高中物理實(shí)驗(yàn)誤差和有效數(shù)字

(圓滿版)高中物理實(shí)驗(yàn)偏差和有效數(shù)字(圓滿版)高中物理實(shí)驗(yàn)偏差和有效數(shù)字(圓滿版)高中物理實(shí)驗(yàn)偏差和有效數(shù)字高中物理實(shí)驗(yàn)偏差和有效數(shù)字一、考試綱領(lǐng)中實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊竽塥?dú)立的完成知識(shí)列表中的實(shí)驗(yàn)，能明的確驗(yàn)?zāi)康?，能理解?shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)使用儀器，會(huì)察看、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會(huì)記錄、辦理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對(duì)結(jié)論進(jìn)行分析和談?wù)?；能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，并制定解決方案；能運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去辦理問(wèn)題，包含簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．二、考試綱領(lǐng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明1．要求會(huì)正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、天平、秒表、電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等．2．要求認(rèn)識(shí)偏差問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)中的重要性，認(rèn)識(shí)偏差的見(jiàn)解，知道系統(tǒng)偏差和有時(shí)偏差；知道用多次丈量求均勻值的方法減少偶然偏差；能在某些實(shí)驗(yàn)中分析偏差的主要根源；不要求計(jì)算偏差．3．要求知道有效數(shù)字的見(jiàn)解，會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接丈量的結(jié)果．間接丈量的有效數(shù)字運(yùn)算不做要求．三、有效數(shù)字1．帶有一位不可以靠數(shù)字的近似數(shù)字叫做有效數(shù)字．2．有效數(shù)字的位數(shù)：從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字起到最末一位數(shù)字止，共有幾個(gè)數(shù)字，就是幾位有效數(shù)字．例：0.0923、0.09230、2.0140有效數(shù)字的位數(shù)挨次為3位、4位和5位．3．科學(xué)記數(shù)法：大的數(shù)字，如36500，假如第3位數(shù)5已不可以靠時(shí)，應(yīng)記作3.65×104；假如是在第4位數(shù)不可以靠時(shí)，應(yīng)記作3.650×104．四、偏差1．系統(tǒng)偏差產(chǎn)生的原由及特色根源：一是實(shí)驗(yàn)原理不夠圓滿；二是實(shí)驗(yàn)儀器不夠精準(zhǔn)；三是實(shí)驗(yàn)方法大體．比方，在考證力的平行四邊形定章實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)未校準(zhǔn)；在考證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，用砂和砂桶的重力取代對(duì)小車的拉力等．基本特色：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真切值的偏差老是偏大或偏?。疁p小方法：改良實(shí)驗(yàn)原理；提升實(shí)驗(yàn)儀器的丈量精準(zhǔn)度；設(shè)計(jì)更優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)方法．2．有時(shí)偏差產(chǎn)生的原由及特色根源：有時(shí)偏差是因?yàn)楦鳂佑袝r(shí)要素對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)儀器的影響而產(chǎn)生的．比方，用刻度尺多次丈量長(zhǎng)度時(shí)估讀值的差別；電源電壓的顛簸惹起的丈量值微小變化．基本特色：多次重復(fù)同一丈量時(shí)，有時(shí)偏差有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，且偏大和偏小的機(jī)會(huì)比較湊近．減小方法：多次丈量取均勻值可以減小有時(shí)偏差．【例1】指出以下偏差是系統(tǒng)偏差仍是有時(shí)偏差A(yù)．丈量小車質(zhì)量時(shí)天平不等臂、或砝碼不標(biāo)準(zhǔn)，天平底盤(pán)未調(diào)平所致的偏差。B．用有毫米刻度的尺丈量物體長(zhǎng)度，豪米以下的數(shù)值只好用眼睛預(yù)計(jì)而產(chǎn)生的偏差C．用安培表內(nèi)接法測(cè)電阻時(shí)，丈量值比真切值大D．在考證共點(diǎn)力合成的平行四邊形法例實(shí)驗(yàn)中，在畫(huà)出兩分力方向及協(xié)力方向時(shí)，畫(huà)線禁止所致偏差【分析】A是選項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)儀器不精準(zhǔn)所致，是系統(tǒng)偏差；B選項(xiàng)是因?yàn)檎闪空咴陬A(yù)計(jì)時(shí)因?yàn)橐曇胺较蚪乖斐傻?，是有時(shí)偏差；C選項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)原理不圓滿、忽視電流表內(nèi)阻影響所致，是系統(tǒng)誤差；D選項(xiàng)是畫(huà)力方向時(shí)描點(diǎn)禁止、直尺略有挪動(dòng)，或畫(huà)線時(shí)鉛筆傾斜程度不一致所致，是有時(shí)偏差。3．絕對(duì)偏差和相對(duì)偏差從分析數(shù)據(jù)看，偏差分為絕對(duì)偏差和相對(duì)偏差．絕對(duì)偏差：絕對(duì)偏差是丈量值與真切值之差，即絕對(duì)偏差=丈量值-真切值．它反應(yīng)了丈量值偏離真切值的大小．相對(duì)偏差：相對(duì)偏差等于絕對(duì)偏差與真切值之比，常用百分?jǐn)?shù)表示．它反應(yīng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)程度．關(guān)于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)值的談?wù)?，必然考慮相對(duì)偏差，絕對(duì)偏差大者，其相對(duì)偏差不用然大．【例2】某同學(xué)用量程為3V的伏特表（內(nèi)阻為3kΩ)和安培表(量程為0.6A，內(nèi)阻為0.5Ω)丈量—阻值為10Ω的電阻，采納安培表外接法測(cè)了四次，丈量結(jié)果挨次為9.74Ω，9.68Ω，9.80Ω9.76Ω，求：⑴這個(gè)同學(xué)的丈量值多大?⑵相對(duì)偏差和絕對(duì)偏差分別多大?【分析】⑴丈量值為R測(cè)）/4=9.75(n)⑵絕對(duì)偏差：R=IR測(cè)—R真I=0.25(Ω)相對(duì)偏差：η=R／R真×％【思慮】二同學(xué)用刻度尺分別丈量不一樣樣長(zhǎng)度的二個(gè)物體，丈量值分別為85.73cm和，絕對(duì)偏差都是，哪個(gè)同學(xué)丈量得更精準(zhǔn)?【提示】相對(duì)偏差小的同學(xué)測(cè)得更精準(zhǔn)。五、丈量?jī)x器的讀數(shù)各樣丈量?jī)x器最后的讀數(shù)都要以有效數(shù)字的形式給出，每個(gè)有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估讀數(shù)字，此數(shù)字和偏差所在地點(diǎn)一致．為此，讀數(shù)時(shí)要知道所用丈量?jī)x器的精準(zhǔn)度，知道哪些儀器不需要估讀，哪些儀器需要估讀，及估讀到的位數(shù)．1．不需要估讀的儀器游標(biāo)卡尺：因?yàn)橛螛?biāo)卡尺是相差讀數(shù)，游標(biāo)尺上每一小格與主尺上每一小格的差值即為精準(zhǔn)度，所以游標(biāo)卡尺不需要估讀．機(jī)械秒表：因?yàn)闄C(jī)械秒表采納齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，指針不會(huì)逗留在兩小格之間，所以不可以估讀出比0.1s更短的時(shí)間，即機(jī)械秒表不需要估讀．歐姆表：因?yàn)闅W姆表的刻度不均勻，只作為粗測(cè)電阻用，所以歐姆表不需要估讀．電阻箱：能直接讀出接入電阻大小的變阻器，但它不可以連續(xù)變化，不可以讀出比最小分度小的數(shù)值，所以電阻箱不需要估讀．2．需要估讀的儀器在常用的丈量?jī)x器中，刻度尺、螺旋測(cè)微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數(shù)時(shí)都需要估讀．估讀的一般原則：最小刻度是1(包含0.1、0.01)的儀器要估讀到最小刻度的下一位，即采納1/10估讀，如刻度尺、螺旋測(cè)微器、安培表0~3A擋、電壓表0~3V擋等．最小刻度是2(包含0.2、0.02)的儀器，偏差出此刻本位上，采納半刻度(1/2刻度)估讀，讀數(shù)時(shí)湊近某一刻度讀此刻度值，湊近刻度中間讀一半，即所謂的指針“靠邊讀邊，靠中間讀一半”，如電流表量程0.6A，最小刻度為0.02A，偏差出此刻0.01A位，不可以讀到下一位．最小刻度是5(包含0.5、0.05)的儀器，偏差出此刻本位上，采納1/5估讀，如電壓表0~15V擋，最小刻度是0.5V，偏差出此刻0.1V位，不可以讀到下一位．【例3】讀出圖中電流表的示數(shù)，(甲)圖電流表的示數(shù)為A，(乙)圖中電流表的示數(shù)為A．【分析】甲圖中電流表量程為0.6A，最小分度為0.02A，讀數(shù)應(yīng)保存到安培的百分位上即安培為單位時(shí)小數(shù)點(diǎn)后第2位。故讀數(shù)=0.2A十4.0X0.02A=0.280A=0.28A；在這里千分位上的數(shù)字采取“4舍5入”法。乙圖中電流表使用量程為3A，最小分度為0.1A，讀數(shù)要保存到安培的百分位，故其讀數(shù)×0.1A=1.40A．【談?wù)摗?1)讀數(shù)=整數(shù)十小數(shù)，而小數(shù)=格數(shù)×最小分度，讀“格數(shù)”時(shí)要估讀一位，如本例中的“4.0”。讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)取決于電表的最小分度。六、丈量?jī)x器的使用關(guān)于丈量?jī)x器的使用，要認(rèn)識(shí)丈量?jī)x器的量程、精準(zhǔn)度和使用注意事項(xiàng)．1．注意所選儀器的量程這是保護(hù)丈量?jī)x器的一種重要方法，特別是天平、彈簧秤、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表等，超量程使用會(huì)破壞儀器，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要依據(jù)實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)狀況選擇量程適合的儀器．在使用電流表、電壓表時(shí)，采納量程過(guò)大的儀器，會(huì)造成收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過(guò)小，相對(duì)偏差較大，應(yīng)選擇使丈量值位于電表量程的1/3以上的電表；使用多用電表測(cè)電阻時(shí)，應(yīng)選擇適合的擋位，使歐姆表的示數(shù)在表盤(pán)的中值周邊．2．注意所選儀器的精準(zhǔn)度所采納儀器的精準(zhǔn)度直接影響著丈量讀數(shù)中有效數(shù)字的位數(shù)，因此應(yīng)在使用前認(rèn)識(shí)儀器的精準(zhǔn)度，即看清儀器的最小刻度值．其中螺旋測(cè)微器和秒表的最小刻度是必然的；游標(biāo)卡尺上游標(biāo)尺的最小刻度、天平游碼標(biāo)尺的最小刻度、彈簧秤的最小刻度，都因詳細(xì)的儀器狀況不一樣樣而有所差別；電流表、電壓表和多用電表則因所選擋位不一樣樣最小刻度值亦不一樣樣，所以在進(jìn)行電表儀器的讀數(shù)時(shí)，必然要看清所選的擋位．3．儀器使用注意事項(xiàng)天平在進(jìn)行丈量前應(yīng)先調(diào)均衡．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用溝通電源(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用4~6V的溝通電源，電火花計(jì)時(shí)器用220V溝通電源)．多用電表的歐姆擋每次換擋后要從頭調(diào)零，被測(cè)電阻要與電路斷開(kāi)，使用完成后要將