大物实验数据处理

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1、大学物理实验一、物理实验课的地位、作用和教学任务大学物理实验课是高等理工科院校的一门必修基础课程，是对学生进行科学实验基本训练，提高学生分析问题和解决问题能力的重要课程。物理实验课和物理理论课具有同等重要的地位。三、测量误差与实验数据处理基础知识（一）测量与测量误差1、测量:就是通过物理实验的方法，以确定被测对象量值为目的的操作过程。1、直接测量：米尺测摆线长2、间接测量：分类（1）真值:某物理量客观存在的值称真值（2）误差：被测物理量的测量值与真值之差2、测量的误差1）绝对误差：（3）误差的表示2）相对误差：多次测量的算术平均值可作为真值的最佳近似值算术平均值

2、代替真值。真值是个理想的概念，一般不可能准确知道。残差：被测物理量的测量值与算术平均值之差（二）误差的分类及其简要处理方法系统误差误差主要分为三类：随机误差过失误差１、系统误差主要为：可定系统误差在重复条件下多次测量同一物理量时，误差的大小和符号按一定规律变化。（特点：规律性）仪器误差方法误差环境误差人为误差产生原因：天平不等臂所造成的系统误差仪器误差1.系统误差方法误差内接AVVRVAAVIRIV用V作为VR的近似值时，求外接环境误差市电的干扰输入光点检流计接近时，静电干扰，使光斑移动等。个人误差心理作用，读数（估计）偏大或偏小。生理因素听觉嗅觉色觉视觉对音域

3、（20HZ--20KHZ）的辨别。对音色的辨别。系统误差特点是增加测量次数误差不能减少，只能从方法、理论、仪器等方面的改进与修正来实现。表现出恒偏大、恒偏小或周期性的特点。2、随机误差在重复性条件下多次测量同一物理量时，测量值总是有少许差异，且变化不定，有一些无规律的起伏。这种绝对值和符号随机变化的误差，称为随机误差。特点：随机性、抵偿性。处理：无法消除，用统计方法处理。在确定的测量条件下可增加测量次数减小随机误差，多次测量的算术平均值可作为真值的最佳近似值。在重复性条件下多次测量同一物理量中，随机误差分布满足正态分布的统计规律设n次测量结果为　　　　　　的误差

4、为由可知异常数据的剔除方法：拉依达准则肖维聂准则3、过失误差-尽量避免，从结果中剔除（三）不确定度测量的过程中总是伴随有误差，我们需要用测量的精确度全面评价测量结果。不确定度1、不确定度的定义不确定度Δ值可以通过一定的方法估算。“由于测量误差的存在而对被测量量值不能肯定的程度，是具有一定置信概率的误差估值的绝对值”对测量值的准确程度给出一个量化的表述。测量结果x＝Δ（单位）测量结果的科学表达方法：相对不确定度：（单位）表达式的物理意义（）恒为正，不确定度与误差是完全不同的概念。2、测量结果的表达（报告）方法置信度不确定度包括两方面：用统计方法计算的A类不确定度

5、：非统计方法估算的B类不确定度：总不确定度：置信度：0.683正态分布均匀分布仪器误差仪器的示值误差（限）国家技术标准或检定规程规定的计量器具最大允许误差或允许基本误差，经适当的简化称为仪器误差（限），用表示。它代表在正确使用仪器的条件下，仪器示值与被测量真值之间可能产生的最大误差的绝对值。仪器误差（限）举例a:游标卡尺，仪器示值误差一律取卡尺分度值。b:螺旋测微计，量程在0—25mm及25—50mm的一级千分尺的仪器示值误差均为mm。c:天平的示值误差，本书约定天平标尺分度值的一半为仪器的示值误差。d:电表的示值误差，量程准确度等级%。e:数字式仪表，误差示值

6、取其末位数最小分度的一个单位。f:仪器示值误差或准确度等级未知，可取其最小分度值的一半为示值误差（限）。g:电阻箱、电桥等，示值误差用专用公式计算。（二）、直接测量结果的不确定度的估计和表达（1）测量列（2）算术平均值2、实验标准偏差1、测量列、平均值与残差（3）残差：被测物理量的测量值与算术平均值之差测量列的随机误差（分散性）利用计算器的统计功能可以直接计算实验的标准偏差。2）总不确定度：总相对不确定度：二、直接测量量的不确定度评定步骤-多次测量（1）修正测量数据中的可定系统误差；（2）计算测量列的算术平均值作为测量结果的最佳值；（3）计算测量列的实验标准偏差

7、；（4）实验不确定度Ａ类分量；（5）计算不确定度的Ｂ类分量；（6）求总不确定度（7）写出最终结果表示：[解]：1）修正测量数据中可定系统误差（如零点修正，本题不用）例：用毫米刻度的米尺，测量物体长度十次，其测量值分别是：l=53.27；53.25；53.23；53.29；53.24；53.28；53.26；53.20；53.24；53.21(单位cm）。试计算总不确定度，并写出测量结果。2）计算l的最佳估值;3)计算Ａ类不确定度:4)Ｂ类不确定度:5）总不确定度：直接测量量的不确定度评定-单次6）测量结果：(2)单次测量结果的不确定度估计在实际测量中，有的测量不

8、能或不需要重复多次测量；