测量与不确定度:数字有多可靠
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物理结论建立在测量上,但任何测量都有有限精度。用最小分度1毫米的尺测桌长,写成 1.234567 米并不会更科学;多出来的小数没有仪器依据。正确记录既要有数值和单位,也要诚实表达精度。
量程与分度值
测量前先看量程是否覆盖对象、分度值是否满足需要。用量程过大的仪器测小变化,读数太粗;超过量程则可能损坏仪器或得到无效结果。电表还要确认接线柱和档位。
读数规则
视线应尽量垂直刻度,避免视差;零点不在零位时要记录零点误差。估读到哪一位取决于仪器类型和课程约定,不能为追求小数位任意想象。
重复测量的意义
测摆周期时记录10个周期,比只测1个更能减小按表反应时间占比;同一条件重复多次取平均可减小随机波动。但系统偏差,如尺子本身刻度错误,不会因平均而消失。
异常值不能随意删
某次结果偏离明显,应先检查操作、记录和装置。若有明确原因可注明并重测;若找不到原因,要保留并讨论。只删除“不喜欢”的数据会制造虚假一致。
结果与误差来源
报告应写测量值、单位、重复次数、波动范围和主要误差来源,并区分可通过改进操作减小的误差与仪器固有限制。
实验:用两种方法测一枚硬币直径,比较单次直测与十枚并排后求平均,说明各自限制。
小纸条
为什么重复测量取平均不能消除所有误差?