有效數字和數據處理

　　有效數字和數據處理

　　有效數字

　　帶有一位不可靠數字的近似數據叫有效數據，有效數字的最后一位是測量者估讀出來的，因此這一位數字是不可靠的，也是誤差所在位。

　　計算中遵守有效數字規則：

　　(1)不可靠數字與別的數相加減、相乘除，所得的結果也是不可靠的。

　　(2)計算結果只能保留一位不可靠數字，但在計算過程中，可以保留兩位不可靠數字，最后再四舍五入。

　　(3)物體的個數、實驗的次數是準確數，它們與近似數相乘除時，有效數字的位數應等于原來近似數的有效數字位數。

　　有效數字的位數是從左起第一位非零數字算起到最后一位數字(含零)的總位數，其最后一位即不可靠數字，是估讀得到的。

　　實驗數據常用的處理方法

　　1、直接比較法中學物理的某些實驗，只需通過定性的確定物理量間的關系，或將實驗結果與標準值相比較，就可得出實驗結論的，則可應用直接比較法。如研究"驗證力的平行四邊形定則"實驗中，可直接比較實驗中測出的合力和根據實驗做出的平行四邊形的對角線，比較兩矢量的大小和方向，可確定是否達到了驗證平行四邊形定則的目的；在"研究電磁感應現象"的實驗中，可在觀察、記錄的基礎上，經過比較和推理，得出產生感應電流的條件和判定感應電流方向的方法。

　　2、描跡法描跡可形象直觀地直接反映實驗結果。如在"研究平拋物體的運動"實驗中，用描跡法直接描繪小球的運動軌跡；在"電場中等勢線的描繪"的實驗中，用描跡法描繪等勢線等。應用描跡法時應注意：

　　(1)所描出的曲線或直線應是平滑的，不應有突然的轉折。

　　(2)個別點若偏離所描出的曲線太遠，可認為是某種偶然因素所致，一般可將這樣的點舍去。

　　(3)為能較為準確地描述所記錄的曲線，實驗所記錄的點的總數不能太少，且應在所描范圍內大致均勻分布。

　　3、平均法取算術平均值是減小偶然誤差常用的數據處理方法，把待測物理量的若干次測量結果值相加后除以測量次數。平均法的基本原理是：在多次測量中，由偶然誤差引起的正、負偏差出現的機會相等。故將多次的測量值相加時，所有偏差的代數和為零。

　　在求平均值時應注意在什么情況下求平均值，例如求凸透鏡焦距時，應對每一組物距和像距求得的多個焦距值求平均值，而不應對各個物距和像距求平均值。

　　4、列表法把被測物理量分類列表表示出來，需說明記錄表的要求，主要內容。列表法有制表方便，形式緊湊，數據易于比較等優點。列表法還常常是圖表法的基礎。列表法應注意：

　　(1)項目應包括名稱及單位。

　　(2)實驗測得的數據應按測量結果，取恰當的有效數字填入。

　　(3)自變量應按逐漸增加或減小的順序排列。

　　5、圖表法建立合理的坐標系，將實驗數據作為坐標點在坐標系中表示出來，尋找坐標點之間的規律，作圖處理數據的優點是直觀、明顯。由圖像的斜率、截距、包圍的面積、外推可以研究物理量之間的規律。

　　作圖像時應注意以下幾個方面：

　　(1)坐標軸代表的物理量要合理，這樣便于找出規律，一般多選用直線作圖線，因為直線明了直觀，而曲線的規律不易判定。

　　在中學物理實驗中，常取x或1/x為自變量，以便使做出的函數圖像為直線，從而可直觀的得出變量間的函數關系。在"測電池電動勢和內阻"的實驗中，以I為自變量作U-I圖像；當函數與自變量x成反比例時，常以1/x為自變量。

　　(2)坐標建立要規范，坐標軸上要標明物理量，對應單位，注意正確選取橫軸和縱軸的標度，橫坐標和縱坐標的比例以及坐標起點，使所做出的圖像大致布滿整個圖紙。如在"測電池電動勢和內阻"的實驗中，縱坐標U的起點可以不為零。

　　(3)選點要恰當，作圖要規范，直線至少取5點，曲線10～15點，且在曲線彎曲處取點密集一些；對直線作圖，應使直線通過盡可能多的點，不通過的點應均勻分布在直線兩側；對曲線作圖要平滑，不能做成折線，對于有些特異性的點可以分析取舍。

　　(4)根據圖像分析圖線的斜率、截距等物理意義，計算斜率時應選取直線上相距較遠的兩點，而不一定要選取原來的數據點，這樣便于取得更精確的平均值。