Тест по физике: Точность и погрешность измерений (7 класс)
Тест по физике «Точность и погрешность измерений» для 7 класса — это интерактивная проверочная работа, посвящённая одной из ключевых тем экспериментальной физики. Вопросы помогут понять, почему любое измерение не бывает абсолютно точным, как оценить его погрешность и правильно записать результат.
Другое по теме:
1
Что в физике называют погрешностью измерения?
Правильный ответ:
Неизбежное отклонение результата измерения от истинного значения величиныПояснение:
Погрешность измерения — это неотъемлемая часть любого реального измерительного процесса. Она представляет собой разницу между полученным в ходе опыта значением и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Возникновение погрешности обусловлено множеством факторов: несовершенством самих измерительных приборов, влиянием внешних условий, а также ограниченными возможностями наших органов чувств. Поэтому любое измерение всегда даёт лишь приближённое значение.2
Почему невозможно провести абсолютно точное измерение?
Правильный ответ:
Из-за несовершенства измерительных приборов и органов чувствПояснение:
Абсолютно точное измерение является недостижимым идеалом. Любой, даже самый современный и дорогой прибор, имеет предел точности, заложенный в его конструкции. Штрихи на шкале имеют конечную толщину, детали механизма подвержены износу. Кроме того, на результат влияют наши собственные органы чувств, например, мы не можем идеально точно совместить отметку на шкале с указателем. Все эти факторы в совокупности приводят к тому, что результат всегда получается с некоторой погрешностью.3
Как точность измерения связана с ценой деления шкалы прибора?
Правильный ответ:
Чем меньше цена деления, тем выше точностьПояснение:
Точность измерения напрямую зависит от цены деления шкалы используемого прибора. Цена деления показывает, какое наименьшее изменение величины может зафиксировать прибор. Если у линейки цена деления 1 см, мы не можем измерить длину с точностью до миллиметра. А если взять линейку с ценой деления 1 мм, точность нашего измерения возрастёт. Таким образом, чем меньше цена деления, тем более “чувствительным” является прибор и тем более точный результат он позволяет получить.4
Чему принято считать равной погрешность прямого измерения при выполнении школьных лабораторных работ?
Правильный ответ:
Половине цены деления шкалы прибораПояснение:
В школьном курсе физики для оценки погрешности прямых измерений (когда значение считывается непосредственно со шкалы прибора) используется простое правило. Считается, что погрешность измерения равна половине цены деления шкалы этого прибора. Это допущение связано с тем, что при считывании показаний мы округляем значение до ближайшего штриха, и максимальная ошибка при таком округлении не может превысить половину расстояния до следующего штриха, то есть половину цены деления.5
Ученик измеряет температуру воды термометром с ценой деления 1 °C. Какова погрешность этого измерения?
Правильный ответ:
0,5 °CПояснение:
Согласно правилу, используемому в школьных лабораторных работах, погрешность измерения равна половине цены деления шкалы прибора. В данном случае цена деления термометра составляет 1 °C. Чтобы найти погрешность, нужно разделить цену деления на два: 1 °C / 2 = 0,5 °C. Это означает, что при измерении температуры этим термометром мы можем ошибиться не более чем на 0,5 °C в большую или меньшую сторону от реального значения.6
Как правильно записывается результат измерения «А» с учётом погрешности «Δа»?
Правильный ответ:
A = a ± ΔaПояснение:
Для корректной и полной записи результата измерения в физике используется стандартная форма: A = a ± Δa. Здесь ‘a’ — это непосредственно измеренное значение (то, что мы увидели на шкале прибора), а ‘Δa’ (читается “дельта а”) — это абсолютная погрешность измерения. Знак “±” (плюс-минус) показывает, что истинное значение измеряемой величины A с высокой вероятностью находится в интервале от (a - Δa) до (a + Δa). Такая запись отражает честность экспериментатора и реальную точность его работы.
7
Измерение длины карандаша с помощью линейки дало результат 12,5 см. Цена деления линейки 1 мм. Как правильно записать итоговый результат?
Правильный ответ:
l = (12,50 ± 0,05) смПояснение:
Сначала определим погрешность. Цена деления 1 мм, значит, погрешность равна половине цены деления, то есть 0,5 мм. Важно привести результат и погрешность к одинаковым единицам. Переведём 0,5 мм в сантиметры: 0,5 мм = 0,05 см. По правилам записи, количество знаков после запятой у результата и у погрешности должно быть одинаковым. Поэтому результат 12,5 см нужно записать как 12,50 см. Итоговая правильная запись: l = (12,50 ± 0,05) см. Это показывает высокую культуру измерений.8
Объём жидкости в мензурке равен V = (55 ± 2) мл. В каком интервале находится истинное значение объёма?
Правильный ответ:
от 53 мл до 57 млПояснение:
Запись V = (55 ± 2) мл означает, что результат измерения равен 55 мл, а погрешность ΔV составляет 2 мл. Чтобы найти интервал, в котором с большой вероятностью находится истинное значение объёма, нужно найти нижнюю и верхнюю границы. Нижняя граница вычисляется как результат минус погрешность: 55 мл - 2 мл = 53 мл. Верхняя граница — как результат плюс погрешность: 55 мл + 2 мл = 57 мл. Таким образом, истинное значение объёма лежит в пределах от 53 мл до 57 мл.9
Какой из двух приборов позволит провести более точное измерение?
Правильный ответ:
Прибор с меньшей ценой деленияПояснение:
Точность измерения напрямую определяется ценой деления прибора. Чем меньше цена деления, тем меньшие изменения величины способен уловить прибор и, соответственно, тем меньше будет погрешность измерения. Например, весы с ценой деления 1 грамм намного точнее, чем весы с ценой деления 100 грамм. Внешний вид, размер или возраст прибора не являются определяющими факторами его точности. Главный параметр — это именно цена деления его шкалы.10
На шкале вольтметра между отметками 4 В и 6 В находится 10 делений. Какова погрешность измерения этим прибором?
Правильный ответ:
0,1 ВПояснение:
Сначала определим цену деления. Находим разность значений у соседних подписанных штрихов: 6 В - 4 В = 2 В. Считаем количество маленьких делений (промежутков) между ними, их 10. Делим разность на количество делений: 2 В / 10 = 0,2 В. Это цена деления. Погрешность измерения равна половине цены деления. Следовательно, погрешность составляет: 0,2 В / 2 = 0,1 В. Именно с такой погрешностью мы можем измерять напряжение данным вольтметром.11
Ученик проводит измерение. Что из перечисленного НЕ влияет на точность результата?
Правильный ответ:
Цвет измеряемого объектаПояснение:
Точность измерения зависит от множества факторов. К ним относятся характеристики прибора (в первую очередь цена деления), а также действия самого экспериментатора: насколько аккуратно он совмещает начало отсчёта, под каким углом смотрит на шкалу (чтобы избежать ошибки параллакса). А вот физические свойства объекта, не связанные с измеряемой величиной, такие как его цвет, запах или материал (если он не влияет на сам процесс измерения), на точность результата не влияют.12
Если при снятии показаний смотреть на шкалу прибора сбоку, а не прямо, может возникнуть…
Правильный ответ:
Погрешность из-за параллаксаПояснение:
Параллакс — это видимое изменение положения объекта относительно фона при смещении глаза наблюдателя. При взгляде на стрелку или уровень жидкости в приборе под углом кажется, что они указывают на одно деление шкалы, а при взгляде строго перпендикулярно — на другое. Это явление вносит дополнительную, случайную погрешность в результат. Чтобы её избежать, необходимо всегда смотреть на шкалу так, чтобы линия взгляда была перпендикулярна её плоскости.13
Измерение показало, что масса тела равна 25,4 г. Погрешность измерения составляет 0,2 г. Как правильно записать результат?
Правильный ответ:
m = (25,4 ± 0,2) гПояснение:
Стандартная форма записи результата физического измерения требует, чтобы измеренное значение и погрешность были заключены в скобки, а общая единица измерения вынесена за скобки. Это показывает, что единица измерения относится ко всей записи целиком. Вариант без скобок математически некорректен, так как единица измерения “г” формально относится только к погрешности 0,2. Правильная и общепринятая в науке форма записи: m = (25,4 ± 0,2) г.14
Для чего необходимо указывать погрешность измерения?
Правильный ответ:
Чтобы честно указать степень достоверности и точности полученного результатаПояснение:
Указание погрешности — это признак научной добросовестности и высокой культуры эксперимента. Это не говорит о плохой работе или неисправном приборе. Наоборот, это показывает, что экспериментатор понимает пределы точности своего метода и честно сообщает другим, в каком диапазоне лежит истинное значение. Без указания погрешности результат измерения является неполным и может ввести в заблуждение, так как его достоверность неизвестна.15
Линейка №1 имеет цену деления 1 см. Линейка №2 имеет цену деления 1 мм. Какое утверждение верно?
Правильный ответ:
Линейка №2 позволяет получить более точный результатПояснение:
Точность измерения напрямую определяется ценой деления прибора. Цена деления линейки №1 равна 1 см, а линейки №2 — 1 мм (или 0,1 см). Поскольку 1 мм < 1 см, цена деления второй линейки меньше. Следовательно, погрешность измерения с помощью второй линейки будет меньше (0,5 мм против 5 мм у первой), а точность — выше. Поэтому для получения более достоверного и точного результата следует выбирать линейку №2.16
Что означает греческая буква Δ (дельта) в формуле A = a ± Δa?
Правильный ответ:
Абсолютную погрешность измеренияПояснение:
В физике и математике греческая буква Δ (дельта) часто используется для обозначения изменения или небольшой разницы какой-либо величины. В контексте теории измерений символ Δа обозначает абсолютную погрешность — то есть, максимальное отклонение измеренного значения ‘a’ от истинного значения ‘A’. Таким образом, Δа показывает “ширину” интервала, в котором находится истинное значение, и характеризует точность проведенного измерения.17
Результат измерения силы тока I = (2,40 ± 0,05) А. Какое из следующих значений НЕ МОЖЕТ быть истинным значением силы тока?
Правильный ответ:
2,46 АПояснение:
Запись I = (2,40 ± 0,05) А означает, что истинное значение силы тока находится в интервале от (2,40 - 0,05) А до (2,40 + 0,05) А, то есть от 2,35 А до 2,45 А. Проверим предложенные варианты. Значения 2,43 А, 2,38 А и 2,40 А попадают в этот интервал. А вот значение 2,46 А больше верхней границы (2,45 А), поэтому оно не может быть истинным значением силы тока при данном результате измерения и его погрешности.18
Ученик измерил длину стола и получил 120 см. Погрешность измерения составила 0,5 см. Как будет выглядеть корректная запись результата?
Правильный ответ:
L = (120,0 ± 0,5) смПояснение:
Важным правилом при записи результата является согласование числа десятичных знаков у измеренного значения и у погрешности. Погрешность 0,5 см имеет один знак после запятой. Следовательно, и результат измерения 120 см нужно записать с одним знаком после запятой, то есть как 120,0 см. Затем оба значения заключаются в скобки, и за ними ставится единица измерения. Таким образом, полностью корректная запись имеет вид: L = (120,0 ± 0,5) см.19
Что показывает точность измерения?
Правильный ответ:
Насколько близок результат измерения к истинному значению величиныПояснение:
Точность — это качественная характеристика измерения, которая отражает степень близости полученного результата к истинному (действительному) значению измеряемой величины. Измерение считается тем более точным, чем меньше его погрешность. Например, результат (10,0 ± 0,1) см является более точным, чем результат (10 ± 1) см, потому что в первом случае интервал возможных истинных значений гораздо уже, и мы знаем величину с большей определённостью.20
Какое фундаментальное утверждение о любом физическом измерении является верным?
