Какие формы выражения научного знания вам известны что означает измерить физическую величину

10 класс

§ 2. Измерение физических величин

Физические величины.

Особенность физики состоит в том, что объекты её изучения обладают количественными характеристиками. Их называют физическими величинами.

Благодаря возможности получать количественные значения физических величин мы можем точно предсказать наступление определённых событий. Например, если бы хмы не умели измерять температуру тела, то никогда не смогли бы дать точный ответ на вопрос: когда закипит вода? Умея же измерять температуру тела, такой ответ можно дать без труда — вода закипит при температуре 100 °C (при нормальном атмосферном давлении). Следя за изменением температуры воды, мы можем предсказать момент её закипания.

Физические законы и теории.

Для того чтобы из наблюдений над явлениями сделать общие выводы, найти причины явлений, нужно установить количественные зависимости между различными величинами. Если такая зависимость найдена, то мы говорим, что открыт физический закон. Установление зависимостей между физическими величинами избавляет нас от необходимости проводить опыт в каждом отдельном случае. C помощью несложных вычислений можно получить ответ на вопрос в интересующей нас области явлений.

Изучая экспериментально количественные связи между физическими величинами, можно выявить некоторые частные закономерности. На их основе создают теорию явлений, объединяющую в одно целое отдельные законы.

Физическая теория обобщает, систематизирует экспериментальные данные, выявляет закономерные, существенные связи между понятиями, объясняет физические явления. Общих законов природы или фундаментальных физических теорий сравнительно немного, но они охватывают огромную совокупность явлений. К числу таких фундаментальных теорий относятся: классическая механика, молекулярно-кинетическая теория, термодинамика, электродинамика, квантовая механика и др.

Фундаментальные связи могут быть установлены только на основе эксперимента. Однако теория — это не простое объединение опытных закономерностей, она является результатом творческой работы, размышлений и воображения. Теория позволяет не только объяснить наблюдаемые явления, но и предсказывать новые. Так, русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907) на основе открытого им Периодического закона предсказал существование нескольких новых химических элементов. Британский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831 —1879) предсказал существование электромагнитных волн и давления света на основе созданной им теории электромагнитного поля. C развитием и углублением теории появляется возможность объяснить многие понятия, введённые в начале исследования. Например, только с появлением молекулярно-кинетической теории был установлен физический смысл температуры как средней меры интенсивности беспорядочного (хаотического) движения молекул.

Измерение физических величин.

1 Пo словам Д. И. Менделеева, «наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры».

Согласованная Международная система единиц физических величин была принята в 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам. В Международной системе СИ (сокращение от фр. Systeme International d’Unites, SI) зафиксировано семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль), две дополнительные единицы (радиан, стерадиан), а также даны приставки для образования кратных и дольных единиц. При этом от основных единиц образуют производные единицы.

Измерить физическую величину — это значит сравнить опытным путём её значение с эталоном этой физической величины. Целью эксперимента является определение численного значения физической величины. Для измерения величин используют специальные средства измерения. Например, линейка предназначена для измерения длины, секундомер — времени, термометр — температуры тел, амперметр — силы тока, вольтаметр — напряжения и т. д.

Прямые и косвенные измерения.

В физике различают прямые и косвенные измерения физических величин. Измерение называют прямым, если значение физической величины определяют непосредственно из опытных данных с помощью измерительных приборов. В качестве примеров можно привести измерения промежутков времени, длины, температуры, массы. При косвенном измерении значение физической величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и другими величинами, определяемыми путём прямых измерений, т. е. вычисляют по формуле. Например, требуется определить ускорение тела при его равноускоренном прямолинейном движении без начальной скорости. Прямым измерением определяют время t (по секундомеру) и путь s (по линейке), пройденный телом за это время. Тогда модуль ускорения α тела можно определить по формуле: α = 2s / t 2 т. е. косвенным измерением.

Понятие погрешности измерения.

При проведении измерений вследствие несовершенства методов и средств измерений, изменяющихся внешних условий, получают не истинное значение измеряемой величины, а её приближённое значение. Поэтому процесс измерений можно считать завершённым только в том случае, когда указано не только значение измеряемой величины, но и возможное отклонение его от истинного значения, т. е. погрешность измерения.

По форме числового выражения различают два вида погрешности измерения: абсолютную и относительную.

Абсолютная погрешность Δx измерения — величина возможного отклонения измеренного значения x_изм от истинного.

Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины и определяет границы числового интервала, в котором с большой вероятностью находится истинное значение величины x.

Для истинного значения величины справедливо соотношение:

Числовой интервал 2Δx, в котором с вероятностью, близкой к единице, находится истинное значение величины х, называют доверительным интервалом (рис. 1.1).

Относительная погрешность ε измерения — безразмерная величина, равная отношению абсолютной погрешности к измеренному значению величины.

Часто относительную погрешность измерения выражают в процентах:

Вопросы:

1. Какие формы выражения научного знания вам известны?

2. Что означает «измерить физическую величину»?

3. Чем различаются прямые и косвенные измерения физических величин? Приведите примеры таких измерений.

4. Почему при измерении получают не истинное значение измеряемой величины, а её приближённое значение?

а) абсолютной погрешностью измерения;

б) относительной погрешностью измерения?

Как их определить в случае прямых измерений физических величин?

Источник

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,

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

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,

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

Нередко в школе у учеников просят измерить физическую величину. Важно, чтобы школьник понимал что означает это задание, какими бывают физические величины и зачем их нужно измерять. Об этом и пойдет речь в предложенной статье.

Что нужно делать, чтобы измерить физическую величину?

Первым делом нужно понять о какой именно физической величине идет речь. Существуют основные величины и производные (которые можно посчитать через другие параметры).

Ниже вы увидите пример основных физических величин:

Каждый из этих параметров описывает какое-то свойство предмета. Измерительные приборы тоже подбираются индивидуально. К примеру, чтобы узнать длину, достаточно взять в руки линейку, а чтобы посчитать продолжительность события, то есть время, достаточно иметь при себе секундомер.

Но есть и более сложные величины, такие как сила тока. Для того, чтобы узнать этот параметр, необходимо воспользоваться амперметром. А что касается производных величин, вроде объема, площади, энергии, плотности, эти параметры можно посчитать, зная значение основных величин. К примеру, площадь можно узнать, если измерить длину двух сторон объекта; а для нахождения плотности достаточно измерить вес и посчитать объем.

Как решать задания, где нужно измерить физическую величину?

Во-первых, вы должны узнать какую именно величину вам нужно измерить. После этого вы должны сравнить свойства вашего объекта с единичной физической величиной, то есть определить количество секунд, килограмм, моль, амперов и т. п.

Во-вторых, вы должны определить каким необходимо воспользоваться измерительным прибором (линейкой, термометром, весами). Узнайте цену деления на приборе, а после этого произведите замеры.

Конечный результат записывайте в отчете, согласно системе СИ. То есть переведите полученные величины в нормативные (минуты в секунды, граммы в килограммы и т. д.).

Если вы столкнулись с заданием, с которым не можете справиться, и оно касается измерения физических параметров, можете написать об этом в комментариях. Вам помогут!

Видео

Источник