Конспект урока Физические величины

Урок № 2.

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?

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

11. 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.

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 1960 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 - и» 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 0,1 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, 1000 меньше 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 1см 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?

1. 1. Какой объем жидкости помещается: а) между 2-м и 3-м штрихами, обозначенными цифрами; б) между соседними (самыми близкими) штрихами мензурки?

2. Как называется последняя вычисленная вами величина? Как определяют цену деления шкалы измерительного прибора?

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

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

4. 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).

5. 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.

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

7. 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:

VI. Домашнее задание

§ 3, 4, 5*; 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.

1

2

3

4

5

6

Задача на смекалку:

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