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第七章
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一、实验误差分析的重要性
实验观测值和真值之间存在的差异称为误差。
产生误差的原因有测试周围环境的影响,测量所用仪器或工具本身精度的限制,测试方法的不完善以及测试人员观察力和经验等的限制。
为了提高实验的精度,缩小实验观测值和真值之间的差值,需要对实验数据误差进行分析和讨论。
随着科学水平的提高和人们经验、技巧和专门知识的丰富,实验中的误差可以逐渐缩小,但做不到使实验没有误差,误差始终存在于实验过程之中。
通过对实验误差进行分析,可以认清误差的来源及影响,使实验人员有可能预先确定导致实验总误差的最大组成因素,并设法排除数据中所包含的无效成分,进一步改进实验方案。
实验误差分析也提醒实验人员注意主要误差来源,精心操作,使实验的准确度得以提高。
二、实验数据的有效数字及记数法
在实验过程中,测量结果或计算的量总是表现为数字,而这些数字就代表了欲测量的近似值。
究竟对这些近似值应该取多少位数合适呢?对于这一问题,不是说一个数值中小数点后面位数越多就越准确。
实验中从测量仪表上所读数值的位数是有限的,这取决于测量仪表的精度,其最后一位数字往往是仪表精度所决定的估计数字。
例如某液面计标尺的最小分度为1mm,则读数可以到0.1mm。
如在测定时液位高度在刻度524mm与525mm的中间,则应记液面高为524.5mm,其中前三位是直接读出的,是准确的,最后一位是估计的,是欠准的,该数据为4位有效数字。
如液位恰在524mm刻度上,该数据应记为524.0mm,若记为524mm,则失去一位(末位)有效数字。
由上例可见,当液位高度为524.5mm时,最大误差为±0.5mm。
1.有效数字
实验中得到的数据,除最后一位为可疑或不完全确定的数字外,其余均为确定数字,这样的一组数称为有效数字。
这一组数有几位就称几位有效数字。
如0.0037只有两位有效数字,而370.0则有四位有效数字。
与精度无关的“0”
不是有效数字,如0.0037中的0.00;与精度有关的“0”
是有效数字,如370.0中最后一个0是有效数字。
要注意有效数字不一定都是可靠数字。
如测流体阻力所用的U形管压差计,最小刻度是1mm,但实验人员可以读到0.1mm,如342.4mm,此时有效数字为4位,而可靠数字只有三位,最后一位不可靠,称为可疑数字。
记录测量数值时只可保留一位可疑数字。
请看下面各数的有效数字的位数。
为了清楚地读出有效数字位数,常用指数的形式表示,即写成一个小数与相应10的整数幂的乘积。
这种以10的整数幂来记数的方法称为科学记数法。
如85100:有效数字为4位时,记为8.510×105;
有效数字为3位时,记为8.51×105;
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