大学物理实验绪论(不确定度)总结
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大学物理实验教学中关于实验数据的不确定度的计算和分析作者:孙红章王翚苏向英来源:《教育教学论坛》2015年第35期摘要:本文首先讨论了大学物理实验教学中关于不确定理论中的直接测量量的A类、B类标准不确定度和合成不确定度以及间接测量量的不确定度的通常表示方法,随后推算出了几个基本物理实验中各个测量量不确定度的计算公式,对大学本科学生的物理实验教学具有指导意义。
关键词:大学物理实验教学;不确定度计算;固体密度测量;杨氏弹性模量测量;共轭法测凸透镜焦距中图分类号:G642 ; ; 文献标志码:A ; ; 文章编号:1674-9324(2015)35-0169-02现如今在大学物理实验教学中为了更加准确和精确的表示实验测量结果,常使用不确定度理论来表示实验测量结果。
[1,2]在大学物理实验教学中,不确定度的计算一直是一个难点,也是一个重点,许多本科学生因为不确定度的计算方法非常复杂,而且计算量很大,而放弃对实验数据的科学处理。
这里我们将阐述大学物理实验教学中不确定度的通常表示方法,并结合有关的基本物理实验,在课堂上用多媒体演示,使大学一年级学生很容易掌握不确定度的计算,取得了良好的教学效果。
一、不确定度理论的一般原理和计算方法[3,4]不确定度理论对于直接测量量把数据的不确定度根据数据的性质来分类,把符合正态分布统计规律的称之为A类标准不确定度,而不符合正态分布统计规律的称之为B类标准不确定度。
把两类不确定度的平方和的根称之为测量量的合成标准不确定度,或者简称为不确定度。
大学物理实验中物理量的直接测量量的平均值的标准偏差即为A类标准不确定度,它的计算公式为:t的大小与物理量的测量次数n和置信概率p有关系,置信概率p一般约定取值为68.3%,特殊情况下置信概率p取95.4%。
如果我们测量9次,置信概率取p=68.3%,那么置信因子取t=1.07。
如果我们测量5次,置信概率取p=68.3%,置信因子取t=1.14。
大学物理实验论文:大学物理实验中关于不确定度的几个问题讨论摘要:主要讨论了大学物理实验误差和不确定度的关系以及直接测量不确定度的评估,最后对单次测量的不确定度评估以及不确定度计算过程中数据修约问题进行了讨论。
关键词:大学物理实验;不确定度;误差some discussions about uncertainty in university physics experimentgao jian1, liu wei1, ma xubo21. higher education press, beijing, 100029, china2. physics department of north china electric power university, beijing, 102206, chinaabstract: uncertainty in university physics experiment and its relationship with error were discussed, besides how to assess the uncertainty of direct measurement. and it also discusses the assessment of the uncertainty in one-time measurement and how to revise the data during the process of calculate uncertainty.key words: university physics experiment; uncertainty; error大学物理实验是高等理工科院校学生进行科学实验基本训练的重要基础课程之一。
测量误差与不确定度是大学物理实验中两个非常重要的概念。
误差理论已经较为成熟,而不确定度的概念、理论和应用规范等尚在不断明确、发展和完善之中。
大学物理实验心得在本学期的实验课中,我学到了很多在平时的学习中学习不到的东西。
基本每次实验都达到了实验目的要求。
每次上实验课,老师都给我们认真的讲解实验原理,轮到我们自己动手的时候,老师还常常给予我们帮助,我真心地感谢他们对我们的付出。
在大学物理实验课即将结束之时,我对在这一年来的学习进行了总结,总结这一年来的收获与不足。
取之长、补之短,在今后的学习和工作中有所受用。
通过物理实验的学习,我认识到了实验是物理学的基础,许多理论直接来自于实验。
而要设计一个实验去验证某个理论或者利用某个理论去测量某个物理,更是十分有学问的,是非常复杂的。
我们学理科的同学,尤其要重视实验课,注重理论与实践相结合。
总的来说对本学期的实验还是很大程度上开阔了我们的视野,也和科技前沿的一些东西开始有了亲密的接触。
基本上和我们的实验初衷吻合,完成了实验任务,达到了我们实验目的。
下面我就对我这一年所学到的东西做一个概述:1、实验课的基本程序1.1、课前预习:学生对于将要进行的实验做预习,通过阅读实验教材和参考资料,弄清本次实验的目的、原理和所要使用的仪器,明确测量方法,了解实验要求及实验中特别要注意的问题等。
预习报告包括:实验目的、试验中所用的仪器、实验原理及实验内容、实验步骤这四大部分。
同学做好实验预习报告以后才可以拿着预习报告去做实验,预习报告在试验中占有一定的分值。
1.2、实验操作我们做实验是在双周周二的下午,先由实验辅导老师对实验进行讲解,一般来说我们一个班是分成两个两个实验组,每个组做不同的实验。
老实讲解完后,会分组再详细的对该组的实验仪器的使用进行讲解,在对基本实验的装置了解之后,我们对自己动手实验也不象以前的有一种很陌生的感觉,这一点对我们来说很有利,我们可以很投入和很成功的完成实验。
因为我们已经知道什么地方是操作的要点,什么可能导致失败。
并且物理实验本就在很大程度上调动我们学习的积极性。
实验完毕,实验数据须经教师审阅、签字,再将仪器整理好。
大学物理实验不确定度引言在进行大学物理实验时,我们经常会遇到一些测量数据需要进行分析和处理的情况。
然而,真实的物理量是由各种各样的测量误差和不确定度组成的。
因此,正确地评估和报告测量的不确定度对于得出准确的结果至关重要。
什么是不确定度不确定度是指测量结果与被测量物理量真值之间的差异度量。
它反映了测量结果的精确程度和可靠性。
测量不确定度由多种因素引起,如测量设备的精确度、实验条件的稳定性、人为误差等。
如何评估不确定度评估不确定度的方法可以分为两种:直接测量法和间接测量法。
直接测量法直接测量法是指直接对被测量物理量进行测量和记录。
在这种情况下,不确定度可以通过测量设备的精确度和重复测量来评估。
重复测量可以帮助我们确定测量结果的可靠性,进而评估不确定度的大小。
间接测量法间接测量法是指通过对几个相关的物理量进行测量,然后使用数学关系式计算所要测量的物理量。
在这种情况下,不确定度的评估需要考虑每个测量值的不确定度以及数学关系式的传递误差。
不确定度的类型不确定度可以分为两种类型:随机不确定度和系统不确定度。
随机不确定度随机不确定度是由于测量条件的变化或测量设备的随机误差引起的。
它可以通过重复测量获得一系列测量结果,并从中计算出平均值和标准偏差来评估。
系统不确定度系统不确定度是由于系统性误差或仪器固有误差引起的。
它通常不会在重复测量时得到纠正。
评估系统不确定度需要考虑实验装置的特性以及操作者的技术能力。
不确定度的表示方法表示不确定度的常见方法有两种:标准不确定度和扩展不确定度。
标准不确定度标准不确定度是测量结果不确定度的一种方法。
它表示为一个具有区间的数字,通常用测量结果的标准差表示。
标准不确定度给出了测量结果的范围,但无法确定具体的上下限。
扩展不确定度扩展不确定度是在标准不确定度的基础上,根据所选的置信度给出测量结果的范围。
它考虑了标准不确定度的不确定性,并通过乘以一系列修正因子来扩展结果。
不确定度的传递规则当使用数学关系式计算一个物理量时,我们需要考虑每个测量值的不确定度如何传递给最终结果。
大学物理实验中不确定度计算的总结邱春蓉(西南交通大学理学院,四川成都610031)摘要:本文用两种树型形式总结了大学物理实验教学中直接测量量和间接测量量测量结果计算的公式。
关键词:测量结果平均值不确定度Abstract:Thecalculationofmeasurementresultsofdirectmeasurementandindirectmeasurement incollegephysicalexperimentisconcludedandexpressedintwokindsoftree-type.Keywords:measurementresultsaveragevalueuncertainty在大学物理实验课程中计算量较大的部分主要集中在测量结果中多次测量的算术平均值和平均值的不确定度的计算上。
由于计算公式适用条件涉及到测量量的分类,所以学生们常常把公式张冠李戴。
图1按算术平均值和不确定度展开的测量结果的表示为了方便学生理清计算思路和查阅相关公式,我用两种树型形式将测量结果的计算公式归纳总结了一下。
第一种形式是将测量结果的表示按算术平均值和平均值的不确定度进行展开,如图1所示,第二种形式是按直接测量量和间接测量量进行展开,如图2所示。
图2按直接测量量和间接测量量展开的测量结果的表示其中,x和Y分别表示直接测量量和间接测量量,Y=f(x i),x Y和分别表示直接测量量和间接测量量的算术平均值,u x和u Y分别表示直接测量量和间接测量量的不确定度,u A和u B分别表示直接测量量不确定度的两类分量,A类分量和B类分量,为仪3器误差限,K=,按均匀分布处理,m表示间接测量量中含有直接测量量的个数,n表示某一个直接测量量的测量次数。
通过图1和图2两种形式的表示,学生在计算不确定度时就可以方便而且思路清晰地查找相应公式了。
参考文献温诚忠等编,物理实验教程,西南交通大学出版社,1999年。