在做物理實驗時,經常要使用儀器進行一些測量工作,而在測量的過程中,我們首先應該明確和掌握一些和實驗相關的基本概念,如儀器的靈敏度、精密度和準確度就是極易混淆的三個概念,弄清這些基本概念的含義及其區別對我們的物理實驗操作大有幫助。
儀器的靈敏度
靈敏度是指儀器測量最小被測量的能力。所測的最小量越小,該儀器的靈敏度就越高。如天平的靈敏度越高,每格毫克數就越小,也就是說使天平指針從平衡位置偏轉刻度盤的一分度所需的最大質量就越小。又如多用表盤上標的數字“20kΩ/V”就是指的靈敏度,它的物理意義是:在電表兩端加1V電壓時,使指針滿偏所要求電表的總內阻Rv(表頭內阻與附加電阻之和)為20kΩ。這個數字越大,說明滿偏電流越小,即該表所能測量的最小電流越小,靈敏度便越高。 儀器的靈敏度也不是越高越好,因為靈敏度過高,測量時的穩定性就差,甚至不易測量,即準確度就差,故應在保證測量準確性的前提下,使儀器的靈敏度盡量最高。
靈敏度一般是對天平和電氣儀表而言,對直尺、卡尺、螺旋測微器等則無所謂靈敏度。
儀器的精密度
儀器的精密度,又簡稱精度,一般是指儀器的分度值,如米尺的分度值為1mm,其精度就是1mm,水銀溫度計的分度值為0.1oC,其精度就是0.1oC。儀器的分度值越小,其精度就越高,靈敏度也就越高。
在正常使用的情況下,儀器的精度高,準確度也就高,這表明儀器的精度是一定準確度的前提,有什么樣的準確度,也就要求有什么樣的精度與之相適應,這也正是用精度來描述儀器準確度的原因,但精度與準確度又是有區別的。
儀器的準確度
儀器的準確度一般是以準確度等級來表示的,如電表的準確度等級是指在規定條件下測量時當指針滿偏時出現的最大相對誤差的百分比值,如某電表的準確度為2.5級,其意義是指相對誤差不超過滿偏度的2.5%,即儀器絕對誤差=最大量程χ準確度。如最大量程為0.6A的直流電流表,其最大絕對誤差=0.6Aχ2.5%=0.015A
顯然,用同一電表的不同量程測同一被測量時,其最大絕對誤差是不相同的,因此使用儀表時,不同的被測量,要選擇適當的量程檔位。準確度一般是對電氣儀表而言。
總之,我們一定要掌握儀器的靈敏度、精密度和準確度這些基本概念,理解它們的基本內涵,明確它們的具體區別,若能如此,那么將對我們的物理實驗操作大有幫助。
作者單位:河南省周口市第三高級中學