Урок 2: Физические измерения

Получаем d = 0,11 мм = 0,00011 м. Это число очень мало.

Физические измерения

Числа использовались для того, чтобы помочь нам сравнивать объекты по размеру. Например, в известном мультфильме длина удава-констриктора измерялась в “попугаях” путем сравнения длины удава-констриктора с длиной попугая.

Из мультфильма “38 попугаев”.

Удав-душитель достигает длины 38 “попугаев”. Очевидно, что удав-душитель в 38 раз длиннее попугая. Но попугаи – это совсем другое. Если взять другого попугая, то тот же удав-констриктор будет, скажем, 45 “попугаев” в длину. Что делать?

Нужно найти тело, которое можно принять за единицу измерения, с которым можно сравнивать другие тела.

На практике людям часто приходится измерять длину, массу и время. В разных странах введены разные единицы измерения этих величин. Существовали такие единицы измерения, как “механическая лошадь”, куб, бочка. Но ведь и локоть, и ствол могут быть разными, поэтому о точности работы говорили более или менее.

Сравнивать следует только однородные физические величины. Длина тела должна сравниваться с длиной другого тела, а масса тела должна сравниваться только с массой другого тела, принятой за единицу. Таким образом, массу мультяшного удава-констриктора можно сравнить с массой обезьяны. Удав-констриктор имеет массу 195 “обезьян”. Что бы это значило?

Выходом из ситуации стало введение системы единиц СИ. Чтобы измерить любую величину, необходимо сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу. Как же выбрать эти единицы?

Наиболее распространенными измерениями являются длина, расстояние и пройденный путь. Все эти измерения даны в метрах. Один метр определяется следующим образом. Они взяли одну сорокамиллионную часть меридиана, который проходит через столицу Франции, Париж. Длина этой части была принята равной 1 метру. На стержне, изготовленном из иридия и платины, отмечены два деления, расстояние между которыми составляет один метр. Этот сплав наименее восприимчив к температурным воздействиям, которые могут изменить длину тела. Эта планка является стандартом длины, с которым сравниваются единицы длины во многих странах мира. Измерительные линейки являются многократными копиями эталона и могут использоваться как таковые.

Стандарт длины

Первый метровый стандарт был изготовлен из латуни в 1795 году. С 1960 года стандарт, изготовленный из сплавов иридия и платины, выпускается в электронном виде.

Существует также стандарт веса в один килограмм. Он также изготавливается из иридия и платины.

Эталоны длины и веса хранятся в Севре под Парижем, где находится Международное бюро мер и весов. В 1960 году метр начали сравнивать с величинами, относящимися к отделу “световых явлений”. Детали света изучаются в средней школе.

Единицей времени, связанной со светом, является 1 секунда. До 1960 года (год введения СИ) время основывалось на вращении Земли вокруг Солнца – 1 год, который по календарю состоит из 12 месяцев. Месяцы делятся на дни – время полного вращения Земли вокруг своей оси, сутки состоят из 24 часов, в каждом из которых 60 минут. Одна шестидесятая часть минуты – это секунда.

За временем “следят” очень точные часы – устройство, предназначенное для измерения времени. Работа каждых часов основана на повторяющихся процессах – осцилляциях. Чем короче период (время одного полного колебания), тем точнее часы.

При изучении быстропротекающих процессов необходимо измерять миллиарды секунд или даже более мелкие доли секунд. Именно для этого используются атомные часы.

Ученик седьмого класса, конечно, может измерить длину и время; вес продуктов питания определяется продавцами на весах.

Во время изучения физики вы узнаете о различных физических величинах, а также о способах и методах их измерения. Теперь вам нужно знать, что для того, чтобы измерить физическую величину

• чтобы измерить физическую величину, ее необходимо сравнить с однородной величиной, принятой за единицу;
• физические величины основаны на эталонных значениях, т.е. эталонных образцах.
• Все величины имеют свои методы, оборудование и единицы измерения.

Международная система единиц состоит из семи основных единиц, двух дополнительных единиц и необходимого количества производных единиц.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ШКАЛЫ

Шкалы наименований являются качественными, а не количественными шкалами и не содержат нулей и единиц (например, цветовые шкалы).

Такие шкалы используются для классификации объектов, свойства которых существуют только в терминах эквивалентности (соответствие или несоответствие). Эти свойства не могут рассматриваться как физические величины, поэтому шкалы такого рода не являются шкалами FS. В шкалах наименований оценка производится с помощью человеческих чувств, наиболее подходящий результат выбирается большинством экспертов. Поскольку эти шкалы характеризуются только отношениями эквивалентности, они не включают понятия нуля, “больше или меньше” и единицы измерения.

Порядковая шкала – описывает значение измеряемой величины в баллах (например, шкала землетрясений; сила ветра и т.д.).

Она монотонно изменяется и позволяет установить отношение большего к меньшему между величинами, характеризующими это свойство. Ноль существует или не существует, но в принципе невозможно ввести единицы измерения, потому что для них нет отношения пропорциональности, поэтому невозможно оценить, во сколько раз больше или меньше то или иное проявление свойства.

Интервальная шкала – имеет условное значение ноль, а интервалы определяются условно (напр. шкала времени, шкала длины).

Эти шкалы являются дальнейшим развитием порядковых шкал. Шкала состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольную точку отсчета – нулевую точку. К таким шкалам относятся календарная шкала и температурная шкала.

Шкала соотношений – имеет естественное нулевое значение, а единица измерения определяется условно, в зависимости от требования к точности измерения (например, весы).

С формальной точки зрения, эта шкала является интервальной шкалой натурального происхождения. Все арифметические операции применимы к значениям, полученным по шкале соотношений, что имеет большое значение при измерении ФВ.

Это физическая ситуация, в которой мы находимся. Мы подобны рыбам, а все эти измерения – более трехмерные, новые среды, которые мы не можем воспринимать. В действительности Теория струнТеория относительности, которая пытается примирить относительность с квантовой механикой (законы очень большого с очень маленьким), работает только в том случае, если мы предполагаем, что существует гораздо больше, чем привычные нам четыре измерения. Физики считают, но пока не могут доказать, что в Мультиверс существует до 11 измерений. Да, Мультивселенная – это место, где вселенные – пузырьки, которые иногда сливаются или расходятся. Это расщепление вселенских пузырей является одной из возможностей того, что может вызвать Большой взрыв..

Пятое измерение.

Из этой точки возникают более высокие измерения. Ученые считают, что они невидимы для нас, потому что существуют на субатомном уровне. Эти размеры сворачиваются сами по себе в процессе, известном как сгущение. Размеры здесь действительно соответствуют возможностям.

Новый мир будет создан в пятом измерении, что позволит нам увидеть сходства и различия между нашим миром и этим новым миром, существующим в том же месте и имеющим то же происхождение, что и наша планета, а именно в результате Большого взрыва.

1. Выберите один из следующих приборов: a) шкальные приборы, b) цифровые приборы.

Физические величины. Измерение физических величин. Точность и неопределенность измерений

1) Преподавание: обеспечить формирование представлений учащихся о физических величинах, обеспечить усвоение учащимися теоретических знаний об основных характеристиках физических величин, ознакомить учащихся с простейшими измерительными приборами, научить определять цену деления и точность отсчета при использовании различных шкал.

2) Развитие: Способствовать расширению представлений учащихся о физике; умению находить определенные закономерности; развитию памяти, самостоятельности суждений.

3) Образовательный: интерес, любопытство, наблюдение, тщательное ведение записей.

Прогресс в обучении:

1. организационная стадия.

Здравствуйте, прежде чем мы начнем урок, я хочу, чтобы каждый из вас был настроен на работу.

2.

Прежде чем мы начнем второй урок нашего урока физики, я хочу напомнить вам о том, что мы обсуждали на предыдущем уроке.

Мы ввели понятие “физическое тело”. Что это такое? Это каждый предмет, мир вокруг нас.

Физическое явление – это все изменения, которые происходят в физических полях и телах.

Физические величины используются для описания физических тел и физических явлений.

Например, чтобы описать деревянный брусок, мы должны использовать такие физические величины, как масса, длина, ширина, высота и объем.

Откройте свои тетради и запишите число и тему нашего урока.

3. Этап новых знаний.

Физические величины используются для описания физических тел и физических явлений.

Например, чтобы описать деревянный брусок, мы должны использовать такие физические величины, как масса, длина, ширина, высота и объем.

Это означает, что физическая величина – это то, что мы можем измерить. Измеряемое свойство тела или явления.

Каждая физическая величина имеет название, например, масса; буквенное обозначение (масса обозначается латинской буквой um), способ измерения (с помощью весов), числовое значение (например, масса человека равна 45) и единицу измерения (кг). Мы понимаем, что масса тела составляет 45 кг.

У каждой физической величины есть своя единица измерения. Для удобства во всех странах мира принято использовать одни и те же единицы измерения физических величин. С 1963 года во многих странах мира используется Международная система единиц – СИ (Международная система). В этой системе основной единицей длины является метр, времени – секунда, а массы – килограмм.

Существуют единицы, которые в 10, 100, 1000 раз превышают принятые единицы. Такие единицы называются кратными, а их названия происходят от соответствующих греческих префиксов. Например, десять соответствует префиксу “дека”, сто – “гекто”, тысяча – “кило”.

Если используются единицы, в 10, 100, 1000 раз превышающие принятые (это дробные единицы), то используются префиксы, взятые из латыни. “Деци” – это ноль целых одна десятая, санти – ноль целых одна сотая, мили – ноль целых одна тысячная.

Измерения очень важны в нашей жизни и требуют наличия измерительных приборов. Простейшими инструментами для измерения длины являются линейка, рулетка и измерительная лента.

Для измерения объема жидкости используйте мензурку, мерный цилиндр или колбу.

Для измерения температуры используйте комнатный, водяной и медицинский термометры. Медицинские термометры, с другой стороны, бывают электронными и ртутными.

Существуют и другие измерительные приборы. Например, секундомер и часы. Силы – динамометр. Давление, атмосферное давление – барометр, газов в сосуде – манометр.

Счетчики делятся на шкальные и цифровые. Каждый измеритель шкалы имеет шкалу и значение шкалы.

Шкала измерительного прибора – это набор знаков и цифр, которые находятся на считывающем устройстве и соответствуют последовательным значениям измеряемой величины.

Значение деления – это значение наименьшего деления на шкале прибора.

Чтобы вычислить число деления шкалы, вычтите разность из большего числа, соответствующего любому делению, и разделите полученную разность на количество делений между цифрами. Вы получаете 0,1 сантиметра на деление.

Какой прибор точнее, чье значение деления меньше или больше?

Рассмотрим измерительную ленту (A) и линейку (b). Единицы измерения обоих инструментов одинаковы!

Чтобы найти значение шкалы, возьмите два соседних значения на шкале, вычтите меньшее значение из большего и разделите на количество делений между этими двумя числами. Получаем, 1 сантиметр на деление.

Также определите значение деления для линейки. Число делений в данном случае равно 10. Мы получаем ноль очков по одному сантиметру на деление.

Более точной является линейка с меньшим значением шага. Это означает, что данная линейка является более точной, чем измерительная лента.

Таким образом, при меньшем значении градуировки мы с меньшей вероятностью можем ошибиться.

Какова погрешность измерительных приборов?

Погрешность равна половине значения шкалы.

Например, погрешность измерения температуры равна половине значения деления данного термометра.

Найдите его, определив значение деления термометра.

Возьмите два любых значения, например, 20 и 10, вычтите меньшее из них и разделите на количество делений между ними. Поэтому она равна 2 градусам на деление.

Поэтому ошибка равна 1 градусу.

Как это записать?

T = 20±1 C, где 20 – показания термометра, 1 – ошибка, знак минус на столбе используется потому, что можно сделать ошибку как вверх, так и вниз.

При записи значений в зависимости от погрешности используйте формулу, где

A – измеренное значение,

a – результат измерения,

A – погрешность измерения, – греческая буква “дельта”.

Так что же значит измерять физическую величину?

Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.

Например, чтобы измерить длину отрезка между точками A и B, нужно закрепить линейку и с помощью шкалы определить, сколько сантиметров поместится между этими точками.

Если физическая величина измеряется непосредственно путем снятия данных со шкалы прибора, то такое измерение называется прямой линией. Например, измерение длины планки, ширины или высоты планки.

А как определить объем самого стержня? Разумеется, с помощью формулы. Объем – это произведение длины, ширины и высоты.

В этом случае, когда физическая величина (объем) определяется по формуле, говорят о косвенном измерении.

3. Этап обобщения и закрепления нового материала.

Итак, давайте сделаем несколько основных выводов:

– Физическая величина – это измеряемое свойство тела или явления.

– Каждый измерительный прибор имеет шкалу и значение шкалы.

– Шкала измерительного прибора – это набор знаков и цифр на единице шкалы, который соответствует ряду последовательных значений измеряемой величины.

– Значение градуировки (C) – это наименьшая градуировка на шкале инструмента.

– Чтобы определить значение деления шкалы, вычтите меньшее число из большего числа, соответствующего любому делению, затем разделите разность на количество делений между цифрами

– Погрешность измерительных приборов равна половине значения шкалы.

Чтобы вспомнить пройденный материал, давайте ответим на ряд вопросов.

Что такое физическая величина? Какие основные физические величины входят в систему СИ? С какими приборами для измерения шкалы вы знакомы? С какими цифровыми измерительными приборами вы знакомы? Перечислите приборы для измерения длины, времени, температуры. Какова величина шага? Как определить величину высоты тона инструмента? От чего зависит точность измерительного прибора? На что следует обратить внимание при выборе измерительного инструмента? В чем разница между кратным и долевым числом? Что значит измерять косвенно или напрямую?

4. Отражение.

Я хотел бы услышать ваше мнение о сегодняшнем уроке: что вам понравилось, что не понравилось, о чем бы вы хотели узнать больше.

5. Домашнее задание: § 4- 5.

Выберите между а) масштабными и б) цифровыми измерительными приборами.

Линейка, электронные весы, напольные весы, секундомер, механические наручные часы, электронные настенные часы, динамометр, мензурка, мерный стакан, барометр, манометр. 2.

2 Определите значение шкалы данного прибора.

3 Определите значение деления этого термометра. 4.

4 Определите значение деления и точность этой линейки.

5. Какая из приведенных измерительных лент более точная? Почему? Что точнее для измерения длины стола линейка или рулетка? Почему.

Кратные единицы также используются в расчетах, целые степени десятков выше основной единицы измерения. Например: 1 км = 1000 м, 1 дм = 10 см (сантиметров), 1 м = 100 см, 1 кг = 1000 г. Или частные единицы, которые на одну десятую градуса меньше основной единицы: 1 см = 0,01 м, 1 мм = 0,1 см.

Основные типы ошибок измерения

Несовершенство измерительных приборов и человеческих органов чувств, а зачастую и природа самого измеряемого вещества приводят к тому, что результат любого измерения получается с определенной степенью погрешности, т.е. эксперимент дает не истинное значение измеряемого вещества, а скорее приближенное.

Точность измерения определяется близостью этого результата к истинному значению измеряемой величины или к истинному среднему значению, количественной мерой точности измерения является неопределенность. Обычно приводится абсолютная погрешность измерения.

Основные виды погрешности измерения включают:

1. Серьезные ошибки (промахи), которые являются результатом небрежности или невнимательности экспериментатора. Например, случайный подсчет измеряемой величины без необходимых инструментов, неправильное прочтение числа на шкале и тому подобное. Этих ошибок можно легко избежать.
2. Случайные ошибки возникают по различным причинам, влияние которых варьируется от эксперимента к эксперименту и не может быть предсказано заранее. Эти ошибки следуют статистическим закономерностям и рассчитываются с помощью методов математической статистики.
3. Систематические ошибки возникают в результате неправильных методов измерения, неисправных приборов и т.д. Одним из видов систематической погрешности является инструментальная погрешность, которая определяет точность приборов. В процессе считывания результат измерения неизбежно округляется, учитывая значение деления и, таким образом, точность прибора. Этот тип ошибок неизбежен и должен учитываться наряду со случайными ошибками.

В предлагаемых руководствах даны окончательные формулировки теории неопределенности, необходимые для математической оценки результатов измерений.

Контрольно-измерительные операции могут быть определены как:

Оглавление

Виды измерений

• по методам измерения – прямые и косвенные, кумулятивные и комбинированные;
• по своему назначению – на технические и метрологические
• по точности – детерминированные и случайные;
• по отношению к изменениям измеряемой величины – на статические и динамические;
• в зависимости от количества измерений – на однократные и многократные;
• относительные и абсолютные измерения, по результатам измерений.

Методы измерения

• Метод прямой оценки – это метод измерения, при котором значение величины определяется непосредственно с помощью показывающего прибора (например, по положению стрелки на головке штангенциркуля, схождению меток на верньерном штангенциркуле и т.д.).
• Метод сравнения с мерой: метод измерения, при котором измеряемая величина сравнивается с воспроизводимой мерой (использование простых и нераспространенных штапельных манометров, пробок и т.д.)
  • Нулевой метод измерения – это метод сравнения с измеряемой величиной, при котором результирующее воздействие измеряемой величины и измеряемой величины на аппарат сравнения сводится к нулю;
  • Метод измерения путем замещения – это метод сравнения с мерой, при котором измеряемая величина заменяется мерой известного значения этой величины.
  • Метод дополнительного измерения – это метод сравнения с мерой, при котором измеряемая величина дополняется мерой той же величины таким образом, что на сравнивающее устройство воздействует их сумма, равная заранее определенному значению (например, использование рассчитанного набора калибровочных блоков);
  • Дифференциальный метод измерения – это метод измерения, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной с известным значением, которое незначительно отличается от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разница между этими двумя значениями (например, аттестация единых эталонов после использования и эталона, хранящегося в метрологическом центре). [4][5]

  По назначению

  Технические и метрологические измерения

  По точности

  Детерминированные и случайные [6]

  По отношению к изменению измеряемой величины

  Статические и динамические

  В зависимости от количества измерений

  Единичные и множественные

  На основе результатов измерений

  • Абсолютное измерение – это измерение, основанное на прямом измерении одной или нескольких основных величин и/или использовании значений физических констант.
  • Относительное измерение – это измерение отношения величины к одноименной единице или измерение изменения величины по отношению к одноименной единице, принятой за эталон.

Читайте далее:

• Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.
• Стандарт измерения единицы измерения.
• Термометр. Типы и конструкция. Эксплуатация и использование. Характеристики.
• Измерители температуры воздуха – характеристики и особенности современных измерительных приборов.
• Что означает класс точности измерительного прибора; Школа для электриков: электротехника и электроника.
• Температура – карта знаний.
• Основные единицы СИ – Тихоокеанский государственный университет.