《湖南省隆回县万和实验学校高中物理 实验讲座 误差和有效数字教学课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南省隆回县万和实验学校高中物理 实验讲座 误差和有效数字教学课件 新人教版必修1（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验讲座实验讲座误差和有效数字误差和有效数字一、高考考试大纲中实验能力的要求一、高考考试大纲中实验能力的要求 能独立的完成知识列表中的实验能独立的完成知识列表中的实验, ,能明确实验目能明确实验目的的, ,能理解实验原理和方法能理解实验原理和方法, ,能控制实验条件能控制实验条件, ,会使用会使用仪器仪器, ,会观察、分析实验现象会观察、分析实验现象, ,会记录、处理实验数会记录、处理实验数据据, ,并得出结论并得出结论, ,对结论进行分析和评价；能发现问对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题题、提出问题, ,并制定解决方案并制定解决方案; ;能运用已学过的物能运用已学过的物理理论、实验方
2、法和实验仪器去处理问题理理论、实验方法和实验仪器去处理问题, ,包括简单包括简单的设计性的设计性实验实验. . 二、考试大纲对实验的说明二、考试大纲对实验的说明 1.1.要求会正确使用的仪器主要有要求会正确使用的仪器主要有: :刻度尺、游标刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或卡尺、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、电阻箱等电表、滑动变阻器、电阻箱等. . 2. 2.要求认识误差问题在实验中的重要性要求认识误差问题在实验中的重要性, ,了解误了解误差的概念差的概念,
3、,知道系统误差和偶然误差知道系统误差和偶然误差; ;知道用多次测知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差量求平均值的方法减少偶然误差; ;能在某些实验中分能在某些实验中分析误差的主要来源析误差的主要来源; ;不要求计算误差不要求计算误差. . 3. 3.要求知道有效数字的概念要求知道有效数字的概念, ,会用有效数字表达会用有效数字表达直接测量的结果直接测量的结果. .间接测量的有效数字运算不做要求间接测量的有效数字运算不做要求. .三、误差三、误差1、误差的定差的定义及分及分类测量量值与真与真实值的差异叫做的差异叫做误差差。物理物理实验离不开离不开对物理量的物理量的测量量，测量有直接的，量有直
4、接的，也有也有间接的。由于接的。由于仪器、器、实验条件、条件、环境等因素的限制，境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理量的量不可能无限精确，物理量的测量量值与客与客观存在的真存在的真实值之之间总会存在着一定的差异，会存在着一定的差异，这种差异就是种差异就是测量量误差。差。误差与差与错误不同，不同，错误是是应该而且可以避免的，而且可以避免的，而而误差是不可能差是不可能绝对避免的。从避免的。从实验的原理，的原理，实验所用的所用的仪器及器及仪器的器的调整，到整，到对物理量的每次物理量的每次测量，都不可避免量，都不可避免地存在地存在误差，并差，并贯穿于整个穿于整个实验始始终。测量量时，由于各种因素会
5、造成少，由于各种因素会造成少许的的误差，差，这些些因素必因素必须去了解，并有效的解决，方可使整个去了解，并有效的解决，方可使整个测量量过程程中中误差差减至最少。减至最少。 误差根据差根据产生的原因及性生的原因及性质可分可分为系系统误差差与与偶然偶然误差差两两类。 三、误差三、误差 2.2.系统误差产生的原因及特点系统误差产生的原因及特点 (1)(1)来源来源: :一是实验原理不够完善一是实验原理不够完善; ;二是实验仪器二是实验仪器不够精确不够精确; ;三是实验方法粗略三是实验方法粗略. .例如例如, ,在验证力的平行在验证力的平行四边形定则实验中四边形定则实验中, ,弹簧测力计的零点未校准弹
6、簧测力计的零点未校准; ;在验在验证牛顿第二定律的实验中证牛顿第二定律的实验中, ,用砂和砂桶的重力代替对用砂和砂桶的重力代替对小车的拉力等小车的拉力等. . (2) (2)基本特点基本特点: :实验结果与真实值的偏差总是偏大实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏或偏小小. . (3) (3)减小方法减小方法: :改善实验原理改善实验原理; ;提高实验仪器的测提高实验仪器的测量精确度量精确度; ;设计更精巧的实验方法设计更精巧的实验方法. . 3.3.偶然误差产生的原因及特点偶然误差产生的原因及特点 (1)(1)来源来源: :偶然误差是由于各种偶然因素对实偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪
7、器的影响而产生的验者和实验仪器的影响而产生的. .例如例如, ,用刻度用刻度尺多次测量长度时估读值的差异尺多次测量长度时估读值的差异; ;电源电压的波电源电压的波动引起的测量值微小变化动引起的测量值微小变化. . (2) (2)基本特点基本特点: :多次重复同一测量时多次重复同一测量时, ,偶然误偶然误差有时偏大差有时偏大, ,有时偏小有时偏小, ,且偏大和偏小的机会比且偏大和偏小的机会比较接近较接近. . (3) (3)减小方法减小方法: :多次测量取平均值可以减小多次测量取平均值可以减小偶偶然误差然误差. . 4.4.绝对误差和相对误差绝对误差和相对误差 从分析数据看从分析数据看, ,误差
8、分为绝对误差和相对误差误差分为绝对误差和相对误差. . 绝对误差绝对误差: :绝对误差是测量值与真实值之差绝对误差是测量值与真实值之差, ,即即绝对误差绝对误差=|=|测量值测量值- -真实值真实值|.|.它反映了测量值偏离真它反映了测量值偏离真实值的大小实值的大小. . 相对误差相对误差: :相对误差等于绝对误差与真实值之比相对误差等于绝对误差与真实值之比, ,常用百分数表示常用百分数表示, ,即相对误差即相对误差= = 100%.100%.它反它反映了实验结果的精确程度映了实验结果的精确程度. . 对于两个实验值的评价对于两个实验值的评价, ,必须考虑相对误差必须考虑相对误差, ,绝绝对误
9、差大者对误差大者, ,其相对误差不一定大其相对误差不一定大. .四、有效数字四、有效数字 1.1.带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字. . 2. 2.有效数字的位数有效数字的位数: :从左侧第一个不为零的数字从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止起到最末一位数字止, ,共有几个数字共有几个数字, ,就是几位有效就是几位有效数字数字. . 例例:0.092 3:0.092 3、0.092 300.092 30、2.014 02.014 0有效数字的位有效数字的位数依次为数依次为3 3位、位、4 4位和位和5 5位位. . 3. 3.科学记数法科学
10、记数法: :大的数字大的数字, ,如如36 500,36 500,如果第如果第3 3位位数数5 5已不可靠时已不可靠时, ,应记作应记作3.653.6510104 4; ;如果是在第如果是在第4 4位位数不可靠时数不可靠时, ,应记作应记作3.6503.65010104 4. .五、测量仪器的读数五、测量仪器的读数 各种测量仪器最终的读数都要以有效数字的形各种测量仪器最终的读数都要以有效数字的形式给出式给出, ,每个有效数字的最后一位数字为估读数字每个有效数字的最后一位数字为估读数字, ,此数字和误差所在位置一致此数字和误差所在位置一致. .为此为此, ,读数时要知道所读数时要知道所用测量仪器
11、的精确度用测量仪器的精确度, ,知道哪些仪器不需要估读知道哪些仪器不需要估读, ,哪哪些仪器需要估读些仪器需要估读, ,及估读到的位数及估读到的位数. . 1. 1.不需要估读的仪器不需要估读的仪器 (1)(1)游标卡尺游标卡尺: :由于游标卡尺是相差读数由于游标卡尺是相差读数, ,游标尺游标尺上每一小格与主尺上每一小格的差值即为精确度上每一小格与主尺上每一小格的差值即为精确度, ,所所以游标卡尺不需要估读以游标卡尺不需要估读. . (2)(2)机械秒表机械秒表: :因为机械秒表采用齿轮传动因为机械秒表采用齿轮传动, ,指针指针不会停留在两小格之间不会停留在两小格之间, ,所以不能估读出比所以
12、不能估读出比0.1 s0.1 s更短的时间更短的时间, ,即机械秒表不需要估读即机械秒表不需要估读. . (3) (3)欧姆表欧姆表: :由于欧姆表的刻度不均匀由于欧姆表的刻度不均匀, ,只只作为粗测电阻用作为粗测电阻用, ,所以欧姆表不需要估读所以欧姆表不需要估读. . (4) (4)电阻箱电阻箱: :能直接读出接入电阻大小的变能直接读出接入电阻大小的变阻器阻器, ,但它不能连续变化但它不能连续变化, ,不能读出比最小分不能读出比最小分度小的数值度小的数值, ,所以电阻箱不需要估读所以电阻箱不需要估读. . 2. 2.需要估读的仪器需要估读的仪器 在常用的测量仪器中在常用的测量仪器中, ,刻
13、度尺、螺旋测微器、刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读估读. . 估读的一般原则估读的一般原则: : (1) (1)最小刻度是最小刻度是1(1(包括包括0.10.1、0.01)0.01)的仪器要的仪器要估读到最小刻度的下一位，即采用估读到最小刻度的下一位，即采用1/101/10估读估读, ,如如刻度尺、螺旋测微器、安培表刻度尺、螺旋测微器、安培表0 03 A3 A挡、电挡、电压表压表0 03 V3 V挡等挡等. . 实验中测量金属丝的长度时，刻度尺的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值L= CM。 cm060 (2)(2
14、)最小刻度是最小刻度是2(2(包括包括0.20.2、0.02)0.02)的仪器的仪器, ,误差出误差出现在本位上现在本位上, ,采用半刻度采用半刻度(1/2(1/2刻度刻度) )估读估读, ,读数时靠近读数时靠近某一刻度读此刻度值某一刻度读此刻度值, ,靠近刻度中间读一半靠近刻度中间读一半, ,即所谓即所谓的指针的指针“靠边读边靠边读边, ,靠中间读一半靠中间读一半”, ,如电流表量程如电流表量程0.6 A,0.6 A,最小刻度为最小刻度为0.02 A,0.02 A,误差出现在误差出现在0.01 A0.01 A位位, ,不不能读到下一位能读到下一位. . (3) (3)最小刻度是最小刻度是5(5(包括包括0.50.5、0.05)0.05)的仪器的仪器, ,误差出误差出现在本位上现在本位上, ,采用采用1/51/5估读估读, ,如电压表如电压表0 015 V15 V挡挡, ,最小最小刻度是刻度是0.5 V,0.5 V,误差出现在误差出现在0.1 V0.1 V位位, ,不能读到下一位不能读到下一位. .图图 1图图 2图图 3
