物理化学实验教案
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废水物理化学教案中的废水的沉淀与混凝作用废水的沉淀与混凝作用废水是指在生产、生活、农业等过程中所产生的含有各种污染物质的水体。
为了净化废水,保护环境,减少污染,常常需要采取物理化学处理方法。
本教案将重点介绍废水的沉淀与混凝作用,以及相应的实验操作和教学内容。
一、实验目的了解废水中悬浮物和胶体的性质,学习使用沉淀和混凝剂对废水进行处理,达到净化废水的目的。
二、实验原理1. 悬浮物:废水中的悬浮物是指粒径较大、密度与水相差较大的固态颗粒。
通过重力沉降,可以使悬浮物从水中分离出来。
2. 胶体:废水中的胶体是指粒径较小、密度与水相接近的固态颗粒。
由于胶体粒子之间的相互作用力较强,使其无法通过重力沉降分离。
3. 沉淀:沉淀是指在废水中加入沉降剂后,使其中的悬浮物通过重力沉降、沉积在水底的过程。
常用的沉降剂有氧化铁、氧化铝等。
4. 混凝:混凝是指在废水中加入混凝剂后,使其中的胶体粒子发生凝聚、结团,形成较大的凝固物,便于后续的沉降。
常用的混凝剂有聚合铝混凝剂、聚丙烯酰胺等。
三、实验操作1. 实验材料:废水样品、氧化铁和聚合铝混凝剂。
2. 实验步骤:(1) 取适量的废水样品,装入试管或烧杯中。
(2) 在其中加入适量的氧化铁,观察悬浮物的沉淀情况。
(3) 将部分废水样品转移到另一个容器中,加入适量的聚合铝混凝剂,观察胶体的混凝情况。
3. 实验结果:(1) 观察到在加入氧化铁后,废水中的悬浮物逐渐沉淀于容器底部。
(2) 观察到在加入聚合铝混凝剂后,废水中的胶体发生凝聚作用,形成较大的凝固物。
四、实验讨论1. 沉淀剂选择:氧化铁和氧化铝是常用的沉淀剂,其选择应根据废水中悬浮物的性质和实际情况进行。
比如氧化铁对含有重金属离子的废水具有较好的沉淀效果。
2. 混凝剂选择:混凝剂的选择要根据废水中胶体的性质和实际情况来确定。
不同的混凝剂对不同的废水具有不同的处理效果。
3. 沉淀与混凝条件:沉淀和混凝的效果会受到废水的pH值、温度、搅拌速度等条件的影响,需要根据实际情况进行调整。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的胶体聚集与凝胶形成简介:表面活性剂是一类具有较强分子表面活性和溶液性质的化学物质。
在物理化学教育中,表面活性剂的胶体聚集和凝胶形成是重要的内容。
本教案将介绍表面活性剂的胶体聚集和凝胶形成的基本原理和相关实验。
一、胶体聚集1. 胶体概念及特性胶体是由微小颗粒(称为胶体颗粒)悬浮于连续介质中形成的非晶态物质。
其特点是胶体颗粒具有较小的粒径(一般在1纳米至1微米之间),能够通过光学显微镜观察到布朗运动。
2. 表面活性剂的作用机制在溶液中,表面活性剂的分子结构中常含有一个亲水基团和一个疏水基团。
亲水基团倾向与水分子相互作用,疏水基团则倾向于与疏水物质相互作用。
这种结构特点使得表面活性剂能够在溶液中形成微小胶体颗粒,并使其稳定存在。
3. 表面活性剂的聚集行为在适当的条件下,表面活性剂分子会发生聚集行为,生成胶体颗粒。
其中最常见的机制是疏水基团之间的疏水相互作用和亲水基团之间的亲水相互作用。
4. 胶体聚集的影响因素胶体聚集的过程受到多种因素的影响,包括表面活性剂浓度、温度、pH值等。
合理调控这些因素可以控制胶体聚集的速度和稳定性。
二、凝胶形成1. 凝胶的概念及特性凝胶是由胶体颗粒通过形成网状结构而形成的类似固体的物质。
它的特点是形成一个连续的空间结构,具有一定的强度和弹性。
2. 凝胶形成原理凝胶的形成通常是由于胶体颗粒之间的相互作用引起的。
在表面活性剂系统中,凝胶的形成可能是由于胶体颗粒的疏水基团之间的疏水相互作用和胶体颗粒的亲水基团之间的亲水相互作用。
3. 凝胶形成的实验演示可以进行一些实验来演示凝胶的形成过程。
例如,可以使用透明的表面活性剂溶液,加热并搅拌一段时间,观察到液体逐渐变稠并最终形成凝胶。
4. 凝胶的应用凝胶具有许多重要的应用,如生物材料、药物传递系统、化妆品等。
深入了解凝胶的形成机制和调控方法对于这些应用的研究具有重要意义。
结语:通过学习表面活性剂的胶体聚集和凝胶形成,我们可以更好地理解表面活性剂的物理化学性质和应用。
《物理化学A》教案Physical chemistry教案说明:1.本教案内容参照傅献彩主编《物理化学》(高教第五版,2005)确定。
2.本教案适用于应化和化工本科各专业。
3.根据本学科发展的前沿和专业方向,介绍本学科的最新成就和发展动态。
4.除绪论外,每一部分结束后进行归纳总结,并安排2学时习题课。
5.本课程授课采用板书与多媒体课件相结合的方式进行。
第0章绪论(1学时)教学目的与要求:了解物理化学课程的内容、任务、研究方法、特点和学习方法。
本章主要内容:0.1 物理化学的建立与发展0.2 物理化学课程的内容与任务0.3 理化学课程的研究方法0.4 理化学课程的特点和学习方法本章重点:1. 物理化学课程的内容与任务2. 理化学课程的研究方法3. 理化学课程的特点和学习方法本章难点:1. 物理化学课程的内容与任务2. 理化学课程的研究方法第1章气体(7学时)教学目的与要求:1. 了解气体分子动理论、及其有关计算;2. 掌握对比状态和对比状态定律。
本章主要内容:1.1气体分子动理论1.2 实际气体1.3 压缩因子图本章重点:1. 气体分子动理论的基本公式。
2. 实际气体的行为。
3. 对比状态和对比状态定律。
本章难点:1.对比状态和对比状态定律;2. 压缩因子图的应用。
第2章热力学第一定律(12学时)教学目的与要求:1. 理解并掌握状态与状态函数、热力学平衡态、热力学能、热与功、热容、焓、可逆过程等热力学基本概念。
2. 熟练掌握热力学第一定律的叙述及数学表达式;体积功和过程热的计算;热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用。
3. 熟练掌握标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓,Hess定律。
4. 了解用基希霍夫定律处理问题的方法。
本章主要内容:2.1 热力学总论及热力学基本概念2.2 热力学第一定律2.3 等容过程热、等压过程热与焓2.4 可逆过程和最大功2.5 热容2.6 热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用2.7 热力学第一定律对实际气体的应用2.8 热化学2.9 绝热反应本章重点:1.理解状态函数、可逆过程、焓、标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓五个基本概念;2.热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用。
课时:2课时年级:高中教材:《物理化学》教学目标:1. 让学生掌握物理化学的基本概念和原理,了解其在生活中的应用。
2. 培养学生的实验操作能力、观察能力和分析问题的能力。
3. 激发学生对物理化学的兴趣,提高他们的科学素养。
教学重点:1. 物理化学的基本概念和原理。
2. 物理化学实验的基本操作和数据处理方法。
教学难点:1. 物理化学概念的理解和应用。
2. 物理化学实验中误差分析及数据处理。
教学过程:第一课时一、导入1. 引导学生回顾高中化学的基本知识,如原子结构、化学键等。
2. 提出问题:什么是物理化学?它在化学领域有何地位?二、新课讲解1. 物理化学的定义:研究物质结构、性质、变化规律及其与能量的关系。
2. 物理化学的研究对象:原子、分子、晶体、溶液等。
3. 物理化学的研究方法:实验、理论计算、模拟等。
三、案例分析1. 以生活中的实例为例,如电冰箱、空调、太阳能电池等,讲解物理化学的应用。
2. 分析案例中涉及的物理化学原理,如热力学、动力学、电化学等。
四、实验演示1. 演示一个简单的物理化学实验,如气体的溶解度实验。
2. 讲解实验原理、操作步骤和注意事项。
五、课堂小结1. 总结本节课所学的物理化学基本概念和原理。
2. 强调物理化学在生活中的应用。
第二课时一、复习1. 回顾上一节课所学的内容,提问学生。
2. 解答学生提出的问题。
二、实验操作1. 学生分组进行实验操作,如溶解度实验、沸点实验等。
2. 教师巡回指导,解答学生在实验过程中遇到的问题。
三、数据处理1. 学生根据实验数据,运用物理化学原理进行分析。
2. 教师讲解数据处理的方法和技巧。
四、课堂讨论1. 学生分组讨论,分析实验结果,总结实验规律。
2. 教师点评学生的讨论,引导他们深入理解物理化学原理。
五、课堂小结1. 总结本节课所学的内容,强调实验操作和数据处理的重要性。
2. 鼓励学生在生活中发现物理化学现象,提高他们的科学素养。
教学反思:本节课通过理论讲解、案例分析、实验演示、实验操作和数据处理等环节,使学生掌握了物理化学的基本概念和原理,提高了他们的实验操作能力和分析问题的能力。
物理化学粘度法教案中的粘度与流体的流变性粘度是物理化学中一个重要的参数,它描述了流体内部的内聚力和黏滞性。
粘度可以通过实验手段进行测量,常用的方法是粘度法。
本文将介绍物理化学粘度法教案中的粘度与流体的流变性。
一、粘度的定义与测量原理粘度是流体内部相对运动时的内聚力作用的表征,它反映了流体的阻力大小。
在物理化学中,粘度可以通过粘度计进行测量。
粘度计是一种测量流体粘度的设备,它利用流体的黏滞性来测定其粘度值。
常见的粘度计有旋转式粘度计和球式粘度计。
旋转式粘度计通过测量在不同的转速下旋转的转子与流体之间的摩擦力来计算粘度值。
球式粘度计则是通过测量流体中小球下落时受到的阻力来计算粘度值。
二、粘度与流体的流变性流体的流变性指的是流体在受外力作用下产生的变形行为。
不同的流体表现出不同的流变性,粘度是衡量流体流变性的重要指标。
1. 粘弹性流体粘弹性流体具有同时具备粘性和弹性的特点。
在外力作用下,粘弹性流体既能流动又能恢复原状。
典型的粘弹性流体是溶胶和凝胶体系。
2. 纯粘性流体(牛顿流体)纯粘性流体的粘度不随剪切应力的大小而改变,即流体的粘度与剪切速率无关。
常见的水和气体就是典型的纯粘性流体。
3. 塑性流体塑性流体是在一定剪切应力下才能产生流动的流体。
只有超过一定的剪切应力阈值,流体才能流动。
例如,巧克力、蜂蜜等。
4. 剪切稀化流体剪切稀化流体是指在外力作用下,流体的粘度会随着剪切速率的增加而减小的特殊流体。
典型的剪切稀化流体是淀粉浆料。
5. 剪切增稠流体剪切增稠流体是指在外力作用下,流体的粘度会随着剪切速率的增加而增加的特殊流体。
典型的剪切增稠流体是胶体体系。
三、粘度在实际应用中的意义粘度在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。
下面列举了一些实际应用场景:1. 润滑剂的选择粘度是选择润滑剂的重要考虑因素之一。
不同设备和机械部件对润滑剂的要求不同,因此需要选择合适具有适当粘度的润滑剂。
2. 油漆涂料的流变性与施工性能油漆涂料的流变性能直接影响其施工性能和涂膜质量。
初中物理与化学的结合教案一、教学目标:1. 让学生了解物理和化学之间的联系,培养学生的综合思维能力。
2. 通过实例分析,使学生掌握物理化学反应的基本原理和实验技能。
3. 激发学生对物理和化学学科的兴趣,提高学生的科学素养。
二、教学内容:1. 物理化学反应的基本原理。
2. 物理化学实验技能的掌握。
3. 生活中的物理化学现象分析。
三、教学过程:1. 导入:通过展示一些生活中的物理化学现象,如铁的生锈、火的燃烧等,引导学生思考物理和化学之间的关系。
2. 教学物理化学反应的基本原理:以铁的生锈为例,讲解铁生锈的原理,即铁与氧气发生化学反应生成铁锈。
同时,引导学生了解这是一个氧化还原反应,涉及到电子的转移。
3. 教学物理化学实验技能:以铁的生锈实验为例,教授学生如何进行实验操作,如如何准备实验器材、如何进行实验步骤等。
同时,引导学生了解实验中的物理现象,如铁生锈过程中温度的变化、气体的产生等。
4. 生活中的物理化学现象分析:让学生举例生活中遇到的物理化学现象,如洗衣服时使用的清洁剂、食物的腐败等,引导学生运用所学的物理化学知识进行分析。
5. 总结:通过本节课的学习,让学生了解物理和化学之间的联系,掌握物理化学反应的基本原理和实验技能,培养学生的综合思维能力。
四、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探索物理和化学之间的关系。
2. 采用实验教学法,让学生亲自动手进行实验,提高学生的实践能力。
3. 采用案例分析法,分析生活中的物理化学现象,培养学生的应用能力。
五、教学评价:1. 学生能理解物理和化学之间的联系,掌握物理化学反应的基本原理。
2. 学生能独立完成物理化学实验,掌握实验技能。
3. 学生能分析生活中的物理化学现象,具备一定的应用能力。
六、教学资源:1. 实验器材:铁钉、氧气、水等。
2. 教学课件:物理化学反应的基本原理、实验操作步骤等。
3. 案例资料:生活中的物理化学现象。
七、教学建议:1. 注重理论与实践相结合,让学生在实验中感受物理和化学的魅力。
初中化学浅析硫的物理化学性质教案【引言】硫是一种常见的化学元素,其物理化学性质的理解对于初中化学学习非常重要。
本教案将介绍硫的物理化学性质及其相关实验,旨在帮助学生更好地理解硫的特性。
【一、硫的物理性质】硫是一种黄色晶体固体,在常温下较为稳定。
下面将分别从硫的颜色、熔点、沸点等方面介绍硫的物理性质。
1. 硫的颜色硫呈黄色,这是因为硫晶体吸收能量并发射黄色光线的缘故。
可以通过实验观察硫的颜色变化,加深学生对硫颜色特性的理解。
2. 硫的熔点和沸点硫的熔点为115.21摄氏度,沸点为444.6摄氏度。
通过对硫的实验,可以让学生亲自观察硫从固态到液态的变化过程,充分认识硫的熔点和沸点的概念。
【二、硫的化学性质】除了物理性质,硫的化学性质也非常重要。
本节将从硫与氧、硫与金属反应等方面介绍硫的化学性质。
1. 硫与氧的反应硫和氧可以发生化学反应,生成二氧化硫(SO2)。
这是一种气体,有刺激性气味。
可以通过实验呼吸硫磺燃烧产生的气体,观察气味和颜色的变化。
2. 硫与金属的反应硫可以与许多金属发生反应,生成相应的金属硫化物。
可以通过实验让学生观察硫与铁、锌、铜等金属反应的例子,加深学生对硫与金属反应的理解。
【三、实验教学】本节将介绍两个与硫相关的实验,旨在通过实践帮助学生更好地理解硫的物理化学性质。
1. 实验一:硫的颜色观察材料:硫晶体、观察容器、灯光步骤:1) 准备一小块硫晶体。
2) 将硫放入观察容器中。
3) 打开灯光照亮硫。
4) 观察硫的颜色变化,并进行记录和描述。
2. 实验二:硫的与氧反应材料:硫、火柴、瓶子、磁条、筷子、橡皮塞步骤:1) 准备一小块硫。
2) 在瓶子底部放一小撮硫。
3) 烧硫磺,瓶内产生白烟。
4) 用磁条吸出部分热量,将瓶口用橡皮塞封闭。
5) 用火柴点燃硫磺,观察气体的颜色和气味。
【四、总结】通过该教案的学习,学生将能够更好地理解硫的物理化学性质。
学生们可以通过实验和观察,直观感受硫的颜色、熔点、沸点等特性,同时也能理解硫与氧、金属的反应以及相关实验操作。
物理化学实验教案新乡学院物理化学教研室实验名称目录绪论 (2)实验一恒温槽的调节及液体粘度的测定 (10)实验二凝固点降低法测摩尔质量 (12)实验三液体饱和蒸汽压的测定 (14)实验四电导分析 (17)实验五电极制备及电池电动势的测定 (18)实验六蔗糖水解反应速率常数的测定 (21)实验七乙酸乙酯皂化反应 (23)实验八溶液表面张力的测定(最大气泡压力法) (25)实验九固体在溶液中的吸附 (29)实验十胶体制备和电泳 (30)实验十一溶解热的测定 (33)实验十二燃烧热的测定 (35)实验十三粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量 (39)实验十四分配系数与化学平衡常数的测定 (45)实验十五偶极矩的测定实验十四磁化率——络合物的结构测定绪论1、物理化学实验的目的与要求物理化学实验是一门相对独立的综合性的基础实验课程。
物理化学实验的主要目的是使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能;培养学生正确记录实验数据和现象、正确处理实验数据和分析实验结果的能力;掌握有关物理化学的原理,提高学生灵活运用物理化学原理的能力。
认真做好物理化学实验,对培养学生独立从事科学研究的工作能力具有重要的作用。
在实验的过程中,学生应以提高自己的实际工作能力为目的,要勤于动手、动脑,钻研问题,做好每一个实验。
(1)实验预习在实验前要充分预习,预先了解实验的目的和原理,所用仪器的构造和使用方法,对实验操作过程和步骤,做到心中有数。
在认真预习的基础上写出实验预习报告,其内容包括:实验目的和原理;主要的实验步骤;设计一个原始数据记录表,以便记录实验时所要记录的数据;画出必要的实验装置图。
(2)实验记录记录实验数据和现象必须忠实、准确。
不能用铅笔记录数据,不能只捡“好”的数据记,不能随意涂抹数据。
所有数据都应记录在实验记录本上。
实验过程中出现的现象应认真观察和真实地记录,这样有助于深入了解实验内容和发现问题。
对培养学生敏锐洞察力也是大有益处的。
实验条件也是必须记录的内容。
实验结果与实验条件是紧密相关的,它提供了分析实验中所出现问题和误差大小的重要依据。
实验条件一般包括环境条件和仪器药品条件:前者,如室温、大气压等;后者,包括使用药品的名称、纯度、浓度和仪器的名称、规格、型号和实际精度等。
数据记录要表格化,字迹要整齐清楚。
养成一个良好的记录习惯是物理化学实验的基本要求之一。
(3)实验报告完成实验报告是本课程的基本训练,它将使学生在实验数据处理、作图、误差分析、问题归纳等方面得到训练和提高。
实验报告的质量在很大程度上反映了学生的实际水平和能力。
物理化学实验报告的内容大致包括:实验题目,姓名(包括同组者的名字),日期,实验目的,实验原理,实验装置,实验条件(室温、大气压等),实验步骤,原始实验数据,数据的处理和作图,结果和讨论等。
实验讨论部分主要结合实验现象及发现的问题,讨论误差的主要来源,对实验中出现的某些现象做出解释,提出对实验方法、使用的仪器及操作方法的改进意见。
一份好的实验报告应该符合实验目的明确、原理清楚、数据准确、作图合理、结果正确、讨论深入和字迹清楚等要求。
实验报告必须个人独立完成。
此外,对实验室的安全操作应予以高度重视。
学生应严格按照仪器操作规程使用仪器。
在实验过程中,应保持台面的整洁和遵守实验室的各项规定。
2、误差分析和数据处理物理化学实验是研究物质的物理性质以及这些物理性质与其化学反应间关系的一门实验科学。
在实验研究工作中,一方面要拟定实验的方案,选择一定精度的仪器和适当的方法进行测量;另一方面必须将测得的数据加以整理归纳、科学地分析,并寻求被研究体系变量间的关系规律。
但由于仪器和感觉器官的限制,实验测得的数据只能达到一定程度的准确性。
因此,在着手实验之前了解测量所能达到的准确度,以及在实验后合理地进行数据处理,都必须具有正确的误差概念。
在此基础上通过误差分析,寻找适当的实验方法,选用最适合的仪器及量程,得出测量的有利条件。
可见,在测量过程中误差问题是十分重要的,如缺乏误差的观点,实验者在测量过程中将带有一定的盲目性,往往得不到合理的实验结果。
2.1 有关数据处理的基本概念2.1.1 测量值、真值和平均值通过仪器测量某种物理量,仪器所示值即为测量值,在一定条件下,被测物理量客观存在的值成为真实值(真值)。
真值在不同场合下有不同的含义。
包括理论真值、规定真值和相对真值。
对于被测物理量,真值通常是个未知量,由于误差的客观存在,真值一般是无法测得的。
测量次数无限多时,根据正负误差出现的概率相等的误差分布定律,在不存在系统误差的情况下,它们的平均值极为接近真值。
故在实验科学中真值的定义为无限多次观测值的平均值。
但实际测定的次数总是有限的,由有限次数求出的平均值,只能近似地接近于真值,可称此平均值为最佳值(或可靠值)。
常用的平均值有下面几种:设x1、x2、…、x n为各次的测量值,n 代表测量次数。
(1)算术平均值这种平均值最常用。
(2)均方根平均值(3)几何平均值2.1.2 误差的分类、特点及消除测量值与真值之间的差值称为测量误差(简称误差)。
根据误差的性质和来源,测量误差一般可分为系统误差、偶然误差和过失误差。
(1)系统误差系统误差是由某些固定不变的因素引起的,这些因素影响的结果永远朝一个方向偏移,其大小及符号在同一组实验测量中完全相同。
实验条件一经确定,系统误差就是一个客观上的恒定值,多次测量的平均值也不能减弱它的影响。
误差随实验条件的改变按一定规律变化。
系统误差主要是因为实验方法本身的限制,使用的仪器不够精确以及实验者个人的习惯所引起的主观误差等因素所造成的,通过改进仪器和实验装置,以及提高测试技能等方法可以减小系统误差。
(2)偶然误差它是由某些不能预料的因素所造成的。
在相同条件下做多次测量,其误差数值是不确定的,时大时小,时正时负,没有确定的规律,这类误差称为随机误差或偶然误差。
这类误差产生原因不明,因而无法控制和补偿。
若对某一量值进行足够多次的等精度测量,就会发现偶然误差服从统计规律,这种规律可用正态分布曲线表示。
如图1-2所示。
随着测量次数的增加,偶然误差的算术平均值趋近于零,所以多次测量结果的算术平均值将更接近于真值。
(3)过失误差 过失误差是一种与实际事实明显不符的误差,过失误差明显地歪曲实验结果。
误差值可能很大,且无一定的规律。
它主要是由于实验人员粗心大意、操作不当造成的,如读错数据,记错或计算错误操作失误等。
图1-2 偶然误差的正态分布曲线nXX d n i i ∑=-=1在测量或实验时,只要认真负责是可以避免这类误差的。
存在过失误差的观测值在实验数据整理时应该剔除。
2.1.3误差的表示测量的质量和水平可以用误差概念来描述,根据误差表示方法的不同,有绝对误差和相对误差。
(1)绝对误差绝对误差是指测量值与真值之差: 绝对误差=测量值-真值对于多次测量的结果,使用平均误差的概念:绝对误差能表示测量的数值是偏大还是偏小以及偏离程度,但不能确切地表示测量所达到的准确程度。
准确程度可以用相对误差来表示。
(2)相对误差相对误差是指绝对误差与被测真值的比值:相对误差=(绝对误差/真值)X100%同样对于多次测量,相对平均误差:(3)标准误差用数理统计方法处理实验数据时,常用标准误差(均方根误差)来衡量精密度。
标准误差:2.1.4 精密度和准确度精密度是指测量值重复性的程度。
它可以反映偶然误差的影响程度,偶然误差越小,数据重复性就好,测量的精密度就高。
准确度是指测量值与真值符合的程度。
它是测量中所有系统误差和偶然误差的综合影响结果,系统误差和偶然误差都小,测量值的准确度就高。
在一组测量中,尽管精密度很高,但准确度不一定很好;反之,若准确度好,则精密度一定高。
换句话说,高的精密度不能保证有高的准确度,但高的准确度必须有高的精密度来保证。
2.1.5 可疑测量值的舍弃在测量过程中,经常发现有个别数据很分散,如果保留它,则计算出的误差将较大,但又无法证明是否由于过失误差造成,此时只有根据误差理论决定数据的取舍。
由正态分布曲线的积分计算可知,一组数据包含偏差大于3σ(σ为标准偏差)的点的可能性(几率)小于1%。
所以在一组相当多的数据中,偏差大于3σ的数据,可以认为是由于过失误差所造成的,应予舍弃。
并有99%以上的把握认为这个数据是不合理的。
另一个舍弃可疑值的近似方法是乔文涅(Chauvenet )原理。
该原理指出,某数据与包括这个数据在内的平均值的偏差,大于这组数据或然误差的K 倍时,此数据可舍弃。
这个原理只有当包括可疑值在内,至少有4个以上数据时才能应用。
2.2 误差分析一切物理量的测定,可分为直接测量和间接测量两种。
直接表示所求结果的测量称为直接测量,如用天平称量物质的质量,用量筒测量液体的体积等。
若所求结果为数个测量值以某种公式计算而得,则这种测量称为间接测量。
在间接测量中,每个直接测量值的准确度都会影响最后结果的准确性。
通过误差分析,我们可以查明直接测量的误差对结果的影响情况,从而找出误差的主要来源,以便于选择适当的实验方法,合理配置仪器;寻求测量的有利条件。
2.2.1 仪器的精密度误差分析限于对结果的最大可能误差的估计,因而对各直接测量的量只要预先知道其最大误差范围就够了。
当系统误差已经校正,而操作控制又足够精密时,通常可以用仪器读数精密度来表示测量误差范围。
如果没有精度表示,对于大多数仪器来说,最小刻度的1/5可以看作其精密度,如玻璃温度计、液柱式压力(压差)计等。
2.2.2 误差传递(1) 平均误差与相对平均误差的传递设有物理量N ,由直接测量值u 1,u 2,...u n 决定:N =f (u 1,u 2,...u n )直接测量值的平均误差为:Δu 1, Δu 2,.... Δu n ,那么ΔN 可由如下方法求得。
用各自变量的平均误差Δu i 代替d u i ,并考虑最不利的情况下,直接测量的误差不能抵消,从而引起误差的累积,故取绝对值。
上式变为:n u u nu u u u du u N du u N du u N dN ...,2...,21...,1213132)(....)()(∂∂++∂∂+∂∂=上式两边同除以N 得:运用上式可以讨论直接测量值与结果的不同函数关系时,误差传递的计算。
加、减法:N =u 1±u 2±u 3±....乘、除法:N =u 1 .u 2或N =u 1/u 2乘方、开方:N=u n(2) 间接测量结果的标准误差估计设函数为u=f(α,β...),式中α,β的标准误差分别是σα,σβ...,则u 的标准误差应为:2.2.3 测量结果的正确记录和有效数字 实验测量中所使用的仪器仪表只能达到一定的精度,因此测量或运算的结果不可能也不应该超越仪器仪表所允许的精度范围。