测量误差与实验数据处理教学课件

大学粉理寥验测误差与实验敷据处理2019.1锦州师范高等专科学校物理系测量与误差测量就是借助一定的仪器或量具,通过一定的实验方依将待测量与一个选作单俊的同卖量进行比,其借数即为待测量的测量俊。测量值测量组成单位测量值=读值(有敌数字+单单筐:采用园际单筐制(SI制-1971)七个基本单位单位:长度(米/m)、质量(千克/kg)、时间(秒/s)电流强度(安培/A)、温度(开尔文/K)、物质的量(摩尔/mol)、发光强度(坎德拉/cd)两个辅助单位:平面角(弧度/rad)、立体角(球面度/sr)2019.1锦州师范高等专科学校物理系测量的分类直接测量和间接测量直接测量:直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较得到测基值,比如用游标卡尺测量某一圆柱体的外径;用秒表测量时间接测量:利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系,求得该被测物摆雷加为谱某测誓过若的涛接的电压而求直接测量和间接测量的关系对某一物理!量时采用一种方法时,可能为直接测量法是由可谓间接测量阻时得到的测量值就为直接测量值,而菲间接测量值了2.等精度测量和非等精度测量等精度测量:在相同的条件下,对某一物理量X进行多次测量得到的一组测量值X、X2、X3…X称作等精度测量相同的条件:指同一时间地点、同一人、相同的测量仪器和测量环境等条件。非等精度测量:在不同测量的条件下,对某一物理量进行多次测量,所得的测量值的精确程度不能认为是相同的,称作非等精度测量2019.1锦州师范高等专科学校物理系误差及其分类误差定义:测量值与真实值之差称为误差,即误差=测量值一真值△N=N-N真实值无测量误差又称绝对误差法知晓?1根据误差的表示方式,误差分为:(1)绝对误差(2)相对误差:把绝对误差与真实值之比叫相对误差,即△NE100%2019.1锦州师范高等专科学校物理系三、误差及其分类根据误差产生的原因及误差的性质分为:1.系统误差:2.随机误差(偶然误差)3.过失误差(粗差)2019.1锦州师范高等专科学校物理系系统误差(1)定义:在同一条件下,多次测量同一量值时,误差对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差。(2)性质:带有系统性和方向性(3)产生的原因>测量仪器方面的因素>测量方法方面的因素>环境方面的因素>测量人员方面的因素2019.1锦州师范高等专科学校物理系系统误差服从的规律①不变的系统误差:误差的符号和大小都固定不变②线性变化的系统误差:误差值随某些因素作线性变化的系统误差③周期性变化的系统误差:测量值随某些因素按周期性变化的误差,称为周期性变化④复杂规律变化的系统误差:误差是按确定的且复杂规律变化如电阻与温度的关系可用下式表述R=R20+a(t-20)+B(t-20)式中,R为温度为t时的电阻;R20为温度20C为时的电阻;O和B分别为电阻的一次和二次温度系数。2019.1锦州师范高等专科学校物理系(5)系统误差的发现在测量过程中形成系统误差的因素是复杂的,目前还没有能够适用于发现各种系统误差的普遍方法,只有根据具体测量过程和测量仪器进行全面的仔细分析,针对不同情况合理选择一种或几种方法加以校验,才能最终确定有无系统误差。常用方法有①实验对比法:主要适用于发现固定系统误差,其基本思想是改变产生系统误差的条件,进行不同条件的测量。②理论分析法主要进行定性分析来判断是否有系统误差。如分析仪器所要求的工作条件是否满足,实验依据的理论公式所要求的条件在测量过程中是否满足,如果这些要求没有满足,则实验必有系统误差。③数据分析法主要进行定量分析来判断是否有系统误差。一般可采用残余误差观察法残余误差校验法、不同公式计算标准差比较法、计算数据比较法、检验法、秩和检验法等方法2019.1锦州师范高等专科学校物理系(6)系统误差的减小和消除由于测量方法、测量对象、测量环境及测量人员不尽相同,因而没有个普遍适用的方法来减小或消除系统误差。下面介绍几种减小和消除系统误差的方法和途径①从产生系统误差的根源上消除这是消除系统误差最根本的方法,通过对实验过程中的各个环节进行认真仔细分析,发现产生系统误差的各种因素。措施釆用近似性较好又比较切合实际的理论公式,尽可能满足理论公式所要求的实验条件;选用能满足测量误差所要求的实验仪器装置,严格保证仪器设备所要求的测量条件;采用多人合作,重复实验的方法。②引入修正项消除系统误差