高中物理實(shí)驗(yàn)誤差和有效數(shù)字問題學(xué)習(xí)和例解分析

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

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一、考試大綱中實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?/p>

能獨(dú)立的完成知識(shí)列表中的實(shí)驗(yàn),能明確實(shí)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)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并得出結(jié)論,對(duì)結(jié)論進(jìn)行分析和評(píng)價(jià);能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,并制定解決方案;能運(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題,包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).

二、考試大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)的說明

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)誤差問題在實(shí)驗(yàn)中的重要性,了解誤差的概念,知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差;知道用多次測(cè)量求平均值的方法減少偶然誤差;能在某些實(shí)驗(yàn)中分析誤差的主要來源;不要求計(jì)算誤差.

3.要求知道有效數(shù)字的概念,會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測(cè)量的結(jié)果.間接測(cè)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):從左側(cè)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:0.092 3、0.092 30、2.014 0有效數(shù)字的位數(shù)依次為3位、4位和5位.

3.科學(xué)記數(shù)法:大的數(shù)字,如36 500,如果第3位數(shù)5已不可靠時(shí),應(yīng)記作3.65×104;如果是在第4位數(shù)不可靠時(shí),應(yīng)記作3.650×104.

四、誤差

1.系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)

(1)來源:一是實(shí)驗(yàn)原理不夠完善;二是實(shí)驗(yàn)儀器不夠精確;三是實(shí)驗(yàn)方法粗略.例如,在驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)未校準(zhǔn);在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,用砂和砂桶的重力代替對(duì)小車的拉力等.

(2)基本特點(diǎn):實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)值的偏差總是偏大或偏。

(3)減小方法:改善實(shí)驗(yàn)原理;提高實(shí)驗(yàn)儀器的測(cè)量精確度;設(shè)計(jì)更精巧的實(shí)驗(yàn)方法.

2.偶然誤差產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)

(1)來源:偶然誤差是由于各種偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)儀器的影響而產(chǎn)生的.例如,用刻度尺多次測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)估讀值的差異;電源電壓的波動(dòng)引起的測(cè)量值微小變化.

(2)基本特點(diǎn):多次重復(fù)同一測(cè)量時(shí),偶然誤差有時(shí)偏大,有時(shí)偏小,且偏大和偏小的機(jī)會(huì)比較接近.

(3)減小方法:多次測(cè)量取平均值可以減小偶然誤差.

【例1】指出以下誤差是系統(tǒng)誤差還是偶然誤差

A.測(cè)量小車質(zhì)量時(shí)天平不等臂、或砝碼不標(biāo)準(zhǔn),天平底盤未調(diào)平所致的誤差。

B.用有毫米刻度的尺測(cè)量物體長(zhǎng)度,豪米以下的數(shù)值只能用眼睛估計(jì)而產(chǎn)生的誤差

C.用安培表內(nèi)接法測(cè)電阻時(shí),測(cè)量值比真實(shí)值大

D.在驗(yàn)證共點(diǎn)力合成的平行四邊形法則實(shí)驗(yàn)中,在畫出兩分力方向及合力方向時(shí),畫線不準(zhǔn)所致誤差

【解析】A是選項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)儀器不精確所致,是系統(tǒng)誤差;B選項(xiàng)是由于測(cè)量者在估計(jì)時(shí)由于視線方向不準(zhǔn)造成的,是偶然誤差;C選項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)原理不完善、忽略電流表內(nèi)阻影響所致,是系統(tǒng)誤差;D選項(xiàng)是畫力方向時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)、直尺略有移動(dòng),或畫線時(shí)鉛筆傾斜程度不一致所致,是偶然誤差。

3.絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差

從分析數(shù)據(jù)看,誤差分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差.

絕對(duì)誤差:絕對(duì)誤差是測(cè)量值與真實(shí)值之差,即絕對(duì)誤差=|測(cè)量值-真實(shí)值|.它反映了測(cè)量值偏離真實(shí)值的大小.

相對(duì)誤差:相對(duì)誤差等于絕對(duì)誤差與真實(shí)值之比,常用百分?jǐn)?shù)表示.它反映了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度.

對(duì)于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)值的評(píng)價(jià),必須考慮相對(duì)誤差,絕對(duì)誤差大者,其相對(duì)誤差不一定大.

高中物理從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方法入手分析

了解并熟悉實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)器材,是學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的前提,也是誤差分析的必要準(zhǔn)備。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備地過程中,學(xué)生必須明確該實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到的目的是什么?需要通過什么裝置,采取怎樣的測(cè)量方法來完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)?并認(rèn)真分析該實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理和方法時(shí)是否采用了理想化方法?這是因?yàn),在我們(cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),為了突出主要物理量間的關(guān)系,往往對(duì)實(shí)驗(yàn)器材或?qū)嶒?yàn)過程作了理想化處理,使理論和實(shí)際有一定差異,這是誤差產(chǎn)生的重要原因。

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