Эксперимент и его обработка на олимпиаде

Что такое практический тур?
2 экспериментальных задачи
Длительность 2 часа 30 минут каждая
Варианты заданий:
Измерить величину
Снять и объяснить зависимость
Разгадать ЧЯ(«черный ящик»)
Важно оформление работы

Схема решения
Описание метода измерения и схема установки
Теоретическое описание
Таблица измеренных величин
Оценка погрешностей!
Представление конечного результата
Ответы на поставленные вопросы
Ничего большего!

Описание установки
Понятная схема VS Много слов

Пример схемы установки
Упор
Желоб
Шарик

Еще пример
Карандаш
прикрепленный к столу
Гайка
Центр гайки
Нитка

Описание метода измерений и теоретическое обоснование
Строгая инструкция выполнения
Акцент на оригинальных моментах (позволяющих повысить точность)
Подписи в теоретических выкладках
Акцент на расчетные формулы
Почему именно этот метод ? (если возможны варианты)

Измеренные величины
Измерения: прямые и косвенные
Одиночные данные записываются отдельно
Если измеренные величины имеют повторяемый характер, то они вносятся в таблицу
Результаты косвенных измерений также записываются
Измерения пишутся сразу в чистовик
Эксперимент проводится многократно для установления воспроизводимости результата

Измеренные величины
Зависимость времени скатывания шарика от длины желоба
при одинаковом угле наклона желоба
ΔL=0.2см
Серия
экспериментов
Отдельные
величины
Косвенные
измерения

Погрешности экспериментальных чисел

Пример оценки погрешности постановки эксперимента

Метод рядов
Для того, чтобы уменьшить погрешность конечного результата, необходимо измерить сумму нескольких значений этой величины:
Аналогично при измерении периода колебаний системы и т.д.

Расчет погрешности суммы и разности

Расчет погрешностей произведения и отношения

Дополнительные правила

Пример расчета погрешностей

Пример расчета погрешностей

Другие методы расчета

Пример расчета другими методами

Оформление расчета погрешностей

Правила построения графика

Пример построения графика

Примеры правильного и неправильного графика
t, с
a, см
5
6
7
8
9
10
6
8
10
12
14
16
18
20
График зависимости времени
скатывания
шарика от длины желоба
a
2
8
10
11
14
18
a
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Аппроксимация экспериментальных значений
Аппроксимация – подбор коэффициентов математической зависимости, приближенно описывающей экспериментальные значения.
Наиболее простая математическая зависимость – линейная: y=kx+b
k – угол наклона прямой на графике
b – смещение графика

Аппроксимация экспериментальных значений

Пример аппроксимации линейной зависимостью

Линеаризация зависимостей
Если теоретическая зависимость нелинейная, то подбор коэффициентов на взгляд неочевиден.
Для упрощения подбора коэффициентов зависимость приводится к линейному виду, заменой переменных.
График строится в новых переменных
Точки должны лечь на прямую
Производится аппроксимация линейной зависимостью
В линейной зависимости можно найти только 2 коэффициента

Пример линеаризации зависимости

Наиболее частые зависимости и их линеаризация

Перестроение зависимости в других переменных

Полученные результаты и выводы
Вспомнить, а что же требовалось в условии?
Представить полученные результаты
Ответить на все поставленные в задаче вопросы

Представление конечного результата

Как записать конечный ответ

Пример

Нормальная и нормализованная форма записи

Распределение времени на экспериментальном туре

Разбалловка
Задачи оцениваются из 15ти баллов;
Примерное распределение:

Тренировка записи экспериментальных чисел
Запишите экспериментальные числа в нормальном или нормализованном виде:
A=99.9±3.1 Руб
B=25.0007±0.154 Руб
С=1000.007*103±1000.007*101 м2
Ответы:
A=(1.00±0.03)*102 Руб
B=(0.2500±0.0015)*102 Руб
С=(1.00±0.01)*106 м2

Тренировка расчета погрешностей
Рассчитайте значения формул используя данные из предыдущего задания:
D=4B E=A+4B
F=C0.5 X=C0.5*(A+5B)
Ответы:
D=(1.000±0.005)*102 Руб
E=(2.00±0.04)*102 Руб
F=(1.000±0.005)*103 м
X=(2.00±0.05) *105 Руб*м

Тренировка линеаризации зависимостей

Тренировка обработки таблицы и построения графика
Несколько тел (масса тел известна точно) под действием одинаковой силы двигаются с разными ускорениями, которые измерены в сериях экспериментов. Рассчитайте среднее значение a для каждого эксперимента. Оцените случайную погрешность а. Постройте график зависимости m(1/aср). Какая сила действует на тела?

Тренировка расчет углового коэффициента