《初中物理实验》PPT课件

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1、初中物理实验误差、有效数字和数据处理上海师范大学数理信息学院上海市青少年科技活动中心误差、有效数字和数据处理物理实验离不开物理量的测量，由于受到测量仪器、方法、条件、测量人员等因素的限制，对一物理量的测量不可能是无限精确的，即测量中的误差是不可避免的。没有测量误差的基本知识，就不可能获得正确的测量值。通过学习要求达到：见讲义p1（1）~（4）一、测量与误差测量根据测量手段和方式的不同，将物理量的测量分为两类直接测量：直接从仪器或量具上读出待测量的大小。例：摆长L，天平称质量等。间接测量：待测量的量值是由若

2、干个直接测量量经过一定的函数运算后才获得的量。例：钢球体积，等。误差真值与误差真值：指在一定条件下，某物理量客观存在的真实值。下列几种情况可视为约定真值理论值：如三角形的内角和为180º等公认值：世界公认的一些常数，如普朗克常量、阿伏加得罗常量等。仪器精度由于测量原理和方法限制测量者感官能力真值不可知。误差：实验测量值与客观实际值（真值）的不一致。测量值与真值之差定义ε=x-x0误差的分类系统误差：产生误差是单方向变化，如与标准值相比始终偏大，或者始终偏小。例：电表零点读数等。系统误差的来源：理论公式的近

3、似性；仪器结构不完善；环境条件的改变；测量者生理心理因素的影响。处理系统误差问题是困难的：系统误差的出现虽有规律性，但对于不同的实验其规律性不一样，没有完整、通用的处理计算公式。要求实验者对研究对象的特殊规律性能充分掌握。需要学识，经验，技巧。随机误差：多次重复测量同一物理量，各次有差异，产生的误差以不可预定的方式变化着，即ε时而大，时而小。整体来说，满足高斯分布规律。单峰性偶然误差的三个特点：对称性有界性系统误差和偶然误差的关系它们之间的区别不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。例：砝码的误差，对厂家是

4、偶然误差对使用者是系统误差0Δxf（x）绝对误差、相对误差绝对误差Δx=相对误差通常取1-2位数字来表示。例：L1=1000米、ΔL1=1米、L2=100厘米、ΔL2=1厘米，求L1和L2的相对误差。解：例1:下列几种情况属于系统误差和偶然误差的有：①物理天平称衡时，空气流动对指针摆动的影响；②万用电表测电阻时，表棒没有短接调零；③螺旋测微计初读数不为零；④用单摆的周期公式测重力加速度时，未考虑摆角对周期的影响；⑤由于信号源输出不稳，造成示波器屏上电压波动；⑥测读某一螺旋测微计零点读

5、数多次，每次数值有差异；⑦物理天平不等臂；⑧记录实验数据时，错把单位mm记成cm；⑨电压表未接通时，指针未指示在零刻度线；⑩用螺旋测微计测直径约1.5mm的小钢球时，因忘记注意下面的半毫米刻度，测量结果为1.602mm，比实际值偏小很多。345二、有效数字及其运算规则有效数字的一般概念可靠数字和可疑（欠准确）数字合起来的值，称为有效数字。例：5.23cm有效数字的基本特性有效数字的位数与仪器精度(最小分度值)有关,也与被测量的大小有关。例：用千分尺（最小分度值0.01mm），测量某物体的长度

6、读数为4.834mm,4位有效数字；用精度为0.02mm的游标卡尺来测量，其读数为4.84mm，3位有效数字。用同一仪器测量大小不同的被测量，被测量越大，测量结果的有效位数越多。有效数字的位数与小数点的位置无关，单位换算时有效数字的位数不应发生变化。例：L=3位注意：用以表示小数点位置的“0”不是有效数字，“0”在数字中间或数字后面都是有效数字不能随意增减。有效数字的运算规则加、减的运算规则最后结果的可疑数字的位数，与参与运算的各数值中可疑数字的最高位相同。例:325.7-16.78=308.9325.7

7、-16.78308.92乘除法最后结果的有效数字的位数应与参与运算的各数值中有效数字位数最少的那个相同。例：2.35×2.1=4.92.35×2.12354704.935乘方、开方最后结果的有效数字位数与被乘方、开方数的有效数字位数相同。例：注意：在复合量计算过程中，各数据可多保留一位有效数字，多余的位数按四舍五入规则。例：3.78+4.543+3.785=8.323+3.785=12.108=12.11例2:指出下列各物理量的有效位数①40C时水的密度ρ=0.9997g/cm3，ρ的有效位数为____；

8、②钢丝的杨氏弹性模量E=2.01×1011N/m2，E的有效位数为__；③光在真空中传播的速度C=2.997924580×108m/s，E的有效位数为_____；④一个电子的质量为me=9.109534×10-31kg，me的有效位数为______。43107例3:单位的换算①4.80cm=m=mm②30.70g=kg=mg③3.50mA=A=uA0.048048.00.030703.070×1040.003503.5