实验误差分析中的概念及意义.pdf

第 卷 增 刊 中山大学学报 （自然科学版） ’ IK6 ’ .=LL6 年 月 %%* - +BC+ .BD2ECD+FG1 E+CGF+HDG1 GEDI2F.DC+CD. .GEJ+C.2ED M=A %%* 实验误差分析中的概念及意义! ! 李潮锐 ，郑碧华 （ 中山大学物理学系，广东广州 ； !# $!%$ # 湛江海洋大学物理学系，广东湛江$’%$ ） 摘 要：实验误差分析是实验教学中的一个重要环节，但学生常因对误差概念理解不透彻而得出错误的实验结 果。针对这一问题，提出从实验测量的角度帮助学生理解误差统计规律，并根据多年的实验教学经验，对实验 误差处理中的概念及意义作了分析。 关键词：误差分析；测量不确定度；最小二乘法 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） (’)*’ + %$,)-$, %%* .!)%!$%)%’ 实验误差是实验测量的客观结果，实验教学过 ! 平均值和标准偏差的意义 程必须在指导学生尽可能地减小系统误差和过失误 差的基础上，教导学生运用正确分析随机 （偶然） 实验误差分析是本科实验绪论课的主要内容， 误差的科学方法，学习正确分析实验误差来源从而 一方面，由于低年级学生对概率统计了解不多，从 找出最佳的实验 （观测）条件，同时学会对实验结 而实验测量值分布规律遵从高斯函数的 “理论解 果的正确评估和描述。通过采用正确的数据处理分 释”是教学难点之一；另一方面，正确认识、理解 析，从误差中发现实验问题，提出实验改进方案。 实验测量的高斯分布是正确运用实验数据处理方法 根据定义，误差即为 “测量值与真值之差”， 及合理的实验结果描述的基础。为此，实验课程教 真值是指某物理量客观存在的确定值。依此定义， 师都想方设法采用 “生动”“直观”的理论语言对 ［］ 学生可能会提出这样的疑问：如果已经知道被测对 这一概念作出 “最清晰”的解释 ! 。事实上，教师 象的真值，实验测量的目的是什么？事实上，真值 应该尝试在实验课程教学过程中有意识地引导学生 通常是未知的。我们只能获得实验测量值，那么误 从实验的角度认识规律，这本也应该是实验课程的 差分析的意义是什么？教师必须使学生明白实验数 教学目的之一。不要过分依赖于理论推倒，特别是 据的处理与分析的目的是通过运用规范的实验数据 对一些首次出现的关键性概念或对实验现象的观 （统计）分析方法，从多次的测量数据中，估算出 测。 最接近真值的实验测量结果及其可信度，并探讨实 为了解决上述教学问题，教师可以从硬件和软 验误差的可能来源。使学生认识到实验误差的存在 件两方面寻找教具。硬件上，可以选择 “ 计 / 0 1 客观性，从而理解实验误差不能成为实验成败的判 数及统计分析”实验项目为实验误差理论分析的 据。