См. также № 12/05

В.Д.КРАСИЛЬНИКОВ,
школа № 4, г. Белгород

Погрешность измерения физических величин

Дидактическая лабораторная работа

Предлагаемая работа носит подготовительный, обучающий характер для оценки результатов измерений при выполнении лабораторных работ. Помимо основной цели в ней акцентируется внимание на определении цены деления измерительного прибора и правилах пользования простейшим измерительным прибором – линейкой. Ненавязчиво применяется метод рядов, без непосредственного измерения объектов. Выясняется различие между приближённым и точным значениями измеряемой величины.

Для выполнения требуется простое оборудование: измерительная линейка и рабочая тетрадь, где указывается дата проведения работы, класс, глава учебника, в которой изучается материал, порядковый номер работы, а также её тема, цель, оборудование и ответы на вопросы. В заключительной части записывается: «Вывод».

Тема: «Погрешность измерения физических величин»

Цель работы: измерить длину тетрадного листа в клеточку, определить погрешность этого измерения и выяснить различие между измеренным (приближённым) значением физической величины и истинным (точным) её значением.

Оборудование: тетрадный лист в клеточку; измерительная линейка.

Указание к работе

1. Измерьте длину большей стороны листа тетради, подсчитав число полных клеточек. Если оставшаяся часть листа составляет менее одной клеточки, оцените её приблизительно, мысленно разделив клеточку на пять примерно равных частей.

2. Запишите в тетрадь ответы на приведённые ниже вопросы:

• Сколько клеточек укладывается на большей стороне листа?

n = ...

• Чему примерно равна длина a стороны листа, если длину стороны клеточки тетради считать равной 5 мм? Проверьте это.

a = ... мм, а = ... см.

3. Определите цену деления измерительного прибора (линейки) и запишите её значение. Для этого, как вам известно, надо выбрать два ближайших штриха с указанными рядом с ними размерными величинами, из большей по значению величины вычесть меньшую и полученную разность разделить на число делений между выбранными штрихами.

• Ц.д. = ... м. Ц.д. = ... см.

4. Измерьте длину ряда сорока клеточек и вычислите дину стороны одной клеточки.

• Чему равна длина ряда из сорока клеточек?

l₄₀ = ... мм.

• Как подсчитать длину стороны одной клеточки и чему она равна? Результат округлите до десятых.

• Как вы считаете, можно ли утверждать, что длина стороны тетрадной клеточки 0,5 см?

 

5. Измерьте линейкой длину большей стороны тетрадного листа.

• Чему равна длина стороны листа при более точном её измерении?

a = ... мм, a = ... см.

• Совпадают ли полученные вами результаты измерения длины стороны листа?

• Когда результат более точный? Почему?

• Можно ли считать результат последнего измерения истинным (точным) значением длины листа?

6. Укажите на возможные ошибки (погрешности), которые могли быть вами допущены при использовании измерительной линейки:

а) неточное совмещение нулевого штриха линейки с левым краем измерительного листа (глаз должен располагаться напротив штриха линейки и края листа);

б) несовпадение штриха линейки с правым краем листа (трудности с точным определением длины предмета);

в) ошибка, не зависящая от вас, определяемая неточностью самого измерительного прибора (не все линейки одинаковы: при наложении линеек штрихи не совпадают, толщина штрихов разная).

• Какую из перечисленных ошибок вы старались не допустить при измерении?

• Какую из этих ошибок нельзя исправить?

• Как вы считаете, какую наибольшую ошибку вы могли допустить при измерении? Выберите нужный пункт: а) 0,5 мм; б) 1 мм; в) 2 мм.

7. Запишите измеренное линейкой значение длины листа с учётом возможной ошибки измерения в виде
a ± a, где a – результат измерения, a – погрешность измерения величины a. Знак (читается «дельта») означает разность (погрешность) измерения.

• Что означает в записи 205,0 мм ± 0,5 мм величина 205 мм?

• С какой точностью измерена эта величина?

a = ... мм.

• Как можно записать истинную величину длины тетрадного листа с учётом погрешности измерения?

a = ... мм ± ... мм, a = ... см ± ... см.

8. Запишите полученный вами результат измерения, указав промежуток, в котором находится истинное значение длины тетрадного листа, считая допустимую ошибку равной половине цены деления линейки. Нижняя граница промежутка находится вычитанием из измеренного значения a погрешности измерения a, а верхнее – сложением измеренного значения a с погрешностью измерения a.

• Каковы нижняя и верхняя границы значения длины листа, между которыми находится её истинное значение?

Н. гр. = ... мм, в. гр. = ... мм.

• Как можно записать в виде двойного неравенства промежуток, в пределах которого находится истинное значение измеряемой величины?

... мм < a < ... мм, ... см < a < ... см.

 

9. Сделайте вывод о возможности осуществления точного измерения физической величины.

• Можно ли сказать, что любое измерение физической величины, как бы тщательно оно ни производилось, даёт не точное, а приближённое её значение?

• Верно ли утверждение, что чем меньше погрешность измерения, тем ближе к истинному значению получается результат измерения физической величины?