Формирование знаний и умений по статистической обработке экспериментальных данных

При обработке результатов полученных в процессе выполнения лабораторных работ по физике, как правило, принимается гипотеза о нормальном законе распределения результатов наблюдений и их погрешностей. Поэтому начинающим экспериментаторам необходимо знать, при каких условиях проведения эксперимента, полученные данные можно считать выборкой из нормального закона распределения случайной величины.

С этой целью рекомендуется провести лабораторное занятие, содержанием которого является фронтальное выполнение несложного быстро протекающего эксперимента, требующего статистической обработки полученных данных.

Основная дидактическая цель такого лабораторного занятия – ознакомить студентов первого курса с основными понятиями теории вероятностей и математической статистики, и показать, при каких условиях проведения эксперимента, полученные результаты можно считать выборкой из нормального распределения случайной величины.

В частности, можно воспользоваться компьютерным дидактическим средством (КДС), сценарий которого приведен в [1]. Для получения статистических данных без использования компьютера можно выполнить следующие лабораторные работы:

§ определить средне время соударения двух тел;

§ определить частоту сердечных сокращений (пульс) и т. д.

Рассмотрим сценарий проведения лабораторного занятия по изучению статистических закономерностей без применения КДС.

Лабораторное занятие по теме

«Изучение статистических закономерностей»

Задача 1. Определите частоту сердечных сокращений (пульс).

Оборудование: пульсометр.

Дидактические цели занятия:

1) обеспечить усвоение основных понятий теории вероятностей и математической статистики, которые применяются при обработке результатов физического эксперимента: вероятность, относительная частота, генеральная совокупность, выборка, распределение генеральной совокупности, распределение выборочной совокупности, гистограмма, характеристики выборочной совокупности (среднее арифметическое, среднее абсолютное отклонение, среднее квадратическое отклонение); правила оформления результатов наблюдений в виде таблицы и гистограммы;

2) обеспечить формирование умений: строить гистограмму, вычислять статистические характеристики по результатам эксперимента: среднее арифметическое значение, среднюю квадратическую погрешность, среднюю арифметическую погрешность; делать предварительное заключение о законе распределения результатов эксперимента.