Оценка погрешностей при измерении физических величин
Измерить физическую величину – это, значит, сравнить её с помощью измерительных приборов с однородной величиной, принятой за единицу, и оценить степень её приближения к истинному значению.
Измерения подразделяют на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, в котором результат находится при считывании со шкалы прибора. Косвенным называется измерение, в котором результат находится на основе расчётов.
Величина А считается измеренной, если указана не только сама величина Аизм, но и граница её абсолютной погрешности ΔА:
.
Качество измерений определяется относительной погрешностью ε:
.
Погрешность прямого измерения ΔА складывается из погрешности средства измерения ΔАприб и погрешности отсчёта ΔАотсч:
ΔА= ΔАприб+ ΔАотсч.
Погрешность средства измерений определяется на заводе-изготовителе. Каждый прибор имеет класс точности γ. Погрешность прибора определяется так:
,
где Амакс – предел измерения данного прибора.
Погрешность отсчёта равна, а точнее не больше половины цены деления шкалы:
,
где а – цена деления шкалы.
Измерения, как правило, являются косвенными. Для расчёта погрешности целесообразно пользоваться формулами, приведенными в таблице 1.
При проведении повторных измерений физической величины получаются несколько отличные друг от друга результаты. В этом случае за результат измерений необходимо принять среднее арифметическое значение результатов отдельных измерений:
.
Погрешность среднего арифметического находится по формуле:
.
Результат измерений записывается так:
А=Аср±ΔАср, 
.
При построении графика по результатам измерений надо проводить плавную линию так, чтобы примерно одинаковое число экспериментальных точек оказалось по разные стороны от кривой. Экспериментальные точки, лежащие далеко от графика, перепроверяются.
Таблица 1
Формула физической величины |
Абсолютная погрешность |
Относительная погрешность |
А=В+С |
ΔА= ΔВ+ ΔС |
|
А=В·С |
ΔА= СΔВ+ ВΔС |
|
|
|
|
А=Вn |
ΔА= n Вn-1 ΔВ |
|
|
|
|
Перечень лабораторных работ
-
№
п/п
Наименование лабораторной работы
Количество
аудиторных
часов
1 семестр
1
Исследование зависимости силы трения от веса тела
2
2
Изучение закона сохранения механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости
2
3
Изучение зависимости периода колебаний математического маятника от его длины
2
4
Изучение изохорного процесса в газе
2
5
Измерение относительной влажности воздуха
2
6
Измерение поверхностного натяжения жидкости
2
7
Определение коэффициента линейного расширения твёрдого тела при нагревании
2
8
Наблюдение роста кристаллов из раствора
2
2 семестр
9
Ознакомление с электроизмерительными приборами
4
10
Изучение закона Ома для участка цепи
2
11
Изучение смешанного соединения проводников
2
12
Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
2
13
Исследование электрических свойств полупроводников
2
14
Измерение индуктивности катушки
2
15
Изучение устройства и работы трансформатора
2
16
Определение показателя преломления стекла
2
17
Изучение интерференции и дифракции света
4
18
Наблюдение сплошного спектра испускания
2
Итого
40