Чтобы измерить любую физическую величину, надо правильно определить цену деления шкалы измерительного прибора (инструмента).
Рис. (1). Линейка и шарик
Цена деления шкалы — значение величины, которое соответствует разности двух ближайших отметок на этой шкале.
Для нахождения цены деления шкалы можно поступить следующим образом:
- найти две соседних отметки шкалы, возле которых написаны величины, соответствующие этим отметкам шкалы;
- найти разность этих величин;
- сосчитать количество промежутков между величинами отметок шкалы;
- полученную разность величин разделить на количество промежутков.
Как ты думаешь, одинаковую ли температуру показывают термометры, изображённые на рисунке?
Разную? Неверно! Показания термометров одинаковы: (26) °С. Однако их шкалы отличаются друг от друга. Выясним, в чём состоит это различие.
Например, между штрихами (20°С) и (30)(°С) на левом термометре столько же делений (промежутков), сколько их между (20°С) и (40°С) на правом термометре. Подсчитай: ровно (10) делений. Однако они отмеряют разное количество градусов! Поэтому говорят, что шкалы этих термометров имеют различную цену делений.
Итак, (10) делений на левом термометре отмеряют (10°С) (так как (30°С – 20°С = 10°С)), а (10) делений на правом термометре отмеряют уже (20°С) (так как (40°С – 20°С = 20°С)). Следовательно, на одно деление шкалы левого термометра приходится (1°С), а на одно деление шкалы правого — (2°С).
Рис. (2). Термометры
Запишем наши вычисления в виде дробей:
30°С−20°С10дел=10°С10дел=1°С/дел;40°С−20°С10дел=20°С10дел=2°С/дел.
Убедимся, что правый термометр показывает именно (26) °С.
После штриха (20) °С граница подкрашенного спирта поднялась на (3) деления.
Так как цена делений (2) °С/дел, то запишем равенство:
t=20°C+3 дел.⋅2°C/дел=20°C+6°С=26°C.
Источники:
Рис. 2. Термометры. © ЯКласс.
Для измерения физических величин используют измерительные приборы. Например, для измерения высоты мы будем использовать такой измерительный прибор как линейка, для измерения массы тела — весы, для измерения температуры — термометр, а для измерения времени — часы и т.д..
Многие измерительные приборы имеют шкалу.
Шкала измерительного прибора представляет собой совокупность отметок (точек, штрихов) вместе со связанной с ними нумерацией (числами).
Для того, чтобы определить с какой точностью может измерить тот или иной прибор, необходимо знать его цену деления.
Ценой деления шкалы прибора называет расстояние между двумя ближайшими штрихами на шкале прибора.
Для того чтобы определить цену деления (С) надо
найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;
вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
Например, рассмотрим такой измерительный прибор как шприц. Шприц нужен для измерения такой физической величины как объем (V). Рассмотрим шкалу шприца и определить ее цену деления (см.рис.).
Алгоритм определения
цены деления измерительного прибора.
Штрихом шкалы измерительного
прибора называется черточка, которая нанесенная на шкалу. Над ней может быть
написаны значения физической величины.
Делением
шкалы называется промежуток между двумя
соседними штрихами, независимо от того, есть возле штрихов значение или нет.
- Определить, для измерения какой величины применяется прибор.
- Определить, в каких единицах измеряется величина.
- Определить нижнюю и верхнюю границу измерения прибора.
- Избрать два любых
соседних штриха, возле которых
указанны значения. - Сосчитать, сколько делений находятся между штрихами.
- Рассчитать цену деления (ЦД) по формуле:
ЦД = ( больше из
двух избранных значений, записанный возле штриха, минус меньшее
значение) делить на количество делений между ними.
Пример 1.
1.
Этот прибор
применяется для измерения силы тока.
Об этом свидетельствует литера “А”
на шкале. Прибор называется амперметр.
2.
Величина
измеряется в амперах.
3.
Нижняя
граница – 0 А. Верхняя граница – 4,1 А.
4.
Для определения
цены деления избираем штрихи с пометками 1 и 2.
5.
Между ними расположено 10 делений.
6.
ЦД= (2А – 1А) /10 делений = 1А /10 делений = 0,1А/дел.
Сила тока I = 2А + 3 дел . 0,1 А/дел = 2А+ 0,3А = 2,3А.
Пример 2.
1.
Этот прибор
называется мерный цилиндр и применяется для измерения объема.
2.
Объем
измеряется в миллилитрах (мл). Об этом свидетельствует надпись сверху шкалы.
3.
Нижняя
граница измерительного прибора –0 мл.
Верхняя граница измерения прибора – 20мл. Это наибольшее значение объема, которое можно измерять
с помощью мерного цилиндру.
4.
Избираем
два штриха, круг которых указанные значения
величин – 10 мл и 15 мл.
5.
Между
штрихами расположено 10 делений.
6.
ЦД = (15мл — 10мл) /10 дел = 0,5 мл/дел.
7.
Если
считать, что уровень воды указан штриховой черточкой, то объем воды в мерном цилиндре равняется
V = 15 мл
+ 2 дел . 0,5 мл/дел = 15 мл +1 мл = 16 мл.
|
Как определить цену деления амперметра и вольтметра? Школьный вопрос.
Запомнила еще с 7 класса, когда нам объяснял физик. Теперь пользуюсь всегда, даже когда готовлю что-нибудь и нужно понять, какова цена деления, например, измерительного пластикового контейнера в мультиварке. Из большего значения вычитаю меньшее, а после делю на количество промежутков между «черточками».
Например, здесь. 120 мл минус 60 мл = 60 мл. Делим на три и получаем 20 мл. То есть цена одного деления равняется 20 мл. автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
Есть что-то общее между всеми измерительными приборами — это шкала, которая разбита делениями. Например обычные ручные часы, мы привыкли, что на циферблате показаны шестьдесят делений, каждое из которых равно одной минуте. Но что делать если на современных часах всего четыре деления? Пятнадцать, тридцать, сорок пять и шестьдесят. Чему тогда равно деление? Все очень, мы отнимаем от большего меньшее, например от 45 отнимем 15 и получим разность между делениями — 30. Теперь чтобы узнать цену деления мы должны эту разность поделить на 2 — число взятых делений. Получаем на таких часах цена деления равна 15 минутам. Аналогично решаем задачу с любым измерительным прибором, амперметров или вольтметром. Отнимаем от большего обозначенного на шкале значения меньшее, и делим на количество необозначенных черточек-делений между ними.
Azamatik 6 лет назад Цену деления как амперметра, так и вольтметра будем определять по следующей формуле: Ч2 – Ч1/n, где Ч2 и Ч1 — это соседние значения (числа), которые написаны на приборе; а n – это количество делений между ними.
Определим цену деления приборов, изображенных на рисунке:
Амперметр: Ч2 — это, к примеру, три, а Ч1 — два. Отнимаем от большего меньшее и получаем единицу. Единицу делим на есть и поучаем 0,2. Цена деления апмерметра 0,2. Вольтметр: от ста (Ч2) отнимаем пятьдесят (Ч1) и делим на десять (n). Получаем результат 5. Цена деления вольтметра равна 5.
Nelli4ka 6 лет назад Давайте разберемся на конкретном примере. Берем пару любых соседних чисел — будь то 0 и 2, 2 и 4, 4 и 6 и т.д. Находим разницу между этими числами. В нашем случае это 2. Затем нужно посчитать, сколько делений находится между этими цифрами. Деления — это не сами полоски, а пространство между ними. У нас получается 4. Далее мы делим на это число получившуюся ранее разницу: 2:4 = получаем 0,5. Таким образом, цена деления — 0,5.
Чтобы определить цену деления какого-то прибора (амперметра, вольтметра и т.д.), нужно найти два соседних числа, отнять от большего меньшее и поделить получившееся число на количество промежутков между делениями (которые расположены между двумя этими числами). Пример из фото: 10-5=5 5:5=1 Цена деления=1.
Сахарный имбирь 4 года назад Возьмем, допустим, мерный стакан. На нем указаны следующие числа: 0, 50, 100, 150, 200. Между этими числами расположено четыре черточки, плюс напротив самих чисел они также имеются. То есть между числами у нас есть пять делений, и нам нужно понять, чему они соответствуют. Берем любые два соседних числа и отнимаем от большего меньшее. Например, от 150 отнимаем 100, получается 50. Потом это число делим на количество делений между «соседями», то есть в нашем случае на 5. Получается 10 — это и есть цена деления на нашем мерном стакане.
Wertep75 4 года назад Первое действие — вычитание. Естественно, вычитать нужно меньшее из большего, а не наоборот, нам нужно найти положительное значение. Второе действие — деление. Делить нужно то число, что стало результатом первого действия. Делить надо на число, соответствующее количеству промежутков (не чёрточек!) между двумя значениями.
MMM DANONE 4 года назад Цену деления данных приборов найти легко, пригодятся элементарные знания с уроков физики. Посчитайте, сколько делений у вас находятся между соседними числами. Затем произведите разность между соседними числами на шкале (от большего вычесть меньшее), полученную цифру поделите на высчитанное заранее число делений.
Нужно из максимального значения шкалы прибора, вычесть минимальное (начальное) Полученный результат разделить на количество самых маленьких делений имеющихся на шкале. Полученный результат и будет ценой каждого деления в отдельности.
Нэпэйшни 6 лет назад Цена деления амперметраа и вольтметра? вычисляется по простой формуле.Число1-Число2/n(число делений у шкалы.Например амперметр (число делений5):Ч1 это 4 Ч2 это 2.Отнимает и получаем 2.Двойку делим на n выходит единица.
Чтобы определить цену деления нужно посчитать количество делений между двумя соседними числами.Затем вычесть из большего числа меньшее и разделить на количество делений. Знаете ответ? |
Измерительные приборы. Цена деления.
Для измерения физических величин используют измерительные приборы. Например, для измерения высоты мы будем использовать такой измерительный прибор как линейка, для измерения массы тела — весы, для измерения температуры — термометр, а для измерения времени — часы и т.д..
Многие измерительные приборы имеют шкалу.
Шкала измерительного прибора представляет собой совокупность отметок (точек, штрихов) вместе со связанной с ними нумерацией (числами).
Для того, чтобы определить с какой точностью может измерить тот или иной прибор, необходимо знать его цену деления.
Ценой деления шкалы прибора называет расстояние между двумя ближайшими штрихами на шкале прибора.
Для того чтобы определить цену деления (С) надо
найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;
вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
Например, рассмотрим такой измерительный прибор как шприц. Шприц нужен для измерения такой физической величины как объем (V). Рассмотрим шкалу шприца и определить ее цену деления (см.рис.).
Расчет цены деления шкалы прибора
Шкала прибора — это техническая отметка на шкале измерительного прибора, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией.
Формула расчета шкалы прибора (цены деления):
h = (Xmax — Xmin) / N, где
h — цена деления;
Xmax — максимальное значение;
Xmin — минимальное значение;
N — количество делений.
Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.
На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета цены деления шкалы прибора по простой математической формуле в зависимости от максимального значения, минимального значения и количества делений. С помощью этой программы вы в один клик сможете рассчитать шкалу прибора (цену деления).
Погрешности измерений, представление результатов эксперимента
Определяется несовершенством методов и допущениями в методике.
Погрешность теории (модели)
Определяется теоретическими упрощениями, степенью соответствия теоретической модели и реальности.
Погрешность оператора
Определяется субъективным фактором, ошибками экспериментатора.
Примеры значащих цифр:
0,403 – три значащих цифры, величина определена с точностью до тысячных.
40,3 – три значащих цифры, величина определена с точностью до десятых.
40,300 – пять значащих цифр, величина определена с точностью до тысячных.
В простейших измерениях инструментальная погрешность прибора является основной.
В таких случаях физическую величину измеряют один раз, полученное значение берут в качестве истинного, а абсолютную погрешность считают равной инструментальной погрешности прибора.
Примеры измерений с абсолютной погрешностью равной инструментальной:
- определение длины с помощью линейки или мерной ленты;
- определение объема с помощью мензурки.
Пример получения результатов прямых измерений с помощью линейки:
 |
Измерим длину бруска линейкой, у которой пронумерованы сантиметры и есть только одно деление между пронумерованными делениями. Цена деления такой линейки: begin triangle=frac= frac<1 text<см>><1+1>=0,5 text <см>end Инструментальная погрешность: begin d=frac<triangle><2>=frac<0,5><2>=0,25 text <см>end Истинное значение: (L_0=4 text<см>) Результат измерений: $$ L=L_0pm d=(4,00pm 0,25) text <см>$$ Относительная погрешность: $$ delta=frac<0,25><4,00>cdot 100text<%>=6,25text<%>approx 6,3text <%>$$ |
 |
Теперь возьмем линейку с n=9 мелкими делениями между пронумерованными делениями. Цена деления такой линейки: begin triangle=frac= frac<1 text<см>><9+1>=0,1 text <см>end Инструментальная погрешность: begin d=frac<triangle><2>=frac<0,1><2>=0,05 text <см>end Истинное значение: (L_0=4,15 text<см>) Результат измерений: $$ L=L_0pm d=(4,15pm 0,05) text <см>$$ Относительная погрешность: $$ delta=frac<0,05><4,15>cdot 100text<%>approx 1,2text <%>$$ |
Второе измерение точнее, т.к. его относительная погрешность меньше.
п.5. Абсолютная погрешность серии измерений
Измерение длины с помощью линейки (или объема с помощью мензурки) являются теми редкими случаями, когда для определения истинного значения достаточно одного измерения, а абсолютная погрешность сразу берется равной инструментальной погрешности, т.е. половине цены деления линейки (или мензурки).
Гораздо чаще погрешность метода или погрешность оператора оказываются заметно больше инструментальной погрешности. В таких случаях значение измеренной физической величины каждый раз немного меняется, и для оценки истинного значения и абсолютной погрешности нужна серия измерений и вычисление средних значений.
Пример расчета истинного значения и погрешности для серии прямых измерений:
Пусть при измерении массы шарика с помощью рычажных весов мы получили в трех опытах следующие значения: 99,8 г; 101,2 г; 100,3 г.
Инструментальная погрешность весов d = 0,05 г.
Найдем истинное значение массы и абсолютную погрешность.
Составим расчетную таблицу:
| № опыта | 1 | 2 | 3 | Сумма |
| Масса, г | 99,8 | 101,2 | 100,3 | 301,3 |
| Абсолютное отклонение, г | 0,6 | 0,8 | 0,1 | 1,5 |
Сначала находим среднее значение всех измерений: begin m_0=frac<99,8+101,2+100,3><3>=frac<301,3><3>approx 100,4 text <г>end Это среднее значение принимаем за истинное значение массы.
Затем считаем абсолютное отклонение каждого опыта как модуль разности (m_0) и измерения. begin triangle_1=|100,4-99,8|=0,6\ triangle_2=|100,4-101,2|=0,8\ triangle_3=|100,4-100,3|=0,1 end Находим среднее абсолютное отклонение: begin triangle_=frac<0,6+0,8+0,1><3>=frac<1,5><3>=0,5 text <(г)>end Мы видим, что полученное значение (triangle_) больше инструментальной погрешности d.
Поэтому абсолютная погрешность измерения массы: begin triangle m=maxleft<triangle_; dright>=maxleft<0,5; 0,05right> text <(г)>end Записываем результат: begin m=m_0pmtriangle m\ m=(100,4pm 0,5) text <(г)>end Относительная погрешность (с двумя значащими цифрами): begin delta_m=frac<0,5><100,4>cdot 100text<%>approx 0,050text <%>end
п.6. Представление результатов эксперимента
Как найти результат прямого измерения, мы рассмотрели выше.
Результат косвенного измерения зависит от действий, которые производятся при подстановке в формулу величин, полученных с помощью прямых измерений.
- абсолютная погрешность их суммы равна сумме абсолютных погрешностей
- абсолютная погрешность их разности также равна сумме абсолютных погрешностей
- относительная погрешность их произведения равна сумме относительных погрешностей
- относительная погрешность их частного также равна сумме относительных погрешностей
- относительная погрешность квадрата (a^2) равна удвоенной относительной погрешности
- относительная погрешность куба (a^3) равна утроенной относительной погрешности
- относительная погрешность произвольной натуральной степени (a^n) равна
Вывод этих формул достаточно сложен, но если интересно, его можно найти в Главе 7 справочника по алгебре для 8 класса.
п.7. Задачи
Задача 1. Определите цену деления и объем налитой жидкости для каждой из мензурок. В каком случае измерение наиболее точно; наименее точно?
Составим таблицу для расчета цены деления:
| № мензурки | a, мл | b, мл | n | (triangle=frac), мл |
| 1 | 20 | 40 | 4 | (frac<40-20><4+1>=4) |
| 2 | 100 | 200 | 4 | (frac<200-100><4+1>=20) |
| 3 | 15 | 30 | 4 | (frac<30-15><4+1>=3) |
| 4 | 200 | 400 | 4 | (frac<400-200><4+1>=40) |
Инструментальная точность мензурки равна половине цены деления.
Принимаем инструментальную точность за абсолютную погрешность и измеренное значение объема за истинное.
Составим таблицу для расчета относительной погрешности (оставляем две значащих цифры и округляем с избытком):
| № мензурки | Объем (V_0), мл | Абсолютная погрешность (triangle V=frac<triangle><2>), мл |
Относительная погрешность (delta_V=frac<triangle V>cdot 100text<%>) |
| 1 | 68 | 2 | 3,0% |
| 2 | 280 | 10 | 3,6% |
| 3 | 27 | 1,5 | 5,6% |
| 4 | 480 | 20 | 4,2% |
Наиболее точное измерение в 1-й мензурке, наименее точное – в 3-й мензурке.
Ответ:
Цена деления 4; 20; 3; 40 мл
Объем 68; 280; 27; 480 мл
Самое точное – 1-я мензурка; самое неточное – 3-я мензурка
Задача 2. В двух научных работах указаны два значения измерений одной и той же величины: $$ x_1=(4,0pm 0,1) text<м>, x_2=(4,0pm 0,03) text <м>$$ Какое из этих измерений точней и почему?
Мерой точности является относительная погрешность измерений. Получаем: begin delta_1=frac<0,1><4,0>cdot 100text<%>=2,5text<%>\ delta_2=frac<0,03><4,0>cdot 100text<%>=0,75text <%>end Относительная погрешность второго измерения меньше. Значит, второе измерение точней.
Ответ: (delta_2lt delta_1), второе измерение точней.
Задача 3. Две машины движутся навстречу друг другу со скоростями 54 км/ч и 72 км/ч.
Цена деления спидометра первой машины 10 км/ч, второй машины – 1 км/ч.
Найдите скорость их сближения, абсолютную и относительную погрешность этой величины.
Абсолютная погрешность скорости каждой машины равна инструментальной, т.е. половине деления спидометра: $$ triangle v_1=frac<10><2>=5 (text<км/ч>), triangle v_2=frac<1><2>=0,5 (text<км/ч>) $$ Показания каждого из спидометров: $$ v_1=(54pm 5) text<км/ч>, v_2=(72pm 0,5) text <км/ч>$$ Скорость сближения равна сумме скоростей: $$ v_0=v_<10>+v_<20>, v_0=54+72=125 text <км/ч>$$ Для суммы абсолютная погрешность равна сумме абсолютных погрешностей слагаемых. $$ triangle v=triangle v_1+triangle v_2, triangle v=5+0,5=5,5 text <км/ч>$$ Скорость сближения с учетом погрешности равна: $$ v=(126,0pm 5,5) text <км/ч>$$ Относительная погрешность: $$ delta_v=frac<5,5><126,0>cdot 100text<%>approx 4,4text <%>$$ Ответ: (v=(126,0pm 5,5) text<км/ч>, delta_vapprox 4,4text<%>)
Задача 4. Измеренная длина столешницы равна 90,2 см, ширина 60,1 см. Измерения проводились с помощью линейки с ценой деления 0,1 см. Найдите площадь столешницы, абсолютную и относительную погрешность этой величины.
Инструментальная погрешность линейки (d=frac<0,1><2>=0,05 text<см>)
Результаты прямых измерений длины и ширины: $$ a=(90,20pm 0,05) text<см>, b=(60,10pm 0,05) text <см>$$ Относительные погрешности (не забываем про правила округления): begin delta_1=frac<0,05><90,20>cdot 100text<%>approx 0,0554text<%>approx uparrow 0,056text<%>\ delta_2=frac<0,05><60,10>cdot 100text<%>approx 0,0832text<%>approx uparrow 0,084text <%>end Площадь столешницы: $$ S=ab, S=90,2cdot 60,1 = 5421,01 text<см>^2 $$ Для произведения относительная погрешность равна сумме относительных погрешностей слагаемых: $$ delta_S=delta_a+delta_b=0,056text<%>+0,084text<%>=0,140text<%>=0,14text <%>$$ Абсолютная погрешность: begin triangle S=Scdot delta_S=5421,01cdot 0,0014=7,59approx 7,6 text<см>^2\ S=(5421,0pm 7,6) text<см>^2 end Ответ: (S=(5421,0pm 7,6) text<см>^2, delta_Sapprox 0,14text<%>)
Как узнать цену делению?
Чтобы начать понимать как находить цену деления, необходимо разобраться в самом определении. Цена деления — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Как вы знаете, шкалы различных, или одинаковых измерительных инструментов могут достаточно сильно разниться. Этому есть немало технических, а так-же исторических причин. Именно поэтому, перед любым измерением необходимо узнать цену деления того или иного прибора.
«Быстро и просто» — вычисление цены деления
Это делается буквально в несколько действий, поэтому трудностей возникнуть не должно ни у кого. Первым делом нужно:
- Обратить внимание на штрихи, напротив которых имеется какое либо значение.
- — Выбрать для себя два ближайших значения и отнять от большего меньшее.
- — Посчитать количество маленьких делений между выбранными оцифрованными штрихами.
- — Делим полученную ранее разность на количество недавно подсчитанных маленьких делений.
Браво господа — мы нашли цену деления шкалы. Теперь любой прибор со шкалой будет казаться намного проще!
Все физические измерительные приборы имеют определенную шкалу. Чтобы уметь пользоваться прибором, нужно знать, сколько физической величины припадает на одно деление шкалы прибора (цена деления) Что для этого нужно сделать.