Измерения. Погрешность измерения

Научиться понимать, что такое измерение, почему возникают погрешности и как их учитывать при записи результатов.

В жизни мы постоянно что-то измеряем: температуру, время, длину, массу. Знание о погрешностях помогает понимать, насколько точны наши измерения, например, при покупке продуктов, строительстве или в медицине. В науке без учёта погрешностей невозможно сделать правильные выводы.

• Измерить физическую величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.
• Любое измерение даёт приближённое значение, так как идеально точных приборов не существует.
• Погрешность измерения — это отклонение результата измерения от истинного значения величины.
• Чем меньше цена деления прибора, тем точнее можно провести измерение.
• Погрешность измерений не может быть меньше цены деления прибора.
• Результат измерения записывают с учётом погрешности: (значение ± погрешность) единицы измерения.
• Для уменьшения случайной погрешности измерение повторяют несколько раз и находят среднее арифметическое.
• Точность измерения зависит от выбранного прибора и метода измерения.

Измерение

Процесс определения значения физической величины с помощью специальных приборов (например, линейки, термометра, весов).

Физическая величина

Свойство тела или явления, которое можно измерить (длина, масса, время, температура и другие).

Цена деления

Значение наименьшего деления шкалы прибора; показывает, какое изменение величины соответствует одному делению.

Погрешность измерения

Разница между измеренным значением и истинным значением величины; показывает, насколько результат может отличаться от реального.

Точность измерения

Степень близости измеренного значения к истинному; чем меньше погрешность, тем выше точность.

Эталон

Образец единицы измерения, с которым сравнивают измеряемую величину (например, эталон метра).

Среднее значение

Результат, полученный при сложении нескольких измерений и делении на их количество; помогает уменьшить случайную погрешность.

• Цена деления шкалы вычисляется по формуле: (максимальное значение − минимальное значение) / количество делений.
• Погрешность измерения обычно принимают равной половине цены деления прибора (для большинства школьных приборов).
• Результат измерения записывают в виде: A = a ± Δa, где a — измеренное значение, Δa — погрешность.
• При измерении длины линейкой с ценой деления 1 мм погрешность составляет 0,5 мм.
• Для повышения точности измерения повторяют несколько раз и вычисляют среднее арифметическое результатов.
• Единицы измерения в СИ: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), градус Цельсия (°C) и другие.
• Шкала прибора может быть равномерной (деления одинаковые) и неравномерной (например, у некоторых термометров).

1. Пример 1случай
   • Когда мы измеряем длину стола линейкой с ценой деления 1 мм, мы можем получить результат 120,5 см, но точное значение может быть 120,4 или 120,6 см — это и есть погрешность
2. Пример 2случай
   • При взвешивании яблока на кухонных весах с ценой деления 10 г мы получаем 200 г, но на самом деле масса может быть от 195 до 205 г
3. Пример 3случай
   • Термометр с ценой деления 1 °C показывает температуру 36,5 °C, но реальная температура может отличаться на 0,5 °C
4. Пример 4случай
   • Если измерить время падения шарика несколько раз (1,2 с, 1,3 с, 1,4 с), среднее значение 1,3 с будет ближе к истинному, чем каждое отдельное измерение

• Самая точная линейка в мире — атомный силовой микроскоп, который может измерять расстояния до 0,1 нанометра (это в миллион раз тоньше волоса).
• В Древнем Египте для измерения длины использовали локоть — расстояние от локтя до кончика среднего пальца, но у каждого фараона был свой эталон.
• Погрешность измерения времени на атомных часах составляет около одной секунды за 100 миллионов лет — это самые точные часы на Земле.

• При работе с измерительными приборами (линейка, термометр, весы) обращаться с ними аккуратно, не ронять и не ударять.
• Не использовать повреждённые приборы — они могут давать неверные показания.
• При измерении температуры термометром не касаться ртутного столбика руками и не разбивать термометр.

• Физические величины и их измерение
• Строение вещества
• Механическое движение
• Масса и плотность