Оценка точности измерений в курсе физики средней школы - Фетисов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
(определенным с помощью более совершенных методов и средств измерений) .
Инструментальную погрешность, взятую с обратным знаком, называют
поправкой. Поправки обычно указаны в техническом паспорте прибора. Если
средства измерения дают заниженные показания, то поправка, указанная в
паспорте, имеет знак "плюс", при завышенных показаниях - "минус".
При обнаружении погрешности от неисправности измерительного прибора
следует внести поправку к его показанию. Например, если из-за погнутости
стрелки магнитоэлектрического амперметра при отсутствии тока она
устанавливается не на нулевой отметке шкалы/а на отметке 0,1 А, т. е.
показания завышены, то необходимо все показания амперметра уменьшать на
0,1 А; если термометр при измерении температуры тающего снега показывает
+1 °С, то для него необходимо брать поправку - 1 °С.
Погрешности, возникающие в результате неправильной установки прибора.
Измерительные приборы требуют предварительной проверки и определенной
установки. Например, ненагруженные весы должны быть уравновешены,
проверено качание чашек, а технические весы должны быть установлены по
уровню или отвесу, амперметры и вольтметры должны быть установлены в
зависимости от указания на приборе (вертикально или горизонтально).
Необходимо строгое соблюдение правил пользования измерительным прибором.
Погрешности, возникающие вследствие внешних влияний на средства измерения
или объекты измерения. Сначала рассмотрим влияние температуры.
Большинство измерительных приборов, применяемых в школе, дает верные
показания при температуре +20 °С. При отклонении от этой температуры
результаты измерений искажаются.
На температуру воздуха в помещении оказывают влияние потоки теплого или
холодного воздуха, источниками которых являются печи, радиаторы
центрального отопления, электрические плитки, окна, нагревающиеся летом и
замерзающие зимой. Для уменьшения их влияния при калориметрических
измерениях необходимо экранировать пламя горелки или плитку, а опыты
проводить дальше от окон и радиаторов.
Влияние магнитного поля Земли и магнитных полей токов устраняют
экранированием. В измерительных приборах экранирование предусмотрено их
конструкцией, но оно не является полным.
Влияние вредных вибраций и сотрясений устраняют путем применения
различных пружин, резиновых прокладок.
Субъективные погрешности. К таким погрешностям относятся погрешности,
обусловленные индивидуальными свойствами наблюдателя. Например,
запаздывание реакции человека на световой сигнал колеблется от 0,15 до
0,225 с, на звуковой - 0,082-0,195 с. Субъективная погрешность может быть
обнаружена при проведении одинаковых измерений несколькими
экспериментаторами.
Погрешности отсчета. Погрешности, которые появляются вследствие
округления показания измерительных приборов до заданной степени точности,
называются погрешностями отсчета.
В школьной практике для более рационального проведения экспериментальной
работы желательно до начала измерений полностью или частично исключить
источники погрешностей, вызываемых внешними влияниями на объекты и
средства измерений, а также неправильной установкой прибора.
При обработке результатов измерений целесообразно вносить поправку на
инструментальную погрешность прибора.
Основные поправки приводятся в паспорте прибора или могут быть получены
предварительным сравнением показаний средств измерений с показаниями
более точных мер и измерительных приборов. Например, электроизмерительные
приборы можно проверить приборами более высокого класса точности. Такое
сравнение называется поверкой прибора. На мере или измерительном приборе
желательно наклеить бумажку с указанием поправки или графика поправок.
Если инструментальная погрешность пренебрежимо мала по отношению к
погрешности отсчета, то ее не учитывают (технические весы, измерительные
линейки и т. д.). (Конкретные значения основных (инструментальных)
погрешностей для мер и измерительных приборов, применяемых в школьном
физическом практикуме, приведены в главе 2.)
Приведем пример устранения инструментальной погрешности.
В приборе "Набор грузов по механике" гиря в 100 г может иметь допущенную
заводом инструментальную погрешность до 2%.
Кроме тогЬ, многие учителя, проводя опыты, для упрощения расчетов ,
считают ее вес равным 1Н, а не 0.98Н, вследствие чего возникает новая
погрешность в 2%.
Для устранения погрешностей целесообразно модернизировать прибор,
приклеив к грузам шайбы из меди или латуни так, чтобы общая масса их,
определенная на весах, составляла 102 г (1Н). В таком случае можно
пренебречь погрешностями отсчета и инструментальной.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ УЧЕНИКА
Фронтальные экспериментальные работы по изучению различных видов
погрешностей измерения.
1. Погрешности метода измерения.
Измерьте диаметр шарика ученической линейкой и штангенциркулем.
Как это сделать?
Сравните результаты измерений.
2. Погрешности вследствие внешних влияний.
Определите температуру воздуха у потолка и пола физического кабинета,
