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高中物理实验误差原因分析
任何测量结果都不可能绝对准确。测量值跟真实值之间的差异叫做误差。物理实验题经常考查误差分析。如：实验误差分析对考生来讲是个难点，感觉无所适从，不知从何入手，得分率很低。
怎样才能找到问题突破口呢？要解决这个问题，首先要了解误差产生的原因及其性质。测量误差按其产生的原因与性质可分为偶然误差和系统误差。
1．偶然误差
由偶然因素造成的误差叫做偶然误差。偶然误差主要是人引起的。 偶然误差产生的原因很多，归纳起来大致可分为以下两个方面： （1）读数误差
由于观测时目的物对得不准，读数不准确。如读电表示数时，视线未正对刻线。确定平衡（如天平）、估读数据时所引入的误差。 （2）人操作误差 例如用停表计时时，按下按钮的时刻总会稍有滞后或提前。又如在探究求合力的方法的实验中，用铅笔描下O点位置及细绳的方向时，O点位置及细绳的方向稍有偏离。 （3）作图误差
如用图像法处理实验数据时，坐标轴的单位选择不合理，描点不准，画图像偏离等。 （4）实验中各种微小因素的变动
例如，实验装置和测量仪器仪表在各次调整操作上的变动性，实验中电源电压的波动、环境的温度、湿度等变化所引起的误差。
偶然误差的基本特点是，当多次重复同一测量时，偏大和偏小的机会比较接近，可以用多次测量取平均值的方法来减小误差。 2．系统误差
系统误差指在一定条件下对同一物理量进行多次测量时，其误差按一定的规律变化，测量结果都大于真值或都小于真值。系统误差产生的原因可能是已知的，也可能是未知的。产生系统误差的原因主要有：
（1）由于仪器本身存在一定的缺陷或使用不当造成的。如仪器零点不准、仪器水平或铅直未调整、天平两臂不完全等长等。
（2）实验方法不完善或这种方法所依据的理论本身具有近似性。例如用单摆测量重力加速度时，忽略空气对摆球的阻力的影响，用安培表测量电阻时，不考虑电表内阻的影响等所引起的误差。
（3）实验者生理或心理特点或缺乏经验所引入的误差。例如有人读数时，头习惯性的偏向一方向，按动秒表时，习惯性的提前或滞后等。
系统误差的基本特点是，实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏小。
减小方法：提高实验仪器的测量精确度；改善实验原理；设计更精巧的实验方法。 【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，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
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。
【例2】在“验证力的平行四边形定则”的实验中，下列哪些措施能减小实验误差 。 A．两条细绳必须等长
B．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平面平行
C．拉橡皮条的细绳要稍长一些,标记同一条细绳的方向时两标记点要 适当远一些
D．实验前先把实验所用的两只弹簧测力计的挂钩相互钩住平放在桌面 上,向相反方向拉动，检查读数是否相同，若不同,则进行调节使之相同 【解析】
(1)实验中的系统误差主要是由弹簧测力计是否准确造成的；偶然误差主要是由拉橡皮条的各力是否在同一水平面内，沿细绳记录拉力的大小和方向是否准确，拉力的夹角是否合适等造成的。
(2)两条细绳是否等长，不会影响实验误差，A错误；避免拉力和纸面不平行，那样画出的力就不是实际作用力了，B可以减小误差；细绳稍长些，这样在描点画力的方向时，偏差少，误差小，C正确；实验前调节弹簧测力计，使得两个读数标准相同，这样画出的平行四边形才准确，可以减小误差，D正确。
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2022-04-11
