物理实验的有效数字和数据处理

　　有效数字
　　带有一位不可靠数字的近似数据叫有效数据，有效数字的最后一位是测量者估读出来的，因此这一位数字是不可靠的，也是误差所在位。
　　计算中遵守有效数字规则：
　　(1)不可靠数字与别的数相加减、相乘除，所得的结果也是不可靠的。
　　(2)计算结果只能保留一位不可靠数字，但在计算过程中，可以保留两位不可靠数字，最后再四舍五入。
　　(3)物体的个数、实验的次数是准确数，它们与近似数相乘除时，有效数字的位数应等于原来近似数的有效数字位数。
　　有效数字的位数是从左起第一位非零数字算起到最后一位数字(含零)的总位数，其最后一位即不可靠数字，是估读得到的。
　　实验数据常用的处理方法
　　1、直接比较法中学物理的某些实验，只需通过定性的确定物理量间的关系，或将实验结果与标准值相比较，就可得出实验结论的，则可应用直接比较法。如研究"验证力的平行四边形定则"实验中，可直接比较实验中测出的合力和根据实验做出的平行四边形的对角线，比较两矢量的大小和方向，可确定是否达到了验证平行四边形定则的目的；在"研究电磁感应现象"的实验中，可在观察、记录的基础上，经过比较和推理，得出产生感应电流的条件和判定感应电流方向的方法。
　　2、描迹法描迹可形象直观地直接反映实验结果。如在"研究平抛物体的运动"实验中，用描迹法直接描绘小球的运动轨迹；在"电场中等势线的描绘"的实验中，用描迹法描绘等势线等。应用描迹法时应注意：
　　(1)所描出的曲线或直线应是平滑的，不应有突然的转折。
　　(2)个别点若偏离所描出的曲线太远，可认为是某种偶然因素所致，一般可将这样的点舍去。
　　(3)为能较为准确地描述所记录的曲线，实验所记录的点的总数不能太少，且应在所描范围内大致均匀分布。
　　3、平均法取算术平均值是减小偶然误差常用的数据处理方法，把待测物理量的若干次测量结果值相加后除以测量次数。平均法的基本原理是：在多次测量中，由偶然误差引起的正、负偏差出现的机会相等。故将多次的测量值相加时，所有偏差的代数和为零。
　　在求平均值时应注意在什么情况下求平均值，例如求凸透镜焦距时，应对每一组物距和像距求得的多个焦距值求平均值，而不应对各个物距和像距求平均值。
　　4、列表法把被测物理量分类列表表示出来，需说明记录表的要求，主要内容。列表法有制表方便，形式紧凑，数据易于比较等优点。列表法还常常是图表法的基础。列表法应注意：
　　(1)项目应包括名称及单位。
　　(2)实验测得的数据应按测量结果，取恰当的有效数字填入。
　　(3)自变量应按逐渐增加或减小的顺序排列。
　　5、图表法建立合理的坐标系，将实验数据作为坐标点在坐标系中表示出来，寻找坐标点之间的规律，作图处理数据的优点是直观、明显。由图像的斜率、截距、包围的面积、外推可以研究物理量之间的规律。
　　作图像时应注意以下几个方面：
　　(1)坐标轴代表的物理量要合理，这样便于找出规律，一般多选用直线作图线，因为直线明了直观，而曲线的规律不易判定。
　　在中学物理实验中，常取x或 1/x 为自变量，以便使做出的函数图像为直线，从而可直观的得出变量间的函数关系。在"测电池电动势和内阻"的实验中，以I为自变量作U-I图像；当函数与自变量x成反比例时，常以 1/x 为自变量。
　　(2)坐标建立要规范，坐标轴上要标明物理量，对应单位，注意正确选取横轴和纵轴的标度，横坐标和纵坐标的比例以及坐标起点，使所做出的图像大致布满整个图纸。如在"测电池电动势和内阻"的实验中，纵坐标U的起点可以不为零。
　　(3)选点要恰当，作图要规范，直线至少取5点，曲线10～15点，且在曲线弯曲处取点密集一些；对直线作图，应使直线通过尽可能多的点，不通过的点应均匀分布在直线两侧；对曲线作图要平滑，不能做成折线，对于有些特异性的点可以分析取舍。
　　(4)根据图像分析图线的斜率、截距等物理意义，计算斜率时应选取直线上相距较远的两点，而不一定要选取原来的数据点，这样便于取得更精确的平均值。