1.3 物理实验中的一些理论、方法、仪器总结归纳-【走好高中第1步】2020初高中物理教材衔接

第3节　物理实验中的一些理论、方法、仪器总结归纳 一、误差 1．误差：测量值与真实值的差异称为误差。误差存在于一切测量之中，而且贯穿测量过程的始终。 2．系统误差与偶然误差：从误差来源看，误差根据其性质分为系统误差和偶然误差。 (1)系统误差：系统误差主要是由实验原理不够完备、实验仪器精度不够或实验方法粗略而产生的。系统误差的基本特点：实验结果与真实值的偏差总是具有相同的倾向性，即总是偏大或偏小。减小系统误差的方法有：改善实验原理、提高实验仪器的测量精度、设计更精巧的实验方法。 (2)偶然误差：偶然误差是由各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的。偶然误差的特点：有时偏大，有时偏小，且偏大和偏小的机会相等。减小偶然误差的方法有：多次实验取平均值。通常将足够多次数的测量结果的平均值取为该待测量的真实值。 3．绝对误差与相对误差：从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差。 (1)绝对误差：绝对误差是测量值与真实值之差。即绝对误差Δx＝|测量值—真实值|，它反映测量值偏离真实值的大小。 (2)相对误差：相对误差等于绝对误差Δx与真实值x0之比。常用百分数表示：η＝×100%。相对误差反映了实验结果的精确程度。 (3)对于两个测量值的评估，必须考虑其相对误差。绝对误差大者，其相对误差不一定大。 二、有效数字 1．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫作有效数字。有效数字的最后一位是误差所在位。 2．有效数字位数的判定方法： (1)从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字止。 (2)有效数字的位数与小数点的位置无关，可以采用科学记数法来表示。如0.073 5 cm＝7.35×10－2 cm：有3位有效数字。 (3)以从左往右第一个不为零数字为标准，其左边的“0”不是有效数字，其右边的“0”是有效数字。如0.012 3有3位有效数字，0.012 30有4位有效数字。 (4)作为有效数字的“0”，不可省略不写。如不能将1.350 cm写成1.35 cm，因为它们的误差不相同。 三、测量的错误与误差(以长度测量为例) 测量的错误与误差是两个完全不同的概念。错误应该是可以避免的，而误差是绝对不可避免的，即无论你想什么法子都不可能没有误差，只是误差的大小不同而已。 1．测量的错误是人造成的。尺的放置和怎样读取结果是有一定规则的，按规则进行是正确的，不按规则进行就是错误的，测量的结果也是错误的。按规则测量这是人能做到的事情，因此测量的错误是可以避免的。 2．任何一个被测物体都有自己一定的尺寸，即都有各自的真实长度值——真实值，我们用尺去测量得到的结果称为测量值，真实值是唯一的，而测量值可以是多个值，测量值与真实值之间的差异叫误差。产生误差的原因是多方面的，主要与仪器(尺)和人两方面有关。 事实上，我们所说的测量精确也好，准确也好，都是有误差的精确或准确，都是相对的精确或准确。例如：用最小分度值是厘米的尺来测量，误差不会超过1 cm；用最小分度值是mm的尺来测量，误差不会超过1 mm；用最小分度值是百分之一毫米的尺来测量，误差不会超过百分之一毫米，相对而言，最小分度值越小，测量的误差也就越小。 3．减小误差的办法：误差不可避免，但可以尽量减小误差。例如，选用制作精确的尺，估读认真细心些，在这样的基础上，还可以采取多次测量求平均值的方法来减小误差。这体现在两个方面： (1)一般来说，同一把尺上不同部位的刻度间距不可能绝对均匀，可能会有轻微的不均匀现象。多次测量时，应该尽量用尺的不同部位来测量，如果刻度有轻微的不均匀现象，就可能某几次测量结果偏大，而另外几次测量结果偏小，取所有测量结果的平均值，就可以使偏大偏小相互抵消一些，从而使误差相应小些。 (2)因为测量需要估读，而估读可能偏大也可能偏小，在多次测量中，可能某几次估读偏大，而另外几次估读偏小，取平均值会使偏大偏小相互抵消一些，从而使误差相应减小些。 计算平均值时有一个原则应该遵守：原测量结界有效数字是几位，求平均值保留的有效数字也取几位，若多，则四舍五入；若少，则补零。 四、近似数与有效数字 1．课本对近似数，有效数字的定义与说明。 利用四舍五入法取一个数的近似数时，四舍五入到哪一位，就说这个近似数精确到哪一位。 对于一个近似数，从左边第一个不是0的数字起，到精确到的数位止，所有的数字都叫作这个数的有效数字。 2．根据上面的说明与定义，结合数字，从下面几个方面帮助大家认识近似数与有效数字。 (1)数可以大致分为两类，即精确数和近似数。 如：Ⅰ.世界上只有一个地球。Ⅱ.我校有26个班级，其中一班53人。Ⅰ和Ⅱ出现的数据是精确的，叫作精确数。Ⅲ.π≈3.14。Ⅳ.这本书的长度大约为14.72 cm。Ⅲ和Ⅳ中的数据都是近似数，在这些近似数中，如π≈3.14，3.1是准确的，末