熱敏電阻和熱電偶溫差電勢的測量課件

第二部分：誤差理論及實驗數(shù)據(jù)結果表達第一部分：物理實驗課的基本程序第三部分：其他常用的數(shù)據(jù)處理方法

物理實驗課的基本程序如何上好一堂實驗課大學物理實驗課程的教學主要由三個環(huán)節(jié)構成：為了在規(guī)定時間內高質量地完成實驗，作好實驗前的預習是基礎。1.實驗前的預習

認真閱讀教材和有關參考書，弄清實驗原理、方法和實驗目的，充分了解實驗的理論依據(jù)和條件。實驗前的預習應做到以下幾點：寫出預習報告。內容包括如下幾方面：①實驗名稱；②實驗目的；③實驗儀器(型號、規(guī)格等)；④實驗原理：在理解的基礎上，用簡短的文字扼要闡述實驗原理，切忌照抄。包含主要原理公式及簡要說明，畫出必要的原理圖、電路圖或光路圖；⑤列出記錄實驗數(shù)據(jù)的“原始數(shù)據(jù)的記錄表格”。（在實驗報告最后一頁）沒有預習并寫好預習報告者，老師有權停止其實驗或實驗成績降一檔！如實記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象；原始數(shù)據(jù)是指從儀器上直接讀出而未經(jīng)整理的數(shù)據(jù)，它是以后計算和分析問題的依據(jù)，在實際工作中則是寶貴的資料。應當一開始就記錄在正式的記錄紙上。記錄的內容包括：日期、時間、地點、室溫、氣壓、儀器編號、名稱及規(guī)格、原始數(shù)據(jù)及有關現(xiàn)象。原始數(shù)據(jù)必須給教師審閱后簽字！離開實驗室前，要整理好所用的實驗儀器，做好清潔工作。等精度測量----如果同一觀察者在相同環(huán)境下，用同一種測試方法和同一臺儀器進行多次測量，此時可以認為每一次的測量精度都相同，稱作等精度測量。不等精度測量----如果在測試中有某一條件不同，則稱作不等精度測量等精度測量與不等精度測量的關系:等精度測量強調每次測量條件相同（儀器、方法、環(huán)境等）,具有相對意義，且數(shù)據(jù)處理方法不同。實驗過程中，盡可能做到等精度測量：3、實驗后寫實驗報告實驗報告是實驗工作的總結，是學生實驗成果的書面反映，要求文字通順、字跡端正、圖表規(guī)范、數(shù)據(jù)完備和結果正確。要養(yǎng)成在實驗操作后在預習報告的基礎上盡早寫出實驗報告的習慣，即對原始數(shù)據(jù)進行處理和分析，得出實驗結果并進行不確定度評估和討論。數(shù)據(jù)處理與計算和總結此部分在實驗后進行，緊接著“實驗原理”寫：實驗內容與步驟：重點寫出“做什么，怎么做”。實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：（1）重新畫正式數(shù)據(jù)的表格（與“原始數(shù)據(jù)的記錄表格”不同應規(guī)范合理）（2）作圖、計算結果和不確定度估算。（3）結果：按標準形式寫出實驗結果(測量值、不確定度和單位)，在必要時注明實驗條件。實驗評分三個修約有效數(shù)字：四舍六入五湊偶，5后非零則進1，5后全零湊成偶。不確定度：首位數(shù)，保留一位有效數(shù)字；首位數(shù)，保留兩位有效數(shù)字；末位數(shù)只進不舍相對不確定度（和百分差）：首位數(shù)，保留一位有效數(shù)字；首位數(shù)，保留兩位有效數(shù)字；末位數(shù)只進不舍測量結果表述式：（單位）注意：末位對齊次數(shù)12345平均銅棒d（mm）3.9843.9853.9963.9893.9813.987例2間接測量量不確定度的估算

Ｎ的不確定度Ｎ的相對不確定度當函數(shù)中各量間是乘除關系時，利用相對不確定度傳遞公式計算方便。（5）（6）間接測量結果表示式的計算過程:1、求出各直接測量量x，y，···真值的最佳估值3、間接測量量的最佳估值：5、間接測量的結果表示式：(單位)備注（1）：前3步中得出的為中間結果，盡可能多保留有效數(shù)字。（2）：每一步都要列出公式、代入數(shù)據(jù)、中間結果、最終結果4、根據(jù)函數(shù)關系，按（5）或（6）求2、按(1)式求出各直接測量量x，y，···的A類不確定度按(2)式求出各直接測量量x，y，···的B類不確定度，按(3)式求出各直接測量量x，y，···的的合成不確定度；有效數(shù)字的概念測量值存在誤差是不可避免的，因而測量值包含了準確數(shù)字和欠準數(shù)字。我們將準確數(shù)字和欠準數(shù)字總稱為有效數(shù)字。在大學物理實驗中，通常只取一位欠準數(shù)字。因此有效數(shù)字由若干位準確數(shù)字和一位欠準數(shù)字組成。有效數(shù)字不僅反映了待測量的大小，正確書寫的有效數(shù)字還可以反映測量的精確程度。例如：用不同精度的量具測同一物體的長度。有效數(shù)字多一位,相對不確定度值幾乎小一個數(shù)量級,測量準確度高。用游標卡尺測量:

L=46.00mm,Δ儀=

0.02mm,

Er=0.026%Er=0.13%Er=0.006%用鋼直尺測量：L=46.0mm,Δ儀=

0.1mm,用千分尺測量:

L=46.000mm,Δ儀=

0.004mm,（3）有效數(shù)字位數(shù)的多少與測量方法有關。（4）有效數(shù)字位數(shù)與小數(shù)點的位置、與單位無關。例如：4.60cm0.0460m46.0mm（5）

測量結果第一位非零數(shù)字前的“0”不屬于有效數(shù)字，測量結果第一位非零數(shù)字后的“0”都是有效數(shù)字.0.0125m=1.25cm1.0900cm≠1.09cm8.88m=8880mm?2.采用科學記數(shù)法.科學記數(shù)法:a×10n(單位）a小數(shù)點前只取一位，再乘以10的冪次。8.88m=8.88×103mm80.30g=0.0803kg?=80300mg?80.30g=8.030×101g=8.030×104mg=8.030×10-2kg(3)測量結果尾數(shù)的修約規(guī)則根據(jù)GB8017-87規(guī)定的數(shù)值修約規(guī)則，測量結果尾數(shù)的修約原則是：四舍六入五湊偶，5后非零則進1，5后全零湊成偶。6.28271取4位有效數(shù)字為2.4352取3位有效數(shù)字為17.405取4位有效數(shù)字為17.415取4位有效數(shù)字為6.2834.有效數(shù)字的運算法則運算結果的有效數(shù)字的位數(shù)，只要求出不確定度，就可以確定出來。在不求不確定度時，按以下粗略的方法來確定。(1)加減運算規(guī)則：幾個數(shù)相加減時，結果的末位與各數(shù)末位數(shù)中數(shù)量級最大的那一位對齊。10+1=11100+10+1=?欠準數(shù)字(2)乘除運算規(guī)則：幾個數(shù)相乘除時，結果的有效數(shù)字位數(shù)與各數(shù)中有效數(shù)字位數(shù)最少的相同。例如：欠準數(shù)字(4)函數(shù)運算a.對數(shù)函數(shù).對數(shù)函數(shù)運算后的尾數(shù)與真數(shù)的位數(shù)相同.例如:lg1.855=0.268343914,取成0.2683lg1855=3.268343914,取成3.2683b.指數(shù)函數(shù)指數(shù)函數(shù)運算后的位數(shù)與指數(shù)小數(shù)點后的位數(shù)相同(包括緊接小數(shù)點后的零在內)例如:106.25=1778279.41,取成1.8×106

100.0045=1.0104155,取成1.010(3)測量結果尾數(shù)的修約規(guī)則根據(jù)GB8017-87規(guī)定的數(shù)值修約規(guī)則，測量結果尾數(shù)的修約原則是：四舍六入五湊偶，5后非零則進1，5后全零湊成偶。6.28271取4位有效數(shù)字為2.4352取3位有效數(shù)字為17.405取4位有效數(shù)字為17.415取4位有效數(shù)字為6.283不確定度、相對不確定度和百分差不確定度反映了測量平均值偏離真值的可能范圍。（1）不確定度50000.0510000.01收益率？例：某人需借錢50000.05元0.30001%0.40001%0.31%0.5%0.39001%0.40%0.4%（2.1）測量結果的相對不確定度表示法為全面評價測量結果的優(yōu)劣,還應考慮被測量量大小,故引入相對不確定度,Er。如待測物理量有公認值或理論值，可用百分差來表示測量的優(yōu)劣，的定義為：百分差不表示測量結果的統(tǒng)計意義百分差的修約規(guī)則與相對不確定度的相同。(2.2)百分差測量結果可以表述為：

Ｎｘ＝Ｎ±U

單位（P）測量值測量不確定度不同精度的量具的儀器誤差用游標卡尺測量:

Δ儀=

0.02mm用鋼直尺測量：Δ儀=

0.1mm用千分尺測量:

Δ儀=

0.004mm分光計測量:

Δ儀=

1分次數(shù)12345平均銅棒d（mm）3.9843.9853.9963.9893.9813.9872、測量金屬棒電阻率的數(shù)據(jù)表格R1=R2=104(Ω)金屬L(mm)＋/－Rs(Ω)R(Ω)(Ω)(10-3)(mm)(10-8)銅200＋0.1119.88119.831.19833.9877.4765－0.1119.78例2注意：Rx的相對不確定度可由書中查出為求偏導數(shù)：；求偏導數(shù)：舉例----測鋼絲直徑1、確定坐標軸習慣以橫軸表示自變量，以縱軸表示因變量。在軸的端部表明其所代表的物理量的名稱符號及其單位。2、合理確定坐標分度應保證圖上實驗點的坐標讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)不損失。容易讀出圖上實驗點的坐標讀數(shù)，用1、2、5進行分度.坐標原點不一定零開始。3、標出實驗點用削尖的鉛筆以“+”、“×”、

“⊙”等記號標實驗點。同一圖上化幾條圖線時，每條圖線要用不同的符號標記。4、連接實驗曲線用直尺、曲線板等工具連線。圖線應細而光滑。在連線時，盡可能通過較多的點，不在線上的各點應均勻分布在緊靠圖線兩側。彈簧伸長L與受力F的關系

（No。5焦利秤）5、圖注和說明在圖紙的明顯的位置寫出圖名和實驗條件。彈簧伸長L與受力F的關系

（No。5焦利秤）在直線上所選兩點用不同的標號標出。這兩點應在實驗范圍內