Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерений
Цели урока:
1) Обучающая: обеспечить формирование у учащихся представлений о физической величине, обеспечит усвоение учащимися теоретических знаний об основных характеристиках физической величины, познакомить учащихся с простейшими измерительными приборами, научить определять цену деления и точность отсчета при использовании различных шкал.
2) Развивающая: способствовать расширению кругозора учащихся о физике; умение находить некоторые закономерности; развитие памяти, самостоятельного суждения.
3) Воспитывающая: интерес, любознательность, наблюдательность, аккуратность в записях.
Ход урока:
1. Организационный этап.
Здравствуйте. Прежде чем мы приступим к уроку, хотелось бы, чтобы каждый из вас настроился на рабочий лад.
2. Актуализация знаний
Прежде чем начинать наш с вами уже второй урок в курсе Физики, хотелось бы вспомнить то, о чем мы говорили на предыдущем занятии.
Мы ввели понятие «Физическое тело». Что же это? Это любой предмет, окружающего нас мира.
Физическое явление — все изменения, которые происходят с физическими полями и телами.
Для описания физических тел и физических явлений используют физические величины.
Например, для описания деревянного бруска нам необходимо использовать такие физические величины как масса, длина, ширина, высота, объем.
Откройте тетради и запишите число и тему нашего урока.
3. Этап получения новых знаний.
Для описания физических тел и физических явлений используют физические величины.
Например, для описания деревянного бруска нам необходимо использовать такие физические величины как масса, длина, ширина, высота, объем.
То есть физическая величина это то, что мы можем измерить. Измеряемое свойство тела или явления.
Каждая физическая величина имеет название, например масса; Буквенное обозначение (массу обозначают латинской буквой эм), способ измерения (с помощью весов), числовое значение (например, масса человека равна 45), и единицы измерения (кг). Получаем, масса тела равна 45 кг.
Для каждой физической величины приняты свои единицы измерения. Для удобства все страны мира стремятся пользоваться одинаковыми единицами измерения физических величин. С 1963 года во многих странах мира используется Международная система единиц — СИ (система интернациональная). В этой системе основной единицей длины является метр, времени — секунда, массы — килограмм.
Существует единицы, которые в 10, 100, 1000 раз больше принятых. Такие единицы называет кратными, и именуются с соответствующими греческими приставками. Например, десяти соответствует приставка «дека», стам — «гекто», тысячи — «кило».
Если используют единицы, которые в 10, 100, 1000 раз меньше принятых единиц (это дольные единицы), то используют приставки, взятые из латинского языка. «Деци» — ноль целых одна десятая, «санти» — ноль целых одна сотая, «милли» — ноль целых одна тысячная.
Измерения очень важны в нашей жизни, для их проведения необходимы измерительные приборы. Самые простые приборы для измерения длины линейка, рулетка, мерная лента.
Для измерения объема жидкости мензурка, мерный цилиндр, мерная колба.
Для измерения температуры используют комнатный, водный, медицинский термометры. Медицинский, в свою очередь, бывает электронный и ртутный.
Существуют и другие измерительные приборы. Например, времени секундомер, часы. Силы — динамометр. Давления, атмосферного — барометр, газов в сосуде — манометр.
Приборы делят на шкальные и цифровые. Каждый шкальный прибор имеет шкалу и цену деления.
Шкала измерительного прибора называют совокупность отметок и цифр на отсчетном устройстве прибора, соответствующая ряду последовательных значений измеряемой величины
Цена деления — значение наименьшего деления шкалы прибора.
Для определения цены деления шкалы нужно от большего числа, соответствующего какому — либо делению шкалы, вычесть меньшее и полученную разность поделить на число делений между цифрами. Получаем 0,1 сантиметра на деление.
Какой же прибор точнее, цена деления которого меньше или больше?
Рассмотрим мерную ленту А) и линейку б). У обоих приборов единицы измерения совпадают!
Для нахождения цены деления мерной ленты возьмем два рядом стоящих значения на шкале, от большего вычтем меньшее и разделим на количество делений между данными цифрами. Получим, 1 сантиметр на деление.
Также определим цену деления для линейки. Количество делений в данном случае 10. Получим, ноль целых одна десятая сантиметра на деление.
Точнее тот прибор у которого цена деления меньше. Значит данная линейка точнее мерной ленты.
То есть, имея меньшую цену деления, мы меньше ошиблись.
Чему же равна погрешность измерительных приборов?
Погрешность равна половине цены деления.
Например, погрешность при измерении температуры равна половине цены деления данного термометра.
Найдем ее: для этого определим цену деления термометра.
Берем два любых значения, например 20 и 10, от большего вычтем меньшее значение и разделим на количество делений между ними, их пять. Получили, что она равна 2 градуса на деление.
Значит погрешность равна 1 градус.
Как же это записать?
T = 20±1 C, где 20 — показания термометра, 1 — погрешность, знак полюс минус использует потому, что ошибиться можно как в большую так и в меньшую сторону.
При записи величин с учетом погрешности следует пользоваться формулой, где
А — измеряемая величина,
а — результат измерений,
а — погрешность измерений, — греческая буква «дельта»
Так что же значит измерить физическую величину?
Измерить физическую величину — значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.
Например, чтобы измерить длину отрезка прямой между точками, А и В, надо приложить линейку и по шкале определить сколько сантиметров укладывается между данными точками.
Если физическая величина измеряется непосредственно путем снятия данных со шкалы прибора, то такое измерение называют прямыми. Например, измерение длины бруска, ширины или высоты бруска.
А как же определить объем этого самого бруска. Конечно же, используя формулу. Объем есть произведение длины, ширины и высоты.
В этом случае, когда физическую величину (объем), определили по формуле, говорят, что измерения провели косвенно.
3. Этап обобщения и закрепления нового материала.
Итак, сделаем основные выводы:
— Физическая величина — измеряемое свойство тела или явления
— Каждый шкальный прибор имеет шкалу и цену деления
— Шкала измерительного прибора — это совокупность отметок и цифр на отсчетном устройстве прибора, соответствующая ряду последовательных значений измеряемой величины
— Цена деления (С) — значение наименьшего деления шкалы прибора
— Для определения цены деления шкалы нужно от большего числа, соответствующего какому- либо делению шкалы, вычесть меньшее и, разность поделить на число делений между цифрами
— Погрешность измерительных приборов равна половине цены деления
Для закрепления, изученного материала, ответим на ряд вопросов.
Что такое физическая величина? Какие основные физические величины входят в систему СИ? Какие шкальные измерительные приборы вам известны? Какие цифровые измерительные приборы вам известны? Перечислите приборы для измерения длины, времени, температуры. Что такое цена деления? Как определить цену деления прибора? От чего зависит точность измерения? Что необходимо учитывать при выборе измерительного прибора? Чем отличаются кратные и дольные единицы? Что значит измерить косвенно или прямым способом?
4. Рефлексия.
Хотелось бы услышать ваши отзывы о сегодняшнем уроке: что вам понравилось, что не понравилось, чем бы хотелось узнать еще.
5. Домашнее задание: § 4- 5.
1. Из перечисленных приборов выбрать а) шкальные, б) цифровые.
Линейка, весы электронные, напольные (не электронные весы), секундомер, часы наручные механические, часы электронные настенные, динамометр, мензурка, мерный стаканчик, барометр, манометр.
2. Определить цену деления данного прибора.
3. Определить цену деления данного термометра.
4. Определить цену деления и погрешность данной линейки.
5. Какая из данных мерных лент более точная? Почему? Чем точнее можно измерить длину стола линейкой или мерной лентой? Почему?
Источник
Измерение физических величин. 7-й класс
Класс: 7
Презентация к уроку
“Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры.
В природе мера и вес – суть главные орудия познания”.
ученик должен усвоить:
— понятие физической величины и единиц измерения;
— способы измерения физических величин;
— алгоритм определения цены деления и погрешности.
ученик должен уметь:
— определять цену деления и показания измерительных приборов;
— записывать показания результатов измерений с учётом погрешностей.
воспитание патриотизма и гражданственности при изучении исторических аспектов темы; развитие коммуникативности в процессе совместной деятельности.
| № | Этап урока | Форма деятельности | Время |
| 1 | Орг.момент | Создание рабочей обстановки | 1-2 мин. |
| 2 | Проверка дом.задания | Тест | 5 мин. |
| 3 | Актуализация знаний | Эксперимент | 5 мин |
| 4 | Изучение нового меатриала | Эвристическая беседа, просмотр фрагмента фильма, работа с физ.приборами и дидактическими карточками | 20 мин. |
| 5 | Закрепление | Самостоятельное выполнение заданий по теме | 10 мин. |
| 6 | Рефлексия | Ответы на вопросы | 2-3 мин. |
Оборудование:
2) Проверка домашнего задания:
Контрольный тест по материалам предыдущего урока (см. приложение № 1).
3) Актуализация знаний.
Проведём эксперимент. В трёх стаканах налита горячая, тёплая и холодная вода. Опустите один палец левой руки в горячую воду, немного подержите, и опустите в тёплую. Тёплая вода покажется вам…(холодной). А теперь опустите палец правой руки в холодную воду, а затем в тёплую. Какой покажется вода. (горячей). Но ведь вода не изменилась? Что нужно сделать, чтобы абсолютно точно определить, какая же всё-таки вода в стакане? (в процессе беседы приходим к выводу):
Вывод: Иногда наши чувства могут нас обманывать, и поэтому просто необходимо в процессе наблюдений и опытов делать измерения каких- то величин.
4) Изучение нового материала.
Эти величины называются физическими, и многие уже знакомы вам из математики, естествознания (например: длина, масса, площадь, скорость и т.д.). Измерения чрезвычайно важны и в науке, и в окружающей жизни.
Великий русский учёный Д.И. Менделеев говорил так: (Слайд 1) “Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры. В природе мера и вес – суть главные орудия познания”.
И поэтому тема урока сегодня: “ Измерение физических величин”
(Слайд 3). Сегодня на мы должны ответить на следующие вопросы:
- Зачем нужно измерения?
- Что такое физическая величина?
- Как измерить физическую величину?
На первый вопрос мы уже ответили в процессе обсуждения эксперимента, поэтому переходим ко второму вопросу:
Что такое физическая величина?
Ещё раз вернёмся к опыту. Возьмите в руки термометр, опустите его в первый стаканчик с водой, подождите немного и назовите температуру воды. (на данном этапе урока это измерение может быть неточным, но оно позволит ввести понятие физической величины как количественную характеристику объёкта)
Теперь точно также измерьте температуру в остальных стаканах. Запишите результаты в тетрадь в порядке возрастания.
/ Например: 20 °, 40 °, 60°/
Вот теперь мы легко определим, где какая вода. Температура определяется числом, и чем число больше, тем теплее вода. И мы можем записать в тетрадь общее определение: (Слайд 4)
Физ.величина – это количественная (числовая) характеристика тела или вещества. Она обозначается буквами латинского алфавита, например:
m – масса, t – время, l — длина.
Любая физ.величина, кроме числового значения, имеет единицы измерения.
Например: На обёртке шоколадки написано: “Масса 100 г”.
Масса – это.. (физическая величина)
100 – это…(числовое значение)
г — грамм – это… (единица измерения).
А теперь попробуйте сами:
Мой рост – 164 см.
Рост (длина) – это… ( физическая величина)
164 – это. ( числовое значение)
см – это..(единица измерения )
Следовательно, когда мы измеряет какую-то величину, мы сравниваем её с определёнными единицами измерений. Запишем определение: (Слайд 5)
Измерить физ.величину –значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу измерений.Теперь у нас остался главный вопрос: Как измерить физическую величину? Давайте посмотрим, как учились измерять герои мультфильма. Вы должны будете ответить на вопросы: (Слайд 6).
- Какую физическую величину измеряли герои фильма?
- В каких единицах?
- А чем измеряли?
- Правильно ли это? Почему?
Слайд 7 (просмотр фрагмента мультфильма). Обсуждение ответов /возвращаемся к слайду 6/.
С такими сложностями встречались не только Удав и его друзья. На Руси с древних времён существовали свои единицы измерения расстояний, массы и объёма (Слайд 8). И хотя мы ими сейчас почти не пользуемся, в пословицах и поговорках, сказках и стихах они сохранились. Объясните смысл этих высказываний. Чтобы не путаться в измерениях. В России ещё в 16 и 17 веках была создана единая для всей страны система мер. В 1736 г. Сенат принял решение об образовании Комиссии весов и мер. Комиссией были созданы образцовые меры – эталоны. К 1807 г. были изготовлены три эталона аршина (хранились в Петербурге): хрустальный, стальной и медный. Они уже были приведены в соответствие с английскими мерами длины – футом и дюймом. Этого требовала необходимость развития торговых отношений с другими странами – ведь уже в начале 18 века в разных странах насчитывалось 400 различных по величине единиц! Чтобы хорошо понимать друг друга и была создана Международная система единиц (СИ), где каждой величине присвоили своё обозначение и единицу измерения. (стенд “Международная система единиц”) Здесь указаны все физические величины, и в курсе физики мы будем их изучать. Сегодня же обратим внимание на самые главное, Величины бывают основными и производными. Запиши в тетради единицы измерения основных физ.величин:
Масса – кг (килограмм), длина – м (метр), время – с (секунда)
Но массу можно измерять ещё . (в граммах, миллиграммах, тоннах). Вы уже изучали это в курсе математики. А в каких единицах измеряют длину? Время? Систему СИ называют десятичной. Все однородные величины связаны между собой.
1 килограмм = 1000 (10 3 ) г 1 километр = 1000 (10 3 ) м
1 миллиграмм = 0,001 г 1 миллиметр = 0,001м
Есть специальная таблица, которую используют для перевода единиц измерения: (см. приложение 2)
Мы сегодня должны научиться правильно пользоваться измерительными приборами.
Вы уже измеряли сегодня температуру воды. Итак, что же нужно для измерений? Во-первых, иметь прибор, во-вторых, надо уметь им пользоваться. Хорошо знакомая линейка – это прибор для измерения длины. Температуру измеряют другим прибором – термометром.
Измерительный прибор – это устройство для измерения какой–либо физической величины.
(Слайд 9.) Здесь вы видите различные измерительные приборы: термометр, спидометр, счетчик для воды, манометр.
Все они очень разные, но у них есть сходство. У каждого прибора обязательно есть шкала с делениями и цифрами.
Самое большое значение на шкале называется верхним пределом, самое маленькое – нижним пределом. Назовите пределы тех приборов, которые есть у вас на парте.
Сегодня мы уже измеряли с вами температуру. Теперь давайте попробуем определить объём воды с помощью специального прибора — мензурки. Объём измеряем в мл или куб.см. Сколько воды в этой мензурке? /200 мл/. А теперь в мензурку опустили камень, и воды стало больше. Сколько? /Ответы наверняка будут разными, что позволит ввести понятие цены деления/
Чтобы правильно ответить на этот вопрос, нужно определить цену деления, т.е значение самого маленького промежутка на шкале.
Для этого нужно:(слайд 11)
- Выбрать две ближайшие цифры (например, 400 мл и 200 мл)
- Найти разность между ними (400 мл — 200 мл = 200 мл)
- Сосчитать число делений между ними (10)
- Разделить разность на число делений (200 мл: 10 = 20 мл)
Запишем формулу для определения цены деления прибора:
с = 400 -200/10 = 20 мл
А теперь попробуйте сами: (Слайд12)
Зная цену деления, можно определить показания прибора. Если термометр показывает 5 делений выше 25°, а одно деление 1°, то окончательный результат будет …(25°). А медицинский термометр показывает на одно деление меньше 37°, его цена деления 0,1°, значит температура — 36,9°.
Самостоятельно по карточке определить цену деления термометра (для тех, кто хорошо усвоил и выполнил задание быстро, можно предложить задания с мензуркой по тем же карточкам)
А теперь определите, пожалуйста, ширину учебника “Физика 7” и запишите свой результат в тетрадь. Давайте сравним ваши измерения.
Почему учебник одинаковый, а значения длины разные?
/В ходе обсуждения приходим к выводу:/
К сожалению, у любых измерений есть погрешность, т.е ошибка (Слайд 13). Погрешность зависит и от самого прибора (инструментальная погрешность), и от того, как мы измеряем (погрешность измерений). Погрешность измерений обозначается ? (дельта) и равна половине цены деления:
Погрешность показывает, на сколько мы ошиблись (в большую или меньшую сторону). Поэтому окончательный результат измерений принято записывать так:
t = 25°± 0, 5° (для первого термометра)
t = 36,9° ± 0,05°(для второго термометра)
Это означает, что на самом деле температура находится в пределах от 24,5° до 25,5° для первого термометра и от 36,85° до 36,95° для второго.
А теперь скажите: какой термометр точнее измерит температуру?
Запишем в тетрадь вывод:
Чем меньше цена деления, тем точнее измеряет прибор.
Измерения, которые мы сегодня на уроке делали, называются прямыми. Их делают с помощью приборов. Некоторые величины сразу определить нельзя. Например: как вы определите площадь парты? Правильно, нужно измерить длину и ширину. Такие измерения называются косвенными.
Сегодня на уроке ты узнал много нового. Давайте ещё раз вспомним самое главное:
Что это такое? Варианты ответов:
Минута – . 1. единица для измерения
Весы – . 2. физическая величина
Время – . 3. измерительный прибор
Уравновешивание – . 4. физическое явление
Теперь выполним следующие задания: (Слайд 14-15)
Интересно было бы ещё узнать …
7. Домашнее задание: (Слайд 16). § 4,5 (учебник “Физика 7” Пёрышкин А.В.)
1. Пёрышкин А.В. Физика 7, Просвещение, 2008 г.
2. Камин А.Л. Физика. Развивающее обучение. 7 класс, Феникс, 2003 г.
3. Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А., Гельфгат И.М. Задачи по физике для основной школы с примерами решений, Илекса, 2005 г.
4. Ханнанов Н.К., Ханнанова Т.А. Физика. Тесты. 7, Дрофа, 2005 г.
Источник
