大物实验误差理论与数据处理ppt课件.ppt

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1、误差理论与数据处理1实验课三个部分：课前预习、实验操作、数据处理1.课前预习预习报告:（1）实验题目；（2）实验目的；（3）实验仪器；（4）实验原理：必要的定理、定律、简单的公式推导、光路图、电路图、原理示意图以及相关的文字说明；（5）实验内容（不包括实验步骤）；（6）数据表格（范表见78页）。22.实验操作实验完毕后老师签字3.数据处理实验不仅仅是为了追求数据的准确性，更主要的是培养大家动手能力、发现问题解决并问题的能力。如果实验不成功，一定要分析实验失败的原因，总结经验。3本节课我们将介绍：测量与误差、有效数字、测量结果的误差评定以及实验课常用的几种数据处理方

2、法。第一节测量与误差一.测量1.测量的定义测量是指借助一定的实验器具，通过一定的实验方法直接或间接的把待测量与选作计量标准单位的同类物理量进行比较得出其倍数的过程。测量值包括数值和单位。42测量的分类（1）按照测量值获得的方法不同：直接测量、间接测量直接测量:使用测量仪器能直接测得结果的测量。间接测量:先直接测量另一些相关的物理量，然后通过这些量之间的数学关系运算才能得到结果。（2）按照测量条件的不同：等精度测量、非等精度测量等精度测量:在相同条件下进行的测量。非等精度测量:不同的人使用不同的仪器采用不同的方法进行测量，则各测量结果的可靠程度自然也不相同。5二.误

3、差1.误差的定义我们把被测物理量在一定客观条件下的真实大小，称为该物理量的真值，记为；把每次对应的测量值记为，那么与之差就称为测得值的误差,即62.误差的分类（1）系统误差:在同一条件下多次测量同一物理量时，误差大小和符号始终保持不变，或者按照某种确定的规律变化，这种误差称为系统误差。（2）随机误差:在同一条件下多次测量同一物理量时，测得值总有差异，并在消除系统误差以后，差异依然存在，即误差的绝对值和符号是变化不定、不可预知的，这种误差称为随机误差。（3）过失误差:由于观测者的粗心大意或操作不当造成的人为差错。研究误差的目的是为了在测量过程中尽量减小误差，并对残存

4、误差给出适当的估计值。7三.精度精度是个笼统的概念，通常用它来反映测得值的可靠程度以评价测量结果。按误差的性质，精度又可分为下面几种：1．正确度例正确度反映的是测量结果中系统误差的影响程度。如果系统误差小，则称测量的正确度高；如果系统误差大，则称测量的正确度低。2．精密度例精密度反映的是测量结果中随机误差的影响程度。随机误差小，即重复测量所得的结果相互接近，则称测量的精密度高；反之，则称测量的精密度低。3．准确度例（对比）准确度反映的是测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度。对于具体的测量，正确度高的测量其精密度不一定高，精密度高的测量其正确度也不一定高。但准

5、确度高，则表示测量的正确度和精密度都高。8第二节系统误差和随机误差一.系统误差系统误差总是使测量结果向一个方向偏离，其数值一定或按一定规律变化。1.系统误差的来源（1）仪器由于仪器本身的缺陷或没有按规定的条件使用仪器而造成的误差。（2）理论由于测量所依据的理论公式本身的近似性，或者实验条件不能达到理论公式所规定的要求，或者由于测量方法所带来的误差。9（3）人的因素由于观测者本人的生理或心理特点所造成的误差。（4）环境由于环境条件如温度、气压、湿度的变化等所引起的误差。2.系统误差的分类（1）按掌握程度分为：已定系统误差未定系统误差（2）按其数值特征或其表现规律分为

6、：定值系统误差变值系统误差103.系统误差的发现（1）理论分析法观测者凭借有关某项实验的物理理论、实验方法和实验经验等对实验理论公式的近似性、所采用的实验方法的完善性等进行研究与分析。（2）对比法（3）数据分析法4.系统误差的减小或消除（1）利用标准器具减消系统误差；（2）修正已经确定的定值系统误差；（3）采用合理、规范的测量步骤减消系统误差；（4）选择或改进测量方法减消系统误差。11二.随机误差1.随机误差的特点在相同的条件下多次测量同一被测量时，如果已经精心地排除了产生系统误差的因素（实际上不可能也不必要绝对排除），发现每次测量结果一般都不一样。测量误差或大、

7、或小、或正、或负，初看显得毫无规律，但当测量次数足够多时，可以发现误差的大小以及正负误差的出现，都是服从某种统计规律的。122.随机误差的来源是由实验中各种因素的微小变动引起的。（1）实验装置的变动性仪器的稳定性差，测量示值变动。（2）观测者本人在判断和估计读数上的变动性观测者的生理分辨本领、手的灵活程度及操作熟练程度。（3）实验条件和环境因素的微小变动如气流、温度、湿度等微小的、无规则的起伏变化，电压的波动以及杂散磁场的不规则脉动引起的误差。133.随机误差的正态分布规律假设对某一被测量进行多次重复测量,测量结果x1,x2,x3,…xn,被测量的真值为x，则根据

8、误差的定义