Введение в лабораторию

1.

Цель лекции:
ознакомление с организацией учебного процесса в
лаборатории кафедры механики и основными
методами обработки результатов измерений

2.

Вопросы:
1. Структура лаборатории кафедры физики и порядок
выполнения лабораторных работ.
2. Понятие о физических измерениях и методах
обработки их результатов.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. Калинин В.Н. Физика. Опорный конспект лекций.
Введение в физическую лабораторию.

3.

Важнейшие правила выполнения лабораторной работы :
► четкое следование указаниям по выполнению работы;
► бережное отношение к приборам и установкам;
► соблюдение правил безопасности.
Этапы выполнения лабораторной работы:
► подготовка к выполнению работы;
► проведение необходимых измерений и расчетов, анализ
результатов и формулирование выводов;
► защита лабораторной работы.
Подготовка к выполнению работы осуществляется по
“Руководству к лабораторным работам”.

4.

Образец оформления титульного листа
Кафедра механики
ОТЧЕТ
№ 51
О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ______
Исследование изгиба стержня
________________________________
из “Руководства к
лабораторным
работам”
Выполнил: 631/2 уч. гр.
ИВАНОВ И.И.
Проверил:
Санкт-Петербург
2018
из журнала
группы

5.

1. Цель работы:
1) ………………………………………………..;
2) ………………………………………………;
3) …………………………………………… .
2. Основные теоретические положения.
(физическая суть эксперимента,
вывод расчетной формулы)
3. Описание лабораторной установки.
(схема или рисунок с пояснениями,
приборы и принадлежности)
4. Таблица результатов измерений.
(заготовка)
Допуск к выполнению ЛР
Оформяется на этапе подготовки
Содержание отчета:

6.

Вв.ФЛ. 2. Понятие о физических измерениях и методах
обработки их результатов.
Измерение – это экспериментальное определение
количественного значения физической величины с
помощью специальных технических средств (средств
измерения)
Измерения
прямые
косвенные
непосредственный
результат
результат
вычисления
Погрешность измерения – это
отклонение результата измерения
физической величины от её
истинного значения
X A
A
X

7.

Основные типы
погрешностей
измерения
Систематические
(постоянные)
Случайные
В учебной лаборатории
не учитываются!
Методические
Приборные (инструментальные)
статистические
методы
случ
Промахи
Подлежат выбраковке!

8.

Обработка результатов измерений в условиях случайных
погрешностей
Пусть проводится n измерений:
X 5 X1
A X3
X2
X4
Распределение вероятности появления погрешности –
нормальное распределение (распределение Гаусса)
функция
плотности вероятности
(функция Гаусса)!
X математическое ожидание (оценка)

9.

Алгоритм вычисления погрешности эксперимента
Шаг 1
Формирование исходного массива измерений:
X 1 , X 2 ,..., X n
Шаг 2
или
X i , i 1,...,n
Вычисление оценки измеряемой величины как
среднего арифметического измерений:
1 n
X Xi
n i 1
Шаг 3
Вычисление отклонений отдельных измерений от
оценки:
X i X i X , i 1,...,n

10.

Шаг 4
Формирование эмпирического СКО отдельного
измерения:
n
2
X
i
i 1
n 1
Отбраковка промахов (грубых ошибок) по критерию:
X i 3
При визуальной однородности результатов
измерений этот шаг можно пропустить!

11.

Шаг 5
Формирование эмпирического СКО для оценки
измеряемой величины :
n
2
X
i
Sx
i 1
n
n (n 1)
Шаг 6
Вычисление доверительной погрешности с
использованием коэффициентов Стьюдента :
X t s P, n S x
полуширина
доверительного
интервала
доверительная
вероятность
n
коэффициент
Стьюдента
(из таблиц)
4
5
6
7
8
9
10
0,90
2,40
2,13
2,02
1,94
1,90
1,86
1,83
1,65
P
0,95
3,20
2,78
2,57
2,45
2,37
2,31
2,26
1,96
0,98
4,50
3,75
3,37
3,14
3,00
2,90
2,82
2,33

12.

Шаг 7
Вычисление нижней и верхней границ
доверительного интервала :
X н X X
Шаг 8
и
X в X X
Запись окончательного результата:
X X X
Шаг 9
Сравнение результата измерений с истинным
(теоретическим) значением:
Xн
Шаг 10
A X
Xв
Анализ окончательного результата и выводы
по работе.