Обработка результатов учебного эксперимента (1188441), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Если по какой-то причине сделано заключение о том, что измерение проведено в неправильных условиях, результатыдолжны быть сохранены, а в журнале сделана пометка о том, почему этоизмерение считается ненадежным. История знает много примеров, когда напервый взгляд «ошибочные» измерения приводили к открытиям.∙ Рекомендуется дублировать в журнале показания приборов даже если онизаписываются автоматически электронным способом. Это позволяет избежать многих ошибок.∙ Во избежание искажения или потери информации об измерениях при записиих результатов не допускается использование карандаша, корректора иличерновиков.263.1.2.
Подготовка к работеПеред выполнением лабораторной работы необходимо∙ ознакомиться с описанием работы и теоретическим введением по соответствующей теме: получить таким образом представление об изучаемых явлениях, порядках измеряемых величин и связывающих их закономерностях,а также о методе измерения, используемых приборах и последовательностидействий при проведении измерений;∙ продумать предложенный в описании план действий, оценить необходимоеколичество измерений. Количество измерений студент должен оцениватьсамостоятельно исходя из а) требуемой точности измерений и б) планируемого времени выполнения работы;∙ желательно заранее (в крайнем случае, на начальном этапе работы) представлять диапазон изменения измеряемых величин и выбрать для них соответствующие единицы измерения;∙ предварительно оценить достижимую точность измерений, проанализировать возможные источники погрешностей и их влияние на погрешность конечного результата.Для подготовки к выполнению работы рекомендуется наличие в журнале следующих элементов:∙ название (не только номер!) и цели работы; схема установки и краткое описание использованных приборов.∙ основные теоретические положения и расчётные формулы для данной работы.
Не следует переписывать (или перепечатывать) всё, что изложено вописании работы — нужно выделить ключевые моменты, необходимые дляпроведения работы и интерпретации результатов.∙ план работы с оценкой количества измерений и времени, необходимого навыполнение каждого пункта. В процессе работы план может меняться, очем должна быть сделана соответствующая пометка в журнале.∙ при необходимости — предварительные расчёты и оценки диапазонов измеряемых величин.3.1.3. Начало работыВ начале работы необходимо тщательно ознакомиться с экспериментальной установкой, проверить работоспособность приборов. Сведения о приборах и условиях эксперимента необходимо зафиксировать в лабораторномжурнале.
Рекомендуется переписать полные наименования приборов — вэтом случае недостающую информацию о них можно всегда найти в интернете.Замечание. При сборке электрических схем источники питания подключаются к схеме в последнюю очередь. Регулировочные ручки напряжения илитока должны исходно находиться в нулевом положении.27Прежде чем приступить к основным измерениям, необходимо проверитьработу установки. Первые измерения должны быть контрольными, чтобыубедиться, что все работает нормально, диапазон и точность измеренийвыбраны правильно. Если разброс повторных измерений не превышает инструментальную погрешность, то многократных измерений не требуется.Замеченные неполадки в работе приборов и установок надо зафиксировать в журнале и сообщить об этом преподавателю.3.1.4.
Выбор количества измеренийКаждый экспериментатор (в том числе, студент) должен самостоятельно определять, какое количество измерений является достаточным, базируясь на соображениях точности результатов, времени измерений и здравогосмысла.Измерение фиксированной величины. При измерении некоторой отдельной величины количество необходимых измерений зависит от наблюдаемого разброса результатов.
Для первичной оценки этого разброса рекомендуется проделать измерения как минимум 3–4 раза (если позволяетвремя). Разброс полученных значений приблизительно соответствует статистической ошибке отдельного измерения. Если разброс существенно превышает точность измерительных приборов, то имеет смысл провести болеедлительную серию (8–10) измерений, и после этого вычислить среднеквадратичное отклонение отдельного измерения от среднего.Если остальные измерения в серии проводятся аналогичным образом,то разумно ожидать, что разброс остальных измерений будет таким же, иповторять длинную серию для всех измерений не нужно.Пример. Допустим, требуется с помощью секундомера измерять периодыколебания маятника с точностью = 0,1%. Предположим, что ошибка измерения связана только с временем реакции экспериментатора. Эта ошибка,очевидно, не зависит от длительности измерения и её можно измерить непосредственно: для этого можно 8–10 раз измерить время некоторого целогочисла колебаний и по результатам вычислить среднеквадратичную погрешность времени реакции реакц (как правило, реакц ∼ 0,2 с).По заданной абсолютной величине погрешности и требуемой точности находим необходимое полное время измерений: = реакц / ∼ 200 с.
Тогдавсе последующие измерения можно не повторять многократно, а проводить1–2 раза в течение рассчитанного времени .Эти рассуждения не учитывают возможное отставание или опережениечасов при больших — предполагается, что часы откалиброваны с достаточной точностью (их «уход» за время не превышает времени реакции).Измерение зависимостей. При измерениях функциональной зависимости в первую очередь следует позаботиться о том, насколько хорошо будутвычисляться параметры этой зависимости. Число параметров не можетбыть больше, чем число экспериментальных точек (невозможно строитьпрямую по одной точке!).
Но даже в случае, если число точек равно числу28параметров, эксперимент нельзя считать удовлетворительным, посколькунет возможности проверить, является ли модель правильной и не было лиодно из измерений ошибочным (нельзя проводить прямую и по двум точкам!). Универсального правила по выбору количества точек нет, но дляопределения параметров прямой рекомендуется иметь не менее 8–10 точек.Экспериментальные «точки» должны по возможности равномерно заполнять весь диапазон измерений.
При этом в областях резкого измененияфункции точки должны лежать по возможности чаще. В условиях ограниченного времени не стоит многократно проводить измерения в одной итой же точке, пытаясь уменьшить её погрешность — лучше измерить больше разных точек, поскольку при последующей аппроксимации накопленнаяинформация по разным точкам все равно будет просуммирована.Важно отметить, что часто параметры установки «плывут» («дрейфуют») во время проведения эксперимента, поэтому рекомендуется при измерениях делать проходы в одну и в другую сторону по всему диапазонузначений.3.1.5.
ИзмеренияРезультаты измерений и сопутствующих вычислений должны быть представлены в таблицах. Таблицы должны иметь подписи с кратким описанием их содержания и, возможно, с пояснениями по структуре расположенияданных. Заглавные столбцы (или строки) должны быть подписаны, в нихдолжны быть указаны буквенные обозначения величин (введенные в текстеранее) и их размерность.При записи результатов измерений фиксируются непосредственные показания прибора — без какого либо пересчёта единиц измерения, округления и т.п.
В частности, если прибор имеет шкалу, записывается число делений отклонения стрелки, и отдельно — цена деления (в отдельном столбцеили перед таблицей). Пересчёт в физические единицы с учётом цены деления производится позже при обработке.
Это позволяет минимизироватьошибки при снятии показаний.Полезно строить предварительные графики (прямо в экспериментальном журнале) зависимостей измеряемых величин по мере получения результатов. При этом сразу выделяются области резких изменений, в которых измерения должны проводиться подробнее (больше точек), чем научастках плавного изменения.
Если изучаемая закономерность, напримерлинейная, выполняется только на некотором участке, то область измеренийдолжна быть выбрана шире этого участка, чтобы можно было установитьграницы работы закономерности.3.1.6. Расчёты, анализ и представление результатовПолученные первичные результаты используются для расчёта значенийискомых величин, параметров зависимостей и их погрешностей. Результаты29обработки данных и их анализ оформляются в виде отдельного отчёта оработе (см. п. 3.3).Отчёт не должен быть столь же подробен как журнал с точки зрениядеталей проведения эксперимента. Также в отчёте можно опустить прямые результаты измерений — достаточно дать ссылки на соответствующиестраницы журнала.Для измеряемых величин окончательные результаты должны быть представлены в виде среднего значения, погрешности и количества проведённыхизмерений.Для окончательной оценки качества результатов необходимо сравнитьих с данными, приводимыми в справочниках.Замечание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
