Физика · 7 класс · занятие 2

Как измерять физические величины?

От величины и единицы — к шкале прибора, цене деления и честной записи точности результата.

2 урока по 40 минутИзмерение и шкалыТочность и погрешностьПрактикум по иллюстрациям

Маршрут занятия

Урок 1
0–10 мин. Проверка домашней работы. 10–20 мин. Что значит измерить величину. 20–30 мин. Приборы и единицы. 30–40 мин. Шкала и первые примеры цены деления.
Перемена
Отдых по расписанию.
Урок 2
0–18 мин. Практикум по разным видам шкал. 18–32 мин. Точность и погрешность. 32–36 мин. Полная запись результата. 36–38 мин. Физика и техника. 38–40 мин. Итог.
Результат занятия. Ты сможешь объяснить смысл измерения, определить цену деления, считать показание прибора и записать результат с учётом погрешности.

1. Возвращаемся к домашней работе

На прошлом занятии мы различали физическое тело, вещество и явление. Выбери один из своих пяти бытовых примеров и расскажи о нём по плану.

1. Что происходит?
Назови физическое явление и его группу.
2. С каким телом?
Назови участвующее тело и вещество, если это возможно.
3. Что можно измерить?
Назови величину, прибор и единицу.

Проверим переход к новой теме

Для обсуждения. В примере «остывание чая» телом может быть чай в чашке, явлением — охлаждение, измеряемой величиной — температура, прибором — термометр, единицей — градус Цельсия.

2. Что означает измерить величину

Измерить физическую величину — значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.

Измеряя длину стола, мы выясняем, сколько раз выбранная единица длины — например, метр или сантиметр — укладывается в длине стола.

Однородные величины описывают одно и то же свойство. Длину можно сравнить с другой длиной, время — с другим промежутком времени. Сравнивать длину с секундой бессмысленно.
измеряемая длина1 единица1 единица1 единица1 единица
Результат показывает, сколько выбранных единиц содержится в измеряемой величине.

Величина — прибор — единица

Физическая величинаЧем можно измеритьЕдиница СИ или удобная единицаПример записи
длиналинейка, рулеткаметр (м); также см, ммl = 1,4 м
времячасы, секундомерсекунда (с)t = 12 с
массавесыкилограмм (кг); также гm = 2 кг
температуратермометрв наших примерах — градус Цельсия (°C)T = 23 °C
объём жидкостимензуркачасто миллилитр (мл)V = 60 мл

Приставки и перевод единиц

Приставка перед названием единицы показывает, во сколько раз новая единица больше или меньше исходной.

Вид единицыПриставкаОбозначениеМножительПример
Кратные
больше исходной
декада101 дам = 10 м
гектог1001 гм = 100 м
килок10001 км = 1000 м
мегаМ1 000 0001 МВт = 1 000 000 Вт
Дольные
меньше исходной
децид0,11 дм = 0,1 м
сантис0,011 см = 0,01 м
миллим0,0011 мм = 0,001 м
Из крупной единицы в мелкую: число увеличивается.
2,5 км = 2500 м
Из мелкой единицы в крупную: число уменьшается.
60 см = 0,6 м

Ещё примеры: 35 мм = 3,5 см; 1500 г = 1,5 кг. Минута не образована приставкой: 1 мин = 60 с.

Почему нельзя записать только число?

Запись «длина равна 12» неполна: 12 метров, сантиметров и миллиметров — разные длины. Результат измерения обязательно содержит число и единицу.

3. Шкала и цена деления

На шкале есть штрихи, рядом с некоторыми штрихами подписаны значения. Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы, а значение, соответствующее одному такому промежутку, — ценой деления.

Выбери два подписанных штриха.
Лучше брать соседние подписанные значения.
Найди разность значений.
Из большего числа вычти меньшее.
Раздели на число промежутков.
Считай промежутки, а не сами штрихи.
цена деления = (большее значение − меньшее значение) / число промежутков

Шкала линейки: найдём цену деления

2 см3 см4 см
По шкале нужно определить цену деления и положение красного указателя.
  1. Между отметками 2 см и 3 см разность равна 1 см.
  2. Между ними 5 промежутков.
  3. Цена деления: 1 см : 5 = 0,2 см.
  4. Метка стоит на втором делении после 3 см: 3,4 см.

Шкала термометра: применим тот же алгоритм

10 °C20 °C
Подписаны только крайние значения, но каждого промежуточного штриха достаточно для измерения.
  1. Разность: 20 °C − 10 °C = 10 °C.
  2. Число промежутков: 10.
  3. Цена деления: 10 °C : 10 = 1 °C.
  4. Показание: 17 °C.
Частая ошибка: если между двумя подписанными штрихами видно 11 штрихов вместе с крайними, промежутков между ними только 10.

4. Практикум по иллюстрациям

Для каждого прибора сначала найди цену деления, затем считай показание по красному указателю, стрелке или уровню жидкости. Вводи только числа; десятичную дробь можно писать через точку или запятую.

Подсказка: порядок действий
  1. Найди два ближайших подписанных значения.
  2. Вычисли их разность.
  3. Посчитай число промежутков.
  4. Раздели разность на число промежутков.
  5. От ближайшего подписанного значения отсчитай нужное число делений до указателя.

5. Точность и погрешность измерений

Почему результат приблизительный

Конец измеряемого предмета часто оказывается между штрихами. Кроме того, точность ограничена устройством прибора и тем, насколько правильно мы им пользуемся.

Погрешность измерения — допускаемая при измерении неточность.

Связь со шкалой: чем меньше цена деления, тем выше точность измерения.
Более частые деления позволяют точнее определить положение конца предмета.

Как учитываем погрешность

Допускаемая погрешность не должна быть больше цены деления шкалы. Во время школьных измерений принимаем погрешность равной половине цены деления прибора:

Δa = половина цены деления

Фраза «измерить с точностью до 1 мм» означает, что допускаемая погрешность результата не превышает 1 мм.

Результат записывают так:

A = a ± Δa

Здесь A — измеряемая величина, a — полученное значение, Δa — погрешность. Например, при цене деления линейки 1 мм и результате 142 мм:

l = (142 ± 0,5) мм

Это означает, что истинное значение находится между 141,5 мм и 142,5 мм.

Проверь понимание

Вычисли погрешность и границы интервала

Термометр: цена деления 2 °C, показание 18 °C.

Погрешность ΔT = °C
Интервал: от до °C

Вольтметр: цена деления 0,5 В, показание 4 В.

Погрешность ΔU = В
Интервал: от до В

Собери полную запись результата

В первых двух заданиях выбери все части записи из списков. В следующих двух введи числа целиком, а знак выбери из списка.

Линейка: показание 3,4 см, цена деления 0,2 см.

l = () см

Секундомер: показание 8 с, цена деления 2 с.

t = () с

Мензурка: показание 34 мл, цена деления 2 мл.

V = () мл

Амперметр: показание 0,7 А, цена деления 0,1 А.

I = () А

6. Как физика и техника помогают друг другу

Примеры: изучение тепловых явлений помогло создать тепловые двигатели; развитие электронных приборов позволило точнее исследовать природу и космос.

7. Подведём итог

Самое главное

  • Физика изучает явления природы.
  • Для описания мира используют понятия: физическое тело, вещество, явление, физическая величина.
  • Наблюдения, опыты и измерения дают данные для проверки гипотез.
  • Измерение — сравнение величины с однородной величиной, принятой за единицу.
  • Перед измерением определяют цену деления прибора.
  • Любой результат измерения имеет погрешность.

Теперь я могу

  • выбрать прибор и единицу;
  • посчитать промежутки шкалы;
  • найти цену деления;
  • считать показание;
  • сравнить точность приборов;
  • записать значение с погрешностью.

Итоговая мини-проверка

Домашняя работа

  1. Прочитать §§4–6.
  2. Измерить линейкой длину трёх домашних предметов.
  3. Для каждого измерения указать цену деления линейки и записать результат с учётом погрешности.
  4. Подготовить один пример того, как физическое открытие повлияло на технику или как новый прибор помог физике.

Форма записи

Предмет: …
Цена деления: …
Погрешность: …
Результат: l = (… ± …) …