大物實驗數(shù)據(jù)處理

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1、大學物理實驗一、物理實驗課的地位、作用和教學任務大學物理實驗課是高等理工科院校的一門必修基礎課程，是對學生進行科學實驗基本訓練，提高學生分析問題和解決問題能力的重要課程。物理實驗課和物理理論課具有同等重要的地位。三、測量誤差與實驗數(shù)據(jù)處理基礎知識（一）測量與測量誤差1、測量:就是通過物理實驗的方法，以確定被測對象量值為目的的操作過程。1、直接測量：米尺測擺線長2、間接測量：分類（1）真值:某物理量客觀存在的值稱真值（2）誤差：被測物理量的測量值與真值之差2、測量的誤差1）絕對誤差：（3）誤差的表示2）相對誤差：多次測量的算術(shù)平均值可作為真值的最佳近似值算術(shù)平均值

2、代替真值。真值是個理想的概念，一般不可能準確知道。殘差：被測物理量的測量值與算術(shù)平均值之差（二）誤差的分類及其簡要處理方法系統(tǒng)誤差誤差主要分為三類：隨機誤差過失誤差１、系統(tǒng)誤差主要為：可定系統(tǒng)誤差在重復條件下多次測量同一物理量時，誤差的大小和符號按一定規(guī)律變化。（特點：規(guī)律性）儀器誤差方法誤差環(huán)境誤差人為誤差產(chǎn)生原因：天平不等臂所造成的系統(tǒng)誤差儀器誤差1.系統(tǒng)誤差方法誤差內(nèi)接AVVRVAAVIRIV用V作為VR的近似值時，求外接環(huán)境誤差市電的干擾輸入光點檢流計接近時，靜電干擾，使光斑移動等。個人誤差心理作用，讀數(shù)（估計）偏大或偏小。生理因素聽覺嗅覺色覺視覺對音域

3、（20HZ--20KHZ）的辨別。對音色的辨別。系統(tǒng)誤差特點是增加測量次數(shù)誤差不能減少，只能從方法、理論、儀器等方面的改進與修正來實現(xiàn)。表現(xiàn)出恒偏大、恒偏小或周期性的特點。2、隨機誤差在重復性條件下多次測量同一物理量時，測量值總是有少許差異，且變化不定，有一些無規(guī)律的起伏。這種絕對值和符號隨機變化的誤差，稱為隨機誤差。特點：隨機性、抵償性。處理：無法消除，用統(tǒng)計方法處理。在確定的測量條件下可增加測量次數(shù)減小隨機誤差，多次測量的算術(shù)平均值可作為真值的最佳近似值。在重復性條件下多次測量同一物理量中，隨機誤差分布滿足正態(tài)分布的統(tǒng)計規(guī)律設n次測量結(jié)果為　　　　　　的誤差

4、為由可知異常數(shù)據(jù)的剔除方法：拉依達準則肖維聶準則3、過失誤差-盡量避免，從結(jié)果中剔除（三）不確定度測量的過程中總是伴隨有誤差，我們需要用測量的精確度全面評價測量結(jié)果。不確定度1、不確定度的定義不確定度Δ值可以通過一定的方法估算?！坝捎跍y量誤差的存在而對被測量量值不能肯定的程度，是具有一定置信概率的誤差估值的絕對值”對測量值的準確程度給出一個量化的表述。測量結(jié)果x＝?Δ（單位）測量結(jié)果的科學表達方法：相對不確定度：（單位）表達式的物理意義（）恒為正，不確定度與誤差是完全不同的概念。2、測量結(jié)果的表達（報告）方法置信度不確定度包括兩方面：用統(tǒng)計方法計算的A類不確定度

5、：非統(tǒng)計方法估算的B類不確定度：總不確定度：置信度：0.683正態(tài)分布均勻分布儀器誤差儀器的示值誤差（限）國家技術(shù)標準或檢定規(guī)程規(guī)定的計量器具最大允許誤差或允許基本誤差，經(jīng)適當?shù)暮喕Q為儀器誤差（限），用表示。它代表在正確使用儀器的條件下，儀器示值與被測量真值之間可能產(chǎn)生的最大誤差的絕對值。儀器誤差（限）舉例a:游標卡尺，儀器示值誤差一律取卡尺分度值。b:螺旋測微計，量程在0—25mm及25—50mm的一級千分尺的儀器示值誤差均為mm。c:天平的示值誤差，本書約定天平標尺分度值的一半為儀器的示值誤差。d:電表的示值誤差，量程準確度等級%。e:數(shù)字式儀表，誤差示值

6、取其末位數(shù)最小分度的一個單位。f:儀器示值誤差或準確度等級未知，可取其最小分度值的一半為示值誤差（限）。g:電阻箱、電橋等，示值誤差用專用公式計算。（二）、直接測量結(jié)果的不確定度的估計和表達（1）測量列（2）算術(shù)平均值2、實驗標準偏差1、測量列、平均值與殘差（3）殘差：被測物理量的測量值與算術(shù)平均值之差測量列的隨機誤差（分散性）利用計算器的統(tǒng)計功能可以直接計算實驗的標準偏差。2）總不確定度：總相對不確定度：二、直接測量量的不確定度評定步驟-多次測量（1）修正測量數(shù)據(jù)中的可定系統(tǒng)誤差；（2）計算測量列的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果的最佳值；（3）計算測量列的實驗標準偏差

7、；（4）實驗不確定度Ａ類分量；（5）計算不確定度的Ｂ類分量；（6）求總不確定度（7）寫出最終結(jié)果表示：[解]：1）修正測量數(shù)據(jù)中可定系統(tǒng)誤差（如零點修正，本題不用）例：用毫米刻度的米尺，測量物體長度十次，其測量值分別是：l=53.27；53.25；53.23；53.29；53.24；53.28；53.26；53.20；53.24；53.21(單位cm）。試計算總不確定度，并寫出測量結(jié)果。2）計算l的最佳估值;3)計算Ａ類不確定度:4)Ｂ類不確定度:5）總不確定度：直接測量量的不確定度評定-單次6）測量結(jié)果：(2)單次測量結(jié)果的不確定度估計在實際測量中，有的測量不

8、能或不需要重復多次測量；