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高考物理第一轮同步导学复习018

高考物理第一轮同步导学复习018

分类:高三物理教案   更新:2013/1/26   来源:网友提供

高考物理第一轮同步导学复习018

高考物理第一轮复习导学§1.6实验讲座:误差和有效数字一、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
高考物理第一轮复习导学
§1.6 实验讲座:误差和有效数字
 
一、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3.650×104.
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.
  【例1】指出以下误差是系统误差还是偶然误差
  A.测量小车质量时天平不等臂、或砝码不标准,天平底盘未调平所致的误差。
  B.用有毫米刻度的尺测量物体长度,豪米以下的数值只能用眼睛估计而产生的误差
  C.用安培表内接法测电阻时,测量值比真实值大
  D.在验证共点力合成的平行四边形法则实验中,在画出两分力方向及合力方向时,画线不准所致误差
  【解析】A是选项是实验仪器不精确所致,是系统误差;B选项是由于测量者在估计时由于视线方向不准造成的,是偶然误差;C选项是实验原理不完善、忽略电流表内阻影响所致,是系统误差;D选项是画力方向时描点不准、直尺略有移动,或画线时铅笔倾斜程度不一致所致,是偶然误差。
  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.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.
  【例2】某同学用量程为3V的伏特表(内阻为3kΩ)和安培表(量程为0.6A,内阻为0.5Ω)测量—阻值为10Ω的电阻,采用安培表外接法测了四次,测量结果依次为9.74Ω,9.68Ω,9.80Ω和9.76Ω,求:
  ⑴这个同学的测量值多大?
  ⑵相对误差和绝对误差分别多大?
  【解析】
  ⑴测量值为R测=(9.74+9.68+9.80+9.76)/4=9.75(n)
  ⑵绝对误差:ΔR=IR测—R真I=0.25(Ω)
  相对误差:η=ΔR/R真×100%=2.5%
  【思考】二同学用刻度尺分别测量不同长度的二个物体,测量值分别为85.73cm和1.28cm,绝对误差都是0.1mm,哪个同学测量得更精确?
  【提示】相对误差小的同学测得更精确。
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0.1s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0~3A挡、电压表0~3V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0.6A,最小刻度为0.02A,误差出现在0.01A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0~15V挡,最小刻度是0.5V,误差出现在0.1V位,不能读到下一位.
  【例3】读出图中电流表的示数,(甲)图电流表的示数为      A,(乙)图中电流表的示数为     A.
  【解析】甲图中电流表量程为0.6A,最小分度为0.02A,读数应保留到安培的百分位上即安培为单位时小数点后第2位。故读数=0.2A十4.0X 0.02A=0.280A=0.28A;在这里千分位上的数字采取“4舍5入”法。乙图中电流表使用量程为3A,最小分度为0.1A,读数要保留到安培的百分位,故其读数=1+4.0×0.1A=1.40A.
  【点评】(1)读数=整数十小数,而小数=格数×最小分度,读“格数”时要估读一位,如本例中的“4.0”。
  (2)读数的有效数字位数取决于电表的最小分度。
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.

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