2025年高考高中物理實驗誤差和有效數字問題學習和例解分析

高中物理實驗誤差和有效數字問題學習和例解分析

今天，學習小編為大家整理了高中物理實驗誤差和有效數字問題學習的相關內容，希望對大家有幫助。

能獨立的完成知識列表中的實驗，能明確實驗目的，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現象，會記錄、處理實驗數據，并得出結論，對結論進行分析和評價;能發現問題、提出問題，并制定解決方案;能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設計性實驗.

1.要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等.

2.要求認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統誤差和偶然誤差;知道用多次測量求平均值的方法減少偶然誤差;能在某些實驗中分析誤差的主要來源;不要求計算誤差.

3.要求知道有效數字的概念，會用有效數字表達直接測量的結果.間接測量的有效數字運算不做要求.

1.帶有一位不可靠數字的近似數字叫做有效數字.

2.有效數字的位數：從左側第一個不為零的數字起到最末一位數字止，共有幾個數字，就是幾位有效數字.

例：0.092 3、0.092 30、2.014 0有效數字的位數依次為3位、4位和5位.

3.科學記數法：大的數字，如36 500，如果第3位數5已不可靠時，應記作3.65×104;如果是在第4位數不可靠時，應記作3.650×104.

1.系統誤差產生的原因及特點

(1)來源：一是實驗原理不夠完善;二是實驗儀器不夠精確;三是實驗方法粗略.例如，在驗證力的平行四邊形定則實驗中，彈簧測力計的零點未校準;在驗證牛頓第二定律的實驗中，用砂和砂桶的重力代替對小車的拉力等.

(2)基本特點：實驗結果與真實值的偏差總是偏大或偏小.

(3)減小方法：改善實驗原理;提高實驗儀器的測量精確度;設計更精巧的實驗方法.

2.偶然誤差產生的原因及特點

(1)來源：偶然誤差是由于各種偶然因素對實驗者和實驗儀器的影響而產生的.例如，用刻度尺多次測量長度時估讀值的差異;電源電壓的波動引起的測量值微小變化.

(2)基本特點：多次重復同一測量時，偶然誤差有時偏大，有時偏小，且偏大和偏小的機會比較接近.

(3)減小方法：多次測量取平均值可以減小偶然誤差.

【例1】指出以下誤差是系統誤差還是偶然誤差

A.測量小車質量時天平不等臂、或砝碼不標準，天平底盤未調平所致的誤差。

B.用有毫米刻度的尺測量物體長度，豪米以下的數值只能用眼睛估計而產生的誤差

C.用安培表內接法測電阻時，測量值比真實值大

D.在驗證共點力合成的平行四邊形法則實驗中，在畫出兩分力方向及合力方向時，畫線不準所致誤差

【解析】A是選項是實驗儀器不精確所致，是系統誤差;B選項是由于測量者在估計時由于視線方向不準造成的，是偶然誤差;C選項是實驗原理不完善、忽略電流表內阻影響所致，是系統誤差;D選項是畫力方向時描點不準、直尺略有移動，或畫線時鉛筆傾斜程度不一致所致，是偶然誤差。

3.絕對誤差和相對誤差

從分析數據看，誤差分為絕對誤差和相對誤差.

絕對誤差：絕對誤差是測量值與真實值之差，即絕對誤差=|測量值-真實值|.它反映了測量值偏離真實值的大小.

相對誤差：相對誤差等于絕對誤差與真實值之比，常用百分數表示.它反映了實驗結果的精確程度.

對于兩個實驗值的評價，必須考慮相對誤差，絕對誤差大者，其相對誤差不一定大.

了解并熟悉實驗原理、實驗方法和實驗器材，是學生做好實驗的前提，也是誤差分析的必要準備。在實驗準備地過程中，學生必須明確該實驗要求達到的目的是什么?需要通過什么裝置，采取怎樣的測量方法來完成這個實驗?并認真分析該實驗在設計實驗原理和方法時是否采用了理想化方法?這是因為，在我們設計實驗時，為了突出主要物理量間的關系，往往對實驗器材或實驗過程作了理想化處理，使理論和實際有一定差異，這是誤差產生的重要原因。

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