物理学实验绪论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx
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1、物理学试验指导书物理学试验指导书绪绪论论第1页第1页误差理论基础与数据处理误差理论基础与数据处理 测量(measurement):就是将被测量与同类原则(即原则单位)相比较。由此拟定被测量是原则量若干倍数,再附上单位,则为测量结果。一、一、测量和误差测量和误差 1、测量和测量分类测量和测量分类第2页第2页测量分类测量分类直接测量(直接测量(directmeasurement):用基本仪器直接测得相应物理量结果用基本仪器直接测得相应物理量结果。间接测量(间接测量(indirectmeasurement):是由一个或几种直接测得量经已是由一个或几种直接测得量经已知函数关系计算出被知函数关系计算出被
2、测量量值测量。测量量值测量。(例(例:V=R2H)如:米如:米-公制长度基准公制长度基准.光在真空中光在真空中1s时间内传播距离时间内传播距离1/2997924851m=1650763.73 -氪氪-862p10-5d5能级间跃迁在真空中辐射波长能级间跃迁在真空中辐射波长第3页第3页2、真值和算术平均值、真值和算术平均值真值真值:真值是被测量客观存在实际值。真值是被测量客观存在实际值。算术平均值算术平均值:若对某一被测量测量:若对某一被测量测量n次,测次,测量结果分别为量结果分别为N1、N2、Nn,则算,则算术平均值:术平均值:客观真实值(未知)客观真实值(未知)第4页第4页3、测量误差及分类
3、、测量误差及分类测量误差测量误差:测量数据与真值之间差值。:测量数据与真值之间差值。测量误差测量误差=测量值测量值-真值真值客观真实值(未知)客观真实值(未知)1m=1650763.73 商定真值:世界各国公认几何量和物理量最高基准量值商定真值:世界各国公认几何量和物理量最高基准量值相对真值:原则仪器测得值或用来作为测量原则用原则器值相对真值:原则仪器测得值或用来作为测量原则用原则器值如:米如:米-公制长度基准公制长度基准 -氪氪-862p10-5d5能级间跃迁在真空中辐射波长能级间跃迁在真空中辐射波长理论真值:设计时给定或用数学、物理公式计算出给定值理论真值:设计时给定或用数学、物理公式计算
4、出给定值光在真空中光在真空中1s时间内传播距离时间内传播距离1/299792485第5页第5页 误差分类误差分类:(1 1)系统误差:)系统误差:由仪器本身不准确和测量办法不够完善等引起。由仪器本身不准确和测量办法不够完善等引起。(2)偶然误差:偶然误差:由无法控制、纯属偶然(测量者视觉、听觉)因由无法控制、纯属偶然(测量者视觉、听觉)因素等引起。素等引起。(3)过失误差:由使用仪器办法不妥、试验办法不合理记错数据)过失误差:由使用仪器办法不妥、试验办法不合理记错数据等引起。等引起。第6页第6页系统误差系统误差返回系统误差系统误差第7页第7页电流表外接电流表外接电流表内接电流表内接系统误差系统
5、误差第8页第8页偶然误差偶然误差随机性随机性螺旋测微器测钢丝直径螺旋测微器测钢丝直径特点:特点:偶然误差偶然误差第9页第9页偶然误差系统误差过失误差减少误差办法校正仪器、改进办法等多次测量预防出现第10页第10页种种类类产生原因产生原因表现规律表现规律减少办法减少办法系系统统误误差差偶偶然然误误差差过过失失误误差差仪器本身不准确仪器本身不准确办法不完善办法不完善环境原因等环境原因等恒偏大或偏恒偏大或偏小小可依据不同情况加以 校正,以达到能够忽略程度。偶然因素:目物对不准、平衡点拟定不好、读数不准、外界干扰等。忽大忽小忽大忽小增长测量次数增长测量次数取平均值。取平均值。用仪器办法不正确用仪器办法
6、不正确试验办法不合理试验办法不合理粗心大意粗心大意偏离非常突偏离非常突出出提升试验素养提升试验素养过失误差数据应舍去。过失误差数据应舍去。第11页第11页测量误差表示测量误差表示直接测量、间接测量直接测量、间接测量绝对误差绝对误差相对误差、相对偏差相对误差、相对偏差 第12页第12页4、直接测量误差、直接测量误差(1)绝对误差)绝对误差各各次次测测量量值值Ni与与真真值值N之之差差绝绝对对值值叫叫做做各各次次测测量量值值绝绝对对误误差差。由由于于真真值值实实际际不不能能测测得得因因此此惯惯用用平平均值均值N平均平均来代替,即来代替,即:Ni=|NiN平均平均|平均绝对误差平均绝对误差:绝对误差
7、绝对误差(每次每次):绝对误差绝对误差=测量值测量值-真值真值算术平均值算术平均值:第13页第13页测量结果原则表示式测量结果原则表示式:N=N平均平均N平均平均(单位单位)绝对误差是有单位,且绝对误差普通只取一位绝对误差是有单位,且绝对误差普通只取一位数,对绝对误差下一位只进不舍。数,对绝对误差下一位只进不舍。123平均值平均值测量结果测量结果(cm)0.00380.00310.00350.0035绝对误差绝对误差(cm)0.00030.0004 0.00000.0003(0.0002333)次数次数项目项目第14页第14页(2)单次测量误差)单次测量误差单次测量误差预计为仪器最小分度单次测
8、量误差预计为仪器最小分度1/2。第15页第15页(3)相对误差、相对偏差相对误差、相对偏差相对误差相对误差:相对偏差:相对偏差:第16页第16页绝对误差绝对误差=每次测量值每次测量值算术平均值算术平均值平均绝对误差平均绝对误差=绝对误差平均值绝对误差平均值单次测量单次测量绝对误差绝对误差=最小刻度最小刻度1/2相对误差相对误差=(平均)绝对误差(平均)绝对误差算术平均值(公认值)算术平均值(公认值)例:若测定例:若测定3次结果为:次结果为:0.1201g/L、0.1185g/L、0.1193g/L,求绝对误差和相对误差。,求绝对误差和相对误差。解:平均值解:平均值=(0.1201+0.1193
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