测量竞赛教案知识.doc

第一讲 测量 成都石室联合中学·周伟 竞赛中涉及的问题 物理学是一门以实验为基础的科学。众多的物理概念、规律和物理定律都是在实验的基础上建立起来的，学习物理必须以观察和实验为基础，而各种实验中都离不开对物理量的观察和测量，测量知识可谓是实验的基础。为此我们首先学习有关测量的问题。 （一）物理量和国际单位制 物理量——量度物质的属性或描述它的运动状态时所用的各种量值。 例如：质量：量度物体内所含有物质多少。 速度：描述物体运动快慢。 单位——量度中所规定的标准量。 每个物理量都有单位，没有单位的物理量是毫无意义的。物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系。 物理量分为基本物理量和导出物理量。 “国际单位制”（“SI”）和国际制单位 物理学中有七个基本物理量：长度（米/m）、质量（千克/kg）、时间（秒/s）、电流（安培/A）、温度（开尔文/K）、物质系统的物质的量（摩尔/mol）、发光强度（坎德拉/cd） 例如：V=S/t 若位移（S）的单位为m，时间t的单位为s，则可推导出速度（V）的单位m/s。其中有些导出单位，为方便起见，再用新的名字加以命名，如压强的单位N/m2被命名为帕斯卡（Pa），功的单位N·m被命名为焦耳（J） 。 单位换算的等量代换法：用一个新的带有单位的数据代替原来的带单位的数据，而量的大小并没有改变，但单位却换过了。 例如：65cm=65×1/100m=0.65m （是用1/100m代换1cm） （二）测量的有关知识 测量每一个物理量，都必须在测量前、测量中以及记录数据时注意以下几个问题： 了解测量工具 在使用测量工具之前，首先要对其有较全面的了解，要搞清以下五点： 测量工具是用来测哪个物理量的； 测量工具的单位； 测量工具的量程（测量范围）； 测量工具的分度值（即准确值）； 测量工具的零刻度线的位置。 注：有些测量仪器需调零。 测量工具使用要点 正确使用测量工具 要选择适当的工具进行测量。 a.根据测量的实际情况确定需要达到的准确度，选择相应的最小分度值的测量工具。 例如：测量窗帘的长度只需要准确到厘米就可以了，我们可以选择分度值是厘米的刻度尺；要测量玻璃的厚度则需要准确到毫米，这就要选择分度值为毫米的刻度尺。 b.选择适当量程的测量工具。 例如：沸腾的不能有测量范围是35℃～42℃的体温计去测量，而应当选用最大刻度值在100℃或100℃以上的温度计。 若不便估计被测物理量的大小，应先使用大量程，以免损坏仪器。（试触法） 使用时对测量工具进行调节 调零： 有些测量工具无法调节至零点，可以记下零误差，以便对测量结果进行修正。 按照要求正确操作和测量 按照各种测量工具规定的要求正确地操作和测量，这样才能较准确的测量数据，并且避免损坏测量工具。 例如：用温度计测量某种液体的温度时，要求做到轻拿轻放，不与容器底和侧壁相碰，玻璃泡不离开被测液体，读数时视线应与液柱上表面相平等。 正确读数和记录测量结果 要注意把握好读数时机，读数姿势要正确无误。 测量值由准确数字、估计数字和单位三个部分构成。其中准确数字是根据测量工具的分度值读出，估计数字是测量者用眼睛估计的，它在准确数字的下一位。不论用什么单位来记录测量数据，都不应影响准确数字和估计数字，数据后面的单位是必不可少的，因为没有单位的数据是没有任何物理意义的。此外，还要学会正确、完整、有条理地记录测量数据。设计表格能使数据记录较为规范。 误差 在任何一个物理量的测量中，由于测量仪器和观察者的感觉器官的限制，测量结果跟被测物理量的真实值不可能完全一致，只可能是某种程度的近似值，这种近似程度叫做准确度。而测量工具的分度值决定其准确度。 测量值与真实值之间的差异，叫做误差。 误差是不可避免的，它存在于一切测量之中，而且贯穿于测量的过程始终。 根据误差产生的原因，可将误差分为系统误差和偶然误差两种。 系统误差 系统误差是由于测量工具本身的不精确，实验方法粗略，实验原理不完善等原因造成的。 系统误差的特点：总是使测量结果向一个方向偏离，即同样偏大或偏小，不会出现几次偏大而另几次偏小的情况。 例如：测量工具粗糙，刻度线不均匀，砝码不够准确；测量工具因温度变化引起刻度变化。 减小系统误差方法：选择用精密仪器，改进实验方法、使实验原理更加完善。 ②偶然误差 偶然误差是由于各种偶然因素的影响而产生的。 如：测量读数时估计数字是由人的眼睛来确定，不同的人估计有差异；由于测量者测量的熟练程度不同，对现象的反映快慢不同，会造成测量者用秒表计时时按得早一些或晚一些的差异；周围环境的干扰等。 偶然误差的特点：有时偏大，有时偏小。减小偶然误差的方法：采用多次测量取平均值的方法，使其测量值更接近真实值。 误差和错误是两个不同概念，错误是能够避免并且应该避免的，而误差