华理大物实验答案(误差与有效数字,基本测量)

误差与有效数字练习题答案

1.有甲、乙、丙、丁四人，用螺旋测微计测量一个铜球的直径，各人所得的结果表达如下：d甲 =（1.2832±0.0003）cm ，d乙 =（1.283±0.0003）cm ，d丙 =（1.28±0.0003）cm ，d丁 =（1.3±0.0003）cm ，问哪个人表达得正确？其他人错在哪里？

答：甲对。其他人测量结果的最后位未与不确定度所在位对齐。

2.一学生用精密天平称一物体的质量m ，数据如下表所示： Δ仪 =0.0002g

请计算这一测量的算术平均值，测量标准误差及相对误差，写出结果表达式。

m

mi

3.61232g n

A类分量： St0.683n11.110.0001080.000120g

B类分量： u0.683仪0.6830.00020.000137g

合成不确定度：U0.000182g=0.00018g 取0.00018g ，测量结果为：

mU(3.61232相对误差: E

0 1( P=0.683 ) 0.00g8)

U0.00018

0.005% m3.61232

3.用米尺测量一物体的长度，测得的数值为

试求其算术平均值，A类不确定度、B类不确定度、合成不确定度及相对误差，写出结果表达式。

L

Li

98.965cm， n

A类分量: St0.683n10.006=0.0064cm

B类分量: u0.683仪0.6830.050.034cm

合成不确定度: U0.035cm=0.04cm 相对误差: E

U0.040.04% ( P=0.683 ) 98.96

结果: U(98.960.04)cm

4.在测量固体比热实验中，放入量热器的固体的起始温度为t1 ±St1= 99.5 ± 0.3℃，固体放入水中后，温度逐渐下降，当达到平衡时，t2 ±St2= 26.2 ± 0.3℃，试求温度降低值t =t2 – t1的表示式及相对误差。

222

处理：t =t2 – t1=26.2-99.5=-73.3℃, U =2t1St20.30.30.5℃ ,

E

U0.5

0.7% （或 -0.7℅）t73.3

t =( -73.3 ± 0.5)℃ ( P=0.683 )

5.一个铅质圆柱体，测得其直径为d ±Ud =（2.040±0.003） cm ，高度为 h±Uh=（4.120 ± 0.003）cm，质量为m±Um =（149.10 ± 0.05）g。试求：（1）计算铅的密度ρ；（2）计算铅的密度ρ的相对误差和不确定度；（3）表示ρ的测量结果。处理：（1）

m4m4149.10

11.072g/㎝3 22

Vdh3.141592.0404.120

0.050.0030.003

（2）E40.00300.3%

149.102.0404.120

UE11.0720.0030.0330.04g

U

222

（3） U(11.070.04) g/㎝3 ( P=0.683 )

6.按照误差理论和有效数字运算规则改正以下错误：（1）N =10.8000±0.3cm

正：N =（10.8±0.3）cm ，测量误差决定测量值的位数（测量结果存疑数所在位与误差对齐）（2）有人说0.2870有五位有效数字，有人说只有三位，请纠正，并说明其原因。

答：有效数字的位数应从该数左侧第一个非零数开始计算，0.2870应有四位有效数字。其左端的“0”为定位用，不是有效数字。右端的“0”为有效数字。

（3）L =28cm =280mm

正：L =2.8×10mm ，改变单位时，其有效数字位数不变。（4）L =（28000±8000）mm

正：L =（2.8±0.8）×10mm ，误差约定取一位有效数字。 7.试计算下列各式（在书写计算过程中须逐步写出每步的计算结果）：（1）已知y = lg x ，x ±σx =1220 ± 4 ，求y ：处理：

y = lg x = lg 1220 =3.0864

Uy

Ux4

=0.0014 xln101220ln10

yUy3.08640.0014 ( P=0.683 )

（2）已知y = sinθ ，θ±Sθ=45°30´±0°04´ ，求y ：处理： y = sin45°30´=0.7133

4

Uy =∣cosθ∣Uθ =∣cos45°30´∣=0.0008 ,

18060

yUY0.71330.0008( P=0.683 )

8.某同学在弹簧倔强系数的测量中得到如下数据：

其中F为弹簧所受的作用力，y为弹簧的长度，已知y-y0 =（

）F ，用图解法处理数据（必须用直角坐

标纸，不允许用代数方格纸或自行画格作图），从图中求出弹簧的倔强系数k ，及弹簧的原长y0 。处理：按要求作图（见作图示意，注意注解方框里内容的正确表达，正确取轴和分度，正确画实验点和直线拟合，正确取计算斜率的两点），

计算斜率 tg计算倔强系数 k

y2y123.588.50

1.508cm/g

F2F113.003.00

1tg



0.6631g/cm 1.508

通过截距得到弹簧原长为4.00cm。

实验名称基本测量—长度和体积的测量

姓名学号专业班实验班组号教师

阅读材料：p.38§2.2.1.1“游标与螺旋测微原理”。

一. 预习思考题

1、游标卡尺的精度值是指：主尺最小分度值与游标分度格数之比。

根据左图游标卡尺的结构，请字母表示：游标卡尺的主尺是： D ；游标部分是：E ；测量物体外径用：；测量内径用：量深度用：C 。下图游标卡尺的读数为： 12.64mm(1.264cm) 。

2、左图螺旋测微器（a）和（b）的读数分别为：5.155mm和 5.655mm。螺旋测微器测量前要检查并记下零点读数，即所谓的初始读数；测量最终测量结果为末读数减去初始读数。下图的两个初始读数分别为（左） 0.005mm 和（右）-0.011mm 。 3、在

检查零点读数和测量长度时，切忌直接转动测微螺杆和微分筒，而应轻轻转动棘轮。

4、螺旋测微器测量完毕,应使留有空隙，以免因热胀而损坏螺纹。

基本测量数据处理参考（原始数据均为参考值）

圆筒容积的计算： V =

211πdh =×3.1416×2.4772×4.435 = 21.37 cm3 44

EV  UV = VEV = 21.37*0.013 = 0.28 cm3, V±SV = (21.37 ± 0.28) cm3 ( P=0.683 )

2.钢珠的测量测量量具：螺旋测微计；Δ仪 = 0.004mm ；初读数= -0.002mm

（钢珠测量部分练习不确定度）

‘

，D'=D末D初5.9860.

0025.988

A分量S=t0.683（n-1）S'=1.11×0.0012=0.0013mm

B分量u =0.683Δ仪=0.683×0.004=0.0027mm ， UD'0.003mm

D'±U

=（5.988±0.003）mm

钢珠体积的计算：

3U'110.003'

D=×3.1416×5.9883 =112.42mm3 EV' =3D30.0020.2％ 665.988D'

V'=

EV'V'0.002112.420.22mm3(或者0.23mm3) ， V'±UV'=(112.42±0.22)mm3