Конспект урока по физике

Дата______

Белогурова Л А

Урок 3/3. Физические величины , измерение физических величин. Точность и погрешность измерений

Цели урока: познакомиться с понятием «физическая величина»; на­учиться измерять физические величины при помощи простейших из­мерительных средств.

Оборудование: линейка, мензурка, секундомер, термометр, другие из­мерительные приборы.

Ход урока

I. Повторение

В самом начале урока следует повторить материал прошлого урока. Для этого можно ответить на вопросы:

1. Существует ли разница между физическими понятиями «материя» и «вещество»?

2. Как вы понимаете слова «тело», «вещество»? Приведите примеры физических тел и веществ.

3. Что означают слова: «Это тело материально»?

4. Приведите примеры физических явлений. Какие группы явлений изучает физика?

5. Приведите примеры физических явлений и укажите их причины.

6. Приведите примеры физических явлений, которые не получили научного объяснения. Как вы думаете, сумеем ли мы когда-либо объяснить причины этих явлений?

7. Может ли существовать в природе какое-либо явление, не имею­щее причины?

8. Какую роль играет в физике опыт? Приведите примеры из области механических (тепловых, электрических и др.) явлений.

9. Каковы источники наших знаний о явлениях природы?

1. Что необходимо предпринять для того, чтобы получить научные знания об окружающем нас мире?

2. Сумеете ли вы возразить вашему собеседнику, если он скажет: «В изучении живых организмов знания по физике нам совсем не помогают»?

12. Зачем нужно изучать науку о природе?
Подведите итоги проверки домашнего задания.

П. Изучение нового материала

С давних пор люди сталкивались с необходимостью определять рас­стояния, длины предметов, время, площади, объемы и т. д.

Значение измерений возрастало по мере развития общества и, в час­тности, по мере развития науки. А чтобы измерять, необходимо было придумать единицы различных физических величин. Вспомните, как написано в учебнике: «Измерять какую-нибудь величину — это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу».

Знаете ли вы, какие существовали и существуют сейчас единицы дли­ны, каково их происхождение?

Самыми древними единицами были субъективные единицы. Так, на­пример, моряки измеряли путь трубками, т. е. расстоянием, которое проходит судно за время, пока моряк выкурит трубку. В Испании похо­жей единицей была сигара, в Японии — лошадиный башмак, т. е. путь, ко­торый проходила лошадь, пока не износится привязанная к ее копытам соломенная подошва, заменявшая подкову. В Египте распространенной единицей длины был стадий — путь, проходимый мужчиной за время между первым лучом Солнца и появлением на небе всего солнечного диска, т. е. примерно за две минуты.

У многих народов для определения расстояния использовалась еди­ница длины стрела — дальность полета стрелы. Наши выражения: «не подпускать на ружейный выстрел», позднее «на пушечный выстрел»

- напоминают о подобных единицах длины.

Древние римляне расстояния измеряли шагами или двойными шагами (шаг левой ногой, шаг правой). Тысяча двойных шагов составляла милю (лат. «милле» — тысяча).

Длину веревки или ткани неудобно измерять шагами или стадиями. Для этого оказались пригодными встречающиеся у многих народов еди­ницы с названиями частей человеческого тела. Локоть — расстояние от конца пальцев до локтевого сустава. На Руси долгое время в качестве единицы длины использовали аршин (примерно 71 см). Эта мера возник­ла при торговле с восточными странами (перс, «арш» — локоть). Мно­гочисленные выражения: «Словно аршин проглотил», «Мерить на свой аршин» и другие — свидетельствуют о ее широком распространении.

Для измерения меньших длин применяли пядь — расстояние между концами расставленных большого и указательного пальцев. Пядь или, как ее еще называли, четверть (« 18 см) составляла] аршина.

В странах Западной Европы издавна применяли в качестве единиц длины дюйм (2,54 см) — длина сустава большого пальца (от голл. «дюйм»

— большой палец) и фут (30 см) — средняя длина ступни человека (от англ. «фут» — ступня).

С развитием торговых связей между народами в каждой стране наряду с ранее применявшимися мерами стали употреблять меры чужих стран. Таким образом, росло число единиц для измерения одной и той же ве­личины.

Громадное число различных мер, неудобные для расчетов соотноше­ния между единицами создали много затруднений. Ошибок, обманов и злоупотреблений. Всевозможные расчеты в промышленности и торгов­ле были очень сложны и требовали много времени, труда и внимания.

Назрела необходимость уточнить основные единицы и упорядочить всю систему мер. И первым шагом к этому явилось создание постоян­ных образцов (эталонов) мер длины в виде металлических линеек или стержней и массы в виде металлических гирь — эталонов.

В I960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам, в которой принимали участие крупные ученые многих стран, в том числе и СССР, приняла резолюцию об установлении Международной системы единиц — СИ (читается «эс — с» от первых букв слов «система интернациональ­ная»).

В качестве основных единиц были выбраны следующие: метр — единица длины, килограмм — единица массы, секунда - единица времени, кельвин — единица температуры, ампер —единица силы тока, кандела — единица силы света, моль — единица количества вещества.

Интересно знать

В древние времена самой точной мерой длины считалась толщина волоса верблюда или мула (около О, 1 мм), причем только в том случае, если волос был выдернут из хвоста.

Англичане столкнулись с большими трудностями при переходе в 1977 г. на Международную метрическую систему мер. Они настолько привыкли к старым английским мерам, что долго не могли без ошибок применять но­вые единицы. Так, например, 20-летний лондонский полицейский опреде­лил, что его рост около 7м, а одна 23-летняя женщина ответила, что ее рост... 55см.

Чтобы было удобнее измерять физические величины, кроме основных еди­ниц используют кратные единицы, которые в 10, 100, 1000 и т.д. больше основных и дольные, которые в 10, 100, 1000меньше основной единицы. Для их обозначения используют специальные приставки (см. таблицу).

Упражнение 1.

«Семь пядей во лбу» — говорят об умном человеке; «косая сажень в плечах» — о могучем, сильном человеке. Не известны ли вам другие по­говорки — что-нибудь о золотнике, фунте, футе?

Упражнение 2.

Пофантазируем! Пусть эталон, например брусок, длина которого при­нята за 1 м, по какой-то причине стал чуть-чуть короче, причем никто об этом не знает, в том числе и хранители эталона. Попробуйте нарисовать кошмарную картину, которая возникнет на Земле через некоторое время.

Упражнение 3.

Запишите с помощью сокращающих приставок следующие значения величин: 0,0000052 м; 2 560 000 000 м.

Запишите в обычном виде следующие значения величин: 2,37 Мм; 7,5 мкс.

Для измерения физических величин применяют измерительные прибо­ры. Самыми простыми измерительными приборами являются рулетка, мензурка (измерительный цилиндр). Более сложными являются термо­метр, секундомер.

Любой измерительный прибор имеет шкалу. На шкалу нанесены мет­ки, каждая из которых соответствует определенному численному зна­чению измеряемой величины. Рядом с крупными метками нанесены соответствующие цифры. Между крупными метками нанесены мелкие, но без цифр. По шкале экспериментатор может определить две важные характеристики прибора: предел измерения и цену деления.

Пределы измерения определяются цифрами у первого и последнего деления. Цена деления (Ц) — это численное значение измеряемой ве­личины, которое соответствует одному (самому маленькому) делению шкалы.

Например, при помощи линейки, у которой между делениями \см и 2см нанесено 10 равных делений, мы можем измерить длину с точнос­тью до 1мм.

Перед проведением измерений всегда определяют цену деления прибора.

Для определения цены деления прибора необходимо взять два бли­жайших деления с числовым обозначением, из большего вычесть мень­шее и разделить на число делений между ними.

III. Работа у доски

Зная цену деления, мы всегда с данной точностью можем измерить физическую величину.

Можно предложить определить цену деления измерительных прибо­ров (секундомер, линейка, термометр), которые есть в кабинете физи­ки.

IV. Лабораторная работа №1 «Определение цены деления измери­тельного прибора»

Цель работы — определить цену деления измерительного цилиндра (мензурки), научиться пользоваться им и определять с его помощью объем жидкости.

Приборы и материалы: измерительный цилиндр (мензурка), стакан с водой, небольшая колба и другие сосуды.

Указания к работе

1. Рассмотрите измерительный цилиндр, обратите внимание на его
деления. Ответьте на следующие вопросы:

1) Какой объем жидкости вмещает измерительный цилиндр, если
жидкость налита:

а) до верхнего штриха; б) до первого снизу штриха, обозначенно­го цифрой, отличной от нуля?

2) Какой объем жидкости помещается: а) между 2—м и 3-м штриха-
ми, обозначенными цифрами; б) между соседними (самыми близ-
кими) штрихами мензурки?

2. Как называется последняя вычисленная вами величина? Как опре-
деляют цену деления шкалы измерительного прибора?

Запомните: прежде чем проводить измерения физической величины с помощью измерительного прибора, определите цену деления его шкалы.

1. Рассмотрите рисунок 7 учебника и определите цену деления изоб­раженной на нем мензурки.

2. Налейте в измерительный цилиндр воды, определите и запишите, чему равен объем налитой воды.

ПРИМЕЧАНИЕ. Обратите внимание на правильное положение глаза при отсчете объема жидкости. Вода у стенок сосуда немного приподни­мается, в средней же части сосуда поверхность жидкости почти плоская.

Глаз следует направить на деление, совпадающее с плоской частью по­верхности (177).

1. Налейте полный стакан воды, потом осторожно перелейте воду в измерительный цилиндр. Определите и запишите с учетом пог­решности, чему равен объем налитой воды. Вместимость стакана будет такой же.

2. Таким же образом определите вместимость колбы, аптечных скля­нок и других сосудов, которые находятся на вашем столе.

3. Результаты измерений запишите в таблицу 6.

V. Физический диктант

Расположите слова: деталь, вода, масса, цилиндр, термометр, кусок льда, объем, время, ртуть, мензурка, водяной пар, рулетка, высота, клу­бы пара, лед - в четыре столбика таблицы:

Домашнее задание

§ 4, 5; упр. 1; вопросы к параграфу.

Кроссворд «Лесенка» 1.Наука о природе. 2.Прибор для измерения длины. 3. Прибор для измерения объема жидкости. 4. Физическое тело, представляющее собой длинный и тонкий кусок металла. 5. Твердое вещество, кото­рое часто используется для изготовления школьных принадлежнос­тей. 6. Мера нагретости тела.

Ответы. 1. Физика. 2. Рулетка. 3. Мензурка. 4. Проволока. 5. Пласт­масса. 6. Температура.

Задача на смекалку:

У вас имеется коробка кнопок. Как измерить с помощью мензурки объем одной кнопки?