№2 21.09.2024 Тема: Физические величины и их измерение. Цель урока: познакомиться с понятием «физические величины» и системой СИ; научиться измерять физические величины при помощи простейших измерительных средств и определять погрешность измерений. Оборудование: линейка, мензурка, термометр, амперметр, вольтметр. 1. Актуализация изученного: правила ТБ и методы научного познания. 2. Изучение нового материала Вы уже знаете, что для изучения различных физических явлений, происходящих с различными физическими телами, приходится ставить опыты. А во время проведения опытов приходится проводить измерения различных физических величин, таких как масса тела, скорость, время, высота, длина, ширина и др. Для измерения физических величин требуются различные физические приборы. 2.1. Что значит измерить физическую величину? Измерить физическую величину – это значит сравнить ее с другой такой же (как говорят, однородной) физической величиной, принятой за единицу. Например, длину предмета сравнивают с единицей длины, массу тела сравнивают с единицей массы. Но если один исследователь измерит длину, например, пройденного пути в саженях, а другой исследователь измерит ее в футах, то им, наверное, сразу будет трудно понять друг друга. Поэтому во всем мире стараются измерять физические величины в одних и тех же единицах. В 1963 году была принята Международная система единиц СИ (SI – System International). И именно в этой системе единиц измерения физических величин мы в дальнейшем будем работать. Например, самыми распространенными физическими величинами являются длина, масса и время. В Международной системе единиц СИ принято: — длину измерять в метрах (м); единица измерения – 1 м; — массу измерять в килограммах (кг), единица измерения – 1 кг; — время измерять в секундах (с) единица измерения – 1 с. Конечно, вы знаете и другие, второстепенные единицы измерения. Например, время можно измерять в минутах, часах. Но важно учесть, что все наши последующие расчеты мы будем стараться вести именно в системе СИ. Часто применяются единицы, которые в 10, 100, 1000, 1000000 и т.д. раз больше принятых единиц (так называемые кратные единицы). Например: дека (дк) – 10, гекто (г) – 100, кило (к) – 1000, мега (М) – 1000000, деци (д) – 0,1, санти (с) – 0,01, мили (м) – 0,001. Пример: длина стола равна 60 см. Необходимо выразить длину в метрах (м)? 60 см = 60 * 0,01 = 0,6 м 2.2. Цена деления шкалы измерительного прибора При проведении измерений очень важно правильно пользоваться измерительными приборами. Вам уже знакомы некоторые приборы, такие, как линейка, термометр. С другими вам еще предстоит познакомиться – с измерительным цилиндром, вольтметром амперметром. Но все эти приборы объединяет одно: у них есть шкала. Чтобы правильно работать с измерительным прибором, необходимо в первую очередь обратить внимание на его измерительную шкалу. Для примера рассмотрим измерительную шкалу самой обыкновенной линейки. Рассматриваем пример с линейкой в классе совместно. С помощью этой линейки можно измерить длину любого предмета, но не в единицах системы СИ, а в сантиметрах. На шкале любого прибора обязательно указаны единицы измерения. На шкале вы видите штрихи (так называются черточки, нанесенные на шкалу). Промежутки между штрихами называются делениями шкалы. Не путайте штрихи с делениями! Рядом с некоторыми штрихами расположены числа. Для того чтобы начать работать с любым прибором, необходимо определить цену деления шкалы этого прибора. Цена деления шкалы измерительного прибора – это расстояние между ближайшими штрихами шкалы, выраженное в единицах измеряемой величины. (в сантиметрах или миллиметрах для линейки, в градусах для термометра и т.д.). Чтобы определить цену деления шкалы любого измерительного прибора, необходимо выбрать два ближайших штриха, рядом с которыми нанесены численные значения величины. Например, два и один. Теперь из большего значения нужно вычесть меньшее. Полученный результат нужно разделить на число делений между выбранными штрихами В нашем примере – ученическая линейка. Еще один пример – шкала термометра. Рис. 2. Шкала термометра Выбираем два ближайших штриха с числами, например, 20 и 10 градусов Цельсия (обратите внимание, что и на этой шкале указаны единицы измерения, °С). Между выбранными штрихами расположено 2 деления. Таким образом, получим 2.3. Погрешность измерения и ее нахождение. Для правильного проведения измерений недостаточно уметь определять цену деления шкалы прибора. Вспомните, что, говоря о расстоянии от одного пункта до другого, мы иногда употребляем выражения вроде «плюс-минус полкилометра». Это означает, что точное расстояние нам неизвестно, что при его измерении допущена некоторая неточность, или, как принято говорить, погрешность. Погрешность присутствует при любом измерении, абсолютно точных приборов не существует. И величину погрешности тоже можно определить по шкале измерительного прибора. Погрешность измерения – составляет половину цены деления шкалы измерительного прибора. Пример 1. Например, обычная ученическая линейка имеет цену деления 1 мм. Предположим, с ее помощью мы измерили толщину кусочка мела и у нас получилось 12 мм. Половина цены деления линейки 0,5 мм. Это и есть погрешность измерения. Если обозначить толщину кусочка мела буквой b, то результат измерения записывается так: b = 12 + 0,5(мм) Знак (плюс-минус) означает, что при измерении мы могли ошибиться и в большую, и в меньшую сторону, то есть ширина кусочка мела лежит в пределах от 11,5 мм до 12,5 мм. Рисую на доске пример № 2 с меньшим числом делений, вместе с классом вычисляем ЦД и находим погрешность. Рис. 1. Шкала обычной линейки ЦД = (2см – 1см)/5см = 0,2см = 2мм Половина цены деления линейки в данном случае будет равна 1мм. Тогда ширина кусочка мела b = 12 + 1(мм), то есть в данном случае ширина кусочка мела лежит в пределах от 11 мм до 13 мм. Разброс измерения получился больше. В обоих случаях мы провели правильные измерения, но в первом случае погрешность измерения была меньше, а точность выше, чем во втором, так как цена деления линейки была меньше. Таким образом, из этих двух примеров можно сделать вывод: Чем меньше цена деления шкалы прибора, тем больше точность (меньше погрешность) измерений с помощью этого прибора. При записи величин, с учетом погрешности, пользуются формулой: А = а + ∆а, где А – измеряемая величина, а – результат измерений, ∆а – погрешность измерений. 3. Рефлексия: А) основные единицы СИ; Б) Что значит: Измерить величину? В) Как определить ЦД измерительного прибора? 4. Домашнее задание. конспект, пар.1-2, подг. к л.р.№1 (прикрепленный файл)
