新东方网>留学>留学考试>A-level>正文

A Level物理——物理实验中的数据

2016-11-25 16:29

来源:新东方网整理

作者:

  点击查看>>>A Level选课之数学课的那些事儿(一)

  每每谈到实验,参加A Level考试的同学们都会感到如临大敌,因为实验考试在Physics中一直是同学们的一个弱项。而要很好的完成一个实验,测量数据总是一个必经的环节。有时使用不同的工具测量到的数据不完全一样,或者即使使用相同的工具在多次测量中得到的数据也不尽相同。这些都是由测量过程中不可避免的“误差”造成的。

  今天我们青岛学校的矫志强老师就来带大家一起学习一下在物理实验中测量数据时可能会遇到的一些问题。

  让我们从刘翔平世界纪录开始。在雅典奥运会上,刘翔在男子110米栏的比赛中,以平世界纪录的成绩夺得冠军。全国人民为刘翔感到骄傲,我也不例外。而且我还用自己的手表测量了刘翔跑完全程的时间。

  不过我得到的时间是13秒,而不是官方给出的12.88秒。

  是我测量错误了吗?

  不,我和官方给出的时间都是正确的!之所以两个时间不一样,是因为我们使用的测量工具不同,因此两个数据的精确程度(precision)不同。

  因为手表的最小刻度是秒,结果只能精确到秒。而专业的秒表可以精确到百分之一秒,因此测量到的数据是12.88秒。从这一点我们可以看出,实验中所用的测量工具刻度越小,得到的数据的precision就会越高。

  这里同学们要注意的一点是,有时看似相同的两个数据,比如13秒和13.00秒,其实说明了所用的测量工具的精度不同,显然13.00秒的precision更高。

  刚刚提到的13秒和12.88秒都是正确的(accurate)数据,只是精确程度(precision)不同。但如果是因为测量者的不仔细而把表读错数了,比如读成18秒,那么得到的数据就是错误的(inaccuracy),这与所用的工具无关。

  有时为了规避由于裁判失误而给运动员的比赛带来影响,在某些比赛中可能会由两名裁判同时给运动员计时。有的时候他们测量出的运动员的成绩并不相同,比如一个裁判测出的成绩可能是12.88秒而另一个裁判得到的可能是12.86秒。造成这一结果的原因可能有很多,除了使用不同的工具会对测量结果产生影响之外,有时同一种工具因为新旧程度的不同也可能导致不同的结果。也有可能是因为两个裁判听到发令枪响后的反映快慢不同,诸如此类的很多因素都是正常存在的。这就是在测量过程中不可避免的误差(uncertainty)。

  刚刚提到的由于测量仪器的新旧造成的误差(uncertainty),和测量人反映快慢所造成的误差(uncertainty)都被称之为系统误差(systematic errors)。它们往往可以通过改变测量工具以及测量方法等来改进。

  在系统误差(systematic errors)中,有一种由于设备缺陷而无法避免的误差,叫零误差(zero errors)。比如从裁判按下秒表到秒表真正开始计时总会有一个时间差,这个时间差每次是相同的。这是在制作测量仪器时就存在着的一种缺陷,我们称之为零误差(zero errors),它属于systematic errors的一种。

  还有一种无法避免的误差是偶然误差(random uncertainties)。一个裁判在判断运动员是否撞线以停止计时时会存在一定的误差,且每次会有所不同,就是偶然误差(random uncertainties),他不属于系统误差(systematic errors)。

  现在看来在实验中测量数据时产生误差是必然的,而我们的目标就是让误差对数据的影响降到最低。

  我们把这个影响用percentage uncertainty来表示,其公式为:

  显然,uncertainty足够小,而measured vale足够大,就是我们在设计一个实验时不得不考虑的重要因素之一。

  作者简介:

  矫志强,青岛新东方A Level项目主管,英国 Newcastle University 教育学硕士。主讲A Level数学&物理、雅思写作、SAT文法和考研写作,对国内外各种考试有深入研究,课堂上用深入浅出的语言,诙谐幽默的风格全面解析考点;绝对授课时间超过10000小时。

  相关推荐:

  2017QS世界大学排名

  A-Level选课之英国大学心理学

  A-Level选读数理化报考更容易

  申请英国大学仍需A-Level成绩

  (编辑:秦洁)

a

新东方网托福官方微信:新东方托福 (微信号:xdftoefl

最新考试资讯、托福预测、托福解析,请扫一扫二维码,关注我们的官方微信! 

新东方留学考试辅导专区

班级名称 上课地点 上课时间 费用 详细

焦点推荐

版权及免责声明

凡本网注明"稿件来源:新东方"的所有文字、图片和音视频稿件,版权均属新东方教育科技集团(含本网和新东方网) 所有,任何媒体、网站或个人未经本网协议授权不得转载、链接、转贴或以其他任何方式复制、发表。已经本网协议授权的媒体、网站,在下载使用时必须注明"稿件来源:新东方",违者本网将依法追究法律责任。

本网未注明"稿件来源:新东方"的文/图等稿件均为转载稿,本网转载仅基于传递更多信息之目的,并不意味着赞同转载稿的观点或证实其内容的真实性。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。如擅自篡改为"稿件来源:新东方",本网将依法追究法律责任。

如本网转载稿涉及版权等问题,请作者见稿后在两周内速来电与新东方网联系,电话:010-60908555。