20xx大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理及誤差分析-在線瀏覽
2025-01-17 05:57本頁(yè)面
【正文】 圖、電路圖或光路圖。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 簡(jiǎn)明扼要地寫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、操作步驟。注意要正確地表示出有效數(shù)字和單位。
準(zhǔn)備就緒后開始測(cè)量。數(shù)據(jù)之間要留有間隙，以便補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的優(yōu)劣，決定著實(shí)驗(yàn)的成敗，讀數(shù)時(shí)務(wù)必要認(rèn)真仔細(xì)。全部數(shù)據(jù)必須經(jīng)老師檢查、簽名，否則本次實(shí)驗(yàn)無(wú)效。實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)切斷電源，整理好儀器，并將桌面收拾整潔方能離開實(shí)驗(yàn)室。要用簡(jiǎn)明的形式將實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整而又準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)。應(yīng)養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)完后盡早寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告的習(xí)慣，因?yàn)檫@樣做可以收到事半功倍的效果。 數(shù)據(jù)處理 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可采用列表和作圖法（用坐標(biāo)紙），對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。書寫在報(bào)告上的計(jì)算過程應(yīng)是：公式→代入數(shù)據(jù)→結(jié)果，中間計(jì)算可以不寫，絕對(duì)不能寫成：公式→結(jié)果，或只寫結(jié)果。 結(jié)果表達(dá) 按下面格式寫出最后結(jié)果：
N（待測(cè)量）?N..測(cè)量結(jié)果）??N（總絕對(duì)誤差）
?NEr(相對(duì)誤差）??100% N
結(jié)果分析 對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及主要誤差因數(shù)作簡(jiǎn)要的分析討論，并完成課后的思考題。如果實(shí)驗(yàn)是為了觀察某一物理現(xiàn)象或者觀察某一物理規(guī)律，可只扼要地寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。不同的實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)具體情況有所側(cè)重和取舍，不必千篇一律。
由于測(cè)量原理的局限性或近似性、測(cè)量方法的不完善、測(cè)量?jī)x器的精度限制、測(cè)量環(huán)境的不理想以及測(cè)量者的實(shí)驗(yàn)技能等諸多因素的影響，所有測(cè)量都只能做到相對(duì)準(zhǔn)確。因此，作為一個(gè)測(cè)量結(jié)果，不僅應(yīng)該給出被測(cè)對(duì)象的量值和單位，而且還必須對(duì)量值的可靠性做出評(píng)價(jià)，一個(gè)沒有誤差評(píng)定的測(cè)量結(jié)果是沒有價(jià)值的。
1測(cè)量與誤差
一、 測(cè)量及其分類
所謂測(cè)量，就是借助一定的實(shí)驗(yàn)器具，通過一定的實(shí)驗(yàn)方法，直接或間接地把待測(cè)量與選作計(jì)量單位的同類物理量進(jìn)行比較的全部操作。
按照測(cè)量值獲得方法的不同，測(cè)量分為直接測(cè)量和間接測(cè)量?jī)煞N。例如，用米尺測(cè)物體的長(zhǎng)度，用秒表測(cè)時(shí)間間隔，用天平測(cè)物體的質(zhì)量等都是直接測(cè)量，相應(yīng)的被測(cè)物理量稱為直接測(cè)量量。例如，先直接測(cè)出鐵圓柱體的質(zhì)量m、直徑D和高度h，再根據(jù)公式??4m計(jì)算出鐵的的密度2?Dh
ρ，這就是間接測(cè)量，ρ稱為間接測(cè)量量。
在相同的測(cè)量條件下進(jìn)行的一系列測(cè)量是等精度測(cè)量。
在不同測(cè)量條件下進(jìn)行的一系列測(cè)量，例如不同的人員，使用不同的儀器，采用不同的方法進(jìn)行測(cè)量，則各次測(cè)量結(jié)果的可靠程度自然也不相同，這樣的測(cè)量稱為不等精度測(cè)量。
等精度測(cè)量的誤差分析和數(shù)據(jù)處理比較容易，下面所介紹的誤差和數(shù)據(jù)處理知識(shí)都是針對(duì)等精度測(cè)量的。測(cè)量的目的就是要力圖得到被測(cè)量的真值。設(shè)被測(cè)量的真值為χ0，測(cè)量值為χ，則絕對(duì)誤差ε為
ε = χ – χ0（1）
由于誤差不可避免，故真值往往是得不到的。
2．最佳值與偏差
在實(shí)際測(cè)量中，為了減小誤差，常常對(duì)某一物理量x進(jìn)行多次等精度測(cè)量，得到一系列測(cè)量值x1，x2，…，xn ，則測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值為
???1??2????n
n1n???i （2） ni?1
算術(shù)平均值并非真值，但它比任一次測(cè)量值的可靠性都要高。我們把測(cè)量值與算術(shù)平均值之差稱為偏差（或殘差）：
vi??i? （3）
三、誤差的分類
正常測(cè)量的誤差，按其產(chǎn)生的原因和性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩類，它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不同，對(duì)這兩類誤差處理的方法也不同。系統(tǒng)誤差的特征是具有確定性，它的來(lái)源主要有以下幾個(gè)方面：
儀器因素 由于儀器本身的固有缺陷或沒有按規(guī)定條件調(diào)整到位而引起誤差。
理論或條件因素 由于測(cè)量所依據(jù)的理論本身的近似性或?qū)嶒?yàn)條件不能達(dá)到理論公式所規(guī)定的要求而引起誤差。
人員因素 由于測(cè)量人員的主觀因素和操作技術(shù)而引起誤差。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)者來(lái)說，系統(tǒng)誤差的規(guī)律及其產(chǎn)生原因，可能知道，也可能不知道。前者一般可以在測(cè)量過程中采取措施予以消除，或在測(cè)量結(jié)果中進(jìn)行修正。
2．隨機(jī)誤差
在相同條件下，多次測(cè)量同一物理量時(shí)，即使已經(jīng)精心排除了系統(tǒng)誤差的影響，也會(huì)發(fā)現(xiàn)每次測(cè)量結(jié)果都不一樣。在測(cè)量次數(shù)少時(shí)，顯得毫無(wú)規(guī)律，但是當(dāng)測(cè)量次數(shù)足夠多時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)誤差的大小以及正負(fù)都
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