物理竞赛实验误差理论基础公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

试验误差理论基础山东大学物理与微电子学院韩广兵第1页第1页

绪论物理试验是研究自然现象、总结物理规律基本办法，同时也是验证新理论必经之路。物理试验大体分为下面几种环节：要明确实验目、内容、环节，通过实验过程观测某些物理现象，测量某些物理量------观测和测量；测试计量是取得正确试验结果关键一步，对测量量----准确统计计量结果；试验目的是为了从测得大量数据中得到试验规律，寻找各变量间互相关系------数据处理；任何测量都有误差，应利用误差理论预计判断测量结果是否可靠-----对计量结果误差分析和计算；最后写出测量结果-----结果表示。第2页第2页

误差理论基础绪论主要内容：基本概念——物理试验和测量误差误差分类——偶然误差和系统误差误差计算——测量结果不拟定度数据格式——有效数字数据处理——用最二乘法作直线拟合第3页第3页

误差理论基础一、物理试验和测量误差测量就是将待测量与选做原则单位物理量进行比较，得到此物理量测量值。测量值必须包括:数值和单位，如测量课桌长度为1.2534m。测量分类：按测量方式通常可分为：直接测量——由仪器直接读出测量结果叫做直接测量如：用米尺测量课桌长度，电压表测量电压等间接测量——由直接测量结果通过公式计算才干得出结果叫做间接测量．如：测量单摆振动周期T，用公式求得g第4页第4页

按测量精度通常可分为：等精度测量——对某一物理量进行多次重复测量，并且每次测量条件都相同(同一测量者，同一组仪器，同一个试验办法，温度和湿度等环境也相同)。不等精度测量——在诸测量条件中，只要有一个发生了改变，所进行测量。由于测量办法、测量环境、测量仪器和测量者不足——误差不可避免性，待测物理量真值同测量值之间总会存在某种差别，这种差别就称为测量误差，定义为测量误差（δ）=测量值（X）-真值（a)测量结果也应包括测量误差阐明及其优劣评价Y=N±ΔN误差理论基础第5页第5页

误差理论基础真值就是与给定特定量定义相一致量值。客观存在、但不可测得（测量不完善造成）。可知真值：理论真值----理论设计值、理论公式表示值等如三角形内角和180度；商定(实用)真值-----指定值,最佳值等，如阿伏加德罗常数,算术平均值当真值等。第6页第6页

二、偶然误差和系统误差误差分类按其性质和原因可分为三类:系统误差偶然误差(随机误差)粗大误差误差理论基础第7页第7页

误差理论基础1．系统误差：在重复测量条件下对同一被测量进行无限多次测量结果平均值减去真值?起源：仪器、装置误差；测量环境误差；测量理论或办法误差；人员误差---生理或心理特点所造成误差。原则器误差；仪器安装调整不妥,不水平、不垂直、偏心、零点不准等，如天平不等臂,分光计读数装置偏心；附件如导线理论公式为近似或试验条件达不到理论公式所要求要求温度、湿度、光照，电磁场等特点：同一被测量多次测量中，保持恒定或以可预知方式改变（一经查明就应设法消除其影响）第8页第8页

误差理论基础分类:定值系统误差-----其大小和符号恒定不变。比如，千分尺没有零点修正，天平砝码标称值不准确等。变值系统误差----呈现规律性改变。也许随时间,随位置改变。比如分光计刻度盘中心与望远镜转轴中心不重叠，存在偏心差发觉办法(2)理论分析法---理论公式和仪器要求使用条件规律性改变(一致变大变小)一定存在着系统误差(1)数据分析法---观测随测量顺序改变第9页第9页

(3)对比法试验办法仪器改变测量条件误差理论基础处理:任何试验仪器、理论模型、试验条件，都不也许抱负a.消除产生系统误差本源(原因)b.选择适当测量办法单摆g=(9.800±0.002)m/s2；自由落体g=(9.77±0.02)m/s2，其一存在系统误差如两个电表接入同一电路，对比两个表读数，如其一是原则表，可得另一表修正值。一些物理量方向、参数数值、甚至换人等第10页第10页

误差理论基础互换法----如为了消除天平不等臂而产生系统误差替换法----如用自组电桥测量电阻时抵消法----如测量杨氏模量试验中，取增重和减重时读数平均值；各种消减系统误差办法都含有较强针对性，都是些经验型、详细处理办法!!半周期法----如分光计读数盘相对180°设置两个游标，任一位置用两个游标读数平均值