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高中物理實(shí)驗(yàn)誤差及處理方法
在物理實(shí)驗(yàn)中,要知道物理量的數(shù)值就必須進(jìn)行測(cè)量。但是,測(cè)量的結(jié)果不可能絕對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量值與真實(shí)值之差總存在或大或小的差異,即誤差實(shí)驗(yàn)中的誤差和錯(cuò)誤是兩個(gè)完全不同的概念,錯(cuò)誤必須防止,必須糾正但誤差卻不可避免,我們只能設(shè)法減小它。下面是小編精心整理的高中物理實(shí)驗(yàn)誤差及處理方法,歡迎大家分享。
高中物理實(shí)驗(yàn)誤差及處理方法
1、誤差 測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異。誤差不是錯(cuò)誤,在測(cè)量時(shí)誤差是不可避免的。
真實(shí)值:是指被測(cè)物理量在規(guī)定的時(shí)間和空間內(nèi)的客觀(guān)大小,即物理量的真實(shí)值。實(shí)驗(yàn)中真實(shí)值是得不到的,通常用多次測(cè)量的算術(shù)平均值來(lái)代替真實(shí)值,且測(cè)量次數(shù)越多,平均值就越接近真實(shí)值。
測(cè)量值:由測(cè)量?jī)x器直接讀出的物理量的數(shù)值或?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)直接帶入公式計(jì)算出來(lái)的物理量的數(shù)值。
2、從誤差來(lái)源看 高中數(shù)學(xué),誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差
(1)系統(tǒng)誤差 主要是由于實(shí)驗(yàn)原理不夠完善、實(shí)驗(yàn)儀器精度不夠、實(shí)驗(yàn)方法粗略而產(chǎn)生的;咎攸c(diǎn):實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)真實(shí)值的偏差總是具有相同的傾向性,即總是偏小或偏大。
減小方法:改善實(shí)驗(yàn)原理,提高實(shí)驗(yàn)儀器的測(cè)量精度,設(shè)計(jì)更精巧的實(shí)驗(yàn)方法。
(2)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,如測(cè)量環(huán)境(或條件)的不穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)者的經(jīng)驗(yàn)不足。特點(diǎn):總是有時(shí)偏大,有時(shí)偏小,且偏大和偏小的機(jī)會(huì)相等。
減小方法:多次實(shí)驗(yàn)取平均值。
3、從數(shù)據(jù)分析看,誤差分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差
(1)絕對(duì)誤差 是測(cè)量值與真實(shí)值之差。在直接用儀器測(cè)量某一物理量時(shí),提高測(cè)量?jī)x器的精度是減小絕對(duì)誤差的重要方法。
(2)相對(duì)誤差 相對(duì)誤差等于絕對(duì)誤差與真實(shí)值之比,常用百分比表示,反映了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度。在難以減小絕對(duì)誤差時(shí),增大真實(shí)值是減小相對(duì)誤差的簡(jiǎn)易而有效的方法。
4、減小誤差的方法
(1)校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器。如電流表、電壓表、歐姆表、天平等儀器,使用前應(yīng)先進(jìn)行調(diào)零校準(zhǔn)。
(2)恰當(dāng)選擇儀器的量程和精確度。
(3)完善實(shí)驗(yàn)原理。
(4)進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),求其平均值。
(5)以圖像法代替公式法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(6)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。
怎樣減小物理實(shí)驗(yàn)誤差
1.要注意滿(mǎn)足測(cè)量?jī)x器的使用條件例如,托盤(pán)天平應(yīng)放在比較平的臺(tái)面上進(jìn)行操作,在使用天平時(shí)應(yīng)盡量減小震動(dòng),砝碼要用鑷子夾取,不能用手去拿,要輕拿輕放等等。
2.要注意測(cè)量?jī)x器的零點(diǎn)調(diào)節(jié)。例如,天平只有在游碼置于“0”線(xiàn)、橫梁水平、指針指中的情況下才算零點(diǎn)準(zhǔn)確,方可進(jìn)行稱(chēng)量。又如,彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的方向有較大的改變時(shí),它的零點(diǎn)位置也會(huì)發(fā)生變化,應(yīng)重新調(diào)整零點(diǎn),再如,刻度尺的“0”刻度線(xiàn)容易磨損而看不清零刻度線(xiàn),測(cè)量時(shí),應(yīng)重新選擇零刻度線(xiàn)。
3.要注意正確選擇儀表的量程應(yīng)使所選的量程大于待測(cè)物理量的數(shù)值,同時(shí)該量程的最小刻度應(yīng)符合待測(cè)量所需精確程度的要求例如,電流表有兩個(gè)量程:0~0.6A和0~3A,若電路中的電流小于0.6A,則電流表應(yīng)選擇0~0.6A的量程測(cè)量;若電路中的電流大于0.6A、小于3A時(shí),則電流表可選擇0~3A的量程測(cè)量;若電路中的電流大于3A,則這個(gè)電流表不能使用,應(yīng)重新?lián)Q一個(gè)量程較大的電流表。
4.要有正確地觀(guān)察讀數(shù)的方法。例如,在觀(guān)察量筒和量杯里的水面到達(dá)的刻度時(shí),視線(xiàn)要跟水面相平。又如在觀(guān)察刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)時(shí),視線(xiàn)要跟刻度線(xiàn)垂直。
5.應(yīng)注意改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法例如,測(cè)單擺振動(dòng)的周期時(shí),測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間,誤差較大,可以用累積的方法測(cè)量多次連續(xù)擺動(dòng)的時(shí)間,然后求其平均值,就可減小誤差,又如測(cè)一張紙的厚度的實(shí)驗(yàn)中,如測(cè)量一張紙,則誤差較大;若先測(cè)出100張紙的厚度,再求平均值,就可減小誤差,等等。
由于測(cè)量的誤差不可避免,所以測(cè)量值也只能是近似值例如,用毫米刻度尺測(cè)出一本書(shū)的長(zhǎng)度是184.2mm,最末一位數(shù)字是估計(jì)的,而用厘米刻度尺測(cè)同樣長(zhǎng)度時(shí)就不可能估計(jì)到毫米的十分位,通常,我們將這種帶有一位估計(jì)數(shù)字的近似數(shù)叫做有效數(shù)字,例如,某個(gè)零件的直徑的測(cè)量,用厘米刻度尺測(cè)量,讀數(shù)是7cm;用毫米刻度尺測(cè)量,讀數(shù)是2.70cm,用螺旋測(cè)微器測(cè)量,讀數(shù)是2.700m顯然,它們的含義是不一樣的,它們分別代表兩位、三位、四位有效數(shù)字,數(shù)2.7表示最末一位“7”是不可靠的,面數(shù)2.70和2.700則表示最末數(shù)字“0”是不可靠的,因此,小數(shù)最后的零是有意義的,不能隨便舍去或添加但是,純小數(shù)的第一個(gè)非零數(shù)字前面的零是用來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)位數(shù)的,它不是有效數(shù)字。例如,0.92、0.085、0.0063都是兩位有效數(shù)字。大的數(shù)字可以寫(xiě)成有一位整數(shù)的小數(shù)和10的乘方的積的形式,例如,3650km,如果是三位有效數(shù)字,就寫(xiě)成3.65×104km(是10的4次方)。
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