【备战2013】高考物理 考前30天冲刺押题系列实验01 突破误差、有效数字、长度的测量

【备战2013】高考物理考前30天冲刺押题系列实验01 突破误

差、有效数字、长度的测量

一、2013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,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据，并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.

二、考试大纲对实验的说明

1.要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、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、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等.

2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差.

3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果.间接测量的有效数字运算不做要求.

三、有效数字

1.带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字.

2.有效数字的位数:从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止,共有几个数字，就是几位有效数字.

例:0.092 3、0.092 30、2.014 0有效数字的位数依次为3位、4位和5位.

3.科学记数法:大的数字,如36 500，如果第3位数5已不可靠时,应记作3.65×104;如果是在第4位数不可靠时,应记作3.650×10

4.

四、误差

1.系统误差产生的原因及特点

(1)来源:一是实验原理不够完善;二是实验仪器不够精确;三是实验方法粗略.例如,在验证力的平行四边形定则实验中,弹簧测力计的零点未校准；在验证牛顿第二定律的实验中,用砂和砂桶的重力代替对小车的拉力等.

(2)基本特点：实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏小.

(3)减小方法:改善实验原理;提高实验仪器的测量精确度;设计更精巧的实验方法.

2.偶然误差产生的原因及特点

(1)来源:偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的.例如,用刻度尺多次测量长度时估读值的差异;电源电压的波动引起的测量值微小变化.

(2)基本特点:多次重复同一测量时,偶然误差有时偏大,有时偏小,且偏大和偏小的机会

比较接近.

(3)减小方法:多次测量取平均值可以减小偶然误差.

3.绝对误差和相对误差

从分析数据看,误差分为绝对误差和相对误差.

绝对误差:绝对误差是测量值与真实值之差,即绝对误差=|测量值-真实值|.它反映了测

量值偏离真实值的大小.

相对误差：相对误差等于绝对误差与真实值之比,常用百分数表示,即相对误差= ×100%. 它反映了实验结果的精确程度.对于两个实验值的评价,必须考虑相对误差,绝对误

差大者,其相对误差不一定大.

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式给出,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.为此,读数时要知道所用测量仪器的精确度,知道哪

些仪器不需要估读,哪些仪器需要估读,及估读到的位数.

1.不需要估读的仪器

(1)游标卡尺:由于游标卡尺是相差读数,游标尺上每一小格与主尺上每一小格的差值即

为精确度,所以游标卡尺不需要估读.

(2)机械秒表:因为机械秒表采用齿轮转动,指针不会停留在两小格之间,所以不能估读

出比0.1 s更短的时间,即机械秒表不需要估读.

(3)欧姆表:由于欧姆表的刻度不均匀,只作为粗测电阻用,所以欧姆表不需要估读.

(4)电阻箱:能直接读出接入电阻大小的变阻器, 但它不能连续变化,不能读出比最小分

度小的数值, 所以电阻箱不需要估读.

2.需要估读的仪器

在常用的测量仪器中,刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时

都需要估读.

估读的一般原则:

(1)最小刻度是1(包括0.1、0.01)的仪器要估读到最小刻度的下一位,即采用1/10估

读,如刻度尺、螺旋测微器、安培表0~3 A挡、电压表0~3 V挡等.

(2)最小刻度是2(包括0.2、0.02)的仪器，误差出现在本位上,采用半刻度(1/2刻度)

估读,读数时靠近某一刻度读此刻度值,靠近刻度中间读一半，即所谓的指针“靠边读边,靠

中间读一半”，如电流表量程0.6 A,最小刻度为0.02 A，误差出现在0.01 A位, 不能读到

下一位.

(3)最小刻度是5(包括0.5、0.05)的仪器,误差出现在本位上,采用1/5估读,如电压表

0~15 V挡,最小刻度是0.5 V，误差出现在0.1 V位，不能读到下一位.

六、测量仪器的使用

对于测量仪器的使用,要了解测量仪器的量程、精确度和使用注意事项.

1.注意所选仪器的量程

这是保护测量仪器的一种重要方法，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表、多用电表等,超量程使用会损坏仪器,所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器.在使用电流表、电压表时,选用量程过大的仪器,会造成采集的实验数据过小,相对误差较大,应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表;使用多用电表测电阻时,应选择适当的挡位,使欧姆表的示数在表盘的中值附近.

2.注意所选仪器的精确度

所选用仪器的精确度直接影响着测量读数中有效数字的位数,因此应在使用前了解仪器的精确度, 即看清仪器的最小刻度值.其中螺旋测微器和秒表的最小刻度是一定的;游标卡尺上游标尺的最小刻度、天平游码标尺的最小刻度、弹簧秤的最小刻度,都因具体的仪器情况不同而有所差异;电流表、电压表和多用电表则因所选挡位不同最小刻度值亦不同,因此在进行电表仪器的读数时,一定要看清所选的挡位.

3.仪器使用注意事项

(1)天平在进行测量前应先调平衡.

(2)打点计时器需用交流电源(电磁打点计时器用4~6 V的交流电源,电火花计时器用220 V交流电源).

(3)多用电表的欧姆挡每次换挡后要重新调零, 被测电阻要与电路断开,使用完毕后要将选择开关转至交流电压最高挡或“OFF”挡.

(4)滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流.滑动变阻器采用限流接法时,滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置;采用分压接法时,滑动触片开始应位于分压为零的位置.

(5)在闭合开关前,电阻箱应处于阻值最大状态. 调整电阻箱的阻值时,不能由大到小发生突变,以免因为阻值过小而烧坏电阻箱.

物理实验误差的分析与控制策略

物理实验离不开对物理量进行测量。由于测量仪器、实验条件、测量方法以及人为因素的局限，测量是不可能无限精确的，测量结果与客观存在的真值之间总有一定的差异，也就是说总是存在着测量误差。测量误差的大小反映我们的认识与客观真实的接近程度。虽然实验中的误差是不可避免的，但误差是应该且可以尽量减小。通过对实验结果的误差分析与控制,有助于对学生进行严密的科学思维和能力的训练，提高他们的实验素养。

【物理实验误差的分析与控制】

一、大和小——实验误差的分析

误差是客观存在的，但误差有大与小之别，我们只有知道误差的产生、变大或减小的原