数据处理及误差分析 ppt课件.ppt

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1、绪论一、地位和作用物理学是实验的科学，实验物理和理论物理是构成物理学研究的两大支柱。大学物理实验是一门独立的必修基础课。是同学们进入大学以后受到系统实验方法训练和实验技能训练的开端。是工科学生进行其它实验和毕业工作后进行科研活动的基础。二、课时安排物理实验总学时数为54学时，共18次课，除本次绪论课外，还包括两次习题课、14个实验项目和一次总复习课，每次3小节。三、学习程序第一：课前预习（完成实验预习报告）第二：课堂操作（完成实验数据的测量）第三：课后总结（完成实验报告）预习报告要求：1.实验名称2.实验目的3.仪器用具4.实验原理必须在认真阅读实验教材的基础上

2、用自己的语言写出，不能抄书。必须画出实验原理图（仪器图可以不画），画图时要用尺子铅笔。5.实验步骤6.数据记录表格表格画在实验手册上预习报告必须写在统一印制的报告纸上。每次实验上课前，由学习委员统一收齐预习报告，交给老师检查。根据学校规定：不写预习报告的同学不允许做实验。操作的要求：不得迟到（规定：迟到10分钟不允许做实验）；不得违反操作规程；不得抄袭他人数据。原始数据记在实验手册上，实验完毕应将数据给老师检查签字，然后整理仪器，方可离开。实验报告要求：1.实验名称2.实验目的3.仪器用具4.实验原理5.实验步骤6.数据记录表格7.数据处理及误差分析8.思考题四

3、、成绩评定原则物理实验成绩根据平时成绩和期末考试成绩综合评定，各占40％和60％。平时成绩考察学生预习报告、实验操作和实验报告三方面期末考试一般采用开卷形式测量误差与数据处理第一节测量与误差一、测量测量就是借助一定的仪器或量具，通过一定的实验方法来实现标准量与待测量的比较。1.直接测量用米尺测量桌子的长度2.间接测量测物体的运动速率二、误差测量值与真实值之差称为误差,即误差＝测量值－真实值测量误差又称绝对误差。把绝对误差与真实值之比叫相对误差，即真实值无法知晓？三、误差的分类从研究误差的需要出发，根据误差产生的原因和性质，误差可分为两类：1.系统误差2.随机误差

4、（偶然误差）也就是说：误差由随机误差和系统误差两个分量组成第二节系统误差一、定义系统误差：是在同一条件下多次测量同一物理量，误差的大小和符号保持恒定或以可预知方式变化的误差分量例如：（1）螺旋测微器的零点读数（误差恒定）（2）比热测量的热量散失（可预知其变化）二、来源及消除系统误差误差主要来自仪器自身的缺陷、实验原理或者实验方法的不完善、周围环境对测量的影响以及观测者不良的测量习惯等方面。可根据来源采取相应的手段消除或减少系统误差三、系统误差大小的估算在大学物理实验中，一般采用仪器的误差来表示系统误差的大小仪器误差的大小由仪器生产厂家或实验室给出特别强调的是：如

5、果说明书或仪器上没有标注,可用最小刻度的一半作为仪器误差。第三节随机误差一、定义随机误差：是在同一条件下多次测量同一物理量，每次出现的误差或大或小、时正时负，按不可预知方式变化着的误差分量，但就总体来说服从一定的统计规律二、来源多种因素的微小扰动。如：环境的温度、气压、电场、磁场的微小扰动；读数对准标志的不一致；估读数的不一致；被测对象本身的微小起伏变化三、随机误差大小的估算1、随机误差的统计规律（1）有界性（2）单峰性（3）对称性（4）抵偿性2、平均值等精度测量：是指测量条件完全相同的多次测量。相同的条件是指相同的观测者、相同的仪器、相同的测量环境等等。假设对

6、某一物理量进行了n次等精度测量，其测量值分别为，则x的算术平均值为3.有限次测量结果可以证明：当系统误差被消除时，测量值的平均值最接近真实值，故可用平均值来表示有限次测量的结果准则：一个等精度测量列的最佳估计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4.残差（偏差）把测量值与平均值之差称为偏差，表示为如果进行了n次测量，这样的残差就有n个。显然，不能用残差来表示随机误差的大小。5.标准偏差把n个残差求平方和，除以n-1再开方，就叫做测量列的标准偏差，即此式称为贝赛尔(bessel)公式。它表示的意义是：如果多次测量服从正态分布，那么，任意测量值的误差落在

7、内的可能性（概率）约为68.3%。在大学物理实验中，6.随机误差的估算方法随机误差的大小用标准偏差表示第四节　测量结果的表达一、直接测量结果的表示和总不确定度1.测量结果的完整表示这表示被测量的真值在的范围之外的可能性（概率）很小2.总不确定度：指由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是表征被测量的真值所处量值范围的评定。总不确定度有两个分量：A分量：多次重复测量用统计方法计算出的分量B分量：用其他方法估计出的分量总不确定度用它的两个分量采用“方和根”的方法合成例题1.一同学用游标卡尺测量某工件的外径，测量结果如下：其测量结果如何表示？【解】：次数i12

8、345直径D(cm)4.