Физические величины. Измерение физических величин » Народна Освіта


Народна Освіта » Фізика » Физические величины. Измерение физических величин






Физические величины. Измерение физических величин

Как вы думаете, насколько часто люди выполняют измерения? Насколько важно уметь делать это правильно? Каких последствий следует ожидать, если результаты измерений будут ошибочными? Чтобы помочь вам ответить на эти вопросы, напомним несколько приборов, которыми вы и ваша семья пользуетесь практически ежедневно: часы, весы, термометр, спидометр, манометр... Надеемся, вы убедились в необходимости внимательно изучить этот параграф!

 

определяем понятие «физическая величина»

Для описания каких-либо явлений или свойств тел люди издавна используют их характеристики. Например, когда мы говорим, что теннисный шарик меньше воздушного шара, то имеем в виду, что объем теннисного шарика меньше объема воздушного шара. Объем — пример физической величины. Эта величина характеризует общее свойство тел занимать некоторую часть пространства (рис. 4.1, а). Еще одним примером физической величины может служить уже известное вам понятие скорость движения, которое является характеристикой движения тел (рис. 4.1, б).

Физическая величина — это количественно выраженная характеристика тела или физического явления.

Разумеется, объем и скорость движения — это далеко не все физические величины, которыми оперирует физика. Даже в повседневной жизни мы имеем дело с большим количеством физических величин: длина, площадь, объем, масса, время, путь, температура.

Какую физическую величину измеряет человек при простуде?

Для удобства каждую физическую величину обозначают определенным символом (буквой латинского или греческого алфавита). Например, объем обозначают символом V, время — символом t, скорость движения — символом и.

узнаем о Международной системе единиц

В романе Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан» есть такой эпизод: «Пройдя шагов триста по берегу реки, маленький отряд вступил под покров девственного леса, по извилистым тропинкам которого ему предстояло странствовать...»

Проанализируем этот отрывок и выясним, какую физическую величину имел в виду автор, чему равно ее числовое значение и в каких единицах была измерена эта величина. Нетрудно установить, что речь идет о физической величине путь; числовое значение этой физической величины — триста; единицей пути служит один шаг.

Очевидно, что в большинстве случаев выбор шага как единицы пути не может быть удачным, ведь длина шага у всех разная (рис. 4.2). Таким образом, становится понятным, почему люди с древних времен начали договариваться о том, чтобы измерять одну и ту же физическую величину одинаковыми единицами.

Сейчас в большинстве стран мира действует введенная в 1960 г. Международная система единиц, которую называют Система Интернациональная (СИ) (рис. 4.3).

В СИ единицей длины является метр (м), единицей времени — секунда (с), объем измеряется в метрах кубических (м3), скорость движения — в метрах в секунду (м/с). О других единицах СИ вы узнаете позже.

При записи значения физической величины указывают символ, которым она обозначается, числовое значение физической величины и ее единицу. Например, запись V = 5 м/с означает, что скорость движения некоего тела составляет 5 метров в секунду.

выясняем, чем кратные единицы отличаются от дольных

Для удобства записи больших и малых значений физических величин используют кратные и дольные единицы.

Кратные единицы — это единицы, которые больше основных единиц в 10, 100, 1000 и более раз.

Дольные единицы — это единицы, которые меньше основных единиц в 10, 100, 1000 и более раз.

Названия кратных и дольных единиц включают в себя специальные префиксы. Например, километр (1000 м) — кратная единица длины; сантиметр (0,01 м) — дольная единица длины.

В таблице на с. 27 приведены наиболее часто употребляемые префиксы.

Префиксы для образования названий кратных и дольных единиц

выясняем, чем отличаются прямые и косвенные измерения

Значения физических величин получают путем измерений.

Вспомните пример измерения, приведенный в п. 2 этого параграфа. Автор, описывая путешествие отряда по берегу реки, в качестве единицы пути выбрал шаг. Чтобы выразить числовое значение (триста) пути в шагах, ему необходимо было сравнить пройденное расстояние с длиной шага.

измерить физическую величину означает сравнить ее с однородной величиной, взятой за единицу.

Существует два вида измерений: прямые и косвенные измерения.

При прямом измерении искомое значение физической величины получают сразу — по показаниям измерительного прибора (рис. 4.4, 4.5).

При косвенном измерении искомое значение физической величины определяют с помощью формулы, подставив в нее значения других физических величин, полученных в ходе прямых измерений. Так, чтобы определить площадь 5 прямоугольника, сначала с помощью линейки измеряют длину I и ширину d прямоугольника (прямые измерения), а потом вычисляют его площадь по формуле 5 = I ■ d.

Косвенные измерения каких величин вы выполняли на уроках математики?

знакомимся с измерительными приборами

Для установления значений физических величин в ходе прямых измерений используют измерительные приборы (рис. 4.6).

Сейчас в науке, технике, быту применяют как электронные цифровые измерительные приборы, у которых значение измеряемой величины высвечивается на экране, так и измерительные приборы, при пользовании которыми значение измеряемой величины определяют по шкале. Измерительный прибор обычно содержит информацию о единицах, в которых поданы значения измеряемой этим прибором величины.

По шкале можно установить две самые важные характеристики измерительного прибора: цену деления шкалы прибора и пределы измерения*.

Цена деления шкалы измерительного прибора — это значение наименьшего деления шкалы данного прибора.

Чтобы определить цену деления шкалы измерительного прибора, необходимо разность двух любых ближайших значений величины, приведенных на шкале, разделить на количество делений между ними.

Пределы измерения электронных цифровых приборов определяют по его паспорту. Существуют приборы, пределы измерения которых устанавливают специальным переключателем.

 

Определим цену деления шкалы медицинского термометра (рис. 4.7):

1) выберем два любых значения температуры, которые обозначены на шкале и стоят рядом, например 40 °С и 39 °С, и найдем их разность: 40 °С - 39 °С = 1 °С;

2) определим количество делений между метками, рядом с которыми указаны данные значения, — 10 делений;

3) полученную разность разделим на количество делений:

 

 

Итак, цена деления шкалы данного термометра составляет 0,1 ^

 

Пределы измерения прибора — это наибольшее и наименьшее значения физической величины, которые можно измерить этим прибором.

Так, верхний предел измерений медицинского термометра на рис. 4.7 равен 42 °С, нижний предел составляет 34,1 °С.

.Подводим итоги

Физическая величина — это количественно выраженная характеристика тела или физического явления. Измерить физическую величину — значит сравнить ее с однородной величиной, взятой за единицу.

Записывая значение физической величины, следует привести символ, которым она обозначается, числовое значение физической величины и ее единицу. Для удобства записи больших и малых значений физических величин используют кратные и дольные единицы — их названия содержат специальные префиксы.

Цена деления шкалы измерительного прибора — это значение наименьшего деления шкалы этого прибора. Пределы измерения прибора — это наибольшее и наименьшее значения физической величины, которые можно измерить данным прибором.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение физической величины. 2. Приведите примеры физических величин. Какие свойства тел или какие признаки физических явлений они характеризуют? 3. Какими символами обозначают объем; скорость движения; время движения тела? 4. Что значит измерить физическую величину? 5. Приведите примеры префиксов, используемых в названиях дольных единиц; кратных единиц. 6. Приведите примеры измерительных приборов. 7. Какие характеристики прибора можно выяснить с помощью его шкалы? 8. Что такое цена деления шкалы прибора?

 

Упражнение № 4

1. Представьте в метрах значения физических величин: 145 мм; 1,5 км; 2 км 32 м.

2. Назовите физические величины, приборы для измерения которых изображены на рис. 1-3. Укажите символы для обозначения этих величин; их единицы в СИ.

4. Запишите, используя кратные или дольные единицы: 0,000 007 5 м — диаметр красных кровяных телец; 5 900 000 000 000 м — радиус орбиты карликовой планеты Плутона; 6 400 000 м — радиус Земли.

5. Баскетбольная площадка, на которой проходят официальные соревнования, должна иметь длину 28 м и ширину 15 м. Определите площадь баскетбольной площадки. Ответ запишите также в дм2 и см2.

6. Вспомните определение физической величины и докажите, что длина — это физическая величина.

7. Воспользуйтесь дополнительными источниками информации и подготовьте сообщение об измерительных приборах, с которыми вы имеете дело в повседневной жизни.

Экспериментальные задания

1. Найдите у себя дома 2-3 измерительных прибора, имеющих шкалу.

Определите пределы измерения и цену деления шкалы каждого прибора.

 

2. Воспользовавшись приведенной ниже информацией, выясните площадь вашей ладони. Площадь фигуры, имеющей неправильную геометрическую форму, можно определить по контуру этой фигуры, нарисованному на бумаге в клетку, или с помощью палетки — прозрачной пластинки с нанесенной на ней сеткой квадратов определенной площади. В таких случаях площадь в фигуры вычисляют по формуле:

где п — количество целых квадратов; Ъ — количество нецелых квадратов; в0 — площадь одного квадрата. Таким образом, площадь фигуры на рисунке равна:

 

3. В свое время древнегреческий математик, физик и механик Архимед предложил способ измерения площади фигуры, имеющей неправильную геометрическую форму, с помощью точных весов. Попробуйте воспроизвести этот способ и объяснить его.

Физика и техника в Украине

Национальная академия наук Украины

(НАНУ) — высшая государственная научная организация Украины. Основана в 1918 г. правительством гетмана П. П. Скоропадско-го. Первым президентом Украинской академии наук (такое название носила НАНУ в то время) был выдающийся украинский ученый Владимир Иванович Вернадский.

НАНУ занимается исследованиями в области естественных, гуманитарных, общественных и технических наук.

Крупнейшие достижения Академии: осуществление искусственной ядерной реакции превращения ядер Лития в ядра Гелия; создание ускорителя заряженных частиц, радиолокатора нового типа; внедрение технологии автоматической сварки; создание новых лекарственных препаратов и методов лечения; разработка первой в континентальной Европе электронной вычислительной машины (ЭВМ). В разное время в НАНУ работали многие выдающиеся ученые, сформировалось множество научных школ. Так, во всем мире известны украинские школы электросварки Е. О. Патона и Б. Е. Патона, кибернетики С. А. Лебедева и В. М. Глушкова, теоретической физики Л. Д. Ландау, нелинейной механики и статистической физики Н. Н. Боголюбова и др.

 

лабораторная работа № 1

тема. определение цены деления шкалы измерительного прибора.

Цель: определить пределы измерения и цену деления шкалы каждого из предложенных измерительных приборов.

оборудование: линейка; термометр; другие измерительные приборы.

указания к работе

подготовка к эксперименту

Убедитесь, что вы знаете ответы на следующие вопросы.

1) Что называют измерительным прибором?

2) Как определить пределы измерения прибора?

3) Как определить цену деления шкалы прибора?

4) Какие правила безопасности следует соблюдать, работая с термометром?

Эксперимент

Строго придерживайтесь инструкции по безопасности (см. форзац).

1. Рассмотрите шкалы имеющихся у вас измерительных приборов.

2. Заполните первые пять столбцов таблицы.

обработка результатов эксперимента

Определите цену деления шкалы и пределы измерения каждого из исследуемых приборов и закончите заполнение таблицы.

Анализ эксперимента и его результатов

Сформулируйте вывод, в котором укажите: 1) что именно вы определяли; 2) какие результаты получили; 3) для чего могут понадобиться умения, приобретенные в ходе выполнения работы.

творческое задание

Изготовьте мерную ленту с ценой деления шкалы 5 мм.

 

Это материал учебника Физика 7 класс Барьяхтар, Довгий

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 24-01-2017, 07:16, посмотрело: 193