Краткое содержание

Для измерения физических величин используются измерительные приборы. Каждый измерительный прибор характеризуют, как минимум, два показателя: точность и диапазон измерений. Диапазон измерений показывает, в каком промежутке можно измерить физическую величину конкретным измерительным прибором, точность же показывает, насколько верен результат измерений. С целью проверки и регулирования точности измерительных приборов они подвергаются калибровке и поверке.

В качестве измерительного прибора можно использовать даже ручку щетки, однако мерная лента удобнее, так как на ней отмечены единицы измерения.
Данным термометром измеряется температура человеческого тела. Его точность 0,1 ℃, а диапазон измерений 35–42 ℃.
Спидометр – измерительный прибор со шкалой и стрелкой, используемый для измерения скорости.
Полицейские должны регулярно осуществлять поверку своих радаров.
Топливораздаточные колонки нуждаются в регулярной калибровке.

Непосредственное измерение физической величины измерительным прибором называется прямым измерением. Косвенное измерение – измерение, при котором результат вычисляют на основании других величин. Чтобы повысить точность результатов измерений и сократить вероятность ошибки, величину измеряют несколько раз и затем вычисляют среднее арифметическое.

Прямое измерение мерной лентой.
Точность солнечных часов составляет 0,5 часа.
Неопределенность измерений мерной ленты равна 1 мм или 0,1 см.

Выбор измерительного прибора зависит от класса точности, возможности использования прибора и неопределенности измерений. Неопределенность измерений показывает промежуток, в котором находится действительное значение величины. Показание измерительного прибора может отличаться от реального значения на число, равное неопределенности измерений. Результат измерений никогда не будет точнее неопределенности измерений.

Метод измерений – это способ измерения физической величины. Для измерения одной величины может существовать несколько разных методов. Например, можно вычислить площадь тела правильной формы, измерив его размеры. Также можно воспользоваться методом квадратов, при котором поверхность делится на квадраты одинаковой площади. Метод погружения помогает измерять объем тел неправильной формы. Мерный цилиндр – сосуд для измерения объема. Мерный цилиндр позволяет измерять объем жидкостей и газов, а при использовании метода погружения – также и объем твердых тел.

Единица измерения площади – 1 м2. Чтобы найти площадь тела правильной формы, можно использовать формулу.
В случае измерения площади тел неправильной формы можно воспользоваться методом квадратов.
Единица измерения объема 1 м3. В случае измерения объема тел правильной формы можно использовать формулу.
В случае измерения объема тел неправильной формы можно воспользоваться методом погружения.

Масса и вес являются разными физическими величинами. Масса показывает, насколько тяжело передвинуть тело, и измеряется в килограммах (1 кг). Вес представляет собой силу, с которой тело давит на поверхность, и измеряется в ньютонах (1 Н). Вес тела измеряется при помощи весов. Поскольку нам известно отношение веса к массе на поверхности Земли, то весы, как правило, показывают результат в единицах массы (килограммах). Плотность – физическая величина, показывающая массу тела, которая приходится на одну единицу объема. Например, масса одного кубического метра (1 м3) воды составляет 1000 килограммов, т. е. плотность воды составляет 1000 килограммов на один кубический метр ( 1000 кг м3 ).

На пружинных весах можно взвешивать продукты на кухне.
При взвешивании на равноплечих весах масса тела сравнивается с известной массой.
Плотность можно рассматривать как отношение массы и объема. Плотность железа больше плотности воды, поэтому оно тонет. Плотность древесины меньше плотности воды, поэтому она плавает на поверхности.
Астронавты Нэнси Джен Дейвис и Марк Чарльз Ли в состоянии невесомости на космическом корабле «Индевор».

Основные понятия

  • Измерительный прибор – инструмент, с помощью которого измеряется физическая величина.
  • Точность измерительного прибора показывает, насколько верен результат измерений.
  • Диапазон измерений показывает, в каком промежутке можно измерить физическую величину конкретным измерительным прибором.
  • Шкала – набор делений, каждое из которых соответствует определенному значению.
  • Нониус – дополнительная шкала, которая позволяет получать более точный результат.
  • В ходе калибровки и поверки проверяются показания измерительного прибора, при необходимости прибор настраивают.
  • Прямое измерение – измерение, при котором результат получают непосредственно при помощи измерительного прибора.
  • Косвенное измерение – измерение, при котором результат вычисляют на основании других величин.
  • Среднее арифметическое результатов измерений получается при делении суммы результатов измерений на их количество.
  • Класс точности – порядок единицы измерения, подходящий для измерения величины.
  • Неопределенность измерений – промежуток, в котором находится действительное значение величины.
  • Метод измерений – способ измерения физической величины.
  • При измерении площади тела методом квадратов поверхность тела разбивается на квадраты одинаковой площади.
  • Мерный цилиндр – сосуд для измерения объема.
  • Метод погружения позволяет измерять объем тел неправильной формы.
  • Масса – физическая величина, которая показывает, насколько тяжело передвинуть тело. Единицей массы является килограмм (1 кг).
  • Вес показывает, с какой силой тело давит на поверхность. Единицей веса является ньютон (1 Н).
  • Плотность – масса тела, которая приходится на одну единицу объема. Единицей плотности является килограмм на кубический метр ( 1 кг м3 ).

Рисунки, графики и формулы

Неопределенность измерений, единица измерения и класс точности

Вычисление среднего арифметического

Вычисление плотности

Представление результатов измерений в виде графика с указанием неопределенности измерений

Вопросы для повторения

  1. Для чего нужны измерительные приборы?
  2. Какие свойства характеризуют измерительный прибор?
  3. Как выбрать подходящий измерительный прибор?
  4. Как можно повысить точность результатов измерений при помощи измерительного прибора со шкалой (например, линейки)?
  5. Чем отличается косвенное измерение от прямого?
  6. Используются ли в ходе косвенных измерений результаты прямых измерений? Почему?
  7. Для чего нужно вычислять среднее значение результатов измерений?
  8. Что показывает неопределенность измерений?
  9. Насколько точным может быть результат измерений, если неопределенность измерений составляет 1 сантиметр?
  10. В каком виде можно представить результаты измерений?
  11. Для чего нужны разные методы измерений?
  12. Какими методами можно измерить площадь квартиры?
  13. Откуда происходит название «единичный квадрат»?
  14. В чем разница между кубическим метром и литром?
  15. Какой измерительный прибор используется для измерения объема жидкостей и газов?
  16. Является ли метод погружения прямым или косвенным методом измерения объема? Обоснуй.
  17. Что измеряют с помощью весов?
  18. Что означает физическое понятие «вес»? Откуда происходит слово «взвешивать»?
  19. Что показывает плотность и в каких единицах она измеряется?
  20. Плотность твердых металлов, как правило, больше или меньше плотности воды?
  21. Какой доступный тебе материал обладает наибольшей плотностью?
Өтінемін күте тұрыңыз