Как определить цену деления измерительного прибора и записать результат

Цена деления нужна до первого измерения. По шкале мензурки можно прочитать «46», но без подписей непонятно, миллилитры это или другие единицы и насколько точно прибор позволяет различить соседние значения. Если у двух приборов одинаковая верхняя отметка, их шкалы всё равно могут отличаться: у одного между числами четыре промежутка, у другого — десять. Второй позволяет делать более мелкий отсчёт, хотя это ещё не доказывает, что он лучше откалиброван.

Цель работы и что подготовить

Цель школьной работы — научиться читать шкалу и обосновывать запись показаний. Учитель может выдать мензурку, линейку, термометр, динамометр или рисунки этих приборов. Для отчёта достаточно самого прибора либо его чёткого изображения, тетради и таблицы. Если предстоит измерять объём жидкости, понадобятся только те сосуды и жидкость, которые разрешены в кабинете; обращаться со стеклянной посудой нужно по инструкции учителя. Опыты с горячими жидкостями для этой задачи не требуются.

До измерения рассмотрите надписи. Найдите величину и единицу: объём в миллилитрах, длину в сантиметрах или миллиметрах, температуру в градусах Цельсия, силу в ньютонах. Проверьте диапазон: прибор должен охватывать ожидаемое значение. Нулевая отметка может быть не на краю корпуса, а часть шкалы может начинаться не с нуля. Это не меняет способ вычисления цены деления, но влияет на считывание показания.

Если прибор электронный, маленьких штрихов на нём нет. Последний разряд дисплея показывает шаг отображения, а точность прибора указывается в его характеристиках. Не переносите механически школьное правило для аналоговой шкалы на цифровой секундомер или датчик.

Как считать деления на аналоговой шкале

Выберите два ближайших друг к другу подписанных штриха. Допустим, на мензурке это 40 и 50 мл. Между ними нанесено пять равных промежутков. Разность значений равна 50 − 40 = 10 мл; цена одного промежутка равна 10 / 5 = 2 мл. После отметки 40 мл идут 42, 44, 46, 48 и 50 мл. Проверка последовательностью помогает заметить ошибку раньше, чем вы начнёте измерение.

Считать нужно расстояния между штрихами, а не сами штрихи. Если посчитать обе крайние отметки и внутренние, получится шесть линий, но промежутков между ними всё равно пять. Запись «10 / 6» в этом примере ошибочна. Для контроля можно провести пальцем или карандашом по шкале от первой подписанной линии к следующей, отмечая каждый переход к соседней линии. Не закрывайте указатель прибора рукой во время отсчёта.

Числа в таблице придуманы для разбора, а не являются показаниями любого школьного прибора. У вашей мензурки между 40 и 50 мл может быть другое число промежутков. Скопировать формулу можно, подставить чужую цену деления — нельзя. Если соседние крупные отметки не подписаны одинаковым шагом, используйте именно тот участок, где будете считывать результат, и проверьте устройство шкалы по инструкции.

Как снять показание после расчёта

Для линейки совместите начало измеряемого предмета с нулевой отметкой, а не обязательно с краем пластика. Если начало стоит на отметке 1 см, из конечного показания нужно вычесть 1 см. Линейку держат параллельно измеряемому отрезку; взгляд располагают напротив нужного штриха. Если смотреть сбоку, указатель кажется смещённым относительно шкалы. Эта ошибка называется параллаксом, но в отчёте достаточно объяснить её словами.

Мензурку ставят вертикально на ровную поверхность. У воды поверхность обычно слегка вогнута у стенок; уровень считывают по нижней части мениска, когда глаз находится на той же высоте. Для другой жидкости или специальной посуды правило может отличаться — здесь следуют школьной инструкции. Если вода колеблется после переливания, подождите, пока уровень успокоится. Нельзя наклонять сосуд ради удобного числа: меняется положение поверхности относительно шкалы.

На стрелочном приборе сначала проверьте, где находится указатель без нагрузки. Если он не показывает ноль, сообщите учителю и запишите это обстоятельство. При дальнейшем отсчёте глаз держат напротив стрелки. Стрелка между двумя соседними штрихами означает, что показание оценивается приблизительно. Не приписывайте прибору точность до сотых долей единицы, когда на шкале различимы только десятые.

Как записать результат и что означает погрешность

Простая запись состоит из обозначения величины, показания и единицы: например, V = 46 мл. Если школьное задание требует указать оценку неопределённости, её записывают отдельно: V = (46 ± 1) мл. В этом учебном примере цена деления мензурки равна 2 мл, показание попало на штрих, а 1 мл взят как половина деления для оценки ошибки отсчёта. Это правило нередко используют на уроке, но оно не является паспортной погрешностью любого прибора и не учитывает, например, калибровку или неверную установку мензурки.

Прибор с ценой деления 2 мл не позволяет честно записать 46,000 мл. Лишние нули создают видимость точности, которой измерение не имело. Но и округлять показание до 50 мл без требования учителя не нужно: так теряется доступная информация. У результата и оценки точности должна быть одна единица измерения; запись (46 ± 1) мл яснее, чем «46 мл ± 1».

Если учитель требует иной способ оценки погрешности, следуйте ему и покажите исходные данные. У приборов с паспортным классом точности неопределённость может зависеть от верхнего предела шкалы. Для электронного дисплея важны характеристики датчика, а не только число знаков после запятой. Поэтому фраза «погрешность всегда равна половине деления» неверна без указания условий. В работе с несколькими приборами запишите принятый способ для каждого.

Оценка ошибки отсчёта не означает, что истинное значение гарантированно находится ровно в названных пределах при любых обстоятельствах. Если предмет приложен к линейке криво или сосуд наклонён, добавляется ошибка самого способа измерения. Повторите отсчёт после исправления положения, а не расширяйте предел наугад.

Таблица наблюдений для собственного отчёта

План таблицы удобнее составить до измерения. Укажите название прибора, два подписанных значения, число промежутков, найденную цену деления, своё показание и единицу. Если задание просит оценку погрешности, добавьте отдельную колонку и подпишите, каким правилом пользовались. Так таблица показывает не только ответ, но и его происхождение.

Не заполняйте строку заранее по учебному примеру: у реального прибора могут быть другие отметки и предел измерения. При работе по рисунку укажите, что отсчёт сделан по изображению. Если стрелка или уровень неразличимы, не угадывайте цифру. Попросите более чёткий рисунок либо отметьте, что по данному изображению можно установить только цену деления, но не само показание.

Разбор результата и пример вывода

После заполнения таблицы проверьте расчёты в обратном порядке. Умножьте цену деления на число промежутков: должна получиться разность двух подписанных отметок. Для мензурки из учебного примера 2 мл × 5 = 10 мл; это совпадает с 50 − 40 мл. Затем проверьте, лежит ли считанное показание в пределах шкалы, и нет ли расхождения между миллилитрами и литрами, сантиметрами и миллиметрами.

Вывод отвечает на цель, а не повторяет все строки таблицы. Для придуманной мензурки можно написать: «Между отметками 40 и 50 мл я насчитал пять промежутков, поэтому цена деления равна 2 мл. Уровень воды пришёлся на отметку 46 мл. При принятой в задании оценке ошибки отсчёта результат записывается как (46 ± 1) мл». В собственной работе замените каждое число своим измерением. Если измеряли два прибора, сравните, у какого шаг шкалы меньше и как это повлияло на запись результата.

Слова «первый прибор точнее второго» требуют осторожности. Мелкая шкала помогает различить меньшие изменения, но сама по себе не доказывает меньшую систематическую ошибку. В школьной лабораторной корректнее сказать, что прибор имеет меньшую цену деления или позволяет сделать более подробный отсчёт. Если нужен вывод о точности в целом, потребуются сведения о характеристиках приборов и условиях измерения.

Проверка перед сдачей

Сравните запись с собственным прибором ещё раз. Взяты ли соседние подписанные отметки? Посчитаны ли именно промежутки? Указаны ли единицы и предел шкалы? Снят ли отсчёт при правильном положении глаз? Можно ли по таблице повторить вычисление? Если используется запись с погрешностью, сказано ли, по какому правилу она оценена? Исправление одного конкретного пропуска полезнее общего предложения «работа выполнена правильно».

Этот навык понадобится в опытах с объёмом, плотностью, силой и скоростью. Если требуется сначала увидеть общую последовательность школьных лабораторных, откройте навигатор по физике в 7 классе. Перечень учебных тем можно сверить с федеральной рабочей программой по физике, а способ оценки погрешности и форму отчёта — с заданием вашего учителя.