2.1.1 测量

更新于 2026年10月10日 版权声明
2.1.1 测量

(1)测量的含义

测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作,是物理实验的基础。量值一般是由一个数乘以计量单位所表示的特定量的大小。或者说,测量就是将待测物理量与选作计量标准的同类物理量进行比较,得出其倍数的过程。倍数值称为待测物理量的数值,选作的计量标准称为单位。可测量的量是“现象、物体或物质的可以定性区别和定量确定的属性”,在基础物理实验中所测量的基本上都是物理量。

(2)测量的分类

①根据获得测量结果的不同方法,测量分为直接测量和间接测量。

a.直接测量:指无须对被测的量与其他实测的量进行函数关系的辅助计算而可直接得到被测量值的测量。例如,用米尺测长度,用温度计测量温度,用电压表测电压,用天平测物体的质量等都属于直接测量。

b.间接测量:指利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系经过计算从而得到被测量值的测量。例如,测量物体的密度时先测出物体的体积和质量,再用公式计算出物体的密度。

②根据测量条件的不同,测量分为等精度测量和非等精度测量。

a.等精度测量:指同一个人,用同样的方法,使用同样的仪器并在相同的条件下对同一物理量进行的多次测量。应注意的是多次测量必须是重复进行测量的整个操作过程,而不仅仅为重复读数。(https://www.daowen.com)

b.非等精度测量:指在对某一物理量进行多次测量时,测量条件完全不同或部分不同,则各次测量结果的可靠程度自然也不同的一系列测量。

事实上,在实验中保持测量条件完全相同的多次测量是极其困难的。但当某一条件的变化对结果影响不大时,仍可视这种测量为等精度测量。等精度的误差分析和数据处理比较容易,所以绝大多数物理实验都采用等精度测量。本书所介绍的误差和数据处理知识都是针对等精度测量的。

③根据被测量对象在测量过程中所处的状态,测量分为静态测量和动态测量。

(3)测量仪器

测量仪器是进行测量的必要工具。熟悉仪器性能、掌握仪器的使用方法及正确进行读数,是每个测量者必备的基础知识。下面简单介绍仪器精密度、准确度和量程等基本概念。

①仪器精密度:指与仪器的最小分度相当的物理量。仪器的最小分度越小,所测量物理量的位数就越多,仪器精密度就越高。对测量读数最小一位的取值,一般来讲应在仪器最小分度范围内再进行估计读出一位数字。如具有毫米分度的米尺,其精密度为1 mm,应该估计读出到毫米的十分位;螺旋测微器的精密度为0.01 mm,应该估计读出到毫米的千分位。

②仪器准确度:指仪器测量读数的可靠程度。它一般标在仪器上或写在仪器说明书上。如电学仪表所标示的级别就是该仪器的准确度。对于没有标明准确度的仪器,可粗略地取仪器最小的分度数值或最小分度数值的一半,一般对连续读数的仪器取最小分度数值的一半,对非连续读数的仪器取最小的分度数值。在制造仪器时,其最小的分度数值是受仪器准确度约束的,对不同的仪器其准确度是不一样的,对测量长度的常用仪器米尺、游标卡尺和螺旋测微器它们的仪器准确度依次提高。

③量程:指仪器所能测量的物理量最大值和最小值之差,即仪器的测量范围(有时也将所能测量的最大值称为量程)。测量过程中,超过仪器量程使用仪器是不允许的,轻则仪器准确度降低,使用寿命缩短,重则损坏仪器。

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