大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)指南 課件 ch01 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的外理

應(yīng)用型系列教材大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)指南第一章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的外理測量誤差0101測量的基本概念

測量和測量值單位測量是物理實(shí)驗(yàn)的基本操作，其實(shí)質(zhì)是將待測物體的某物理量與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)做定量比較。測量的結(jié)果應(yīng)包括數(shù)值(度量的倍數(shù))、單位(所選定的標(biāo)準(zhǔn)物理量)以及結(jié)果的可信賴程度(用誤差來表示)。01測量的基本概念直接測量、間接測量和等精度測量測量分為直接測量和間接測量。儀器的不同、方法的差異、測量條件的改變以及測量者素質(zhì)的高低都會造成測量結(jié)果的變化，這樣的測量是不等精度測量。實(shí)際上，一切物質(zhì)都在運(yùn)動(dòng)中，沒有絕對不變的人和事物。只要其變化對實(shí)驗(yàn)的影響很小乃至可以忽略，就可以認(rèn)為是等精度測量。01測量的基本概念測量的正確度、精密度和精確度對同一物理量進(jìn)行多次等精度測量，其結(jié)果也不完全相同。正確度表示測量結(jié)果系統(tǒng)誤差的大小，精密度表示測量結(jié)果隨機(jī)誤差的大小，精確度則綜合反映出測量的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的大小。01測量的基本概念

測量的系統(tǒng)誤差測量儀器的零點(diǎn)不準(zhǔn)、砝碼磨損乃至測量環(huán)境和條件的變化都可能造成測量結(jié)果的不正確。沒被發(fā)現(xiàn)或沒校正系統(tǒng)誤差的測量，其誤差最終都應(yīng)反映在測量結(jié)果上。02測量儀器的精度和測量值的有效數(shù)字儀器的精確度等級測量值的有效數(shù)宇測量結(jié)果的精密度和正確度是與測量儀器的精確度等級密切相關(guān)的，我們通常用儀器的精度和儀表的級別來描述儀器的這種性質(zhì)。用數(shù)字式儀表測量，凡是能穩(wěn)定顯示的數(shù)值都應(yīng)記錄下來，其數(shù)值的位數(shù)就是該測量值的有效數(shù)字。測量結(jié)果的有效數(shù)字0201有效數(shù)字的一般概念有效數(shù)字的一般概念任何一個(gè)物理量的測量結(jié)果總是存在一定的誤差，表示測量值的數(shù)值時(shí)不應(yīng)隨意取位，而是要有一定意義的表示法。有效數(shù)字的位數(shù)與十進(jìn)制單位變換無關(guān)，即與小數(shù)點(diǎn)的位置無關(guān)。根據(jù)有效數(shù)字的定義，對儀器讀數(shù)時(shí)，必須讀到估讀的一位。02有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則加減法的運(yùn)算乘除法的運(yùn)算加減運(yùn)算后的有效數(shù)字位數(shù)則以參與運(yùn)算的各分量的有效數(shù)字的最后一位數(shù)上最大的為準(zhǔn)，其他各分量在運(yùn)算過程中保留到它的下一位，最后還與它取齊。乘除法的有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則規(guī)定，以參加運(yùn)算的幾個(gè)量中有效數(shù)字位數(shù)最少的分量為準(zhǔn)，其他的分量(包括常數(shù))，保留到此上述分量的有效數(shù)字多一位來進(jìn)行運(yùn)算。02有效數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則函數(shù)運(yùn)算尾數(shù)的舍入進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算時(shí)，有效數(shù)字的取位不能用有效數(shù)字的四則運(yùn)算法則。通常所用的位數(shù)舍入法則是四舍五入。對于大量位數(shù)分布概率相同的數(shù)據(jù)來說，這樣的舍入是非常合理的，因?yàn)榭偸侨氲母怕蚀笥谏岬母怕?。常用的?shù)據(jù)處理方法0301列表法列表法應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1.忠于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄原始數(shù)據(jù);2.表中應(yīng)標(biāo)明物理量及其單位;3.如果多次等精度測量，應(yīng)標(biāo)出測量序號，表后留出平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和A類標(biāo)準(zhǔn)差的空位，以便進(jìn)一步做數(shù)據(jù)處理；01列表法列表法應(yīng)注意以下幾點(diǎn):4.如果記錄兩組相關(guān)物理量，一般把作為自變量的數(shù)據(jù)列在上方，把作為因變量的數(shù)據(jù)對應(yīng)列在下方，便于反映出物理量之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián);5.可把每次測量的估讀誤差一并寫在數(shù)據(jù)后(也可另加注明);6.如果在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)以上的數(shù)據(jù)表，最好在每個(gè)表上方標(biāo)記名稱。02作圖法圖示法圖解法解實(shí)驗(yàn)方程選取合適的坐標(biāo)紙，把兩組互相關(guān)聯(lián)的物理量的每一對測量值標(biāo)記成坐標(biāo)紙上的一個(gè)點(diǎn)，用符號“+”表示，叫做數(shù)據(jù)點(diǎn)。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)，把這些點(diǎn)連成折線，或擬合成直線或曲線。圖解法求解實(shí)驗(yàn)方程，其參數(shù)的誤差與所有測量數(shù)據(jù)的誤差都有關(guān)，也與坐標(biāo)紙的種類、大小以及作圖者自身的技能有關(guān)。03逐差法逐