数学物理,如图,是否直接测量与间接测量的本质区别就是测量误差的可控与否?假如可使秒表的测量误差

假如可使秒表的测量误差降低到与GPS或超声波测速一个量级,是否也可把初中实验看作直接测量速度呢?因为超声波的速度比起GPS电磁波的速度还是小多了?其误差应该比GPS可控性差?所以这是不是从误差角度区别直接测量与间接测量呢?求斧正

所谓直接测量,是指通过设备测量后,可以直接得到(读取)所需要的数值。

所谓间接测量,是指通过设备测量后,需要通过计算、转换等方法才能得到所需要的数值。

这两者直接并没有完全的精度高低关系,测量精度主要来源还是由采用的方法误差、测量设备的精度误差、人为误差、环境误差等综合因素构成的。

下以“人工测速”和“GPS测速”两种方法为对照进行解说。

⑴、人工测速,最基础的测速方法就是“距离÷时间”,我们需要测量这两个数值,然后进行计算,那么误差来源于哪些方面呢?

①、卷尺(或其他测距工具,下同)自身的精度误差,各种工具都不可能做到完全符合国际标准的要求,肯定存在一定的出入,假如你的卷尺每米实际长度为0.999~1.001米,那误差就有±0.1%;

②、卷尺的分度值精度限制,一般几十米的皮卷尺,最小刻度为厘米,厘米以下最多保留一位估计值,如果测量100米的距离,分度值误差就有±0.01%(1厘米/100米);

③、卷尺受热胀冷缩影响,冬季与夏季的实际长度存在偏差,以聚酯纤维材料为例,热膨胀系数大约为5ppm/℃,如果当地冬夏温差40℃,存在±0.01%的季节误差;

④、秒表自身也存在精度误差,机械表具精度低一些,一天误差几分钟,但电子表具一般精度都很高,每天误差也只有几秒甚至1秒以下,我们以1秒为例,则有大约±0.001%的精度误差。

⑤、人为误差在这个测量方法中的占比很大,对于测量距离,人拉皮尺紧一点松一点,大约会造成±0.1%的误差;对于测量时间,一般人的反应时间为0.1秒,假设速度10米/秒左右,跑100米要10秒,则人为误差达到±1%。

⑥、计算误差,这方面要看取值精度及计算工具的精度,我们现在采用电子计算器计算,精度可达到有效数字10位左右,误差只有±0.00000001%。(计算错误不属于误差,那是错误。)

综合上述因素,我们用v=S/t来计算速度时:

距离S的误差为:ΔS=0.1%+0.01%+0.01%+0.1%=0.22%;

时间t的误差为:Δt=0.001%+1%=1.001%;

综合误差为:(1+0.22%)×(1+1.001%)-1=1.2232022%;

还需要再加上计算误差:1.2232022%+0.00000001%=1.22320221%

这就是本系统的最终误差:±1.22320221%

⑵、GPS测速,可以由设备直接读数,由于本人没有GPS设备误差数据,无法评判,但应该是比卷尺+秒表测速要低很多的。当然,也还取决于GPS测速仪的数据精度,比如我们常用手机GPS导航,其数据精度只保留到整数(千米/小时),那这个精度就比较低了。

但这里要对GPS测速给出一些误差来源分析:

首先我们要知道GPS测速的原理,实际上它也是用“距离÷时间”的方法来得出速度值的,而且它的系统中对距离的测量方式更复杂。

①、GPS测速仪发送信号给多个GPS卫星,由于各个GPS卫星位置不同,距离不同,收到信号的时间有先后,卫星记录的是收到信号的时间;

②、电脑需要以这些时间差以及各卫星的当前位置为基数,计算GPS测速仪所处位置。(计算前,电脑需要排除GPS测速仪和GPS卫星的反应时间,这个反应时间一般已经预设在电脑中)

③、卫星收到测速仪第二次发送信号,仍旧这么处理,得到两个位置和两个时间,电脑计算两个位置之间的距离,再除以两个时间之间的差值,两者相除,得到速度值。

所以,GPS测速仪的测速机制其实比人工测速更复杂,计算更多,产生误差的环节更多。但由于设备精度足够高,所以综合误差会小于人工测速的误差。

从GPS测速仪的测速原理可知,其实所谓对速度的“直接测量”,拆解开来后也是间接测量,但由于其各个环节的测量工具、计算方式等都已经固化了,综合误差也固化了,所以,我们就把它归类为“直接测量”,精确计算时,也只将其固化后的综合误差作为设备误差。

回到你的问题:

如果你能做到:

①、用精度足够高的激光定位仪来测量距离;

②、用与卫星类似的“铯同位素时钟”来测量时间;

③、并将两者用电脑相连,获取起点位置的同时获取起点时间,获取终点位置的同时获取终点时间,以排除人为误差;

④、用精度足够高的电脑程序来做数据计算。

那么,你测量出来的速度会比GPS测速仪精度更高。

原因很简单:用激光定位仪来测量位置,在百米距离内定位精度是微米~毫米级的;而GPS定位地面位置,精度只能达到分米~米级别。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2021-10-30
你这个话说的不对的,并不是说直接测量的误差就是可控的,而间接测量的误差就是不可控的。没有这么肯定的答案,直接测量它的误差,有时候也是很大的,关键要看你用什么样的测量工具,你的测量工具够精密度高不高?间接测量也是这样的,只不过相比之下,在同样的测量器械的情况下,间接测量他这个误差有可能更大一点。
第2个回答  2021-10-30
直接测量误差有测量工具(系统误差)决定,间接测量的误差出测量工具外,还有测量原理(原理误差)有关。两类测量误差都与测量者有关(偶然误差)。
第3个回答  2021-10-29
数学物理鱼头是否直接去量一量的本机区别的就是车辆误差的可控与如何使用秒表的测量误差这个我们不知道我们没有那么本事
相似回答