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数据处理规范 · 考试版
用于考试与日常训练。在保证规范性的前提下简化计算(不确定度一律 1 位、拟合只算 A 类、 逐问代入修约值),贴近竞赛复赛阅卷习惯。评分以本规范为唯一口径。与超严格版在四处刻意不同 (有效数字取位、不确定度修约方向、连算代入值、拟合是否计 B 类)——同一份数据两版可能给出 末位不同的答案,全程只认本版,不可混用。
共同约定(两版一致)
A 类不确定度
多次测量,取平均值的实验标准差:
u_A = √[ Σ(xi − x̄)² / (n(n−1)) ]
- 不做 t 因子修正,直接以上式为 u_A。
B 类不确定度
u_B = Δ仪 / √3(仪器误差限按均匀分布折算)。- 合成:
u = √(u_A² + u_B²)。
单次测量
- 不假设 A 类不确定度为无穷大,直接以仪器误差限估算该次测量不确定度,取
u = Δ仪 / √3。 - 出处批注:依据实验指导书"杨氏模量"实验对单次测量量的处理;措辞以本组实际指导书为准。
有效数字与修约(本版选定口径)
有效数字总原则
- 测量值(中心值)的位数必须与不确定度对齐:不确定度精确到哪一位,测量值就写到哪一位。
不确定度取几位有效数字 —— 统一 1 位
- 不确定度一律保留 1 位有效数字(无论首位是几)。测量值随之对齐到该位。
- 示例:
u=0.123 → 0.1,测量值1.8127 → 1.8,记为(1.8 ± 0.1);u=0.067 → 0.07,对齐到该位。
测量值的修约 —— 四舍六入五凑偶
- 测量值采用"四舍六入五凑偶"(逢四舍、逢六入、逢五凑偶)。
不确定度的修约 —— 四舍六入五凑偶
- 不确定度也采用"四舍六入五凑偶",与测量值同一规则。
- 提示:第 42 届全国中学生物理竞赛复赛对不确定度即采用四舍六入五凑偶。本版选此口径以贴近 近年复赛阅卷习惯(代表:中科大、第 42 届复赛)。
多小问连算 —— 代入上一问修约后的结果
- 后一问用到前一问结果时,代入前一问已修约、写进答题处的那个值进行计算。 即接受每问修约带来的舍入误差,换取逐问可复算、便于阅卷。
- 示例:杨氏模量第 1 问报告
d = 1.8 mm;第 2 问算 E 时直接代入 1.8 mm(而非未修约的 1.8127…)。
线性拟合 —— 只算 A 类
设 y = k x + b。
- 斜率只计 A 类不确定度,不计 B 类。 斜率相对不确定度由相关系数 γ 给出:
σ_k / k = √[ (1/(n−2)) · (1/γ² − 1) ]
- 即
u_k = σ_k,直接作为斜率不确定度上报。 - 说明:数据点多、Σ(xi−x̄)² 较大时拟合的 B 类分量通常远小于 A 类而可忽略,本版据此只算 A 类 以简化计算;如需完整合成请改用超严格版。
速查(考试版口径)
| 项目 | 本版做法 |
|---|---|
| A 类不确定度 | 实验标准差,不做 t 修正 |
| B 类不确定度 | Δ仪 / √3 |
| 单次测量 | 以仪器误差限估算 |
| 有效数字 | 不确定度一律 1 位 |
| 测量值修约 | 四舍六入五凑偶 |
| 不确定度修约 | 四舍六入五凑偶 |
| 连算代入 | 代入上一问修约后的结果 |
| 线性拟合 | 只算 A 类 |