実験のレポートを4枚にまとめなければいけないのですが…

質問

物理の夏休みの課題で、授業中に行った実験について
A4の用紙4枚に、MSワードを使ってレポートを書いています。

ただレポートを書くだけでなく、次のような条件があります。
・PCを用いて作成し、A4の用紙4枚にカラープリントすること。
・ポスターセッションボードによって展示を行うため、興味の沸くようなつくりにすること。

今、グラフ・表を含めながら、最後の1枚の残り7行くらいです。
ある法則が成り立っているかどうかの実験で、
理論値と計測値との誤差について書いて
「計測値と誤差の幅から理論値は十分に取り得る」とし、
「よって～の法則は成り立っているといえる」といった感じで終わらせたかったのですが、
目的・原理・方法を書いていたら、考察に当てられる枚数は1枚になっていました。

そこで質問です。

質問１
見る人が興味の沸く、またはレポートとして重要度の高い誤差の原因は実験方法による誤差と、計測器の精度による誤差と、どちらですか。

たとえば、熱した金属球を常温の水に入れて金属球の比熱を求める実験で
前者…熱した金属球を取り出してから常温の水に入れるまでに逃げた熱による誤差
後者…水温を測定した温度計による誤差(0.01までしかは測れなかったから0.005≦x＜0.015といったようなもの)

質問２：誤差の取りうる幅の計算は必要ですか？
今回、私が書いている実験はメジャーや定規などの精度の低い器具から、
電子天秤やのぎすなどの比較的精度の高い器具までたくさん用いたのですが、
すべての誤差の範囲を書いていては、もちろん4枚に収まりません。
すべて書かずに「計測器の精度による誤差が考えられる」と書くか、
メジャーや定規による誤差の大きそうなものだけ幅を書き、ほかは省くか、
計測器による誤差だけを集中的に書き、他の誤差を省くか、
どの選択が最適ですか？

よろしくお願いします。

回答No.2

larme001 · ベストアンサー

まず、実験レポートにおいて考察というのは結構重要なものです。そして”考察”という名である以上、あなたは結果をどのように考えるか、ということが大切になってきます。同じ実験結果でも、実験者によって解釈がことなり、そこにあなたのセンスが問われるといっても過言ではありません。

まず、誤差の重要度ですが、一概にどちらが重要などと誤差を比較することはできません。重要なのは、今回の実験においてどの誤差が一番大きな影響力を持っていたのかをあなたが判断し、その理由をのべることです。つまりは、「実験データと理論は少しことなる（ある意味これは当然）けど、●●という理由で誤差が生じたとかんがえられるから、それを考慮すれば一致してるよね」ということを説得するのです。ただやみくもに誤差があります。といっても意味がないことは理解しましょう。また、単に値が一致するからではなく、結果に信頼性があることを示すのも重要なことです
誤差の種類ですが、簡単には
1.器具の精度や実験装置などによる誤差（特定の器具を用いることにより真値からどれだけずれが生じるか、ということ、系統誤差。実験回数を多くすることとかで誤差がより明確になる。）
2.人的な影響や、装置の変化などに生じるもの。偶然誤差がこれに近い。
の二つにまとめられるかと思います。このうち物差しの精度とかは1.ですし、天秤の釣り合い状態の判断とかはたぶん2が大きいかと思います。

誤差の表しかたですが、数学的には統計的処理をすることで表現します。たとえば、ノギスで10回はかり、標準偏差をもとめるとかです。excelのグラフを描いて、回帰曲線を求めるのも、最小二乗法を使っています。すべての誤差を考慮するのは難しいので、とくに人的な影響は扱いが難しいので言葉で述べる程度でも仕方ないとおもいますが、数学的に誤差が表現できると説得力が増すのです。

高校のレポートの場合いろいろできることに限界もあるので、要するに基準は「結果をどう解釈するのか？またその根拠がだとうか？」ということがどのような手段であれ示してあることが大切だとおもいます。ぎゃくにいえば、ただやみくもに誤差範囲がどうとか書いたところでそれが意味を成さなければ意味がありません。

さて、結果ですが、「●●の法則は成立する」というのは厳密には、あまりよろしいとは言えないでしょう。成立するか否か？という判断は、あくまで今回の実験範囲内でのことですから、それを断定するのではなくて、「00の法則は、標準偏差●●の範囲で有効である」などと書くとよりスマートです。物理の実験の場合は高校なら線形性（比例関係）があるかどうかですね。

回答No.3

phosphole

他の方も書かれていますが、検討せずに重要そうな誤差だけを選ぶ、などというのがそもそも間違った態度です。

理想は数回～数十回計測した上で、誤差および標準偏差を考えるのが良いですが、さすがにそれは無理でしょう。
一応、自分でそれぞれの誤差について計算してみた方がいいでしょうね。
そうしないと、何が実験上問題だったのか分かりませんから、考察のしようが無い。
一方、やたらに誤差範囲を羅列されても、見ている人は？になってしまいますから、自分で考察した上で、文章で説明した方が良いでしょうね。

一般に、定規やビュレットといった目盛りを読むたぐいの道具は、最小目盛りの１／１０までを目で読むことになっています。ですので、読み取り誤差もその辺りにあります。最小がミリの物差しなら、0.1ミリの桁に誤差があるとするわけ。記述されている温度計とおんなじですね。

電子天秤なら、本体に公差が記してあると思います。
ま、これも最小桁にプラスマイナス１程度のずれがあるというのが普通でしょう。

どういう実験か知りませんが、まともに測定器の誤差を計算した場合、それらによる実験誤差は小さいものになると思います。
大抵は実験者のスキルに起因したずれが大きくなるものです・・・
結果と予想が合わないことは往々にしてありますが、実験方法に～の点で問題があった、よってそれらを～というように改善することで次回はより良い結果が得られると考えられる、というように結ぶレポートでも良いでしょう。

回答No.1

bugler

考えられる誤差（ノギス（±0.01mm）など）可能性のあるロスを羅列して、
１：計測器の誤差のみを考慮した際の、結果の最大値と最小値
２：ロスと計測器の誤差を考慮した際の、結果の最大値と最小値
これらの計算結果のみを書けば１枚でおさまるかな・・・と思いますがどうですか？

無理だったらごめんなさい＾＾；

お礼

グラフを小さくしたり、
文章のそこまで重要ではないところを省いていったら、
考察にとれるスペースが少し増えました。
buglerさんのいうとおりにロスを表にまとめ、
計算は基本となる式だけを書き、
計算結果すべてを総じて最小値・最大値を表にまとめ
なんとか終えることができました

どうもです。