实验程序的局限性
- 即使实验结果接近真实值,也总存在实验方法的潜在局限性,如存在随机误差
- 随机误差不能完全消除,但可以通过取尽可能多的误差来减少其影响重复尽可能使用平均重复的部分
- 总是有机会发现程序的局限性,一些常见的例子包括:
- 视差阅读音阶时
- 不使用基准标记(如。用秒表测量钟摆的时间周期时)
- 不重复测量以减少随机误差
- 没有检查要减少的零错误系统误差
- 设备工作不正常或没有事先进行小型测试
- 设备较差精度和决议(如。一把尺在千分尺上)
- 难以控制的变量(例如;教室的温度)
- 不需要的加热效果如。在电路
精度,准确度和误差范围
精度
- 精度是测量值之间的接近程度
- 如果一个测量重复了几次,那么当这些值彼此非常相似或相同时,它们就可以被描述为精确的
- 测量的精度反映在所记录的数值上
- 小数点后数更大的测量被称为更多精确的而不是整数
精度
- 准确度是指测量值与真实值的接近程度
- 精度可以通过重复测量和找到一个平均值来提高
精确和精确结果之间的区别
- 量的测量的目的是找到真正价值这个数量
- 在现实中,不可能获得任何数量的真实值,总会存在一定程度的不确定性
- 不确定度是测量读数与真实值之间的差值的估计值
- 随机误差和系统误差是导致不确定度的两种测量误差
随机误差
- 由于环境条件等不可控因素,随机误差会导致仪器读数出现不可预测的波动
- 这会影响精度所做的测量,引起了关于平均值的更广泛的结果传播
- 来减少随机误差:
- 重复多次测量并从中计算平均值
系统误差
- 系统误差产生于使用有缺陷的仪器或实验方法上的缺陷
- 这种类型的错误是重复的,每次使用仪器或方法遵循,这影响精度获得的所有读数
- 来减少系统误差:
- 仪器应该是重新调整或者纠正或调整所使用的技术
在图形上表示精度和准确度
零位误差
- 这是一种系统误差,发生在仪器输出读数时真实读数为零
- 这在读数中引入了一个固定的错误,在记录结果时必须考虑到这个错误
误差范围
- 大多数器械都有一个误差范围可以用在误差百分比计算
- 这个百分比误差将给出任何误差的大小的想法,因此有多少影响它可能有结果
- 如果百分比误差为太高了,得出的任何结论都可能是拒绝了或可能需要进一步的测试通过改进所使用的仪器或实验程序,以减少百分比误差
仪器的百分比不确定度
- 测量中的不确定度与测量仪器的分辨率或最小尺度划分有关
- 当用模拟仪器测量时,读数必须四舍五入到最近的刻度
- 因此,测量中的不确定度为:最小比例的一半
- 对于一个量角器:
- 角被测量到最接近的度数
- 不确定度是0.5°
- 对于一个统治者:
- 长度的测量精确到毫米
- 不确定度是0.5毫米
- 对于一个秒表:
- 时间的测量精确到0.01秒
- 然而,反应时间为0.1 - 0.5 s,因此0.1 - 0.5 s的精度更合理
- 在这种情况下,不确定度为0.05 - 0.25 s
- 使用设备获取的任何单个读数的不确定度百分比可通过以下方法计算:
- 值得注意的是,对于某一特定的仪器,测量的值越大,误差的百分比就越小
- 例如,在测量一根电线的长度时,用同一把尺子测量7.6厘米的长度会比测量38.9厘米的长度误差更大
考试技巧
对于学生来说,混淆精度和准确度是很常见的——如果每个测量读数都有相同的误差,测量可以是精确的,但不准确。精度指的是用仪器进行多次接近读数的能力,而精度指的是这些测量值与真实值的接近程度。