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实验数据和误差处理.PDF14页
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实验数据和误差处理.PDF
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附录四 实验数据和误差处理 在材料力学实验中，使用的材料试验机精度是 0.01，标定试验机的三级测力环精度为
0.005 。电阻应变仪的最小读数为1 με 1×10-6 ,千分尺的最小读数为0.01mm，卡尺的最小
读数分别是 0.02mm 和 0.05mm,我们最后得到的实验结果是这些测量结果综合计算而得。那
么这些结果和客观存在的真实值到底有多大的差距,实验数据如何处理可以得到最好值,下
面结合材料力学具体实验进行阐述和分析。
第一节.误差的定义和分类
一.误差的定义 一种材料的抗拉强度,弹性模量,泊松比等,一根试样的尺寸,一个砝码的重量都存在一
客观的、真正的值，称它为真值。对某种材料的抗拉强度、弹性模量、泊松比、试样尺寸的
测量和砝码的称重都会得到一个实际测定的数值,称它为实测值。实际上真值是无法准确知
道的，通常用于它足够接近的量值代替，这样的量值称之为“约定真值”。误差ΔY 的定义
为测量结果Y 与被测量真值Y0 所得的差值，即 ΔY
Y - Y0 （1―1）
误差的定义，实际上包含了三种特定的情况： 1 ．在测量中，如果我们对一根试样的直径进行测量，真值Y0
是它客观真实的长度值，
而 Y 则代表某一现实测值，为使实测接近真值，规定在标距内取三个截面，每个截面互垂
测量，这时误差 ΔY
。 2 ．在生产上，生产某产品时。设产品的某参数的标称值为 Y0
，例如加工试样直径d 10mm,
按技术条件的规定，生产 制造 得到产品，其实际参数值为Y
公差要求d 10 ±0.05 ，这时
称为产品参数Y 的误差。 3.在计算中，从力学实验得到某材料的力值为50+0.05kN，其中50kN 相当于真值Y0 。
而0.05kN 就是误差，它代表计算的精确度，也属于定义的误差。
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误差及数据处理
一、指出下列原因引起的误差属于哪种类型的误差？
1． 米尺的刻度有误差。
2． 利用螺旋测微计测量时，未做初读数校正。
3． 两个实验者对同一安培计所指示的值读数不同。
4． 天平测量质量时，多次测量结果略有不同。
5． 天平的两臂不完全相等。
6． 用伏特表多次测量某一稳定电压时，各次读数略有不同。
7． 在单摆法测量重力加速度实验中，摆角过大。
二、区分下列概念
1． 直接测量与间接测量。
2． 系统误差与偶然误差。
3． 绝对误差与相对误差。
4． 真值与算术平均值。
5． 测量列的标准误差与算术平均值的标准误差。
三、理解精密度、准确度和精确度这三个不同的概念；说明它们与系统误差和偶然误差的关系。
四、试说明在多次等精度测量中，把结果表示为 x?????
（单位）的物理意义。
五、推导下列函数表达式的误差传递公式和标准误差传递公式。
2． g?432s
2d?11??? a??3． ?2s?t2t1??
六、按有效数字要求，指出下列数据中，哪些有错误。
1． 用米尺（最小分度为1mm）测量物体长度。
2． 用温度计（最小分度为0.5℃）测温度。
68.50℃ 31.4℃
七、按有效数字运算规则计算下列各式的值。
1．99.3÷2.0003=?
2．?6.87?8.93???133.75?21.073?=?
3．?252?943.0??479.0??
?1.362?8.75?480.0??62.69?4.1864．?751.2?23.25?14.781???? ??
八、用最小分度为毫米的米尺测得某物体的长度为L=12.10cm（单次测量），若估计米尺的极限误差为1mm，试把结果表示成L???L?的形式。
九、有n组?x,y?测量值，x的变化范围为2.13 ~ 3.25，y的变化范围为0.5，采用毫米方格纸绘图，试问采用多大面积的方格纸合适；原点取在何处，比例取多少？
十、并排挂起一弹簧和米尺，测出弹簧下的负载M和弹簧下端在米尺上的读数X如下表：
1、游标卡尺测量长度是如何读数？游标本身有没有估读数？
2、千分尺以毫米为单位可估读到哪一位？初读数的正、负如何判断？待测长度如何确定？
3、被测量分别为1mm，10mm，10cm时，欲使单次测量的百分误差小于0.5%，各应选取什么长度测量仪器最恰当？为什么？
物理天平侧质量与密度
1、在使用天平测量前应进行哪些调节？如何消除天平的不等臂误差？
2、测定不规则固体的密度时，若被测物体进入水中时表面吸有气泡，则实验所得的密度是偏大还是偏小？为什么？
用拉伸法测量金属丝的杨氏模量
1、本实验的各个长度量为什么要用不同的测量仪器测量 ?
2、料相同，但粗细、长度不同的两根金属丝，它们的杨氏模量是否相同？
3、本实验为什么要求格外小心、防止有任何碰动现象？
精密称衡―分析天平的使用
1、如果被测物体的密度与砝码的密度不同，即使它们的质量相等，但体积不同，因而受到空气浮力也不同，便产生浮力误差。如何修正浮力误差？
用单摆测定重力加速度
1、为什么测量周期时不宜直接测量摆球往返一次摆动的周期？是从误差分析来说明。
2、单摆公式在摆角很小时才严格成立，问当?=5时，所测得的周期是偏大还是偏小？ 用自由落体测定重力加速度
1、如果自由落体装置上没有水平仪，你用什么方法较准确的调节支架铅直？
2、用g?2(h2?h1)
2210测g时，A和B的位置怎样比较合适？改变A、B的位置进行实验，并
对结果进行讨论。
水银温度计和干湿泡湿度计的使用
1、温度计为什么要定期校对？依你所校准的温度计实测数据说明水银温度计和酒精温度计可能产生的最大误差，分析它们的使用范围和优缺点。
2、有人说，温度计的读数虽然不同，但用它测定温差则是较准的，这样说对吗？是从你所校的温度计的实际情况回答这个问题。
3、检验精密数字温度计（如SWF-1A）在冰点和沸点的误差，是否可用它来校准普通温度计？
4、由相对湿度求出绝对湿度，即每单位体积潮湿空气中水蒸汽的质量，以g/m表示。 热电偶的原理与使用
1、热电偶是用什么原理测温度的？
2、热电偶是怎样定标的？
3、如果热电偶冷端不放在冰水混合物中，而直接处于室温中，对实验结果有什么影响？ 气垫导轨实验的研究
1、如果气垫导轨一端装一滑轮，你能安排验证物体质量与加速度成反比关系的实验吗？试设计实验步骤。
2、从实验求瞬时速度的方法中，你如何体会瞬时速度是平均速度的极限？在测量中为什么不选S1挡与条形挡光片？
3、为了验证动量守恒，在实验操作上如何来保证实验条件，减小测量误差？
4、使用气垫导轨时要注意哪些问题？
5、实验中如果气垫导轨未调平，对验证牛顿第二定律有何影响？得到的m~a曲线将是怎样的？
弦振动和驻波实验
1、弦线的粗细和弹性对于实验有什么影响，应如何选择？
、要验证f?3
关系，实验应如何安排？
3、弦振动时，若n为偶数，将音叉转900后，波段数将减少为n/2，观察此现象并说明原因。 焦利秤上简谐振动的研究
1、称量一下弹簧的实际质量，与测定的有效质量相比较，为什么实际质量要远大于有效质量？
2、为了测准弹簧的伸长量，采取了哪些办法？你是如何在实验中减小测量误差的？ 三线摆实验
1、三线摆法测定物体转动惯量，对下圆盘的摆角有何要求？为什么？
2、怎样启动三线摆才能防止下圆盘出现晃动？
3、线摆在摆动过程中要受到空气的阻尼，振幅越来越小，它的摆动周期是否会随时间而变化？
4、加上待测物体后三线摆的摆动周期是否一定比空盘的周期大？为什么？
5、如何用三线摆验证转动惯量的平行轴定理？
超声速的测量
1、如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？
2、压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转
3、什么接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值？
4、用逐差法处理数据的优点是什么？
水的汽化热的测定
1、验开始时就将蒸汽过滤器和杜瓦瓶连接起来是否可以？
2、测量杜瓦瓶有效热容时，倒入的水要和测量汽化热时相同，为什么？
3、当进入杜瓦瓶中的水蒸汽混入一些水滴时，对实验有何影响？应怎样进行修正？ 冰的熔解热的测定
1、水的初温选得太高或太低有什么不好？为什么？
2、量热器内筒装水量的多少是怎样考虑的？过多或过少有什么不好？
3、整个实验过程为什么要不停的轻轻搅拌？分别说明投冰前、后搅拌的作用。用实验判断投冰前、后搅拌与不搅拌对T影响多大？
液体比热的测定
1、按怎样的顺序称量内筒及液体的质量？
2、本实验中用比较法测比热有什么优点？需要保证什么条件？你还能设计出测液体比热的其它办法吗？
用混合法测固体比热
1、混合法的理论依据是什么？
2、量热器中所放水的多少对实验有何影响？物理实验中系统误差的限制和消除_中华文本库
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物理实验中系统误差的限制和消除
摘要：物理实验中由于系统误差引起测量值的不准确,造成测量值与理论值的偏差，它对测
量结果有时会带来严重影响。通过分析系统误差的来源和系统误差的检验方法,提出限制和消除系统误差的方法，为优化测量方法和提高测量精度奠定了良好基础，提高物理实验效果。
物理学是一门实验科学。首先，物理学中已知的成熟的理论都有严格的实验基础，或者说都能用实验进行验证。另外，通过实验，人们将不断发现新的问题，从而促进理论的进一步发展。在大学物理实验中，学生实验得出的数据往往存在一定的误差，造成理论与实际存在一定的偏差。影响测量的准确性有诸多因素，其中一个不可忽视的因素是系统带来的误差，那么，如何在实验中限制或消除系统误差呢？下面针对处理系统误差问题的思想方法作概要的介绍，以期在平时的实验训练中，结合具体实验的分析研究来提高这方面的能力。
1.系统误差的来源
系统误差是指在同一条件下，多次测量同一物理量时，误差的大小和符号均保持不变，或当条件改变时，按某一确定的已知规律而变化的误差。系统误差的特征是它的确定性，亦即实验条件一确定，系统误差就获得了一个客观上的确定值，一旦实验条件变化，那么系统误差也是按一种确定规律变化。系统误差来自以下几方面：
1.1仪器误差
所谓仪器误差，是指测量时由于所用的测量仪器、仪表不准确所引起的基本误差。仪器本身的精度有限，如仪器零点位未调好，引进零点位误差；指示的数值不正确，如温度计的刻度不准确，天平砝码不准，仪器系统本身的问题等等。
1.2环境误差
当测量仪器偏离了规定条件使用时，如受环境的温度、电源电压、频率、波形、外界电磁场等发生变化的影响，都会使测量产生误差。
1.3方法误差
这种测量误差是由于测量方法不完善及所依据的理论不严密所产生的，凡是在测量结果的表示式中没有得到反映，而在实际测量中又起作用的一些因素所引起的误差，都称为方法误差。例如：测量设备的绝缘漏电、寄生电势，引线与接触电阻的压降，仪器在测量过程中吸收被测电路中的功率等。
1.4个人误差
这是由实验者的分辨能力、感觉器官的不完善和生理变化、反应速度和固有习惯等引起的误差。例如：记录读数始终偏大或偏小；记录信号时超前或滞后。
2.系统误差的发现
从系统误差的来源可知，它主要由测量仪器装置、环境、方法和人身等方面，但通过什么方法途径和方法可以判断系统误差的存在及其大小呢？
2.1实验对比法
用两种或多种不同的实验方法去测量同一物理量，看在偶然误差范围内结果是否一样，即对比实验方法。用不同的仪器测量同一物理量，观察在偶然误差范围内结果是否一致，即对比测量仪器。或改变实验条件，或改变实验中某些参量的数值，或换人测量等方法加以比较。
2.2理论分析法
2．2．1分析实验所依据的理论公式所要求的条件在实验中是否满足。
例如，单摆法测重力加速度时要求摆动的角度很小（θく5?）是否做到。分析仪器所要求的使用条件是否达到等。
22．2．2 采用x检验法
2X 检验法适用于任何理论分布规律的检验。其步骤为：
第一步，在测量列出的取值范围内取r—1个实数，将取值范围按数值的大小顺序划分成r个区间。
令r一1个实数为一∞ &y1&y2&y3&?? &yr-i &+∞
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我的精工5号试验报告，2到3秒的误差正常吗？
刚拿到手带上3小时后放置不带，从下午6点走到第二天早上9点半就停了。7s26c机芯。
从昨天下午1点半调表，试验了下日历是上午还是下午。对照网络的北京时间校队调的比较精确，下午带了4个小时左右，晚上睡觉前上下晃动了不少下，早晨起来对北京时间，误差约2秒。刚才发现日历从7号走到了8号，但是星期却从MON跳到了MAR？！MAR是什么意思？？？星期2应该是TUE啊？
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08:39:22 上传
下载次数: 0
蓝雨伞 表行伙计　发表于
08:42:09 |
mar是三月，我查了。但是手表里似乎没有4月，又该怎么调节？？请高手指点
lyy8 爱表鉴赏家　发表于
08:57:49 |
mar可能也表示星期，但不是英文，表把拉出一格，正转调日历，倒转调星期，你把星期调到TUE即可。
jkdlyp 爱表大亨　发表于
09:00:09 |
是西班牙语的星期显示， LUN星期一、MAR星期二、 MIE星期三、 JUE星期四、 VIE星期五、 SAB星期六、 DOM星期日.，误差很正常[s:121]
scxp032 爱表大亨　发表于
09:44:08 |
手表时间正处在地雷时间段，不要直接拨日历和星期。
晃动手表让它走出地雷阵，或者直接拨时间到5点以后。然后拨日历和星期。
蓝雨伞 表行伙计　发表于
10:06:57 |
scxp032 发表于
手表时间正处在地雷时间段，不要直接拨日历和星期。
晃动手表让它走出地雷阵，或者直接拨时间到5点以后。然 ...
地雷时间段调节时间损害大吗？另外，我发现快了，逆时针调节，对表芯的损害有多大?
蓝雨伞 表行伙计　发表于
10:07:57 |
我一开始没太注意，也分不清是上午还是晚上，曾经调节过日历，很担心有损害。
scxp032 爱表大亨　发表于
11:03:20 |
逆时针拨个几十分钟没关系。
手表时间晚上9点到凌晨5点直接拨日期和星期，有损坏日历机构的危险，但不一定损坏。
如果现在日历机构正常运行，那就是没损坏。
&受益匪浅！！！！&
grid 爱表大亨　发表于
13:32:44 |
calale 表行掌柜　发表于
18:08:04 |
scxp032 发表于
逆时针拨个几十分钟没关系。
手表时间晚上9点到凌晨5点直接拨日期和星期，有损坏日历机构的危险，但不一定 ...
受益匪浅！！！！
linkinchin 入门学徒　发表于
18:15:20 |
误差2到3秒已经很不错了
蓝雨伞 表行伙计　发表于
22:21:21 |
grid 发表于
请问图什么意思？？
&牛人给你上星期、日历盘的拆解图了，你还问图啥意思，仔细看看上面2圈字内容不就明白了&
wangxg123 爱表收藏家　发表于
23:05:01 |
蓝雨伞 发表于
请问图什么意思？？
牛人给你上星期、日历盘的拆解图了，你还问图啥意思，仔细看看上面2圈字内容不就明白了
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经典表款作业1 本帖最后由 fishheadwatch 于 22 本帖最后由 攻也真受 于 2017-43 本帖最后由 tibick 于 4 本帖最后由 tibick 于 5重申，盗图必究。特别是拿到某宝6我是一名刚毕业不久的大学生，毕}