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高二物理:实验误差的产生及分类(一)

[01-15 01:31:18]   来源:http://www.kuaixue5.com  高二物理实验   阅读:8871
概要: 概要:2.系统误差和偶然误差 误差按其性质及其产生的原因,又可以分为系统误差和偶然误差两种。1)系统误差:系统误差的特征是带有确定的方向性,在相同的条件下,对同一量进行多次测量,误差的正负保持不变,如果测量值偏大,则总是偏大;如果测量值偏小,则总是偏小,系统误差的来源主要有以下几个方面:原理误差:由于测量所依据的理论公式的近似性(不完善性)而造成的误差,例如,单摆的周期公式,它成立的条件是摆角趋近于零,否则就是一个近似公式;又如用伏安法测电阻时,因忽略了电流表的分压作用或电压表的分流作用,测得的结果只能是近似值。仪器误差:由于测量仪器本身的缺陷而造成的误差,例如尺子过长或过短、秒表零点不准、天平不等臂、砝码不够标准等等。环境误差:由于测量时周围的环境(温度、压力、湿度等)不理想而造成的误差。例如在20℃时定标的标准电阻在30℃的环境中使用等。很明显,由于系统误差有固定的偏向性,所以用多次测量求平均值不能减小系统误差,但如果我们找到了某个系统误差产生的原因,就可以采取一定的方法去减小它的影响,或者对测量结果进行修正。2)偶然误差:偶然误差的特征是带有随机性(因此偶然误差
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高二物理:实验误差的产生

  2.系统误差和偶然误差   误差按其性质及其产生的原因,又可以分为系统误差和偶然误差两种。

  1)系统误差:系统误差的特征是带有确定的方向性,在相同的条件下,对同一量进行多次测量,误差的正负保持不变,如果测量值偏大,则总是偏大;如果测量值偏小,则总是偏小,系统误差的来源主要有以下几个方面:

  原理误差:由于测量所依据的理论公式的近似性(不完善性)而造成的误差,例如,单摆的周期公式,它成立的条件是摆角趋近于零,否则就是一个近似公式;又如用伏安法测电阻时,因忽略了电流表的分压作用或电压表的分流作用,测得的结果只能是近似值。

  仪器误差:由于测量仪器本身的缺陷而造成的误差,例如尺子过长或过短、秒表零点不准、天平不等臂、砝码不够标准等等。

  环境误差:由于测量时周围的环境(温度、压力、湿度等)不理想而造成的误差。例如在20℃时定标的标准电阻在30℃的环境中使用等。

  很明显,由于系统误差有固定的偏向性,所以用多次测量求平均值不能减小系统误差,但如果我们找到了某个系统误差产生的原因,就可以采取一定的方法去减小它的影响,或者对测量结果进行修正。

  2)偶然误差:偶然误差的特征是带有随机性(因此偶然误差也叫随机误差)。在测量中,如果已经基本消除了引起系统 误差的一切因素,而测量结果仍然无规则地弥散在一定的范围内,这种误差叫偶然误差。偶然误差的可能来源是:测量者自身感官(如听觉、视觉、触觉)的分辨能 力不尽相同,外界环境的干扰等等。

  偶然误差是无法控制的,但它的出现却服从一定的统计规律。常见的一种规律是:大于真值和小于真值的测量值了现的机会相等;而且误差较小的测量值比误差 较大的测量值出现的机会多;偏离真值很大的测量值出现的机会趋于零。因此,用增加测量次数求平均值的方法,可以减小偶然误差。

  关于因仪器损坏,设计错误,操作不当而造成的测量错误,则不是测量误差。

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  (二)偶然误差

  1、直接测量中偶然误差的估算    所谓直接测量,就是直接用测量仪器进行测量得到结果。

  (1)单次测量的误差估算    在物理实验中,有时由于对测量的精度要求不高,或由于测量对象的不可重复性,对一个物理量的直接测量只进行一次,这种测量方法叫做单次测量。

  单次测量结果的误差因测量工具的不同常有以下几种确定方法:

  1)取测量仪器最小刻度的1/5或1/2作为测量误差,例如毫米刻度尺取0.2mm或0.5mm作为测量误差,一般温度计取0.2℃或0.5℃作为测量误差等等。

  2)天平取其感量作为测量误差,例如物理天平可取0.02g,托盘天平可取0.1g作为测量误差。

  3)机械秒表的最小分度一般是0.1s,但由于操纵表的人难免按之过早或过迟,因此可取0.1s或0.2s作为测量误差。手动的电子秒表尽管可以显示0.01s,但由于同样的原因也只能取0.1s或0.2s作为测量误差,0.01s位上的数字是没有实际意义的。

  4)电表(电压表、电流表)的测量误差有特定的确定方法:每个电表都有一个准确度级别(0.2级、0.5级、1级、2.5级、4级),电表的测量误差不会大于其量程和它的级别的百分阶段之一的乘积。 例如有一个0.5级的电流表,量程为3A,那么其测量误差

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