大学物理误差理论(最新)ppt课件.ppt

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1、大学物理实验误差理论与数据处理物理实验教学中心李敏28七月20211大学物理实验误差理论与数据处理一、绪论二、实验误差理论三、实验数据处理四、实验常用方法28七月20212一、绪论1.物理实验的地位和作用近代科学历史表明，自然科学领域内的所有研究成果都是理论和实验密切结合的结晶。随着科学技术的发展，实验也日益广泛和复杂，实验的精确程度越来越高，实验环节在科学技术的重大突破中所起的作用也越来越大。物理实验是科学实验的重要组成部分之一。物理概念的确定，物理规律的发现，物理理论的建立都有赖于物理实验。28七月202132.物理实验的任务和目

2、的物理实验是对理工科学生进行科学实验基本训练的一门独立基础必修课，是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开始。3.物理实验的基本程序物理实验课的内容：测量某一物理量或研究某一物理量随另一物理量变化的规律，学会正确使用某些仪器设备。28七月20214(1)实验课分类基本实验综合性实验设计应用性实验(2)实验程序预习实验进行实验预习实验原理、要求、方法等回答问题、学习仪器使用、测物理量等实验数据处理误差计算分析15%55%30%研究性实验实验报告(3)评分方法实验成绩=每个实验成绩总和的平均值28七月20215（3）实验报告的撰写：

3、主要有四部分内容，用统一实验报告册；①实验预习：实验名称、目的、仪器、原理、误差(不确定度)计算等；③数据处理：包括作图，测量值的计算，②测量的原始数据记录：一般用表格记录；方法等；④小结，回答问题等。28七月20216二、实验误差理论1.测量的定义测量将待测的物理量与一个选来作为标准的同类量进行比较，得出它们之间的倍数关系。这倍数称为待测量的数值，标准的同类量称为单位。2.测量分类(1)直接测量：由仪器或量具与待测物进行比较直接得出的结果；(2)间接测量：由直接测量的数据，根据一定的关系式，通过运算得出和结果。（一）测量28七月2021

4、7（二）误差理论1.测量误差的普遍性(1)真值A：每个物理量本身的客观实际值，称为真值。(2)测量值x：由仪器或量具等得出的数值。由于仪器或量具的分辩率、灵敏度、精确度等限制，测量值不可能绝对准确，与真值有差别。(3)误差：称为测量误差。测量误差贯穿于测量过程的始终，误差可以小，但不可能没有。①绝对误差②相对误差28七月202182.误差分类系统误差与随机误差，对测量者而言，这二种误差（1）系统误差：误差的大小和符号保持不变，或按一发现系统误差，减小或修正系统误差（2）随机误差（偶然误差）：在多次测量中，物理量的但大量的测量值符合一定的

5、（3）过失误差：这是人为造成的粗大误差，是要剔除。都存在。统计规律，我们就是研究随机误差。测量值时大时小，是一种随机性的误差，随机误差是无法消除，只可能减小。是实验中的一个重要技能，既要有经验又要有理论。定的规律变化。28七月20219三、实验数据处理最佳测量值=单次测量值（1）直接测量1）单次测量：1.测量值的处理不确定度表示为：2）多次测量：=测量的算术平均值不确定度为结果表示为：最佳测量值28七月202110（2）间接测量首先导出不确定度的传递公式1）单值函数其中dN是微小量，即是不确定度N，dxx是测量值的不确定度。是不确定

6、度的传递函数，2）多元函数为不确定度的传递公式。求全微分可得28七月202111即考虑到x1、x2、x3…相互独立，则方和根值为绝对不确定度。对有些函数关系是乘除，可先求相对不确定度，然后再求绝对不确定度较为方便。相对不确定度：28七月202112注意：前面式中的x1，x2，……xn是包括了测量误最后的N位数只取一位，且只进不舍。2.不确定度的计算（1）仪器误差的确定一般按仪器的规定取，若没规定则有刻度的按最小分度值的一半取，数字仪器若没有规定取最后一个字。如：米尺取分度值一半；而游标卡尺的最小分度是0.02mm，不确定度也是0.

7、02mm；千分尺的最小分度是0.01mm，但仪器规定不确定度是0.004mm。(B类不确定度)差和仪器误差。如果只是单次测量只有仪器误差。28七月202113指针式仪表有等级的规定是：如：满量程Am=100mA，k=1.5级，则电阻箱的不确定度为：某万用表（0.8%读数+3字）电表为：此时就算是测量的值只有2mA也这个误差。读数级别%数字仪表按规定如：若读数为1.346，则结果表示为1.350.02，这是根据不确定度宁大勿小原则，不确定度是只进不舍。而不是1.350.0128七月202114（2）随机误差的确定(A类不确定度)规

8、定随机误差用标准偏差表示。标准偏差的计算公式为因为我们用算术平均值来作为最佳值，所以用所以默认不确定度为算术平均标准偏差表示。公式为28七月202115用游标卡尺对某一尺寸测量10次，假定已消