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中学物理实验教学中测量有效数字保留的探讨

更新时间:2024-07-12 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

在中学物理实验教学中,人们常常把“测量中的有效数字保留到仪器精度的下一位”作为一个公理。正因为如此,我们在估算读数时常常会感到不知所措。有些时候,我们不得不估算读多少位。例如,用一把最小刻度为0.5cm的尺子测量物体的长度时,按照“测量中的有效数字保留到仪器精度的下一位”,我们读到的图1中的尺子读数是4.72cm,其实这是不正确的,因为我们在读数中估算了两位,0.7cm是估算值高中物理实验估读高中物理实验估读,0.02cm也是估算值。我们知道估算值是不可靠的。第一位(0.7cm)本身就不可靠,如果估算第二位(0.02cm),那就更加不可靠了。所以没必要估算那么多位。vI1物理好资源网(原物理ok网)

中学物理教学中,把“测量中的有效数字保留到仪器准确度的下一位数字”作为一个公理,这显然是片面的。那么这个估计数字该怎么确定呢?根据有效数字的含义,有效数字的最后一位(估计)有误差,有效数字的最后一位必须与误差所在的数字对齐,即有效数字的位数取决于绝对误差。同时,根据微分法的原理,测量值的最大绝对误差应为仪器准确度的一半。上例中,最大绝对误差为0.5cm×4.7cm。vI1物理好资源网(原物理ok网)

这样,只要读数方法正确,“估计读数位数应由测量误差决定”,同时“测量值的最大绝对误差应为仪器准确度的一半”。这个结论显然是正确的,而且适用于长度测量、质量测量、弹簧秤、电压表、电流表等的读数,这样就很容易正确地统一估计读数位数的确定。vI1物理好资源网(原物理ok网)

实验室常用的2.5级电流表的表盘,当电流表用在0.6A量程时,电流表的精度是每一小格所代表的电流强度值0.02A,最大值由测量的绝对误差决定,电流表的读数应该是0.34A,而不是0.341A,如果用在3A量程,每一小格所代表的电流强度值(0.1A)就是电流表在此量程的精度,最大值绝对误差(0.1A)vI1物理好资源网(原物理ok网)

直尺、千分尺、电流表、电压表、天平、弹簧秤等仪器的读数都需要估算。因为最终读数必须以有效数字的形式给出,而有效数字的最后一位是估算位,应与误差的位置相一致。实际操作中,估算哪一位,应根据测量仪器的准确度(即最小分度值)和实验误差来确定。vI1物理好资源网(原物理ok网)

根据仪器的最小分度,可分别采用1/2、1/5、1/10的估算方法。一般:vI1物理好资源网(原物理ok网)

最小分度为2位(包括0.2、0.02等),读数以1/2估算留学之路,如电流表的0~0.6A量程;vI1物理好资源网(原物理ok网)

最小分度为5位(包括0.5、0.05等),读数以1/5估算,如电压表的0~15V量程;vI1物理好资源网(原物理ok网)

最小分度为1(包括0.1、0.01等),估算读数为1/10,如尺、千分尺、电流表0~3A量程、电压表0~3V量程等。当测量精度要求不高或仪器精度不够高时,也可采用1/2的估算读数。vI1物理好资源网(原物理ok网)

例如学生用的电流表,量程为0.6A,分度值为0.02A,误差出现在安培百分位,只读安培百分位,按半格估算,不足半格则丢弃,超过半格则按半格估算。vI1物理好资源网(原物理ok网)

(不需要估算的测量仪器:游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估算)vI1物理好资源网(原物理ok网)

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