误差与数据处理 - 仪器信息网.doc

扬州职大试用教材 大学物理实验 主编 赵春红 贾湛 主审 沈梅梅 目录 误差与数据处理…………………………3 常用仪器介绍……………………………10 基本实验 实验一 用流体静力法测定固体密度……………………………………………16 实验二 刚体转动实验……………………………………………………………18 实验三 惠斯顿电桥实验…………………………………………………………20 实验四 电位差计实验……………………………………………………………22 实验五 电表的扩程………………………………………………………………24 实验六 牛顿环实验………………………………………………………………26 实验七 分光计的使用……………………………………………………………29 实验八 密立根油滴实验…………………………………………………………32 实验九 示波器的使用……………………………………………………………35 实验十 CP－1碰撞打靶实验仪…………………………………………………40 实验十一 LS-1 激光李萨如图……………………………………………………44 实验十二 LC-1光通讯实验仪……………………………………………………46 第一章 误差与数据处理 一、测量与误差 1、所谓测量：就是用计量仪器对被测物理量进行量度。 2、测量值：用测量仪器测定待测物理量所得的数值。 3、真值：任一物理量都有它的客观大小，这个客观量称为真值。 最理想的测量就是能够测得真值，但由于测量是利用仪器，在一定条件下通过人来完成的，受仪器的灵敏度和分辨能力的局限性，环境的不稳定性和人的精神状态等因素的影响，使得待测量的真值是不可测得的。 较复杂的物理量往往不易直接测出，需要通过公式算出，其有效数字和误差的处理与直接测出的物理量有一定的关系。所以我们把测量量分直接测量量和间接测量量。 直接测量量是指直接由仪器测量得到的物理量。例如用米尺测量的物体长度，用天平测量出的质量，用电流电压表测量出的电流电压等。 间接测量量是指测得一些直接测量量后通过公式或函数关系得到的量。例如一段长度较长，用米尺只能分两段测量，则L＝L1＋L2，其中L1和L2是直接测量量，L间接测量量。又如，固体密度ρ＝ｍ／Ｖ，往往是先通过测量得到ｍ和Ｖ再得到ρ的，所以ρ是间接测量量。 4、 误差：测量值和真值之间总会存在或多或少的偏差，这种偏差就称为测量值的误差。 设被测量的真值为 a,测量值为x,则测量误差为Δｘ＝ｘ－ａ我们所测得的一切数据都毫无例外地包含一定的误差，因而误差存在于一切测量之中。 5、测量的任务是： 　（1）设法使测量值中的误差减到最小。 　（2）求出在测量条件下被测量的最近真值。 　（3）估计最近真值的可靠程度 二、误差的分类：1、 系统误差： 系统误差： 在同一条件下（观察方法、仪器、环境、观察者不变）多次测量同一物理量时，符号和绝对值保持不变的误差叫系统误差。当条件发生变化时，系统误差也按一定规律变化。系统误差反映了多次测量总体平均值偏离真值的程度。 例如：用天平测量物体质量，当天平不等臂时，测出物体质量总是偏大或偏小；再例如当我们的手表走的很慢时，测出每一天的时间总是小于24小时。 ???????? 产生系统误差的原因： （1）??? 仪器误差：由测量仪器、装置不完善而产生的误差。 （2）??? 方法误差（理论误差）：由实验方法本身或理论不完善而导致的误差。 （3）??? 环境误差：由外界环境（如光照、温度、湿度、电磁场等）影响而产生的误差。 （4）??? 读数误差：由观察者在测量过程中的不良习惯而产生的误差。 ???????? 系统误差的消除： 由于系统误差主要是由于仪器不完善，方法（或理论）不完善、环境影响而产生，在实验过程中要不断积累经验，认真分析系统误差产生的原因，采取适当的措施来消除。 例如：对不等臂天平，可以用交换被测物和砝码的位置，分别测出被测物质量 m1和 m2，则待测物的质量 2、 偶然误差 ???????? 偶然误差（随机误差）： 在同一条件下，多次测量同一物理量时，测量值总是有稍许差 异而变化不定，这种绝对值和符号经常变化的误差称为偶然误差。 ???????? 偶然误差的规律性： （1）??? 绝对值相等的正的误差和负的误差出现的机会相同。 （2）??? 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。 （3）??? 超出一定范围的误差基本不出现。 ???????? 偶然误差的消除： 在一定测量条件下，增加测量次数，可以减小测量结果的偶然误差，使算术平均值趋于真值。因此，可以取算术平均值为直接测量的最近真值（最佳值）。 3、绝对误差： ???????? 绝对误差：测量值x与被测量真值a之差，同被测量有相同单位，它反映了测量值偏离真值的大小