Урок № 2 фізичні величини і їх вимір

Великий український вчений Дмитро Іванович Менделєєв сказав: «Наука починається там, де починаються виміру». В ході цього уроку ви дізнаєтеся, що таке вимір, що таке ціна ділення шкали вимірювального приладу і як її розрахувати, а також навчитеся визначати похибку (неточність) результатів вимірювань.

Урок № 2: Фізичні величини та їх вимірювання.

Точність і похибка вимірювань.

Мета уроку: познайомитися з поняттям «фізичні величини»; навчитися вимірювати фізичні величини за допомогою найпростіших засобів вимірювальної техніки та визначати похибку вимірювань.

Обладнання: лінійка, мензурка, термометр, амперметр, вольтметр.

1. Перевірка домашнього завдання (15 хвилин).

1) Перший учень вирішує завдання № 5 у дошки.

2) Другий учень вирішує завдання № 6 у дошки.

3) Решта пишуть фізичний диктант.

4) Як додаткові питання запитати у вирішальних завдання біля дошки питання до параграфу і основні визначення.

6) У 7 «А» як додаткове питання запитати про повідомлення на листочку (які висновки зробили).

2. Вивчення нового матеріалу (20 хвилин).

Ви вже знаєте, що для вивчення різних фізичних явищ, що відбуваються з різними фізичними тілами, доводиться ставити досліди. А під час проведення дослідів доводиться проводити вимірювання різних фізичних величин, таких як маса тіла, швидкість, час, висота, довжина, ширина та ін. Для вимірювання фізичних величин потрібні різні фізичні прилади.

2.1. Що значить виміряти фізичну величину?

(ПЗ): Виміряти фізичну велічіну- це означає порівняти її з іншою такою ж (як кажуть, однорідної) фізичною величиною, прийнятої за одиницю.

Наприклад, довжину предмета порівнюють з одиницею довжини, масу тіла порівнюють з одиницею маси. Але якщо один дослідник виміряє довжину, наприклад, пройденого шляху в саженях, а інший дослідник виміряє її в футах, то їм, напевно, відразу буде важко зрозуміти один одного.

Тому в усьому світі намагаються вимірювати фізичні величини в одних і тих же одиницях. У 1963 році була прийнята Міжнародна система одиниць СІ (SI - System International). І саме в цій системі одиниць вимірювання фізичних величин ми надалі будемо працювати.

Наприклад, найпоширенішими фізичними величинами є довжина, маса і час. У Міжнародній системі одиниць СІ прийнято:

- довжину вимірювати в метрах (м); одиниця виміру - 1 м;

- масу вимірювати в кілограмах (кг), одиниця виміру - 1 кг;

- час вимірювати в секундах (с) одиниця виміру - 1 с.

Звичайно, ви знаєте і інші, другорядні одиниці виміру. Наприклад, час можна вимірювати в хвилинах, годинах. Але важливо врахувати, що всі наші подальші розрахунки ми будемо намагатися вести саме в системі СІ.

Часто застосовуються одиниці, які в 10, 100, 1000, 1000000 та т. Д. Раз більше прийнятих одиниць (так звані кратні одиниці).

Наприклад: дека (дк) - 10, гекто (г) - 100, кіло (к) - 1000, мега (М) - 1000000, деци (д) - 0,1, санти (с) - 0,01, милі ( м) - 0,001.

Приклад: довжина столу дорівнює 95 см. Необхідно в иразіть довжину в метрах (м)?

60 см = 60 * 0,01 = 0,6 м

2.2. Ціна поділки шкали вимірювального приладу

При проведенні вимірювань дуже важливо правильно користуватися вимірювальними приладами. Вам вже знайомі деякі прилади, такі, як лінійка, термометр. З іншими вам ще належить познайомитися - з вимірювальним циліндром, вольтметром амперметром. Але всі ці прилади об'єднує одне: у них є шкала.

Щоб правильно працювати з вимірювальним приладом, необхідно в першу чергу звернути увагу на його вимірювальну шкалу.

Для прикладу розглянемо вимірювальну шкалу звичайнісінької лінійки.

Розглядаємо приклад з лінійкою в класі спільно.

За допомогою цієї лінійки можна виміряти довжину будь-якого предмета, але не в одиницях системи СІ, а в сантиметрах. На шкалі будь-якого приладу обов'язково вказані одиниці виміру.

На шкалі ви бачите штрихи (так називаються рисочки, нанесені на шкалу). Проміжки між штрихами називаються розподілами шкали. Не плутайте штрихи з поділами!

Поруч з деякими штрихами розташовані числа.

Для того щоб почати працювати з будь-яким приладом, необхідно визначити ціну поділки шкали цього приладу.

(ПЗ): Ціна поділки шкали вимірювального приладу - це відстань між найближчими штрихами шкали, виражене в одиницях вимірюваної величини. (В сантиметрах або міліметрах для лінійки, в градусах для термометра і т. Д.).

Щоб визначити ціну поділки шкали будь-якого вимірювального приладу, необхідно вибрати два найближчих штриха, поруч з якими нанесені чисельні значення величини. Наприклад, два і один. Тепер з більшого значення потрібно відняти менше. Отриманий результат потрібно розділити на число поділок між обраними штрихами

У нашому прикладі - учнівська лінійка.

Ще один приклад - шкала термометра.

Мал. 2. Шкала термометра

Вибираємо два найближчих штриха з числами, наприклад, 20 і 10 градусів Цельсія (зверніть увагу, що і на цій шкалі вказані одиниці виміру, ° С). Між обраними штрихами розташовано 2 ділення. Таким чином, отримаємо

2.3. Похибка вимірювання і її знаходження.

Для правильного проведення вимірювань недостатньо вміти визначати ціну поділки шкали приладу. Згадайте, що, кажучи про відстань від одного пункту до іншого, ми іноді вживаємо вислови на кшталт «плюс-мінус півкілометра». Це означає, що точну відстань нам невідомо, що при його вимірі допущена деяка неточність, або, як прийнято говорити, похибка.

Похибка присутній при будь-якому вимірі, абсолютно точних приладів не існує. І величину похибки теж можна визначити за шкалою вимірювального приладу.

(ПЗ): Похибка вимірювання - становить половину ціни поділки шкали вимірювального приладу.

Приклад 1. Наприклад, звичайна учнівська лінійка має ціну поділки 1 мм. Припустимо, з її допомогою ми виміряли товщину шматочка крейди і у нас вийшло 12 мм. Половина ціни ділення лінійки 0,5 мм. Це і є похибка вимірювання. Якщо позначити товщину шматочка крейди буквою b, то результат вимірювання записується так:

Знак (плюс-мінус) означає, що при вимірюванні ми могли помилитися і в більшу, і в меншу сторону, тобто ширина шматочка крейди лежить в межах від 11,5 мм до 12,5 мм.

Малюю на дошці приклад № 2 з меншим числом поділів, разом з класом обчислюємо ЦД і знаходимо похибка.

Мал. 1. Шкала звичайної лінійки

ЦД = (2см - 1см) / 5см = 0,2 см = 2 мм

Половина ціни ділення лінійки в даному випадку буде дорівнює 1мм.

Тоді ширина шматочка крейди b = 12 + 1 (мм), тобто в даному випадку ширина шматочка крейди лежить в межах від 11 мм до 13 мм. Розкид вимірювання вийшов більше.

В обох випадках ми провели правильні вимірювання, але в першому випадку похибка вимірювання була меншою, а точність вище, ніж у другому, так як ціна ділення лінійки була менше.

Таким чином, з цих двох прикладів можна зробити висновок:

(ПЗ): Чим менше ціна ділення шкали приладу, тим більше точність (менше похибка) вимірювань за допомогою цього приладу.

При записи величин, з урахуванням похибки, користуються формулою:

де А - вимірювана величина, а - результат вимірювань, # 8710; а - похибка вимірювань.

3. Закріплення вивченого матеріалу (10 хвилин).

Підручник: вправа № 1.

4. Домашнє завдання.

Задачник: № 17, № 39. (докладний опис завдань)

(Пояснити як записувати докладний рішення задач.)