物理學是一門實驗科學,幾乎所有的物理定律都來自物理實驗,并不斷被新的物理實驗所檢驗。因此,學習物理實驗是每一個對物理感興趣的學生的必修課。正因如此,物理實驗在物理競賽中也占有重要的地位,無論是全國物理競賽還是國際物理奧林匹克競賽,實驗內容占比都達到30%-50%。
1. 實驗基本知識
〔一〕實驗誤差的概念
1、為什么要討論測量誤差?任何物質都有其自身的各種特性,反映這些特性的量的客觀真實的值就叫做真值。測量的目的的確是為了力求得真值。但是由于測量方法、儀器、環境以及測量者本身必然存在一些不良條件,測量不可能無限準確。在大多數情況下,測量結果與客觀真值之間總是存在一定的差距,這的確就是測量誤差。測量誤差的大小反映了我們的測量偏離客觀真值的大小,反映了測量結果的可信度。
從某種意義上來說,沒有給出測量誤差的測量結果是沒有意義的,是無法使用的。
測得某合金的密度為〔3.23310)2.0m kg?±,即該合金的密度不能小于
33100.3m kg?,但不大于33104.3m kg?。如果用此合金制造飛機,可以估算出飛機的最大和最小重量。相反高中物理競賽 實驗,如果測量密度而沒有誤差范圍,則沒有實際意義。
測量誤差是反映測量結果質量的物理量,它與實驗的各個環節息息相關。比如,要根據測量誤差的限度制定實驗方案,即確定實驗原理和步驟,選擇實驗設備等。在實驗操作過程中,要千方百計地減小誤差,最后通過對實驗數據的處理,確定實驗結果的誤差。可見物理資源網,考慮實驗誤差是貫穿整個實驗過程的一件事情。
2. 實驗誤差的分類
〔1〕絕對誤差與相對誤差 誤差按其表現形式可分為絕對誤差和相對誤差。
1〕絕對誤差:測量值與真值之差的絕對值叫絕對誤差,其定義為:
絕對誤差〔?〕=)()(A×真值測量值-
絕對誤差反映測量值與真實值的偏離程度。
2〕相對誤差:絕對誤差并不能說明測量的質量,例如測量從上海到北京的距離高中物理競賽 實驗,如果絕對誤差為1米,則測量質量很高;但如果測量100米的跑道,出現1米的誤差,則測量質量很高。
為了解釋測量的質量,我們需要引入相對誤差的概念,其定義為:相對誤差[E] = 絕對誤差[?] ÷ 真值[A] 相對誤差通常以百分比形式表示:
0??=AE〔2〕系統誤差與偶然誤差 根據誤差的性質和產生的原因,誤差可分為系統誤差與偶然誤差。