测物理量 操作者 测量值 标准物理量 必要时需给出测量条件、测量方法和仪器等 （mm） 标准物理量 基本单位 导出单位 国际单位制（SI） 为了减小测量误差，往往对同一固定被测量进行多次重复测量，如果每次测量的条件（同一观测者，同一套仪器，同一种实验原理和方法，同样的环境等）都相同，那么就没有任何根据判断某一次测量一定比另外一次测量更准确，只能认为每次测量的精度都相同—等精度测量;反之为非等精度测量。等精度测量的一组数据称为一个测量列。大学物理实验中我们只讨论等精度测量数据的处理方法。 按测量条件分类： 等精度测量 非等精度测量 和 按获得测量结果分类： 直接测量 间接测量 和 按被测量的状态分类： 静态测量 动态测量 和 测量某一硬币的直径 测量某一天的温度 测量的分类 误差 误差公理： 误差自始至终存在于一切科学实验和测量过程之中，测量结果都存在误差。 误差普遍存在！！！ 误差定义为： 误差与偏差 真值是理想概念 一般不能确知 测量结果的误差一般也就不能确知 真值（ ）：某物理量在一定条件下 不以人的意志为转移的真实大小(客观存在) 实际中，通常用偏差来代替误差 约定真值（最佳估值）： 尽可能减小误差的前提下 一定条件下最接近于真值的估算值 被测量的公认值 较高准确度仪器测量的值 多次测量的算术平均值 ？ 根据最小二乘法准则：一个等精度测量列的最佳值是能使各次测量值与该值之差的平方和为最小的那个值。 所以这个测量列的算术平均值就是其真值的最佳估计值 误差的分类 系统误差 随机误差 已定 未定△a 误差 粗大误差 确定性 统计性 偶然性 3S准则剔除 随机误差服从正态分布（高斯分布） 测量值 概率密度 概率密度函数： 单峰性 对称性 有界性 抵偿性 归一性 测量误差在-S～S间的概率为68.3% （贝赛尔公式） 测量误差在-2S～2S间的概率为95.4% 测量误差在-3S～3S间的概率为99.7% 实际测量中，测量次数不可能趋于无穷 3S准则剔除 描述测量结果三个名词 准确度高 精密度差 (系统误差） 精密度高 准确度差 （随机误差） 精确度高 测量结果的表达 测量与误差形影相随，一般情况下误差不可能确切知道，所以为了完善地说明测量结果，在报道被测量数值的同时还应该给出测量结果的可信赖程度，即不确定度。 测量结果=最佳估计值±不确定度（