第三节 误差与有效数字
误差与有效数字

误差与有效数字一、误差:1.系统误差产生的原因及特点(1)来源:一是实验原理不够完善;二是实验仪器不够精确;三是实验方法粗略.例如,在验证力的平行四边形定则实验中,弹簧测力计的零点未校准;在验证牛顿第二定律的实验中,用砂和砂桶的重力代替对小车的拉力等.(2)基本特点:实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏小.(3)减小方法:改善实验原理;提高实验仪器的测量精确度;设计更精巧的实验方法.2.偶然误差产生的原因及特点(1)来源:偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的.例如,用刻度尺多次测量长度时估读值的差异;电源电压的波动引起的测量值微小变化.(2)基本特点:多次重复同一测量时,偶然误差有时偏大,有时偏小,且偏大和偏小的机会比较接近.(3)减小方法:多次测量取平均值可以减小偶然误差.除上述两类误差外,还有因工作疏忽而引起的过失误差。
如试剂用错,度读错,砝码认错,或者计算错误,均可引起很大的误差,这些都应力求避免。
3.绝对误差和相对误差从分析数据看,误差分为绝对误差和相对误差.绝对误差:绝对误差是测量值与真实值之差,即绝对误差=|测量值-真实值|.它反映了测量值偏离真实值的大小.相对误差:相对误差等于绝对误差与真实值之比,常用百分数表示.它反映了实验结果的精确程度.对于两个实验值的评价,必须考虑相对误差,绝对误差大者,其相对误差不一定大.【例1】指出以下误差是系统误差还是偶然误差A.测量小车质量时天平不等臂、或砝码不标准,天平底盘未调平所致的误差。
B.用有毫米刻度的尺测量物体长度,毫米以下的数值只能用眼睛估计而产生的误差C.用安培表内接法测电阻时,测量值比真实值大D.在验证共点力合成的平行四边形法则实验中,在画出两分力方向及合力方向时,画线不准所致误差【解析】A是选项是实验仪器不精确所致,是系统误差;B选项是由于测量者在估计时由于视线方向不准造成的,是偶然误差;C选项是实验原理不完善、忽略电流表内阻影响所致,是系统误差;D选项是画力方向时描点不准、直尺略有移动,或画线时铅笔倾斜程度不一致所致,是偶然误差。
误差和有效数字介绍课件

误差的表示
误差通常用标准差或相对误差来 表示,这些值可以帮助我们了解
测量结果的可靠性和准确性。
有效数字的保留
在处理测量数据时,应根据误差 的大小来确定有效数字的保留, 以确保结果的准确性和可靠性。
有效数字对误差的影响
01
有效数字的精度
有效数字的精度决定了测量结果的精度,保留更多的有效数字可以提供
误差和有效数字介绍课件
目录
• 误差的基本概念 • 有效数字的基本概念 • 误差与有效数字的关系 • 误差的减小和避免 • 有效数字的取舍原则 • 误差和有效数字的应用实例
01
误差的基本概念
误差的定义
01
02
03
误差
测量值与真实值之间的差 异。
误差的来源
测量工具、测量方法、环 境条件、操作人员等。
质量测量的误差和有效数字分析
总结词
有效数字的位数是衡量质量测量结果 可靠性的重要指标。
详细描述
在质量测量中,有效数字的位数需要 根据称重工具的精度和称重方法的要 求来确定。例如,如果使用分辨率
THANKS
感谢观看
例子
将2345转换为科学记数法为2.345×10^3。
06
误差和有效数字的应用实例
长度测量的误差和有效数字分析
总结词
长度测量中的误差和有效数字分析是确保测量准确性的关键。
详细描述
在长度测量中,由于测量工具、测量方法和测量环境等因素的影响,测量结果往往存在误差。为了准确评估测量结果 的可靠性,需要对长度测量中的误差进行分析,并确定有效数字的位数。
误差的表示方法
绝对差
测量值与真实值之间的差值。
相对误差
4.2 误差和有效数字

代表了x 的上、下限. 越小, 近似值x* 的精度越高.
例如, 光速C 的近似值为
C 2.997902 1010 厘米 / 秒
又其绝对误差限为
ε* = 0.000009×1010厘米/秒
则把C 写成
C =(2.997902±0.000009)×1010厘米/秒 它表示了光速C 的准确值所在的范围.
称为近似值 x* 的绝对误差 , 简称误差.
当 e* >0时, 称 x* 为强
e x x
(1)
为近似值x* 的绝对误差限, 简称误差限或精度. 称此
也可用 x x 来表示(1). x 和 x
* r
* r
* 显然 r 称为近似值 x 的相对误差限.
* r
*
x
例如, 两个量 x 10 1, y 1000 5 (*x ) 1 x 10 , (*x ) 1, r*( x ) 10%
x 10
y 1000 ,
* ( y)
二. 相对误差和相对误差限
定义2 近似值x* 的绝对误差e*与准确值x 的比值
e x x er x x
称为近似值x* 的相对误差. 由于真值 x 总是无法知道, 通常取 e x x er x x
作为相对误差的另一个定义.
若找到一个正数 r , 使
e
解: 上述各数具有5位有效数字的近似值分别为
187.93, 0.037856, 8.0000, 2.1783.
四. 小 结
1. 误差与误差限 2. 相对误差和相对误差限 3. 有效数字
第四章
误差与有效数字

1.误差
(1)定义:在测量中,测出的数值(测量值)与真实值之 间的差异叫做误差 (2)分类:系统误差和偶然误差。 (3)系统误差: ①产生:仪器本身不精确、实验方法粗略或实验 原理不完善产生的。 ②系统误差的特点:多次重复测量时,测量值总 是大于(或小于)真实值。 ③减小系统误差的方法:校准测量仪器(或使用更 精密测量仪器),改进实验方法,完善实验原理等。
(4)偶然误差:
①产生:由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测
物理量的影响而产生的。 ②特点:测量值与真实值相比有时偏大,有时偏小, 并且偏大和偏小的概率相同。 ③减小方法:多次重复测量求平均值。 (5)误差与错误的区别: 误差不是错误,一般情况下误差不可以避免,只能想办
法减小。而错误是由于操作不当引起的,在实验过程中可以
避免。
2.有效数字
(1)可靠数字:通过直接读数获得的准确数字。 (2)存疑数字:通过估读得到的那部分数字。 (3)有效数字:测量结果中能够反映被测量大小的带 有一位存疑数字的全部数字。 (4)有效数字的位数:左边开始的第一个非零数字 以及之后的所有数字(包括零)都是有效数字
测量仪器的读数规则
在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数 方法: 1、最小分度是“1”的仪器,测量误差出现在下一位, 下一位按十分之一估读。如最小刻度是1mm的刻度尺, 测量误差出现在毫米的十分位上,估读到十分之几毫米。 2、最小分度是“2”或“5”的仪器,测量误差出现在同 一位上,估读到最小分度位。如学生用的电流表0.6A量程, 最小分度为0.02A,误差出现在安培的百分位,只读到安 培的百分位。
1 N
0 0
2 V
0
3
1
ห้องสมุดไป่ตู้100
高中物理:误差和有效数字

高中物理:误差和有效数字
1.误差
(1)定义:在测量中,测出的数值(测量值)与真实值之间的差异叫作误差.
(2)分类:系统误差和偶然误差.
(3)系统误差
①产生:仪器本身不精确、实验方法粗略或实验原理不完善产生的.
②系统误差的特点:多次重复测量时,测量值总是大于(或小于)真实值.
③减小系统误差的方法:校准测量仪器(或使用更精密测量仪器),改进实验方法,完善实验原理等.
(4)偶然误差
①产生:由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的.
②特点:测量值与真实值相比有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的概率相同.
③减小方法:多次重复测量求平均值.
(5)误差与错误的区别
误差不是错误.一般情况下误差不可以避免,只能想办法减小.而错误是由于操作不当引起的,在实验过程中可以避免.
2.有效数字
(1)可靠数字:通过直接读数获得的准确数字.
(2)存疑数字:通过估读得到的那部分数字.
(3)有效数字:测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存疑数字的全部数字.
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测量误差与有效数字

测量误差与有效数字一、 测量误差进行测量的目的是为了获得尽可能接近真值的测量结果。
如果测量误差超过一定限度,测量工作以及由测量结果所得到的结论就失去了意义。
在实验中使用各种仪器仪表进行测量时,测量仪器的精度、测量方法、测量环境、测量人员个体差异等各种因素,都会影响测量结果,使测量值和被测的真值之间存在差异,即产生误差。
因此,为了获得符合要求的测量结果,需要认识测量误差的规律,采取各种措施,力求减小测量误差。
1.测量误差与真值真值是任一物理量真实的客观大小的量值。
测量值是用测量仪器仪表测定待测物理量所得的数值。
测量值与真值之差称之为测量误差。
最理想的测量就是能够测得真值,但由于实际的测量是利用仪器仪表,在一定条件下通过测试人员来完成的,因此,受仪器的灵敏度和分辨能力的局限性,环境的不稳定性和人的精神状态等因素的影响,使得待测量的真值是不可测得的。
测量的任务是设法使测量值中的误差减到最小,求出在测量条件下被测量的最近真值,估计最近真值的可靠程度。
在实验和工程中,常用满足规定的准确度要求的测量结果来代替真值,这个测量结果被认为充分地接近真值。
2.误差的分类按照测量误差的性质,可将其分为系统误差、随机误差和过失误差三种。
(1) 系统误差在测量仪器、方法、环境、测量人员不变的同一条件下,多次测量同一被测量时,误差的符号和绝对值保持不变;或在测量条件发生变化时,误差按一定规律变化,则这样的误差称为系统误差。
系统误差反映了多次测量总体平均值偏离真值的程度。
系统误差为非随机变量,不满足统计规律,可以通过多次测量反复重现,可以修正。
产生系统误差的主要原因有以下几种:仪器误差:由测量仪器、装置、设备不完善而产生的误差。
方法误差(理论误差):由实验方法本身或理论不完善而导致的误差。
环境误差:由外界环境(如光照、温度、湿度、电磁场等)影响而产生的误差。
读数误差:由测试人员在测量过程中的主观因素或不良习惯而产生的误差。
系统误差主要是由于仪器缺陷、方法(或理论)不完善、环境影响和实验人员本身等因素而产生。
有效数字及其与误差的关系

另一种情况,例如x 0.1524, x* 0.154,这时x*的误差
是 (x) 0.0016,其绝对值超过了0.000(5 1 103,即第三位
2 小数的半个单位),但却没有超过0.00(5 1 102,即第二位
2 小数的半个单位),即0.0005 x x* 0.005。
显然x*虽有三位小数,其中1 1,2 5都是准确数 字,而第三位小数3 4就不再是准确数字了,我们就称
1 10mn,又因为 x* 2
1 10m1,其相对误
差有:
* r
(
x)
(x)
x*
1 10mn1
21
故相对误差限为: 1 10n1。 21
上式表达了有效数字与相对误差之间的关系,由此
可见,有效数字的位数反映了近似值的相对精确度。
上述关系的逆也是成立的,即当用x* 0.12 n 10m 表
§3 有效数字及其与误差的关系
一、有效数字
例如:对无穷小数或着循环小数,可用四舍五入的办法来取其
近似值
3.1415926
若按四舍五入取四位小数,则可得其近似值3.1416 若取五位小数则得到其近似值为3.14159 这种近似值取法的特点是误差限为其末位的半个单位。
3.1416 0.002 1 104 3.14159 0.000008 1 105
正整数,m 是整数。 若x*的绝对误差限为:e x* x 1 10mn,则称 2
x*为具有n位有效数字,或称它精确到10mn,其中每一个
数字1,2 ,
都是
n
x*的有效数字。
3.1416 五位有效数字,精确到0.0001
203和0.0203都是具有三位有效数字的有效数. 0.0203和0.020300: 其中0.0203具有三位有效数字,精确到0.0001, 0.020300具有五位有效数字,精确到0.000001. 可见,两者的精确程度大不相同,后者比前者精确.注: 有效数字尾部的零不可随意省去,以免损失精度.
2.3 实验中的误差和有效数字(21张PPT)课件 高一物理鲁科版(2019)必修第一册

3.某同学利用刻度尺测量铅笔的长度,如图所示,铅笔的长度应记为 cm,其有效数字的位数为 位。
答案: 4.70 3
4.甲、乙两位同学用刻度尺分别测量不同长度的两物体,甲的测量值为85.73 cm,乙的测量值为1.28 cm,两位同学测量时的绝对误差均为0.1 mm,问:(1)甲、乙两位同学的测量数据各有几位有效数字?(2)甲、乙两位同学的相对误差分别为多大?哪位同学的测量值更精确?
解析 (1)甲、乙两位同学的测量数据的有效数字分别为4位和3位。(2) 甲的相对误差小,故甲同学的测量值更精确。
一、科学测量中的误差1.误差的大小(1)绝对误差:测量值(x)与真实值(a)之差称为绝对误差(Δx)。(2)相对误差:绝对误差(Δx )与真实值(a)的比值称为相对误差()。2.误差的来源(1)系统误差:系统误差是指由于测量原理不完善或一起本身缺陷等造成的误差。(2)偶然误差:偶然误差是指对同一物理量进行多次测量时,由于各种偶然因素而产生的误差。
②校正方法:
(2)偶然误差:
偶然误差是指对同一物理量进行多次测量时,由于各种偶然因素而产生的误差。
特点:
测量值时而偏大,时而偏小;多次重复测量同一物理量时,偏大或者偏小的概率大致相等。
①随机的、不可避免的,呈正态分布又称随机误差,是由某些难以控制、无法避免的偶然因素造成的,其大小与正负都是不固定的。
1.下列关于误差得说法中正确的是( )A.认真细致的测量可以避免误差B.测量时未遵守操作规则会引起偶然误差C.测量时的错误就是误差太大D.测量中错误是可以避免的,而误差也是可以避免的
B
2.(多选)用刻度尺测量一支铅笔的长度时,下列说法正确的是( )A.提高刻度尺的精确度,可以减小相对误差,同时也可以避免偶然误差B.用金属刻度尺测量,冬天测量值偏大,夏天测量值偏小,这属于偶然误差C.通过多次测量,取测量的平均值,可以减小偶然误差D.刻度尺上的刻度线不是绝对均匀,造成测量时产生的误差是系统误差
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例题
2、若测定3次结果为:0.1201g/L,0.1193g/L 和0.1185g/L,标准含量为:0.1234g/L,求 绝对误差和相对误差。 0.1201 0.1193 0.1185 x 0.1193 g / L 解:平均值 3 绝对误差 E x T 0.1193 0.1234 0.0041g / L E 0.0041 RE 100 % 100 % 3.3% 相对误差 T 0.1234
d 100% 相对平均偏差 x
公差:也称允差,是指某分析方法所允许的 平行测定间的绝对偏差。是生产实践中用以 判断分析结果是否合格的依据。若2次平行测 定的数值之差在规定允差绝对值的2倍以内, 认为有效;若超出,应重做。
例如:重铬酸钾法测定铁矿中铁含量,2次平行测 定结果为33.18%和32.78%,2次结果之差为 33.18%-32.78%=0.40%,生产部门规定铁矿含铁 量在30%~40%之间,允差为±0.30%。因为 0.40%小于允差绝对值的2倍,所以结果有效。可 用2次测定结果的平均值作为分析结果。
偶然误差是指测定值受各种因素的随机变化 而引起的。例如环境温度、湿度和气压的微 小波动,仪器性能的微小变化等。是无法测 量,也不可能校正的。 提高分析结果准确度的方法:
选择合适的分析方法 增加平行测定的次数 减小测量误差 消除测定中的系统误差,可采取的措施有:空白试验、
校正仪器、对照试验
精密度:在相同条件下n次重复测定结果彼此 相符合的程度。精密度的大小用偏差表示, 偏差越小,精密度越高。 偏差:
绝对偏差 x x
xx 相对偏差 100% x
算术平均偏差:单次测定值与平均值的偏差 之和,除以测定次数。
d x1 x x2 x xn x n
有效数字中“0”的意义
数字之间的“0”和末尾的“0”都是有效数字, 而数字前面所有的“0”是定位作用。以“0” 结尾的正整数,有效数字的位数不确定。采 用科学计数法,就可确定有效数字的位数了。 10.1430,2.1045,0.2104,0.0120
4.5 10 ,4.5010
3
3
数字修约规则例题源自计算:0.0121+25.64+1.05782= 0.0121×25.64×1.05782=
“四舍六入五考虑”法则:当尾数≤4时舍去, 尾数≥6时进位。当尾数为5时,5前为偶数将 5舍去,5前为奇数则进位。
28.350,28.250,28.050,28.2501取3位有效数 字
有效数字运算规则
加减法运算中,保留有效数字的位数,以小 数点后位数最少的为准。 乘除法运算中,保留有效数字的位数,以位 数最少的数为准。
准确度:测定值与真实值之间相符合的程度。
准确度的高低常以误差的大小来衡量。误差越小,
准确度越高;误差越大,准确度越低。
误差:
绝对误差 测定值- 真实值
相对误差 测定值 - 真实值 100% 真实值
例题 1、若测定值为57.30,真实值为57.34,求绝对 误差和相对误差。 解:绝对误差= 57.30 57.34 0.04
二、
误差来源与消除方法
根据误差产生的原因和性质,将误差分为系统误差 和偶然误差。 系统误差是由分析操作过程中的某些经常原因造成 的。产生的原因有:
仪器误差:由于使用的仪器不够精密所造成的。所以要
对仪器定期校正。 方法误差:由于分析方法本身造成的。 试剂误差:由于所用蒸馏水含有杂质或所使用的试剂不 纯所引起的。 操作误差:由于分析员分析操作不熟练。
第三节
定量分析中的误差
一、准确度和精密度
真实值:物质中各组分的实际含量。 平均值:在日常分析工作中,总是对某试样平行测定 数次,取其算术平均值作为分析结果。
x1 x2 xn x n
样品平均值不是真实值,是真实值的最佳估计, 只有在消除系统误差之后并且测定次数趋于无穷大时, 所得总体平均值才能代表真实值。 中位数:中间一个数据即为中位数,测定次数为偶数 时,中位数为中间相邻两个数据的平均值。
三、 有效数字及运算规则
数据的位数不仅表示数字的大小,也反映测 量的准确程度。有效数字就是保留末一位不 准确数字,其余数字均为准确数字。例如在 分析天平上称取试样0.5000g,这不仅表示质 量为0.5000g,还表示误差在±0.0002g以内。 如将质量记录成0.50g,则表示是在台秤上称 量的,误差为±0.02g。因此记录数据的位数 不能任意增加或减少。