大学物理实验数据处理基础知识ppt课件.ppt

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1、大学物理实验课程绪论教师：彭莉2011-11-10武汉理工大学物理实验中心课程的基本程序和要求一、课前预习看懂教材，明确目的，写出实验预习报告。预习报告要求：写出实验目的；实验原理(包括主要公式，原理图）；实验基本步骤。强调：实验课之前一定要完成实验预习报告，否则不允许进入教室。二、实验操作阅读资料，调整仪器，观察现象，获取数据，仪器还原。实验操作要求：认真听老师讲解实验，严格按要求进行实验。强调：只有数据正确，仪器还原，教师签字后该实验才有效，同时注意安全。三、完成实验报告对实验原始数据进行处理，得到相关的实验结论，并回答实验思考题。

2、注意：实验报告应在下次实验时交到所带实验的任课老师处。数据处理基础知识一、测量1、概念测量就是以确定被测量对象的量值为目的的所有操作。记录下来的测量结果应该包含测量值的大小和单位，二者缺一不可。2、测量的分类按测量方式分：直接测量和间接测量直接测量：待测物理量的大小可以从选定好的测量仪器或仪表上直接读出来的测量。相应的待测物理量称为直接测量量。间接测量：待测物理量需根据直接测量的值，通过一定的函数关系，才能计算出来的测量过程。相应的待测量称为间接测量量。按测量条件分：等精度测量和不等精度测量等精度测量：在相同的测量方法和条件下，多次测量同

3、一个物理量。不等精度测量：在不同的测量方法和条件下，多次测量同一个物理量。二、误差真值：被测量物理量所具有的、客观的、真实的数值，记为。测量值：通过测量所获得的被测物理量的值，记为。1、真值、测量值、平均值（最佳估计值）平均值（最佳估计值）：在相同条件下，对某物理量进行n次测量，,这n个测量结果称为一个测量列，取这n次独立测量值的算术平均值，记为。即注：在处理测量数据时常用物理量的平均值代替其真值。2、误差(1)概念：测量值与真值之差定义为误差，记为，即(3)分类：系统误差和随机误差(2)表示方法：绝对误差=测量值—真值相对误差=×100

4、％系统误差概念：在相同的条件下，多次测量同一物理量时，若误差的大小及符号都保持不变或按一定规律变化，这种误差称为系统误差。特征：系统误差表现出恒偏大、恒偏小或周期性的特点。增加测量次数系统误差不能减少。来源：仪器、理论、观测等处理方法：修正已定系统误差；估计未定系统误差分布范围随机误差概念：在相同条件下，多次测量同一物理量时，若误差的大小和符号都不确定，这种误差称为随机误差。特征：随机误差的绝对值和符号以不可预知的方式变化，随机误差使测量值围绕某一平均值上下涨落。来源：环境、观测者等。处理方法：取多次测量的平均值有利于消减随机误差。下面的

5、三个靶图，形象地表明随机误差和系统误差的大小（a）图表示随机误差小而系统误差大；（b）图表示系统误差小而随机误差大；（c）图表示随机误差和系统误差都小。三、误差的估算定义：测量值与相同条件下多次测量所得平均值的差值称为偏差或残差，记为，即1、偏差（残差）说明：一般情况下，我们所说的误差就是指偏差。2、(实验)标准偏差算术平均值的实验标准偏差反映了测量结果的不确定度大小。3、算术平均值的实验标准偏差四、测量结果的评定(1)不确定度的概念：用于表示测量结果可能出现的具有一定置信水平的误差范围的量，用u表示。不确定度表示一个区间，被测量的真值

6、以一定的概率存在于此区间中，此概率称为置信率，此区间称为置信区间。(而误差表示测量值偏离真值的大小，是个确定的值。)不确定度可以根据实验、资料、经验等进行评定，从而可以定量确定。（而误差无法计算）1、不确定度的评定方法(2)对概念的说明：不确定度的数值一般包含几个分量，按不确定度的数值评定方式，可分为A类不确定度——用统计方法确定的分量B类不确定度——用其他方法确定的分量要计算不确定度，首先要求出所有的A类和B类分量，然后再合成不确定度。引言：不确定度的分量2、不确定度的计算1、直接测量量的A类标准不确定度的计算A类标准不确定度用一个测量

7、列的算术平均值的实验标准偏差表示，记为，即使用此式时，测量次数n应充分多，一般认为n应大于6。说明2、直接测量量的B类标准不确定度的计算如果已知被测量的测量值分散区间的半宽为a，且落在至区间的概率为100%，通过对其分布规律的估计可得出B类标准不确定度u为：是包含因子，取决于测量值的分布规律。(1)如果检定证书、说明书等资料明确给出了不确定度及包含因子时，则，B类标准不确定度为【例题】校准证书上给出标称值为1kg的砝码质量，包含因子，（扩展）不确定度为U=0.24mg，由此可确定砝码的B类标准不确定度包含因子k和半宽a的确定方式为：说明(

8、2)在缺乏任何信息的情况下，一般使用均匀分布，,而a则取仪器的最大允许误差（误差限）,所以B类标准不确定度为直接测量量的B类标准不确定度的估算流程图(1)当进行的测量只有一次时，取3、直接测量