大学物理实验--数据处理与误差分析

大学物理实验绪论

数据处理与误差分析

绪论

物理实验的地位和作用

1

物理学是门实验科学

物理学是一门实验科学

经典物理学：从实验事实中总结出来

近代物理学：从实验事实与经典物理学的矛盾

近代物理学从实验事实与经典物理学的矛盾

中发展出来

其他技术科学：很多从物理学分支中独立出去

以实验事实为基础——建立、验证、发展

物理实验的目的和内容

2

学习实验知识

培养实验能力

提高实验素养

测量各物理量具体数值

研究各个物函数关系

研究各个物理量之间的函数关系

学习并熟练掌握各种常用的实验仪器

实验地点实物理实验中心教学东楼

教学北楼

特别说明：

特别说

两个设计性实验：元件判别、电表改装占用连续两周同时段

占用连续两周同一时段

学时计算=两个其他实验

仿真实验：最好只做一个

旷课处理：旷课超过两次，不及格

旷课处理旷课超过两次不及格

——提前一天以上取消预约

——实验前用假条请假

成绩评定：

成绩定

1、不进行考试

2、每个实验的成绩评定因素

(1)预习报告

(2) 纪律评定

律定

(3)实验操作

(4)实验报告

3、总成绩为全部单个实验成绩加权平均

总成绩为全部单个实验成绩加权平均

进实验室前的准备

4

教材

统印制预习报告——统一印制

完成项目：

——实验目的

——实验原理

作业或上次的实验报告

有效证件

每个实验室的注意事项

在实验室的基本要求

5做实验的原则

——签到

——多动手

——不准抄袭

实验后的数据

教师检查签字认可

——教师检查、签字认可回去完成实验报告

——数据处理、误差分析

——思考题

数据处理与误差分析测量与误差

1

随机误差

2

随机误差的估算

3

误差传递

4

有效数字

5

实验结果的正确表述

6

作图法

7

测量与误差

1

A误差的定义

不可知真值μ

测量值x

误差Δx = x-μ

——名词“误差”的第一种意义

的第种意义

不确定度U ：(x-U, x+U)

——名词“误差”的第二种意义

——日常生活所用

C误差的分类

——误差的第一种意义

系统误差

来源：

实验仪器、测量方法、特定环境……

特点：

不变，或按一定规律变化

——可消除

如何消除？——无统一的方法

随机误差

来源：

大量的、微小的、不相关的因素物理量本质上的随机性

特点：

特点

随机变化、不可消除

不满足确定的函数关系

——随机变量

——统计规律

随机误差

2

随机误差——随机变量

由大量、微小、不相关的因素影响的随机变量统计分布——高斯分布（正态分布）

其他类型的随机变量

——其他分布

n n

→

ΔxΔx N →∞，则可得到连续曲线

C随机误差的性质

误差越小出现的概率越大单峰正负误差出现的概率相同对称大误差出现的概率急剧减小有界

参数σ：拐点

D 标准误差

0683

-σ

σ

-σ<误差<σ的概率= 0.683

-σ<误差<σ的概率= 0.683x-σ<

x-σ, x+σ)

μ——概率为0.683

测量值测量结果说明：

x ；

用某种方式得到σ；

μ(x-σ, x+σ)的概率为0.683

σ：标准误差

等精度测量——所有x i 等价

其误差均为所以

对于每个测量值x i ，其误差均为σx ，所以683%

μ

(x i -σx , x i +σx )的概率含量是68.3%N 个x i ，故可得到N 个区间(x i -σx , x i +σx )根据测量结果，最后给出的应该是平均值——近真值

B 单次测量

只需或只能进行一次测量的情况 最大误差的概念1. 标尺：最小分格的一半最大误的概念标尺最小分格的半2. 游标尺：游标精度3. 天平：

感量

54. 步进式仪表：一个字5.

电学仪表

有效数字5

有效数字是一个工程概念

起

A 有效数字的定义

它总是和测量、误差联系在一起的有效数字

= 数据的准确位数+ 1位不准确但有根据的数字

有效数字的最后一位

误差所在位标志着绝对误差的大小

——

，x

31.3cm→σx≈0.3

31.30cm，→σx≈0.03

x

——小数最后面的0，不能随便增减

代表着误差产生的位置