實驗誤差是實驗測量值(包括直接和間接測量值)與真值(客觀存在的準確值)之差。實驗誤差永遠不等于零。不管人們主觀愿望如何，也不管人們在測量過程中怎樣精心細致地控制，誤差還是要產(chǎn)生的，不會消除，誤差的存在是絕對的。今天學習啦小編要與大家分享的是：淺析高中物理實驗的誤差和有效數(shù)字問題，具體內(nèi)容如下，歡迎參考閱讀!

　　一、考試大綱中實驗能力的要求

　　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(xiàn)象，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對結(jié)論進行分析和評價;能發(fā)現(xiàn)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(shè)計性實驗.

　　二、考試大綱對實驗的說明

　　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(tǒng)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(shù)字的概念，會用有效數(shù)字表達直接測量的結(jié)果.間接測量的有效數(shù)字運算不做要求.

　　三、有效數(shù)字

　　1.帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫做有效數(shù)字.

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

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

　　3.科學記數(shù)法：大的數(shù)字，如36 500，如果第3位數(shù)5已不可靠時，應記作3.65×104;如果是在第4位數(shù)不可靠時，應記作3.650×104.

　　四、誤差

　　1.系統(tǒng)誤差產(chǎn)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(jié)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(shè)計更精巧的實驗方法.

　　2.偶然誤差產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)誤差還是偶然誤差

　　A.測量小車質(zhì)量時天平不等臂、或砝碼不標準，天平底盤未調(diào)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(shù)值只能用眼睛估計而產(chǎn)生的誤差

　　C.用安培表內(nèi)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(tǒng)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(nèi)阻影響所致，是系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)表示.它反映了實驗結(jié)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.

　　【例2】某同學用量程為3V的伏特表(內(nèi)阻為3kΩ)和安培表(量程為0.6A，內(nèi)阻為0.5Ω)測量—阻值為10Ω的電阻，采用安培表外接法測了四次，測量結(jié)果依次為9.74Ω，9.68Ω，9.80Ω和9.76Ω，求：

　?、胚@個同學的測量值多大?

　?、葡鄬φ`差和絕對誤差分別多大?

　　【解析】

　　⑴測量值為R測=(9.74+9.68+9.80+9.76)/4=9.75(n)

　?、平^對誤差：ΔR=IR測—R真I=0.25(Ω)

　　相對誤差：η=ΔR/R真×100%=2.5%

　　【思考】二同學用刻度尺分別測量不同長度的二個物體，測量值分別為85.73cm和1.28cm，絕對誤差都是0.1mm，哪個同學測量得更精確?

　　【提示】相對誤差小的同學測得更精確。

　　五、測量儀器的讀數(shù)

　　各種測量儀器最終的讀數(shù)都要以有效數(shù)字的形式給出，每個有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估讀數(shù)字，此數(shù)字和誤差所在位置一致.為此，讀數(shù)時要知道所用測量儀器的精確度，知道哪些儀器不需要估讀，哪些儀器需要估讀，及估讀到的位數(shù).

　　1.不需要估讀的儀器

　　(1)游標卡尺：由于游標卡尺是相差讀數(shù)，游標尺上每一小格與主尺上每一小格的差值即為精確度，所以游標卡尺不需要估讀.

　　(2)機械秒表：因為機械秒表采用齒輪轉(zhuǎn)動，指針不會停留在兩小格之間，所以不能估讀出比0.1s更短的時間，即機械秒表不需要估讀.

　　(3)歐姆表：由于歐姆表的刻度不均勻，只作為粗測電阻用，所以歐姆表不需要估讀.

　　(4)電阻箱：能直接讀出接入電阻大小的變阻器，但它不能連續(xù)變化，不能讀出比最小分度小的數(shù)值，所以電阻箱不需要估讀.

　　2.需要估讀的儀器

　　在常用的測量儀器中，刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數(shù)時都需要估讀.

　　估讀的一般原則：

　　(1)最小刻度是1(包括0.1、0.01)的儀器要估讀到最小刻度的下一位，即采用1/10估讀，如刻度尺、螺旋測微器、安培表0~3A擋、電壓表0~3V擋等.

　　(2)最小刻度是2(包括0.2、0.02)的儀器，誤差出現(xiàn)在本位上，采用半刻度(1/2刻度)估讀，讀數(shù)時靠近某一刻度讀此刻度值，靠近刻度中間讀一半，即所謂的指針“靠邊讀邊，靠中間讀一半”，如電流表量程0.6A，最小刻度為0.02A，誤差出現(xiàn)在0.01A位，不能讀到下一位.

　　(3)最小刻度是5(包括0.5、0.05)的儀器，誤差出現(xiàn)在本位上，采用1/5估讀，如電壓表0~15V擋，最小刻度是0.5V，誤差出現(xiàn)在0.1V位，不能讀到下一位.

　　【例3】讀出圖中電流表的示數(shù)，(甲)圖電流表的示數(shù)為 A，(乙)圖中電流表的示數(shù)為 A.

　　【解析】甲圖中電流表量程為0.6A，最小分度為0.02A，讀數(shù)應保留到安培的百分位上即安培為單位時小數(shù)點后第2位。故讀數(shù)=0.2A十4.0X 0.02A=0.280A=0.28A;在這里千分位上的數(shù)字采取“4舍5入”法。乙圖中電流表使用量程為3A，最小分度為0.1A，讀數(shù)要保留到安培的百分位，故其讀數(shù)=1+4.0×0.1A=1.40A.

　　【點評】(1)讀數(shù)=整數(shù)十小數(shù)，而小數(shù)=格數(shù)×最小分度，讀“格數(shù)”時要估讀一位，如本例中的“4.0”。

　　(2)讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)取決于電表的最小分度。

　　六、測量儀器的使用

　　對于測量儀器的使用，要了解測量儀器的量程、精確度和使用注意事項.

　　1.注意所選儀器的量程

　　這是保護測量儀器的一種重要方法，特別是天平、彈簧秤、溫度計、電流表、電壓表、多用電表等，超量程使用會損壞儀器，所以實驗時要根據(jù)實驗的具體情況選擇量程適當?shù)膬x器.在使用電流表、電壓表時，選用量程過大的儀器，會造成采集的實驗數(shù)據(jù)過小，相對誤差較大，應選擇使測量值位于電表量程的1/3以上的電表;使用多用電表測電阻時，應選擇適當?shù)膿跷唬箽W姆表的示數(shù)在表盤的中值附近.

　　2.注意所選儀器的精確度

　　所選用儀器的精確度直接影響著測量讀數(shù)中有效數(shù)字的位數(shù)，因此應在使用前了解儀器的精確度，即看清儀器的最小刻度值.其中螺旋測微器和秒表的最小刻度是一定的;游標卡尺上游標尺的最小刻度、天平游碼標尺的最小刻度、彈簧秤的最小刻度，都因具體的儀器情況不同而有所差異;電流表、電壓表和多用電表則因所選擋位不同最小刻度值亦不同，因此在進行電表儀器的讀數(shù)時，一定要看清所選的擋位.

　　3.儀器使用注意事項

　　(1)天平在進行測量前應先調(diào)平衡.

　　(2)打點計時器需用交流電源(電磁打點計時器用4~6 V的交流電源，電火花計時器用220 V交流電源).

　　(3)多用電表的歐姆擋每次換擋后要重新調(diào)零，被測電阻要與電路斷開，使用完畢后要將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)至交流電壓最高擋或“OFF”擋.

　　(4)滑動變阻器、電阻箱和定值電阻使用過程中要考慮其允許的最大電流.滑動變阻器采用限流接法時，滑動觸片開始應位于變阻器阻值最大的位置;采用分壓接法時，滑動觸片開始應位于分壓為零的位置.

　　(5)在閉合開關(guān)前，電阻箱應處于阻值最大狀態(tài).調(diào)整電阻箱的阻值時，不能由大到小發(fā)生突變，以免因為阻值過小而燒壞電阻箱.