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数据处理规范 · 超严格版
用于严格训练。目标:每一步贴近误差理论上最规范的做法,接受较繁的计算量以换取严谨性。 评分以本规范为唯一口径。与考试版在四处刻意不同(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 —— 采用 A2
- 首位为 1、2、3 时保留 2 位有效数字;首位为 4~9 时保留 1 位。
- 示例:
u=0.123 → 0.12(首位 1,取 2 位);u=0.067 → 0.07(首位 6,取 1 位);u=0.28 → 0.28(首位 2,取 2 位)。
测量值的修约 —— 四舍六入五凑偶
- 测量值一律采用"四舍六入五凑偶"(逢四舍、逢六入、逢五凑偶)。
不确定度的修约 —— 只进不舍
- 不确定度修约时一律只进不舍:保留位之后只要有非零数字即向上进位,使报告值偏保守(偏大)。
- 示例:
u=0.121 → 0.13(保留 2 位,进位);u=0.341 → 0.4(保留 1 位,进位)。 - 说明:"只进不舍"是较保守口径(代表:北京大学),确保报告的不确定度不因修约而偏小。
多小问连算 —— 代入未修约真实值
- 后一问用到前一问结果时,一律代入前一问计算所得的完整精度数值(未修约的真实值), 仅在每问最终报告时修约。中途不得代入已修约的填空值。
- 示例:杨氏模量第 1 问算得
d = 1.8127… mm(报告修约为1.81 mm);第 2 问算 E 时 代入 1.8127…,而非 1.81,避免逐级累积舍入误差。
线性拟合 —— A 类与 B 类合成
设 y = k x + b。
A 类
斜率 A 类相对不确定度由相关系数 γ 表示:
σ_k / k = √[ (1/(n−2)) · (1/γ² − 1) ]
B 类(本版必须计入)
把斜率写成各 yi 的线性组合 k = Σ ci·yi,权重 ci = (xi − x̄) / Σ(xj − x̄)²。
设各点纵轴 B 类不确定度近似相同 u_By = Δ仪,y / √3,按传播:
u_Bk = u_By · √(Σ ci²) = u_By / √( Σ(xi − x̄)² )
斜率不确定度(本版上报值)
u_k = √( σ_k² + u_Bk² ), u_Bk = u_By / √( Σ(xi − x̄)² )
- 若横轴量 x 的仪器误差不可忽略,可乘以斜率 k 折算到 y 方向后并入 u_By。
- 即使数据点多、Σ(xi−x̄)² 大致使 u_Bk 很小,本版也不省略,一律计入。
速查(超严格版口径)
| 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 | 首位 1/2/3 取 2 位,其余 1 位(A2) |
| 测量值修约 | 四舍六入五凑偶 |
| 不确定度修约 | 只进不舍 |
| 连算代入 | 代入未修约真实值 |
| 线性拟合 | A 类 + B 类合成 |