测量的局限性

在测量中有一些物理限制，这与所使用的仪器或测量量的变化有关。被测量值的变化，可大可小，称为变化量”不确定性”．

由于仪器的限制”年代的准确性

测量中的一些限制是测量仪器的结果。仪器的局限性会产生与真实值不同的结果。这些误差有两个来源，仪器精度和仪器功能，如下面的例子所示:

仪器精度:要测量的性质的变化小于仪器的刻度。举个例子，当你测量一个物体的长度，它的总长度是19.5毫米，但你的尺子上只有厘米的标记。在这种情况下，你的测量结果只能是近似值，也就是说，你可能会得到一个2厘米的读数，这是一个接近的近似值，但不是真实的值。

仪器功能:您的仪器有缺陷或随着时间的推移变得不准确。这方面的一个例子是使用与实际温度相差2摄氏度的数字温度计，这样所有的温度读数都将相差2摄氏度。

测量的物理限制。统治者。StudySmarter 图1所示。仪器的刻度会限制我们测量的精度。来源:Flickr (Public Domain)。

数据是如何偏离和产生的”错误”?

每次我们进行测量或读取数据时，都会引入误差。错误的来源可能是仪器、用户或系统。误差主要分为两类，系统误差和随机误差。还有第三种类型的错误，称为失态错误，可能是传感器损坏或读数错误。

系统误差

系统误差产生于仪器或系统本身，不是偶然发生的。系统误差在我们进行的每一次测量中都一致地出现。这些错误来自于仪器的错误使用，仪器内部的偏差，或分析数据的系统。系统错误总是存在于系统中。

系统错误有以下几种来源:

仪器:测量仪器在每次测量时对测量数据进行增减或修改。因此，仪器测量的数据有一致的偏差。
系统:此错误源是我们用于开发的系统中的缺陷测量．
观察:这种错误类型的根源在于用户。也被称为”观察误差”它是测量值与个人如何读取该值之间的差异。举个例子，当一个人用尺子测量长度时，会产生视差误差。在这种情况下，测量一个物体”S的长度与它的真实长度不同，因为实验者是从一个角度看尺子上的标记。

随机误差

随机误差是偶然的产物，当数据突然偏离测量值时就会出现。它们有两个来源:

系统:系统的缺陷可能会产生错误，例如传感器的突然故障。这不是一个系统错误，而是一个一次性的事件由于没有一致的故障。
观察:与视差误差相比，这些误差只是错误，比如错误的读数。

什么是精密和准确?

精密度和准确度是与测量有关的两个概念。它们决定了我们测量值的质量。

精度

精度表示测量值的可重复性。如果我们的测量仪器是精确的，它所做的每一次测量都将与其他测量接近。所以，测量一个值为4.3kg的物体的重量时，我们得到的值总是非常接近4.3kg。

精度并不意味着测量是正确的。仪器可以是精确的，但始终远远偏离真实值。在我们的例子中，一个物体的重量为4.3kg，磅秤可能始终显示接近4.0kg的值。

精度

准确度是指仪器提供的值与真实值相同或非常接近。一个高度精确的秤测量一个4.3kg的物体的重量总是会得到非常接近4.3kg的值，只有很小的变化。

因此，为了实现高质量的测量，我们需要高精度和高精度的仪器。

测量的物理限制。目标显示数据。StudySmarter 图2。图中物体的长度为4.25厘米。资料来源:manuelr . Camacho, StudySmarter。

我们离中心的白色圆圈越近，测量结果就越准确。
的测量紫色表示精确但不准确。
的测量在深蓝色的不精确，也不准确。
的测量光蓝色是精确和准确的。

测量的物理限制-关键要点

在进行测量时，总会有限制。这些限制导致测量值与实际值之间的差异。
测量的局限性是仪器或使用者的产物。
测量的局限性会产生测量值的误差。
由于误差或任何测量限制而产生的测量值与实际值的任何偏差”不确定性”．
错误可以是系统的，也可以是随机的。系统误差起源于仪器或系统，而随机误差则是纯粹偶然的结果。
精密度和准确度描述了测量的质量。精度是测量值接近真实值的特性，而精度是始终重复相同值的特性。

关于测量局限性的常见问题

物理测量是对物体物理性质的测量，例如物体的长度、质量、发光强度、电荷、温度、粒子数量和时间。此外，七种元素物理性质的任何组合都可以测量。

在测量任何属性时，仪器或用户读取测量值的方式都存在局限性。其他限制可能来自于用于测量物理性质的理论或系统。

测量的最终限制测验

问题

在测量中遇到的两个限制来源是什么?

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回答

测量量的工具或变化

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问题

什么是系统误差?

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回答

测量中的一致误差。

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问题

什么是随机错误?

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回答

偶然产生的错误

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问题

仪器能引入随机误差吗?

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回答

是的，它可以。

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问题

仪器能引起系统误差吗?

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回答

是的，它可以。

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问题

什么是精度?

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回答

再现测量值的能力。

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什么是准确性?

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回答

产生接近真实值的测量的能力。

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问题

传感器突然失效并产生错误的测量是哪种类型的错误的例子?

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回答

随机误差。

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问题

如果我们的大部分测量值彼此接近，我们的仪器是否准确?

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回答

不，它不是。

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问题

如果测量的结果彼此接近，接近真实值，你可以用精确和准确来描述它们吗?

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回答

是的，你可以。

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问题

如果我们做了一些测量，我们的结果接近真实值，但彼此不接近，你能说它们是准确的吗?

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回答

是的，我们可以。

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问题

仪器会给你的测量带来限制吗?

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是的，他们可以。

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问题

随机错误是如何产生的?

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回答

随机误差是测量变化的产物。

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问题

测量时引入的数据偏差叫什么?

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回答

错误。

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测量量值的变化叫什么?

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回答

不确定性。

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问题

物体的大小会在测量时引入限制吗?

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回答

是的，它可以。

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问题

如果你的仪器的刻度是厘米，而你测量的物体长度是22毫米，你会引入哪种误差?

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系统误差。

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问题

如果你有一把长度99厘米而不是1米的尺子，你用它来测量，你引入了哪种误差?

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系统误差。

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如果你有一个实验，在测量某物时没有发生振动，突然某物下降，引起振动，引入了哪种误差?

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回答

随机误差。

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问题

系统误差和随机误差的区别是什么?

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回答

一个是偶然产生的，另一个总是存在于系统中。

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