高中物理实验误差和有效数字问题学习和例解分析

发布时间:2020-08-18    编辑:物理学法小组    来源:网络&投稿

高中物理实验误差和有效数字问题学习和例解分析

今天,学习有途网小编为大家整理了高中物理实验误差和有效数字问题学习的相关内容,希望对大家有帮助。

能独立的完成知识列表中的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.

1.要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等.

2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差.

3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果.间接测量的有效数字运算不做要求.

1.带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字.

2.有效数字的位数:从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止,共有几个数字,就是几位有效数字.

例:0.092 3、0.092 30、2.014 0有效数字的位数依次为3位、4位和5位.

3.科学记数法:大的数字,如36 500,如果第3位数5已不可靠时,应记作3.65×104;如果是在第4位数不可靠时,应记作3.650×104.

1.系统误差产生的原因及特点

(1)来源:一是实验原理不够完善;二是实验仪器不够精确;三是实验方法粗略.例如,在验证力的平行四边形定则实验中,弹簧测力计的零点未校准;在验证牛顿第二定律的实验中,用砂和砂桶的重力代替对小车的拉力等.

(2)基本特点:实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏小.

(3)减小方法:改善实验原理;提高实验仪器的测量精确度;设计更精巧的实验方法.

2.偶然误差产生的原因及特点

(1)来源:偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的.例如,用刻度尺多次测量长度时估读值的差异;电源电压的波动引起的测量值微小变化.

(2)基本特点:多次重复同一测量时,偶然误差有时偏大,有时偏小,且偏大和偏小的机会比较接近.

(3)减小方法:多次测量取平均值可以减小偶然误差.

【例1】指出以下误差是系统误差还是偶然误差

A.测量小车质量时天平不等臂、或砝码不标准,天平底盘未调平所致的误差。

B.用有毫米刻度的尺测量物体长度,豪米以下的数值只能用眼睛估计而产生的误差

C.用安培表内接法测电阻时,测量值比真实值大

D.在验证共点力合成的平行四边形法则实验中,在画出两分力方向及合力方向时,画线不准所致误差

【解析】A是选项是实验仪器不精确所致,是系统误差;B选项是由于测量者在估计时由于视线方向不准造成的,是偶然误差;C选项是实验原理不完善、忽略电流表内阻影响所致,是系统误差;D选项是画力方向时描点不准、直尺略有移动,或画线时铅笔倾斜程度不一致所致,是偶然误差。

3.绝对误差和相对误差

从分析数据看,误差分为绝对误差和相对误差.

绝对误差:绝对误差是测量值与真实值之差,即绝对误差=|测量值-真实值|.它反映了测量值偏离真实值的大小.

相对误差:相对误差等于绝对误差与真实值之比,常用百分数表示.它反映了实验结果的精确程度.

对于两个实验值的评价,必须考虑相对误差,绝对误差大者,其相对误差不一定大.

了解并熟悉实验原理、实验方法和实验器材,是学生做好实验的前提,也是误差分析的必要准备。在实验准备地过程中,学生必须明确该实验要求达到的目的是什么?需要通过什么装置,采取怎样的测量方法来完成这个实验?并认真分析该实验在设计实验原理和方法时是否采用了理想化方法?这是因为,在我们设计实验时,为了突出主要物理量间的关系,往往对实验器材或实验过程作了理想化处理,使理论和实际有一定差异,这是误差产生的重要原因。

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