Наблюдения, опыты, измерения

Наблюдения, опыты, измерения

Погрешности измерений Кириллов Андрей Михайлович, учитель физики гимназии № 44 г. Сочи

Специальные слова для обозначения физических понятий называются

физическими терминами. Много специальных слов вошло и в разговорную речь. Например, скорость, электричество, энергия, сила и др.

Физическое тело (просто тело) – каждое из окружающих нас тел (камень,

мяч, ручка, телефон, парта, капля воды, лист дерева и др.)

Всякое тело имеет форму и объем

Тела могут иметь одинаковый объем, но различную форму. Например, бесформенный кусок пластилина и вылепленный из него фигурка слона.

Могут иметь одинаковую форму, но разный объем

Например, столовая и чайная ложки

Все, из чего состоят тела, называют веществом

Железо, алюминий, вода, бензин, воздух, углекислый газ – различные вещества.

Вода – вещество

Капля воды – физическое тело.

Металл – вещество

Металлическая ложка – тело.

Материя – все то, что существует в природе (во Вселенной) независимо

от нашего сознания (планеты, звезды, растительный и животный мир и др.)

Примеры другого вида материи (не видимой нам, но реально существующей)

являются свет, электромагнитные и радиоволны (микроволновая печь, сотовая связь).

СПОСОБЫ ПОЗНАНИЯ (источники физических знаний)

Наблюдения

Опыты (эксперименты)

Опыт отличается от простого наблюдения тем, что мы не ждем явления (с

моря погоды), а сами вызываем явление. Опыты проводятся с определенной целью и по заранее составленному плану.

ИЗМЕРЕНИЯ Во время наблюдений и опытов производят измерения

Для составления плана опытов (экспериментов) необходимо иметь догадки о протекании явления. Это называется выдвинуть гипотезу. Гипотеза – предварительные догадки оп протекании явления.

Следующий шаг – это обдумывание и объяснение результатов проведенных

опытов (экспериментов), нахождение причин и закономерностей наблюдаемых явлений. Сделать выводы.

Физические величины

При изучении физических явлений мы проводим различные измерения (например, время, высота и скорость падения камня). Физическая величина (в примере – это скорость, высота и время) – это то, что можно измерить.

На обёртке шоколадки написано «масса 100 г», в календаре мы читаем

«время восхода Солнца 6 ч», а на упаковке с новогодними свечами «длина 20 см». Откуда появляются эти числа? Числовые значения величин появляются в ходе их измерений. Измерить – значит сравнить с мерой, то есть образцом для сравнения. Например, мерой для массы шоколадки служат гири, мерой длины свечей – деления на линейке, а мерой времени восхода Солнца – положение стрелки на циферблате часов.

Измерения

Измерить какую-либо величину – сравнить ее с величиной, принятой за единицу. Данная единица называется единицей измерения рассматриваемой физической величины.

Для каждой физической величины приняты свои единицы

Например, в системе единиц измерения СИ (международная система единиц) масса m – единица 1 кг (килограмм) [m]=1 кг - длина L – единица 1 м (метр) [L]=1 м время t – единица 1 c (секунда) [t]=1 кг

Приставки к названиям единиц

Для измерения величин, больше единицы, применяются кратные единицы. Д - дека – 10 (1 Дл = 10 литров) г – гекто – 100 или 102 (1 га = 100 ар) к – кило – 1000 или 103 (1 км = 1000 м) М – мега – 1000000 или 106 (1 Мт = 1000000 т)

Для измерения величин, меньших единицы, применяются дольные единицы

д - деци – 0,1 или 10-1 (1 дм = 0,1 м, 10 дм = 1 м) с – санти – 0,01 или 10-2 (1 см = 0,01 м, 10 см = 1 дм = 0,1 м, 100 см = 10 дм = 1 м) м – милли – 0,001 или 10-3 (1 мм = 0,001 м, 10 мм = 1 см = 0,01 м, 1000 мм = 1 м) мк – микро – 0,000001 или 10-6 (1 мкм = 10-6 м, 1000 мкм = 1 мм = 0,001 м, 106 мкм = 1 м)

Измерительные приборы

Измерительный цилиндр (мензурка)

Линейка рулетка

Осциллограф Управляюще-измерительные комплексы

Шкала приборов

На приборе нанесены штриховые деления, а рядом написаны значения величин, соответствующие делениям.

Цена деления шкалы

Цена деления (ЦД) – это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Алгоритм определения ЦД: 1) выбрать на шкале два ближайших оцифрованных штриха; 2) сосчитать количество делений между ними; 3) разность значений около выбранных штрихов разделить на количество делений.

Точность и погрешность измерений

Никакая мера или измерительный прибор не являются абсолютно точными. Проделаем опыт. Возьмём две чугунные гири по 1 кг, которые применяются в торговле. Поставим их на чаши лабораторных весов. Они покажут, что массы гирь не вполне одинаковы. Различие может достигать нескольких граммов!

Причин этому несколько: неточность изготовления гирь, их износ при

длительном использовании, налипание частиц пыли и другие. Эти и подобные им другие причины всегда приводят к тому, что измерительные приборы и меры всегда вносят в результат измерения некоторую неточность – погрешность. Погрешность измерения не может быть больше цены деления измерительного прибора, поэтому чем меньше цена деления, тем больше точность измерения.

Наши действия с измерительными приборами и мерами тоже вносят в

результат измерения некоторую погрешность. Обратимся к рисунку. Слева показано измерение длины карандаша, когда мы смотрим на него спереди, например, сидя на стуле. А справа показано измерение длины, когда мы смотрим на карандаш сверху, к примеру, склонившись над партой. Поэтому, несколько раз измеряя линейкой длину одного и того же карандаша, каждый из нас может получить несколько отличающиеся результаты. Например, значения 18,7 см, а также 18,8 см.

Как уменьшить погрешность

Итак, неточность измерительных приборов и мер, а также неточность наших действий с ними приводят к тому, что результат любого измерения всегда имеет некоторую погрешность. Какое же из значений взять для записи результата измерения длины карандаша? Можно выбрать любое, но можно провести дополнительные измерения. То есть снова совместить конец карандаша с нулевой отметкой шкалы, а глаз точнее расположить над концом грифеля. Такой метод многократных измерений позволяет с большей уверенностью выбрать одно из значений длины карандаша, например, первое – 18,7 см. Пользуйтесь этим методом!!!

При выполнении лабораторных работ или просто измерений следует считать

что: погрешность измерений ? (греч. буква «дельта») равна половине цены деления шкалы измерительного прибора. ?=ЦД:2

Запись результата измерений с учетом погрешности

Например, если измеренное значение длины карандаша равна L=18,7 см, а

цена деления линейки 1 мм, то погрешность измерения будет равна ? = 1 мм : 2 = 0,5 мм = 0,05 см Истинное значение длины карандаша, таким образом, в интервале от 18,65 см до 18,75 см. Это можно записать как L=(18,7±0,05) см.

Итак, при записи величин, с учетом погрешности, следует пользоваться

следующей формой: А=a±?, где А – измеряемая величина, а – результат измерений.