中学生物理竞赛ppt课件

1、中学生物理竞赛实验根本知识.187919552005国际物理年19052005.终了放影12 丈量与误差11 物理实验课的根本程序和要求13 系统误差14 偶尔误差15 实验中的错误与错误数据16 丈量结果的不确定度17 有效数字18 数据处置的根本方法目 录7415141192330. 在实验前必需预习，弄清实验原理和内容，并对丈量仪器和丈量方法有所了解。在此环节，重点处理三个问题：终了放影实验过程的三个环节 一实验预习 预习报告 二实验操作 实验数据 三撰写报告 实验报告11 物理实验课的根本程序和要求目录1做什么这个实验最终要到达什么目的)； (2) 根据什么去做实验课题的实际根据和 实

2、 验方法；3怎样做实验方案、条件、步骤和 实验关键要领 ( 1 , 2 ).1正确安装、调试与运用仪器；2仔细察看物理景象，正确丈量物理量；3正确记录实验条件和原始实验数据。几点阐明1“三先三后原那么：先察看后丈量，先练习后丈量，先粗测后细测。2实验数据须教师审阅、认可；3实验终了后，整理好仪器与器具。实验操作终了放影目录.1实验工程2实验目的 3仪器 器具4实验原理5实验内容6数据处置与分析7实验结果的讨论与误差分析终了放影目录实验报告( 1、2.2.真值与误差丈量误差丈量值真值12 丈量与误差终了放影1.丈量1)直接丈量2)间接丈量h = 25.96 mm 丈量值包括两部分：数值和单位。目

3、录. 1系统误差 2偶尔误差随机误差 3粗大误差丈量错误终了放影4. 误差的分类3. 丈量的义务 1 给出被丈量真值的最正确估计值； 2 尽量减少丈量中的误差，对残存误差的大小给出估计值； 3 给出真值最正确估计值的可靠程度的估计。目录.13 系统误差1. 系统误差的特点：误差的绝对值和符号正 负总坚持不变或总按某一特定的规律变化。2. 系统误差的产生缘由： 1 实验原理和实验方法不完善。终了放影a) 运用单摆周期公式求重力加速度。b) 伏安法丈量电阻目录.终了放影3. 研讨系统误差的目的： 1探求系统误差的来源，设计实验方案 消除或削减该项误差；2估计残存系统误差的能够的范围。 2仪器构造不

4、完善 3未按规定条件运用仪器。 4 环境条件的改动。 5丈量者生理、心思要素的影响。目录. 1 单峰性; 2 对称性; 3 有界性; 4 抵偿性。 14 偶尔误差1. 偶尔误差的特点：误差的时大时小，时正时负，以一种不可预测的方式随机地变化。终了放影目录2. 偶尔误差的统计规律正态分布 服从正态分布高斯分布的偶尔误差的特征：.3. 丈量结果的最正确值算术平均值4. 多次丈量的偶尔误差估计丈量列的规范偏向算术平均值的规范偏向终了放影实验中普通取：6n10 规范偏向N所表示的意义是：任作一次丈量，丈量值误差落到N到N之间的能够性为68.3.目录.终了放影规范误差所表示的统计意义对物理量A 任做一次

5、丈量时，丈量误差落在- 到+之间的能够性为68.3%，落在-2 到+2之间的能够性为95.5%，而落在-3到+3之间的能够性为99.7 % .目录.15 实验中的错误与错误数据数据分析是发现错误的重要方法例如 丈量单摆摆动50个周期的时间t50T： 98.4s； 96.7s； 97.7s. T2s 98.4-96.7=1.7s; 97.7-96.7=1.0s 误差在半个周期以上。这显然是丈量错误。终了放影* 2. 肖维涅准那么 ， 3. 罗布斯判据 1. 剔除错误数据拉依达准那么 准那么目录.16 丈量结果的不确定度 所谓不确定度，可简单了解为丈量值不确定的程度，是对丈量误差大小取值的测度。它

6、合理地阐明了丈量值的分散程度和真值所在范围的可靠程度。不确定度亦可了解为，一定置信概率下误差限的绝对值。丈量不确定度是丈量质量的目的，是对丈量结果残存误差的评价。终了放影1. 什么是不确定度丈量结果Y代表待测物理量，N为该物理量的丈量值，N是一个恒正的量，代表丈量值N不确定的程度。目录.终了放影2. 丈量结果的含义e为极限不确定度。表示真值一定在 N-e ,N+e 中. 为丈量列算术平均值的规范误差.物理实验中的物理量的三要素数值单位不确定度目录.终了放影3. 不确定度的估计方法1 一样条件下多次丈量情况1对直接丈量结果不确定度的估计丈量结果的最正确值算术平均值丈量列的规范不确定度算术平均值

7、的规范不确定度A类分量 丈量结果报道目录.终了放影* 规范不确定度B类分量*合成规范不确定度(2) 单次丈量的误差估计取B类分量为极限不确定度。e的取法普通有两种： 一种是取仪器出厂时的允差； 另一种是根据仪器构造、环境条件、丈量对象、丈量者本人感官灵敏度作估计两者取一即可目录.终了放影1对间接丈量结果不确定度的估计丈量圆柱体体积高度误差引起体积误差直径误差引起体积误差相对误差相对误差1引言目录.终了放影总误差误差的合成算术合成方式方和根合成法目录.规范不确定度的方和根合成方式终了放影2间接丈量量的不确定度的合成算术合成方式丈量结果报道丈量结果报道目录.终了放影表1.1 不确定度合成的常用公式

8、函数表达式方和根合成方式算术合成方式目录.1. 仪器读数、记录与有效数字 普通地讲，仪器上显示的数字均为有效数字，均应读出包括最后一位的估读并记录。 仪器上显示的最后一位数是“0时，此“0也是有效数字，也要读出并记录。 有效数字总是由假设干位准确数和最后一位欠准数有误差的数构成的。17 有效数字终了放影 有效数字是表示不确定度的一种粗略的方法，而不确定度那么是对有效数字中最后一位不确定程度的定量描画。它们都表示含有误差的丈量结果。目录.终了放影 有效数字的位数与小数点的位置无关。例如，1.23与123同是3位有效数字。 从左往右数，以第一个不为零的数字为准，其左边的“0不是有效数字，其右边的“

9、0 是有效数字. 例如，0.0123是3位有效数字，0.01230是4位有效数字.作为有效数字“0，不可省略不写.有效数字的意义 有效数字表示丈量值的大小和丈量结果的不确定度。例如12.8mm 与 12.84mm , 前者的不确定度、相对不确定度均比后者大。例如2.3mm与22.3mm,1.28mm与112.8mm。目录.1当给出或求出不确定度时，丈量结果的有效数字由不确定度确定。终了放影2. 如何确定有效数字 确定丈量值有效数字位数的两条根本原那么： 1先确定不确定度的有效数字位数，普通情况 下，不确定度只取一位有效数字2由不确定度确定丈量值有效数字的位数， 即 两者的末位必需对齐！例如，赣

10、州市的重力加速度： g = 9.7925 ms-2 u (g) = 0.0176 ms-2 g = ( 9.79 0.02 ) ms-2目录.终了放影2当未给出或未求出不确定度时，运算结果的有效数字的位数也不能恣意选取. 加减类型的运算，运算结果的末位应与末位最高的数的末位取齐. 例如， 432.30.12632430 乘除类型的运算，运算结果的末位应与有效数字位数最少的分量一样. 例如， 当运算结果的第一位数是1，2，3时，可以多保管一位有效数字.例如 6.34.327.7目录.3五凑偶: 要舍去的一位是5，而保管的最后一位为奇数，那么舍去5进1；假设要保管的最后一位为偶数，那么舍去5不进位

11、，但是5的下一位不是“0时依然要进位。 2.143502.144； 2.144502.144； 2.143512.144终了放影1四舍：开场要舍去的第一位数是1、2、3、4时就舍去。2.143462.1432六入：开场要舍去的第一位数是6、7、8、9时，在舍去的同时进1。 2.143722.144四舍六入五凑偶3. 数值的修约规那么目录.终了放影例题 测定一个合金圆柱体的密度 ，并求其规范不确定度 . D/cm1.05021.04881.05161.04801.04951.0470H/cm2.0002.0021.9982.0002.0002.002物理天平称质量 用螺旋测径器丈量直径D，用游标

12、卡尺测高度H.1计算D的算术平均值 及其规范差2计算D的算术平均值 及其规范差解目录.6丈量结果为 终了放影3计算4计算合金圆柱体的密度 5计算目录.18 数据处置的根本方法1. 列表法 列表应遵照的原那么1各栏目均应标明物理量称号及其单位，单位写在标题栏中，不要反复记在每个数字上。2列入表中的数据主要是原始数据，数据处置过程中的一些重要的中间结果比如，平均值，规范偏向也可列入表中。3栏目的顺序应充分留意数据间的联络和计算顺序，力求简明、齐全、有条理。4表中的数据要正确反映丈量结果的有效数字，客观真实。5假设有两个以上的数据表，宜在每个表上方标志称号即表头).终了放影目录.2. 作图法 作图根本原那么 1作图须用坐标纸。普通选用直角坐标纸毫米方格纸。 2坐标的横轴为自变量，纵轴为因变量。 3坐标原点不一定和变量的零点一致，但原点一定要取比较整齐的数。 4宜使坐标纸中的一小格对应于实验数据的最后一位的一个单位、二个单位或五个单位。纵轴与横轴长度之比不宜大于2。 5画上坐标轴并注明坐标轴所代表物理量的称号与单位。 6用铅笔标志数据点并作拟合图线并标明图线的称号。 7将图纸粘贴在实验报告上。终了放影目录.3. 图解法 作图并在直线上数据区的两端取二点x1,y1)， x2,y2) 此两点普通不是数据点 截距斜率终了放影目录.iMi（kg）xi（cm）l