理化测试2 第二周.ppt
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1、理化测试(理化测试()物理化学实验物理化学实验教材和参考书教材和参考书n1理化测试理化测试(),西华师范大学等编,西南师,西华师范大学等编,西南师范大学出版社,范大学出版社,2008.02;n2物理化学实验物理化学实验(第三版),复旦大学等编,(第三版),复旦大学等编,庄继华等修订,高等教育出版社,庄继华等修订,高等教育出版社,2004.06;n3基础物理化学实验基础物理化学实验,广西师范大学,四川师,广西师范大学,四川师范学院等合编范学院等合编n4物理化学实验物理化学实验孙尔康,徐维清,邱金恒编,孙尔康,徐维清,邱金恒编,南京大学出版社,南京大学出版社,2003.09;2第一章第一章绪论绪论
2、一、物理化学实验的目的和要求一、物理化学实验的目的和要求1.课程目的课程目的n方法和技术方法和技术n思维和品德思维和品德32.教学内容教学内容2.1实验方法和实验技术实验方法和实验技术n绪绪论论实验误差理论实验误差理论实验数据的表达与处理实验数据的表达与处理n基本实验技术基本实验技术温度测量与控制技术温度测量与控制技术电化学测量技术电化学测量技术压力测量与真空技术压力测量与真空技术光学测量技术光学测量技术42.2实验部分(两学期共实验部分(两学期共16个基础实验)个基础实验)n实验一 燃烧热的测定n实验二 电动势的测定和应用n实验三 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定 n实验四 凝固点降低法测定相对
3、分子质量n实验五 二元金属相图的测绘n实验六 液体饱和蒸汽压的测定n实验七 双液系的气-液平衡相图n实验八 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数n实验九 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数n实验十 一元弱酸电离平衡常数的测定n实验十一 H2O2分解反应速率常数的测定n实验十二 最大泡压力法测定表面张力n实验十三 磁化率的测定n实验十四 溶液吸附法测定固体比表面积n实验十五 配合物的组成及稳定常数的测定n实验十六 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度53.学习要求学习要求n预习报告预习报告【看看】阅读阅读教材、参考书教材、参考书明确实验目的、原理、操作明确实验目的、原理、操作步骤、数据处理方法
4、和注意事项;仪器的构造和操作方步骤、数据处理方法和注意事项;仪器的构造和操作方法。法。【查查】查阅查阅手册、文献手册、文献获得相同条件下的文献值,以获得相同条件下的文献值,以便对实验结果的准确性进行分析。便对实验结果的准确性进行分析。【写写】实验实验目的目的、实验、实验原理原理、操作、操作步骤(提纲)步骤(提纲)63.3.学习要求学习要求n实验操作实验操作每个实验班分为每个实验班分为4个大组个大组,每个组再分为,每个组再分为5个小组;个小组;遵守实验室纪律和安全守则;遵守实验室纪律和安全守则;每位同学都要动手操作,要有专用每位同学都要动手操作,要有专用数据记录本数据记录本;测量完毕,测量完毕,
5、填写数据记录卡片,填写数据记录卡片,并并交指导教师检查交指导教师检查,;,;数据合格后,清洗仪器,打扫实验桌。数据合格后,清洗仪器,打扫实验桌。n实验报告实验报告尊重事实;独立完成;语言简练;数据表达规范。尊重事实;独立完成;语言简练;数据表达规范。7西华师范大学实验报告西华师范大学实验报告一、实验目的一、实验目的(预习)(预习)二、实验原理二、实验原理(预习)(预习)三、仪器及主要药品三、仪器及主要药品(预习)(预习)四、实验步骤四、实验步骤(预习时写提纲,实验后补充)(预习时写提纲,实验后补充)五、实验记录与数据处理五、实验记录与数据处理(预习时预习时在专用在专用记录本记录本上设计好表格,
6、上设计好表格,实验中实验中记录在记录在记录本记录本上,上,实验后实验后处理并写在处理并写在实验报告纸实验报告纸上。)上。)六、实验结果六、实验结果(含误差分析)(含误差分析)七、问题讨论七、问题讨论(包括注意事项)(包括注意事项)84.成绩评定方法成绩评定方法n平时成绩占平时成绩占50,期末考试占,期末考试占50期末考核一般采用笔试形式期末考核一般采用笔试形式n平时成绩评定:平时成绩评定:见见物化实验数据记录和考核卡片物化实验数据记录和考核卡片预习(预习(20%),操作(),操作(50%),),报告(报告(30%),),态度(负分)态度(负分)n旷课、不交实验报告、编造实验数据和抄袭实旷课、不
7、交实验报告、编造实验数据和抄袭实验报告以不及格处理验报告以不及格处理9二、实验测量误差二、实验测量误差本部分的基本要求本部分的基本要求n1.1.掌握误差有关基本概念;掌握误差有关基本概念;n2.2.掌握误差的分类及各分类的特点;掌握误差的分类及各分类的特点;n3.3.熟悉精密度和准确度的概念,理解两者的区别及熟悉精密度和准确度的概念,理解两者的区别及提高精密度准确度的方法;提高精密度准确度的方法;n4.4.掌握直接测量误差的计算及坏值的判断和剔除;掌握直接测量误差的计算及坏值的判断和剔除;n5.5.熟练掌握间接测量结果误差计算(重点);熟练掌握间接测量结果误差计算(重点);n6.6.熟悉间接测
8、量误差计算的应用(重点)。熟悉间接测量误差计算的应用(重点)。10量的测量量的测量1.直接测量直接测量n直接测量直接测量测量结果直接从仪器上读出。测量结果直接从仪器上读出。(温度计量温度、秒表测时间、压力计读压力等)(温度计量温度、秒表测时间、压力计读压力等)2.间接测量间接测量n间接测量间接测量测量结果由若干个直接测定的数据运测量结果由若干个直接测定的数据运用公式计算而获得的量。用公式计算而获得的量。11测量中的误差测量中的误差1.1.基本概念基本概念n误差公理误差公理n真值真值n文献值文献值n平均值平均值n偏差偏差n误差误差12n误差公理在一切测量中都存在误差,并且它贯穿整个测在一切测量中
9、都存在误差,并且它贯穿整个测量过程,测量值只能接近真值。量过程,测量值只能接近真值。n真值被测量的真实大小之值。因为有的误差无法消被测量的真实大小之值。因为有的误差无法消除,所以即使改进实验条件,测量值也只能越除,所以即使改进实验条件,测量值也只能越来越接近真值。来越接近真值。实验科学中将真值定义为:在无系统误差和过实验科学中将真值定义为:在无系统误差和过失误差存在时,无限多次测量的平均值失误差存在时,无限多次测量的平均值。13n文献值(约定真值)文献值(约定真值)是指前人用不同方法、不同人员,经过多次是指前人用不同方法、不同人员,经过多次反复测量,所获得的公认较准确的测量值。反复测量,所获得
10、的公认较准确的测量值。例如:专用手册或教材附录中的数据例如:专用手册或教材附录中的数据在物理化学实验中一般以文献值代替真值计在物理化学实验中一般以文献值代替真值计算误差。算误差。14n平均值(最佳值)平均值(最佳值)有限次测量的算术平均值有限次测量的算术平均值n偏差偏差测量值与平均值之差测量值与平均值之差n误差误差测量值与真值之差测量值与真值之差由于真值不可能得到,只能用文献值代替,而文献值也是有由于真值不可能得到,只能用文献值代替,而文献值也是有限次测量的结果,因此从这个角度来说仍然是偏差。所以限次测量的结果,因此从这个角度来说仍然是偏差。所以“误差误差”和和“偏差偏差”这两个概念区别不是很
11、严格。这两个概念区别不是很严格。152.2.误差的分类误差的分类n按测量方式分按测量方式分直接测量误差直接测量误差间接测量误差间接测量误差n按性质和来源分按性质和来源分系统误差系统误差随机误差随机误差过失误差过失误差162.1 2.1 系统误差系统误差n产生的原因有产生的原因有:(1)实验方法方面的缺陷。例如使用了近似公式。实验方法方面的缺陷。例如使用了近似公式。(2)仪器药品、仪器不良引起。如电表零点偏差,温度计刻度仪器药品、仪器不良引起。如电表零点偏差,温度计刻度不准,药品纯度不高等。不准,药品纯度不高等。(3)操作者的不良习惯。如观察视线总是偏高或偏低操作者的不良习惯。如观察视线总是偏高
12、或偏低n特点:特点:在相同条件下,多次测量同一量时,误差的绝对值和在相同条件下,多次测量同一量时,误差的绝对值和符号保持恒定符号保持恒定;可以减小甚至消除。;可以减小甚至消除。n消除方法:消除方法:通过不同实验者用不同方法、不同仪器进行测量通过不同实验者用不同方法、不同仪器进行测量(不能靠增加测量次数加以消除)(不能靠增加测量次数加以消除)172.2 2.2 随机误差随机误差n产生的原因:产生的原因:由某些无法预料的因素引起。如:温度或由某些无法预料的因素引起。如:温度或压力的微小波动,仪器的微小改变,估读值的差异等。压力的微小波动,仪器的微小改变,估读值的差异等。n特点:特点:误差时大时小,
13、时正时负;不可避免;在相同条误差时大时小,时正时负;不可避免;在相同条件多次测量时,误差分布符合正态分布规律。件多次测量时,误差分布符合正态分布规律。n减小方法:减小方法:多次测量取平均值作为测量结果。多次测量取平均值作为测量结果。多次测量时,随机误差呈正态分布,根据其多次测量时,随机误差呈正态分布,根据其对称性对称性可知,可知,多次测量时随机误差可以相互多次测量时随机误差可以相互抵消抵消一部分。一部分。18随机误差的正态分布图随机误差的正态分布图 y:概率密度:标准误差对称性单峰性有界性 19随机误差正态分布随机误差正态分布对称性:对称性:绝对值相等的正负误差出现的几率几乎相等,绝对值相等的
14、正负误差出现的几率几乎相等,曲线以曲线以y轴对称;轴对称;单峰性:单峰性:绝对值小的误差出现机会多,绝对值大的误差绝对值小的误差出现机会多,绝对值大的误差出现几率小;出现几率小;有界性:有界性:在一定测量条件下的有限次测量值中,误差的在一定测量条件下的有限次测量值中,误差的绝对值不会超过某一界限。绝对值不会超过某一界限。3 间:99.7%2 间:95.5%1 间:68.3%3 外:0.3%202.3 过失误差n这是一种这是一种明显歪曲实验结果明显歪曲实验结果的误差,它的误差,它无规律可循无规律可循。n是实验者在实验过程中不应有的是实验者在实验过程中不应有的失误失误而引起的。如数而引起的。如数据
15、据读错,记录错,计算出错读错,记录错,计算出错,或实验,或实验条件失控条件失控而发生而发生突然变化等等。突然变化等等。n只要实验者细心操作,这类误差是完全只要实验者细心操作,这类误差是完全可以避免可以避免的。的。发现有此种误差产生,所得数据应予以发现有此种误差产生,所得数据应予以剔除剔除。213.3.偏差偏差/误差的常用表示方法误差的常用表示方法n3.13.1平均偏差平均偏差第第i次测量的绝对偏差:次测量的绝对偏差:第第i次测量的相对偏差:次测量的相对偏差:有限次测量的绝对平均偏差:有限次测量的绝对平均偏差:有限次测量的相对平均偏差有限次测量的相对平均偏差n平均误差平均误差 将上述各式中的平均
16、值用文献值代替将上述各式中的平均值用文献值代替 平均偏差平均偏差/误差也可以用符号误差也可以用符号d表示表示223.3.误差的常用表示方法误差的常用表示方法n3.23.2标准偏差标准偏差绝对标准偏差绝对标准偏差相对标准偏差相对标准偏差n标准误差标准误差将上述各式中的平均值用文献值代替将上述各式中的平均值用文献值代替标准偏差标准偏差/误差也可用符号误差也可用符号表示表示23n3.3 3.3 最佳值的误差最佳值的误差测量结果的绝对误差测量结果的绝对误差测量结果的相对误差测量结果的相对误差测量结果表示为:测量结果表示为:3.3.误差的常用表示方法误差的常用表示方法24 测量的精密度和准确度n1.1.
17、精密度精密度精密度是指各次测量值对最佳值(平均值)的偏精密度是指各次测量值对最佳值(平均值)的偏离程度。离程度。也就是表示各测量值的分散程度。也就是表示各测量值的分散程度。精密度高,数据就越集中,重现性好;精密度高,数据就越集中,重现性好;精密度低,数据就越分散,重现性差。精密度低,数据就越分散,重现性差。常用常用平均偏差平均偏差或或标准偏差标准偏差表示精密度表示精密度更准确25平均偏差虽然计算更简单,但是在比较精密度时不如标准偏差准确例例1(平平均均值值、平平均均偏偏差差、标标准准偏偏差差的的计计算算)两两个个同同学学用用台台秤秤称称量量某某物物质质的的质质量量,数数据据如如下下。请请分分别
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