误差-有效数字

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实验基础知识——误差和有效数字

第一章实验基础知识——误差和有效数字在关于最新必修加选修教材的教学大纲中，对误差和有效数宁作出了明确的规定。

1．关于误差认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差，知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差，能在某些实验中分析误差的主要来源，不要求计算误差。

2．关于有效数字了解有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。

间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2—3位有效数字表示。

一、误差做物理实验，离不开对物理量的测量，而测量值和真实值总有差异。

这种差异就叫做误差。

从来源看，误差分成系统误差和偶然误差两种，从数值看，误差又分为绝对误差和相对误差两种。

1．系统误差和偶然误差①系统误差：系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。

其特点是，在多次重做同—实验时，其结果总是同样地偏大或偏小，不会出现有几次偏大而另外几次偏小的情况。

要减小系统误差，必须校准仪器、改进实验方法、设计原理更完善的实验。

②偶然误差：是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。

偶然误差的特点是，多次重做同—实验时，结果有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。

减小偶然误差的一般方法是多次测量，取其平均值。

[例题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，豪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[)．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

能导致测量结果的不准确。
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

误差和有效数字

偶然误差
1、产生原因：由于实验者本身及各种偶然因、产生原因：素造成的。素造成的。 2、特点：当多次重复同一测量时，有时偏大，、特点：当多次重复同一测量时，有时偏大，有时偏小，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。 3、减少方法：多次测量求平均值。、减少方法：多次测量求平均值。
绝对误差和相对误差
误差和有效数字
一、差
1、测量值与真实值的差异叫做误差。、测量值与真实值的差异叫做误差。 2、误差按产生的原因可分为系统误差和偶、然误差两种。然误差两种。
系统误差
1、产生原因：由于测量仪器结构缺陷、实验、产生原因：由于测量仪器结构缺陷、方法不完善造成的。方法不完善造成的。 2、特点：当多次重复同一实验时，误差总是、特点：当多次重复同一实验时，同样地偏大或偏小。同样地偏大或偏小。 3、减少方法：改进实验仪器，完善实验原理、减少方法：改进实验仪器，
1、绝对误差：测量值和真实值间的差值。、绝对误差：测量值和真实值间的差值。 2、相对误差：绝对误差与测量值的比值。、相对误差：绝对误差与测量值的比值。 3、在相同的条件下，为了提高测量的准确程、在相同的条件下，应该考虑尽可能减少相对误差。度，应该考虑尽可能减少相对误差
有效数字
1、带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有、带有一位不可靠数字的近似数字，效数字。效数字。 2、凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一、凡是用测量仪器直接测量的结果，般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值可靠数字）再向下估读一位（（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字）靠数字）。 3、间接测量的有效数字运算不作要求，运算、间接测量的有效数字运算不作要求，结果一般可用2~3位有效数字表示。位有效数字表示。结果一般可用位有效数字表示

误差与有效数字

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

误差与有效数字

4.与表格有关的说明和参数。包括表格名称、编号，实验条件。
如：
表1-5 铜丝电阻与温度关系测量记录表
t（oC
）
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
（Ω）
升 1.28 1.32 1.37 1.42 1.47 1.51 R温2 3 0 5 0 3
降 1.27 1.31 1.37 1.41 1.46 1.51 温5 8 0 5 8 0
，它的数学计算式是：
（2）标准误差σ 的意义 ① σ 反映了测量的离散性 σ 越小，离散度就越小，测量精密度越高。 ② σ 具有明确的概率意义
Xx
在置信区间[-2σ ，+2σ ] 和[-3σ ，+3σ ]内的置信概率分别为95.4%和99.7%。
所以把Δ =3σ称为极限误差。
（3）随机误差的估算 ① 有限次测量的标准偏差算术平均值为：
例： Sin43.43o=0.6875 Sin30o07′= Sin30.12o=0.5018
6.对其他函数运算我们给出一种简单直观的方法，即将自变量可疑位上下变动一个单位，观察函数结果在哪一位上变动，结果的可疑位就取
在该位上。
如求
，因为
所以取
上面给出的各函数运算例子也可用这种方法来确定结果的有效数字位数。
一．有效数字的概念 1．有效数字定义及其意义
先看一个例子：用米尺（最小刻度是1mm）测量
钢棒的长度:4.26cm，4.27cm，或4.28cm？
“4.2” -确切数字 6、7、8（第三位数） ——可疑数字
L=4.2 ？cm
有效数字:测量结果的第一位非零数字起到最末1 位可疑数字（误差所在位）止的全部数字。

有效数字和误差1

常见的误差有系统误差和偶然误差
1．系统误差．系统误差是由某些必然的或经常的原因造成的。成的。根据误差的来源可分为：方法误差、根据误差的来源可分为：方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差等。误差、试剂误差、操作误差等。系统误差常用做空白试验或对照实验的方法消除。法消除。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在不加试样的情况下，在不加试样的情况下，按照样品分析步骤空白试验，和条件进行分析试验称为空白试验和条件进行分析试验称为空白试验，所得结果称为空白值。称为空白值。空白值从试样测定结果中扣除空白值，便可以消从试样测定结果中扣除空白值，除因试剂、除因试剂、蒸馏水及实验仪器等因素引起的系统误差。统误差。
（三）偏差与精密度精密度指多次重复测定的结果相互接近的程度，精密度指多次重复测定的结果相互接近的程度，指多次重复测定的结果相互接近的程度是保证准确度的前提。是保证准确度的前提。偏差是指各次测定的结果和平均值之间的差值。偏差是指各次测定的结果和平均值之间的差值。是指各次测定的结果和平均值之间的差值偏差越小，精密度越高。偏差越小，精密度越高。
在计算中常会遇到下列两种情况：在计算中常会遇到下列两种情况： 1、化学计量关系中的分数和倍数，这些数不是、化学计量关系中的分数和倍数，测量所得，测量所得，它们的有效数字位数可视为无限多位 2、关于pH、pK和lgK等对数值，其有效数字的、关于、和等对数值，等对数值位数仅取决于小数部分的位数，位数仅取决于小数部分的位数，因为整数部分只与该真数中的10的方次有关与该真数中的的方次有关
11.23
cm 11 12
在确定有效数字位数时，在确定有效数字位数时，特别需要指出的是数字“ 来表示实际测量结果时来表示实际测量结果时，数字“0”来表示实际测量结果时，它便是有效数字例如：分析天平称得的物体质量为例如：分析天平称得的物体质量为7.1560g 滴定时滴定管读数为20.05mL 滴定时滴定管读数为这两个数值中的“ 都是有效数字这两个数值中的“0”都是有效数字中的“ 只起到定位作用只起到定位作用，在0.006g中的“0”只起到定位作用，不是中的有效数字

误差和有效数字

一、误差和有效数字1.误差测量值与真实值的差异叫做误差。

误差可分为系统误差和偶然误差两种。

⑴系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。

⑵偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。

减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。

这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。

2.有效数字带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。

⑴有效数字是指近似数字而言。

⑵只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。

凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。

间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。

二、基本测量仪器及读数高考要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。

1.刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数使用以上仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分）。

凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。

例如⑴读出下图中被测物体的长度。

(6.50cm)⑵下图用3V量程时电压表读数为多少？用15V量程时电压表度数又为多少？1.14V; 5.7V1 23V5 10150 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1⑶右图中秒表的示数是多少分多少秒？3分48.75秒凡仪器的最小刻度是10分度的，在读到最小刻度后还要再往下估读一位。

⑴6.50cm 。

⑵1.14V 。

15V 量程时最小刻度为0.5V ，只读到0.1V 这一位，应为5.7V 。

⑶秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。

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．
第1 页共1 页。

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.

培训资料--误差与有效数字

第三节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。
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
4.5 103 ,4.50 103
数字修约规则
❖ 在运算中，当第一位有效数字≥8时，有效数字位数可多计一位
例题
❖ 计算：0.0121+25.64+1.05782= 0.0121×25.64×1.05782=
❖
每一次的加油，每一次的努力都是为了下一次更好的自己。20.11.2720.11.27Fri day, November 27, 2020
定量分析中的误差
方颖
第一节准确度和精密度
❖ 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。
x
x1 x2
xn
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。
❖
每天都是美好的一天，新的一天开启。20.11.2720.11.2701:4901:49:0601:49:06Nov-20

误差和有效数字

1、聪明出于勤奋，天才在于积累。 2、三更灯火五更鸡，正是男儿读书时。黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。 3、鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书。 4、勤学如春起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。
议一议：
（1）使用刻度尺时，不从零刻度开始可不可以？
（2）、如果使用皮尺，把皮尺拉得太紧对测量结果有无响？（3）尺的厚薄不一样，一般尺的刻度在哪一侧？有何好处？
在测量时要进行估读，估读值有时偏大，有时偏小，这样就会产生误差，多次测量取平均值，可减小这种误差。
二、误差
1、测量值与真实值的差异叫做误差。误差跟错误不同，测量中存在误差是不可避免的，错误是应该而且可能避免的。 2、误差按产生的原因可分为系统误差和偶然误差两种。
长度的测量、误差
一．测量
长度是最基本的物理量
刻度尺是常用的测量长度的工具
卷尺
螺旋测微器
直尺
3.测量长度的工具三角板
方法:
(1)、使刻度尺有刻度的一边紧靠被测物体，放正尺的位置。
(2)、刻度尺的零刻度与被测物体的一端对齐，视线与尺面垂直。
19
19.219.2mmFra bibliotek19mm
19.0mm
(3)、测量值估读到最小刻度的下一位，记录测量结果时，要写出数字和单位。
系统误差
1、产生原因：
由于测量仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。 2、特点：当多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。 3、减少方法：改进实验仪器，完善实验原理
偶然误差
1、产生原因：由于实验者本身及各种偶然因素造成的。 2、特点：当多次重复同一测量时，有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。 3、减少方法：多次测量求平均值。

误差和有效数字

误差和有效数字一、误差的概念测量值与真实值的差异，叫做误差。

造成误差的原因都有哪些？（学生讨论后回答，并引导学生进行归纳）归纳起来有两个方面：1．仪器本身的缺陷、实验原理或方法不完善。

如：米尺的刻度不准，天平两臂不严格等长，电表刻度、零点不准等。

这种误差有什么特点？（总是偏大或偏小）怎样才能减小这类误差？（校准仪器、完善原理）2．实验者操作和读数不准确。

如：按停表的时机把握不准，读数时视线对不准而导致读数有偏差，伏安法测电阻时电表内阻的影响等。

这种误差有什么特点？（有时偏大有时偏小）怎样才能减小这类误差？（多次测量取平均值）二、偶然误差和系统误差偶然误差：由于一些偶然因素所造成的误差。

系统误差：由于仪器本身的缺陷、实验原理或方法不完善所造成的误差。

三、误差大小的表示1．绝对误差：测量值与真实值的差值，叫绝对误差。

例1 用同一把刻度尺分别测一本书的厚度和长度，从PPT（见课件）所给出的图中可读出其读数分别为多少？其读数引起的绝对误差各多大？它们的测量结果的准确度谁大？是否绝对误差小的准确度一定高？（引导学生从单位长度的偏差支考虑）——引入相对误差2．相对误差：绝对误差与测量值的比值，叫做相对误差。

相对误差常常用百分数表示。

例2 上例中，测量长度和厚度的相对误差分别为多大？由此可知，当用同一工具测量时，被测数值越大，则其读数的相对误差就越小，结果的准确程度就越高，所以实验中我们应考虑的是怎么样去减小相对误差。

思考：用刻度尺测量一根金属丝的直径，为尽可能减小误差，可怎样进行测量？四、有效数字从上面的读数中，可以发现实验时读取的数据的最后一位是估计出来的，它是一位不可靠的近似数。

这种带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。

出示一刻度尺，请学生读出其有效数字：2．02cm ，3．27cm ，3．90cm ，5．00cm问：它们各有几位有效数字？若将其化为以米为单位，则应如何表示？若将其化为以微米为单位，则又应如何表示？为什么？指出：由以上分析可知，最末一位非0数字后面的0是有意义的，不能随意舍去或添加。

测量的误差与有效数字

当 N A B时，有
E N A B N AB
例2（P7）.测得单摆球的半径为 r (0.587 0.003)cm,
摆线长 l (102.55 0.02)cm。求摆长L的绝对误差与相对误差。
解：
L r l 0.587 102.55 103.14cm
4.用分度值为0.01mm的测微尺测一长约2mm的物体。问此测微尺的精密度是多少？测量结果应为几位有效数字？若改用分度值为1mm的米尺去测量，其精密度为多少？可读出几位有效数字？
答：1）精密度为0.01mm；4位有效数字（2.xxxmm）； 2）精密度为1mm； 2位有效数字（2.xmm）。
5.根据有效数字的运算法则计算下列各式。（略）
绝对误差：
N 与 N1, N2 ,..., Nk 差的绝对值称为各次测量的
绝对误差，表示各次测量值与真值最大可能偏离的范围，即
N1 N1 N , N2 N2 N ,...,Nk Nk N
各次测量的绝对误差的算术平均值称为平均绝对误
差，即绝对误差，用 N 表示： N N1 N2 ... Nk k
（系统误差）
2.指出下列各量有效数字的位数。
1）4.20g
3位
2）3.00 102 ms
3位
3）0.005 mA
1位
4）16.04 mm
4位
3.改正下列结果中的错误。
1）d (10.45 0.01)cm
√
2）I (4.6 0.03)mA
I (4.60 0.03)mA
3）l (13.85 0.24)mm l (13.9 0. 2)mm
N AB 绝对误差为 N AB BA

有效数字及其与误差的关系

表示方法
有效数字的表示方法通常采用科学记数法或常规表示法。在科学记数法中，有效数字的位数表示为小数点后的位数；在常规表示法中，有效数字的位数表示为小数点后的位数加一个指数。
在表示有效数字时，需要注意舍入规则和精度要求，以确保测量结果的准确性和可靠性。
有效数字的位数
有效数字的位数取决于测量或计算的精度和可靠程度。在科学和工程领域，通常采用不同的精度要求和舍入规则来确定有效数字的位数。
科学计算精度
在进行科学计算时，需要使用适当的有效数字，以确保计算的精度和可靠性。
科学测量精度
在进行科学测量时，需要使用有效数字来表示测量结果，以确保结果的准确性和可靠性。
在工程计算中的应用
工程设计精度
在工程设计中，需要使用有效数字来表示设计参数和数据，以确保设计的准确性和可靠性。
工程计算精度
误差的合成
当多个测量值用于计算一个结果时，需要将各个测量值的误差进行合成，以评估结果的误差范围。
误差的分解
对于复杂测量系统，需要将总误差分解到各个组成单元，以优化系统设计和减小误差。
03 有效数字与误差的关系
有效数字对误差的影响
有效数字越多，测量 error越小
有效数字的多少直接反映了测量值的精确度，有效数字越多，表示测量值的精确度越高，从而误差越小。
有效数字及其与误差的关系
目录
• 有效数字概述 • 误差来源与表示 • 有效数字与误差的关系 • 有效数字的运算规则 • 有效数字的实际应用 • 总结与展望
01 有效数字概述
定义与概念
01
有效数字是指在测量或计算中能够表示测量结果可靠程度的数字，包括所有的非零数字和一位可疑数字。

误差和有效数字.ppt

一、误差
1、测量值与真实值的差异叫做误差。 2、误差的公理：一切测量(实验)结果都具
有误差。误差不可避免，但可减小。 3、误差按产生的原因可分为系统误差和偶
然误差两种。
系统误差
1、产生原因：由于测量仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。
2、特点：当多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。
3、减少方法：改进实验仪器，完善实验原理
(4)注意：作为有效数字的“0”，无论是在数字的中间，还是在数字的末尾，均不能随意省略．例如：1.0 cm和1.00 cm的意义是不同的，1.0 cm为两位有效数字，1.00 cm为三位有效数字；两者的误差也不同，前者cm为准确位，mm为估读位，后者mm为准确位， mm的十分位为估读位，因此其准确度也不同．
有效数字
1、带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。
2、有效数字位数的确定
有效数字
1、带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。
2、有效数字位数的确定
3、有些测量工具能直接读出最小分度的准确数，不需要再向下估读，也不需要在有效数字末位补“0”．如游标卡尺、机械秒表、电阻箱等(注意：同样存在读数误差)．
4、要估读的测量工具，应该估读到哪一位？
解决这个问题的方法是：取最小分度的一半，看这一半中，第一位有效数字出现在哪个数位上，就估读到哪一位．
如最小分度是0.1 N的弹簧测力计，其一半是0.05 N，数字“5”出现在百分位上，就估读到百分位．(比精确度多一位)又如最小分度是0.02 A的电流表，其一半是0.01 A，数字“1”出现在百分位上，就估读到百分位．(精确度的本位)
偶然误差
1、产生原因：由于实验者本身及各种偶然因素造成的。

误差和有效数字

1.有效数字的位数：例：0.092 3、0.092 30、2.014 0有效数字的位数依次为3位、4位和5位．2.系统误差：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．3.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．4.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．5.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．绝对误差大者，其相对误差不一定大．6.不需要估读的仪器(1)游标卡尺：由于游标卡尺是相差读数，游标尺上每一小格与主尺上每一小格的差值即为精确度，所以游标卡尺不需要估读．(2)机械秒表：因为机械秒表采用齿轮转动，指针不会停留在两小格之间，所以不能估读出比0.1s更短的时间，即机械秒表不需要估读．(3)欧姆表：由于欧姆表的刻度不均匀，只作为粗测电阻用，所以欧姆表不需要估读．(4)电阻箱：能直接读出接入电阻大小的变阻器，但它不能连续变化，不能读出比最小分度小的数值，所以电阻箱不需要估读．7.需要估读的仪器在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读．估读的一般原则：(1)最小刻度是1(包括0.1、0.01)的仪器要估读到最小刻度的下一位，即采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0~3A挡、电压表0~3V挡等．(2)最小刻度是2(包括0.2、0.02)的仪器，误差出现在本位上，采用半刻度(1/2刻度)估读，读数时靠近某一刻度读此刻度值，靠近刻度中间读一半，即所谓的指针“靠边读边，靠中间读一半”，如电流表量程0.6A，最小刻度为0.02A，误差出现在0.01A位，不能读到下一位．(3)最小刻度是5(包括0.5、0.05)的仪器，误差出现在本位上，采用1/5估读，如电压表0~15V挡，最小刻度是0.5V，误差出现在0.1V位，不能读到下一位．【例】读出图中电流表的示数【解析】甲图中电流表量程为0.6A，最小分度为0.02A，读数应保留到安培的百分位上即安培为单位时小数点后第2位。

实验误差与有效数字(精)

力
物体的平衡
基础知识回顾 1．测量利用计量仪器对被测物理量进行度量的过程叫测量。分为两类：直接测量和间接测量。 2．测量值用测量仪器测定待测物理量所得到的数值。 3．真实值物理量的客观数值叫真实值，简称真值。 4．误差测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种
基础知识回顾 4．系统误差（1）系统误差在同一条件下（观察方法、仪器、环境、观察者不变）多次测量同一物理量时，符号和绝对值保持不变的误差叫系统误差。当条件发生变化时，系统误差也按一定规律变化。系统误差反映了多次测量总体平均值偏离真值的程度。（2）系统误差的来源 ①仪器误差这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差。
例题讲解 1、游标尺的读数 2、游标尺的原理 3、变形游标尺
按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值.
读数为_______cm.
读数为________mm.
读数为_________m.
读数为______cm.
读数为________cm.
准确度为0.1mm的游标卡尺,游标尺刻度总长度为9mm,若游标尺的第六条刻度线与主尺上12.5cm 刻度线对齐,则此时物体长度为多少? 答案:125-0.9×6=119.6mm
基础知识回顾 6．绝对误差和相对误差（1）绝对误差测量值与被测量真值之差，与被测量真值具有相同的单位，反映测量值偏离真值的大小. 在同一测量条件下，绝对误差可以表示一个测量结果的可靠程度. （2）相对误差测量值的绝对误差与测量值之比叫做相对误差，通常用百分比来表示。相对误差更能反映测量的可信程度。例如用外径千分尺测量两个物体的长度分别是10.00mm和0.10mm，两次测量的绝对误差都是0.01mm，从绝对误差来看，对两次测量的评价是相同的，但是前者的相对误差为0.1%，后者则为10%，后者的相对误差是前者的一百倍。

有效数字及误差分析

有效数字及误差分析一、有效数字在进行实验时，仪表指针往往停留在两条刻度线之间，这时就需要凭目力和经验来估计读数，估计出来的最后一位数字称为“欠准数字”。

实验数据或实验结果处理用几位数字来表示，是一件很重要的事情，在超过有效位数的数字上花费大量时间是没有必要的。

另外，计算结果中也并非保留的位数愈多准确度就愈高，因为小数点的位置与所用单位的大小有关，准确度的高低取决于实际测量的准确度。

例如：用100mA的电流表测量电流，如果电流表的指针停留在50mA和51mA之间，读数为50.4mA，则最末一位数字“4”是估计读出的，它可能被读为50.3mA，也可能被读为50.5mA，因此该读数的最后一位“4”被称为“欠准数字”，那么它的有效数字应该是三位。

实验时一般可估计到最小刻度的十分位，也就是说实验数据应保留一位欠准数字。

另外，50.4mA与0.0504A的准确度是完全相同的。

二、有效数字的正确表示(1)记录测量结果时，除最后一位数字外，前面的各位数字都必须是准确的。

(2)关于数字“0”要特别注意，它只有在数字之间和数字末尾才算作有效数字。

例如，50.4和0.0504都是三位有效数字。

(3)对于较大或较小的数字，必须用10的幂次前面的数字代表有效数字。

例如15000Ω这种写法，后面三个“0”无法知道是否为有效数字，为了明确表示有效数字的位数起见，写成1.5×l04Ω表示有二位有效数字；1.50×l04Ω就表示有三位有效数字；1.500×l04Ω就表示有四位有效数字。

同理，50.4mA应记为0.0 504A或5.04×l04 A,它表示有三位有效数字。

(4)表示常数的数字可以认为它的有效数字的位数为无限制。

(5)表示误差时，一般情况下只取一位有效数字，最多取二位有效数字。

例如，±2%、±2.5%。

三、有效数字的舍入规则为了保证各数据有相同的有效数字位数，表示测量结果时对多余的位数需要舍入。