实验物理误差理论学生课讲稿.ppt
《实验物理误差理论学生课讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验物理误差理论学生课讲稿.ppt(62页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、实验物理误差理论学生课第一页,讲稿共六十二页哦大学物理实验课程大学物理实验课程教师王志兴教师王志兴大学物理实验中心(大学物理实验中心(402室)室)联系电话:联系电话:13851692050第二页,讲稿共六十二页哦一、实验课的基本准备一、实验课的基本准备 请9141042101、9141042102、9141043301班班长到325房间购买A、B实验报告本,每套5元人民币,并分发到每一位同学(课前准备)。大学物理实验开课前,同学们要了解实验规则和实验要求,认真学习A、B实验报告本中的“学生实验学生实验守则守则”,学习后签上自己的名字和签名日期签上自己的名字和签名日期;同学们一定要严格执行,否
2、则一切后果由自己负责。严格管理、认真负责、是实验中心的传统,希望同学获取好成绩!第三页,讲稿共六十二页哦二、为什么要学习物理实验课二、为什么要学习物理实验课摘自:摘自:教育部物理基础课程指导委员非物理类理工学科大学物理非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求实验课程教学基本要求(正正式稿式稿)第四页,讲稿共六十二页哦物理实验课的地位、作用和任务物理实验课的地位、作用和任务1、物理实验课的地位、物理实验课的地位 物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的 必修 基础课程,是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。2、物理实验课的作用、物理实验课的作用 物理实验课覆盖面广,具有
3、丰富的实验思想、方法、手段,同时能提供综合性很强的基本实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。第五页,讲稿共六十二页哦物理实验课的地位、作用和任务物理实验课的地位、作用和任务3、物理实验课的任务、物理实验课的任务 培养学生的基本科学实验技能,提高学生的科学实验基本素质,使学生初步掌握实验科学的基本思想和方法。培养学生的科学思维和创新意识,使学生掌握实验研究的基本方法,提高学生的分析能力和创新能力。提高学生的科学素养,培养学生理论联系实际和实事求是的科
4、学作风,认真严谨的科学态度,积极主动的探索精神,遵守纪律,团结协作,爱护公共财产的优良品德。第六页,讲稿共六十二页哦三、课前动员三、课前动员1、具体的课程体系、学习内容、学习要求,请同学们阅读教材绪论绪论部分,并浏览学习教材第二章内容第二章内容(自学),了解常用物理实验方法。2、梦想与追求 本科生是优秀中学生继续深造的一种普遍的培养模式,每位学生都寄予更高的希望和追求;第七页,讲稿共六十二页哦大家都有一个梦想和美好的未来大家都有一个梦想和美好的未来 本科学位是一个重要学位,以应用型和研究型复合为人才培养目标,有一定的研究能力,能解决有技术含量的实际问题,大多数以应用为主,在社会上就业竞争社会上
5、就业竞争力较强,是继续深造的基础力较强,是继续深造的基础。增强就业竞争力增强就业竞争力是大家大学的一个朴素正当理由,找到好工作或具有创业能力,是提高自己一生生活质量的良好开端。第八页,讲稿共六十二页哦提高生活质量在于提高能力提高生活质量在于提高能力 提高生活质量的要素是提高工作效率,效率在于能力,能力包含知识、技能、合作等多个方面。知识知识点的积累、并能融合为有用的知识链;技能除了基本技能外,要形成自己有一定特色的、有战斗力的、较为完整的技能训练,积累经验,悟性来自经验;合作任何研究的课题,都有难度,团队合作才能做成一件有价值的工作,创建、加入团队的能力是体现自身能力的客观表现。第九页,讲稿共
6、六十二页哦你准备好工具箱了吗?你准备好工具箱了吗?每一个科技人员都有一个工具箱,工具箱越强,适应能力越强。知识库、工具库、前人经验的积累是工具箱的重要内容。走向社会是要干事的,你拿什么来完成任务,空手套白狼是不切合实际的。良好的理论基础和强大的动手能力,是悟性发展的必备条件。原理、方法、手段是解决实际问题的基本思路,用精湛的技术,巧妙的设计,自身资源的充分利用,才能提高效率、战无不胜。所以我们必须要有一个强大的工具箱来武装自己,高效率才能获取机会、创造机会。你准备好了吗?(举例说明)第十页,讲稿共六十二页哦1、必修基础课,3个学分,分2个学期完成;每个学期1.5个学分,各做7个实验,2个星期1
7、次。2、平时成绩占总成绩的50%,考试成绩占50%,成绩等级为优秀优秀(90分以上)、良好良好(80分以上)、中等中等(70分以上)、及格及格(60分以上)、不及格不及格(60分以下)5个等级。3、实验过程为:预习课堂实验提交实验报告,缺席1次,实验成绩降一个等级降一个等级;缺席2次(或以上)者,实验课程视为不及格处理不及格处理,重修。四、实验课规则及成绩评定参考四、实验课规则及成绩评定参考第十一页,讲稿共六十二页哦4、平时成绩评定:完成预习课堂实验提交合格实验报告整个过程,给80分;良好的工作作风和学习态度5分;对实验结果进行分析总结5分;符合设计性、创新性实验报告要求10分。5、考试第一个
8、学期笔试笔试(内容和今天上课关系很大),第二个学期设计性实验考试设计性实验考试(和平时实验课的认真完成关系很大)。实验课成绩评定参考实验课成绩评定参考第十二页,讲稿共六十二页哦五、实验课的基本要求五、实验课的基本要求 1、预习:课前认真预习本次实验内容,并用实验册写出预习报告预习报告,是每次上课老师要检查的内容。2、课堂实验:老师对实验内容、实验要求、注意事项等作简单讲述,对号入座对号入座,完成实验;实验完成后必须在实验室记录本上登记登记,对实验情况,仪器使用情况等作登记,最后老师签字签字后方能离开实验室,没有老师签字作旷课旷课处理。第十三页,讲稿共六十二页哦实验课的基本要求实验课的基本要求3
9、、养成良好的工作作风养成良好的工作作风,遵守课堂纪律;做完实验后,要做现场的清理工作,如仪器整理、现场环境整理等,计入平时成绩计入平时成绩。4、课后完成实验报告,不要抄书,要求简洁、完整、逻辑性强,科学合理,用自身的劳动对实验的理解,总结性书写总结性书写,最好写成设计性实验报告设计性实验报告形式,有分析有总结有分析有总结。第十四页,讲稿共六十二页哦六、单周星期五下午课堂实验安排六、单周星期五下午课堂实验安排 分组:分四个大组,每个组分为甲、乙两个小组1组:序号131(甲116;乙1731)王海燕 2组:序号3262(甲3247;乙4862)张逢沛 3组:序号6393(甲6378;乙7993)王
10、志兴 4组:序号94123(甲94108;乙109123)马春光 序号为1(张云雁)、17(戴建华)、32(刘甲耀)、48(李咸雅)、63(李平宇)、79(周向华)、94(丁逸飞)、109(王万举)6位同学为小组长。星期五前交误差理论作业,由各班班长收齐,派代表交至基础实验大楼402房间王志兴老师,下星期一派代表取回报告册。第十五页,讲稿共六十二页哦课堂实验安排(基础实验大楼)1、甲:序116号做磁阻效应;322室(预习)乙:序1731号做PN结;324室2、甲:序3247号做波尔共振;321室 乙:序4862号做导热系数;323室3、甲:序6378号做霍耳效应;336室 乙:序7993号做示
11、波器;338室4、甲:序94108号做转动惯量测定;342室 乙:序109123号做线膨胀、悬线驻波340室第十六页,讲稿共六十二页哦七、误差理论及数据处理七、误差理论及数据处理互动实验:有10位同学完成;记录测量矩形的长度L(单位mm)和宽度W(单位mm),并求矩形的面积S(单位cm2)。WLS今天讲课内容今天讲课内容(单位mm2)第十七页,讲稿共六十二页哦互动实验数据表格互动实验数据表格第十八页,讲稿共六十二页哦 按测量方法不同可分按测量方法不同可分 直接测量直接测量间接测量间接测量 测量:用一定的测量工具或仪器,通过一定的方测量:用一定的测量工具或仪器,通过一定的方法,直接或间接地得到所
12、需要的量值。法,直接或间接地得到所需要的量值。一、一、测量测量 1.1 测量与误差关系测量与误差关系第十九页,讲稿共六十二页哦二、二、误差误差2、误差来源、误差来源(1)仪器误差仪器误差(2)环境误差环境误差(3)测量方法误差测量方法误差(4)人员误差人员误差真测NNN1、误差的定义、误差的定义测量误差测量误差=测量值测量值-真值真值 N真真是客观存在的但无法测量到,因为测量与误差是是客观存在的但无法测量到,因为测量与误差是形影不离的。形影不离的。反映的是测量值偏离真实值的大小和方向反映的是测量值偏离真实值的大小和方向。注意有正、负之分。注意有正、负之分。(单位)(单位)第二十页,讲稿共六十二
13、页哦三、三、误差分类误差分类 1 系统误差系统误差(保持恒定或以可预知方式变保持恒定或以可预知方式变化)化)特点:确定性,许多情况下系统误差是特点:确定性,许多情况下系统误差是不变的,不可避免,但可以修正。不变的,不可避免,但可以修正。产生原因产生原因:仪器本身的缺陷、测量方:仪器本身的缺陷、测量方法的不完备等法的不完备等.第二十一页,讲稿共六十二页哦NN N NP2 随机误差(以不可预知方式变化)随机误差(以不可预知方式变化)特点:随机性,很多随机误差服从正态分布函数,特点:随机性,很多随机误差服从正态分布函数,误差较小的数据比误差大的数据出现的概率大;误差绝误差较小的数据比误差大的数据出现
14、的概率大;误差绝对值相等的数据出现的概率相等,误差很大的数据出现对值相等的数据出现的概率相等,误差很大的数据出现的概率趋于零。测量次数增加随机误差的算术平均值趋的概率趋于零。测量次数增加随机误差的算术平均值趋于零,所以用多次测量取平均值的方法可以减小误差。于零,所以用多次测量取平均值的方法可以减小误差。注意:注意:在测量次数不多的情况下没有规律可在测量次数不多的情况下没有规律可循循;在测量次数多的情况下,具有统计规在测量次数多的情况下,具有统计规律。律。产生原因:测量仪器、环境条件、测产生原因:测量仪器、环境条件、测量人员等。量人员等。第二十二页,讲稿共六十二页哦3 粗大误差(明显超出规定条件
15、下预期的误差)又粗大误差(明显超出规定条件下预期的误差)又称粗差、疏失误差。可以避免(尽可能避免出现称粗差、疏失误差。可以避免(尽可能避免出现粗大误差),处理数据时应根据情况将其剔除。粗大误差),处理数据时应根据情况将其剔除。产生原因:错误读数、使用有缺陷的器具、使用产生原因:错误读数、使用有缺陷的器具、使用仪器方法不对,环境的强干扰等。仪器方法不对,环境的强干扰等。第二十三页,讲稿共六十二页哦真真测测NNN (1)绝对误差:反映误差本身大小。)绝对误差:反映误差本身大小。%100NNN%100NNE 真真真真测测真真(2)相对误差(百分误差):反映误差严重程度。)相对误差(百分误差):反映误
16、差严重程度。四、四、测量结果表示测量结果表示NNN 测测真真结果表示:结果表示:%100NNE 真真(单位)(单位)第二十四页,讲稿共六十二页哦五、精密度、正确度与准确度(又称精确度)五、精密度、正确度与准确度(又称精确度)1.1.准确度和精密度准确度和精密度分析结果的衡量指标。分析结果的衡量指标。(1)1)准确度准确度分析结果与真实值的接近程度分析结果与真实值的接近程度 准确度的高低用误差准确度的高低用误差的大小的大小来衡量;来衡量;误差一般用绝对误差和相对误差来表示。误差一般用绝对误差和相对误差来表示。(2)(2)精密度精密度几次平衡测定结果相互接近程度几次平衡测定结果相互接近程度 精密度
17、的高低用偏差来衡量,精密度的高低用偏差来衡量,偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。(3)(3)两者的关系两者的关系 精密度是保证准确度的先决条件;精密度是保证准确度的先决条件;精密度高不一定准确度高;精密度高不一定准确度高;两者的差别主要是由于系统误差的存在。两者的差别主要是由于系统误差的存在。第二十五页,讲稿共六十二页哦这三个名词分别用来反映系统误差这三个名词分别用来反映系统误差、随机误差和综合误差的大小。、随机误差和综合误差的大小。正确度较高、精正确度较高、精密度低密度低精密度高、正精密度高、正确度低确度低准确度高准确度高(b)(c)(a)第二十六页
18、,讲稿共六十二页哦1.2 测量结果误差估算及评定方法测量结果误差估算及评定方法 对对N进行进行K次测量,得次测量,得N1,N2Nk用算术平均值用算术平均值:作为真值的最佳估计(最佳值),评定其可靠性(可信作为真值的最佳估计(最佳值),评定其可靠性(可信度如何)的方法有三种。度如何)的方法有三种。它们是:算术平均偏差它们是:算术平均偏差、标准偏差标准偏差、不确定度不确定度kiikiNKNNNNKN12111第二十七页,讲稿共六十二页哦1算术平均偏差算术平均偏差NNNNNNNNKki211KiiNNK11结果可表示为结果可表示为:N(单位)其中:其中:Ni-N为残差为残差 特点:简单;特点:简单;
19、缺点:大偏差得不到应有反映。缺点:大偏差得不到应有反映。第二十八页,讲稿共六十二页哦(2)平均值的标准偏差(在同一条件下对)平均值的标准偏差(在同一条件下对某物理量进行多次测量某物理量进行多次测量)KNN112KNNNKii(1)测量列的实验标准差)测量列的实验标准差(有限次测量和被测真有限次测量和被测真值未知值未知)2标准偏差(反映平均值代替真值的精密度)标准偏差(反映平均值代替真值的精密度)m个K次平行测定的平均值:由统计学可得:mNNNN ,321 NNK第二十九页,讲稿共六十二页哦 标准偏差标准偏差是一个描述测量结果离散程度的参量,反映了测是一个描述测量结果离散程度的参量,反映了测量的
20、精密度,只考虑随机误差。量的精密度,只考虑随机误差。NNN NP 理解:理解:若随机误差若随机误差服从正态分布,在距平均值服从正态分布,在距平均值 处,是概率处,是概率密度曲线的拐点,曲线下总面积为密度曲线的拐点,曲线下总面积为1,越小,越小,曲线曲线越瘦,峰值越瘦,峰值越高,说明分布越集中,精密度越高;反之精密度越低。越高,说明分布越集中,精密度越高;反之精密度越低。第三十页,讲稿共六十二页哦置信概率(包含真值的概率)置信概率(包含真值的概率)测量结果的范围测量结果的范围 NN68.3%2N2N 95.4%3N3N 99.7%当系统误差、粗大误差已消除,随机误差服从当系统误差、粗大误差已消除
21、,随机误差服从正态分布,且正态分布,且已确定时已确定时NN N NPK3K22K326第三十一页,讲稿共六十二页哦 N NA类分量(用统计方法计算)类分量(用统计方法计算)u:KuinsjB类分量(用其他方法计算)类分量(用其他方法计算)u:2j22j22B2Au)N(u)N(uuu 或或合成不确定度合成不确定度uN 测量结果表示为:测量结果表示为:%100NuE 相对不确定度:相对不确定度:3不确定度(反映平均值代替真值的准确度)不确定度(反映平均值代替真值的准确度)ins为仪器的极限误差;K为置信系数。(单位)第三十二页,讲稿共六十二页哦u的的利弊利弊计算方便计算方便但准确度低但准确度低
22、只考虑了随机误差,只只考虑了随机误差,只反映了精密度反映了精密度u 既含随机误差又含系统误差,且既含随机误差又含系统误差,且准确度高准确度高uNN 22insNu今后我们约定结果写成:今后我们约定结果写成:式中式中这种表示方法的置信概率大约为这种表示方法的置信概率大约为95%左右左右第三十三页,讲稿共六十二页哦一、单次测量误差估算及评定一、单次测量误差估算及评定 单次测量结果的误差估算常以测量仪器单次测量结果的误差估算常以测量仪器误差来评定。误差来评定。仪器误差:仪器误差:已标明(或可明确知道)的误差已标明(或可明确知道)的误差未标明时,可取仪器及表盘上最小刻度未标明时,可取仪器及表盘上最小刻
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验 物理 误差 理论 学生 讲稿
限制150内