A-Level物理的测量学(MeasurementTechnique)分为数据采集以及数据分析。数据采集部分需要同学们掌握常用测量工具的正确使用及读法,数据分析在于对采集的数据进行记录、将实验数据绘入坐标图、确定最佳拟合线以及对实验设计及操作进行相应的误差分析。
测量工具有:米尺meter rule、量角器protractor、游标卡尺vernier caliper、千分尺micro screw gauge、电流表ammeter、电压表voltmeter及示波器cathode-ray oscilloscope等。
数据分析的概念:系统误差随机误差、准确度精确度。
系统误差随机误差
系统误差(systematic error)指由测量系统造成的测量值与真实值之间的偏差,具有重复性、单向性等特点。诸如测量前未对仪表归零(zero error)、未对测量工具正确校准(wrongly calibrated scale)而导致的非实验人员主观原因产生的误差都属于系统误差。
随机误差(random error)则为测量人员主观原因产生的误差,测量数值分布在真实值的两侧,具有离散性,同时可通过多次测量将之减小并趋向于零。
系统误差与随机误差的区别如下:
systematic:constant error (in all readings) cannot be eliminated by averaging error in measuring instrument
random:readings scattered (equally) about true value can be eliminated by averaging error due to observer
准确度精确度
准确度(accuracy)是指测量结果趋近与真实值的程度。
精确度(precision)则是指测量结果趋近于该组测量平均值的程度。
a的8次测量值紧密分布在真实值两侧,我们可以称其为accurate measurement。
c的测量值虽然都分布在了真实值的左侧,但该组测量值分布紧密,可以见得测量中实验人员基本没有犯主观错误,主要的实验误差来源于systematic error。故该组测量结果虽然不准确(accurate),仍然可以称之为精确(precise)。