测量与误差课件.ppt
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- 测量 误差 课件
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1、 1.实验预习实验预习 实验前要进行预习,回答预习思考题;实验前要进行预习,回答预习思考题;无预习不得做实验,该次实验无成绩无预习不得做实验,该次实验无成绩。首先核对仪器是否缺少或损坏。若发现有问首先核对仪器是否缺少或损坏。若发现有问题,应向教师提出。不可擅自调换仪器;题,应向教师提出。不可擅自调换仪器;专心听取讲解,严格遵守各种仪器的操作规专心听取讲解,严格遵守各种仪器的操作规则,尤其是电学实验,经教师检查后才可接通电则,尤其是电学实验,经教师检查后才可接通电源,以免发生意外;源,以免发生意外;正确读数和记录,不得拼凑数据。实验完毕正确读数和记录,不得拼凑数据。实验完毕后教师予以签字通过。不
2、能用铅笔记录数据;后教师予以签字通过。不能用铅笔记录数据;实验完毕,应将仪器、桌椅恢复原状;实验完毕,应将仪器、桌椅恢复原状;在规定时间内实验,不得无故缺席或迟到,在规定时间内实验,不得无故缺席或迟到,无故旷课者作不及格处理。无故旷课者作不及格处理。2.实验操作实验操作3.实验报告实验报告 课后按要求写出实验报告,下次实验前交给教课后按要求写出实验报告,下次实验前交给教师。不交报告、抄袭报告该次实验无成绩;师。不交报告、抄袭报告该次实验无成绩;一学期累计三次不及格或无实验报告者不得参一学期累计三次不及格或无实验报告者不得参加期末考试,本学期实验成绩不及格;加期末考试,本学期实验成绩不及格;交报
3、告时应附教师签字的原始数据记录;交报告时应附教师签字的原始数据记录;在理解的基础上,简明扼要地介绍实验原理,在理解的基础上,简明扼要地介绍实验原理,切忌整篇照抄。力求做到图文并茂;切忌整篇照抄。力求做到图文并茂;根据原始数据进行计算或作图,误差计算要预根据原始数据进行计算或作图,误差计算要预先写出误差公式,按标准形式写出实验结果;先写出误差公式,按标准形式写出实验结果;努力做到书写清晰,字迹端正。努力做到书写清晰,字迹端正。1 测量与误差测量与误差2 误差的分类及处理误差的分类及处理3 测量不确定度测量不确定度4有效数字的确定有效数字的确定5数据处理方法数据处理方法误差理论1 测量与误差测量与
4、误差 测量测量:将待测量与选作单位的物理量进行比较,将待测量与选作单位的物理量进行比较,其倍数就是被测量的测量值。其倍数就是被测量的测量值。测量值必须包括测量值必须包括:数值和单位,例如测量课桌的数值和单位,例如测量课桌的长度为长度为1.2534m1.2534m。长度:米长度:米 m m 质量:千克质量:千克 kg kg 时间:秒时间:秒 s s电流:安培电流:安培 A A 热力学温度:开尔文热力学温度:开尔文 K K物质的量:摩尔物质的量:摩尔 mol mol 发光强度:坎德拉发光强度:坎德拉 cdcd七个基本单位是:七个基本单位是:1 测量与误差测量与误差直接测量直接测量由测量装置直接得到
5、被测量的测量值。由测量装置直接得到被测量的测量值。234567890直尺测长度直尺测长度温度计测温度温度计测温度秒表测时间秒表测时间天平称质量伏特计测电压伏特计测电压按测量方式分为:直接测量按测量方式分为:直接测量 间接测量间接测量.1 测量与误差测量与误差间接测量间接测量由直接测量量获得相关数据,再用函数由直接测量量获得相关数据,再用函数关系运算才能得到的待测量关系运算才能得到的待测量。hdMVM24圆柱体的密度圆柱体的密度用单摆测重力加速度用单摆测重力加速度g2lTg1 测量与误差测量与误差 任何测量不可能无限准确,任何测量结果任何测量不可能无限准确,任何测量结果都有误差都有误差!真值:待
6、测量客观存在的值(绝对)误差:iixx真值真值测量值测量值(绝对绝对)误差只能比较同一量测量结果间的优劣。误差只能比较同一量测量结果间的优劣。表示绝对误差在整个物理量中所占的比重,它是一个无单位的纯数,既可以评价同类物理量的测量,也可以评价不同物理量的测量。相对误差相对误差:100%iiEx1 测量与误差测量与误差例如:测例如:测10米时相差米时相差1毫米与测量毫米与测量1米时相差米时相差1毫米,两者绝对误差相同,而相对误差不同。毫米,两者绝对误差相同,而相对误差不同。2 误差的分类及处理误差的分类及处理按其特征和表现形式可分为三类按其特征和表现形式可分为三类:系统误差系统误差 随机误差随机误
7、差(偶然误差偶然误差)粗大误差粗大误差2 误差的分类及处理误差的分类及处理系统误差:系统误差:保持恒定的误差或按照一定规律变化的误差保持恒定的误差或按照一定规律变化的误差来源:来源:1.理论或方法的近似性;理论或方法的近似性;2.仪器结构的不完善;仪器结构的不完善;3.环境条件的改变;环境条件的改变;4.实验者生理、心理因素。实验者生理、心理因素。减小系统误差影响,但不能避免。减小系统误差影响,但不能避免。处理处理方案选择方案选择环境条件控制环境条件控制完善、校准完善、校准尽量减小尽量减小2 误差的分类及处理误差的分类及处理 在正确使用仪器的条件下,可能产生的最大误差。在正确使用仪器的条件下,
8、可能产生的最大误差。通常服从均匀分布:通常服从均匀分布:仪器误差(限)仪器误差(限)(属于系统误差)(属于系统误差)仪0()f 仪仪 通常由制造厂家和计量机构确定。未标明的仪器,通常由制造厂家和计量机构确定。未标明的仪器,可取最小分度值的一半作为仪器误差。可取最小分度值的一半作为仪器误差。仪器误差的估计仪器误差的估计连续可读仪器连续可读仪器:最小分度最小分度1/21/2非连续可读仪器非连续可读仪器:最小分度最小分度数字式的仪器数字式的仪器:最小分度最小分度米尺:最小分度为米尺:最小分度为1mm1mmmm.50 仪仪 2020分度游标卡尺:最小分度分度游标卡尺:最小分度0.05mm0.05mm数
9、字秒表数字秒表:最小分度最小分度=0.01s=0.01ss01.0仪0.05mm仪一级千分尺一级千分尺:最小分度为最小分度为0.01mm0.01mm0.004mm仪5050分度游标卡尺:最小分度分度游标卡尺:最小分度0.02mm0.02mm0.02mm仪物理天平:物理天平:最小分度为最小分度为0.05g0.025g仪2 误差的分类及处理误差的分类及处理 随机误差:随机误差:误差时误差时大时小,时正时负,没有的确定规律,大时小,时正时负,没有的确定规律,多次重复测量服从统计规律。多次重复测量服从统计规律。2 误差的分类及处理误差的分类及处理来源:微小波动来源:微小波动,例如仪器性能、环境条件、测
10、量对,例如仪器性能、环境条件、测量对象本身、测量者感官分辨力等等。象本身、测量者感官分辨力等等。特点:特点:个体是不确定的,总体服从统计规律。个体是不确定的,总体服从统计规律。处理:处理:用统计方法估算对测量结果的影响。用统计方法估算对测量结果的影响。正态分布正态分布:多次独立测量一般服从正态分布。:多次独立测量一般服从正态分布。221()exp()22f横坐标为误差横坐标为误差 ,纵坐标为误差的概率密度纵坐标为误差的概率密度()f2 误差的分类及处理误差的分类及处理()()d68.3%Pf22(22)()95.4%Pfd33(33)()99.7%Pfd表示测量值偏离真值大小的程度表示测量值偏
11、离真值大小的程度 测量次数足够多时,正、负误差能大致相消,测量次数足够多时,正、负误差能大致相消,误差的代数和趋于零。误差的代数和趋于零。用算术平均值作为被测量的最佳估计值用算术平均值作为被测量的最佳估计值。2 误差的分类及处理误差的分类及处理niinxnxxxxnx13211)(1随机误差和系统误差的形象表示子弹着靶点分布图(a a)随机误差小,系统误差大)随机误差小,系统误差大(b b)随机误差大,系统误差小)随机误差大,系统误差小(c c)随机误差和系统误差都小)随机误差和系统误差都小2 误差的分类及处理误差的分类及处理2 误差的分类及处理误差的分类及处理 粗大误差粗大误差 由于实验者使
12、用仪器的方法不正确,实验由于实验者使用仪器的方法不正确,实验方法不合理,读错、记错数据等引起的误差称方法不合理,读错、记错数据等引起的误差称为过失误差。为过失误差。这种误差是人为的,只要实验者端正工作这种误差是人为的,只要实验者端正工作态度,严格工作方法,过失误差是可以避免的。态度,严格工作方法,过失误差是可以避免的。也可用异常数据剔除准则来判别因过失而也可用异常数据剔除准则来判别因过失而引入的异常数据,并加以剔除。引入的异常数据,并加以剔除。不确定度理论摈弃了“系统误差”和“随机误差”的分类方法,按以下性质分为:1 1)用数理统计方法处理,)用数理统计方法处理,称为称为A A类不确定度类不确
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