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专题辅导:高中物理实验误差和有效数字问题(2)

http://www.newdu.com 2018-11-27 高考网 佚名 参加讨论

    【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.
    专题辅导:高中物理实验误差和有效数字问题
    【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.
     (责任编辑:admin)
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