Лабораторная работа №1. Определение размеров малых тел
В этой работе измеряют размер тела, которое меньше цены деления линейки: горошины, дробинки, зёрнышка риса. Тела выкладывают плотно в ряд, линейкой измеряют длину ряда и делят её на число тел. Получают диаметр одного тела с погрешностью в десятые доли миллиметра и записывают его в стандартном виде.
Цель работы. Определить размер малых тел методом рядов, записать результат с учётом погрешности и в стандартном виде с кратными и дольными приставками.
Сделать ҚМЖ по этой темеЦели обучения
- 7.1.2.3применять кратные и дольные приставки при записи больших и малых чисел, записывать числа в стандартном виде
- 7.1.3.1измерять длину, объем тела, температуру и время, записывать результаты измерений с учетом погрешности
- 7.1.3.2определять размер малых тел методом рядов
- 7.1.3.3знать и соблюдать технику безопасности в кабинете физики
Оборудование
- линейка с миллиметровыми делениями
- горох (20–30 горошин)
- дробь или пшено
- зёрна риса
- игла или тонкая палочка для выравнивания ряда
- лист бумаги или лоток, чтобы тела не раскатывались
Ход работы
- 1
Определите цену деления линейки и запишите погрешность прибора.
- 2
Выложите на лист вплотную друг к другу 20 горошин в один ряд без промежутков.
- 3
Приложите линейку так, чтобы нулевой штрих совпал с краем первой горошины, и измерьте длину ряда L.
- 4
Запишите число тел n и длину ряда L в таблицу.
- 5
Повторите опыт с другим числом горошин, например 25 и 30.
- 6
Проделайте то же самое с дробью или рисом.
- 7
Вычислите размер одного тела для каждого опыта и найдите среднее значение.
- 8
Переведите результат в метры и запишите его в стандартном виде.
Краткая теория
Каждый измерительный прибор имеет цену деления — значение самого маленького деления шкалы. Чтобы её найти, берут два соседних оцифрованных штриха, вычитают меньшее значение из большего и делят на число делений между ними. У обычной школьной линейки цена деления 1 мм. Погрешность прибора принимают равной половине цены деления: у линейки это ±0,5 мм.
Если тело само меньше или почти равно одному делению, измерить его линейкой напрямую нельзя: погрешность получится больше самого размера. Поэтому применяют метод рядов. В ряд вплотную выкладывают n одинаковых тел и измеряют длину ряда L. Размер одного тела d = L / n. Погрешность длины ряда та же, что у линейки, но при делении на n она тоже уменьшается в n раз: Δd = ΔL / n. Чем больше тел в ряду, тем точнее результат.
Малые размеры удобно записывать с дольными приставками: милли (м) — 10⁻³, микро (мк) — 10⁻⁶. Например, 0,0064 м = 6,4 мм = 6,4·10⁻³ м. Запись числа в виде a·10ⁿ, где 1 ≤ a < 10, называют стандартным видом. Единица длины в СИ — метр (м).
Виртуальный опыт
Работу можно выполнить в симуляции «Механическая лаборатория»: режим «Измерения», затем «Метод рядов». Выберите тела, задайте число тел в ряду и прочитайте по линейке длину ряда. Запишите в таблицу n и L, повторите для двух-трёх других значений n и вычислите d = L / n.
Таблица измерений
Лабораторная работа №1 · Физика, 7 класс. Определение размеров малых тел
Фамилия, имя, класс: ____________________ Дата: __________
| № опыта | Тело | Число тел в ряду n, шт. | Длина ряда L, мм | Размер одного тела d, мм | d в стандартном виде, м |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | |||||
| 2 | |||||
| 3 |
Расчёт и вывод
Размер одного тела: d = L / n.
Например, ряд из 20 горошин имеет длину L = 128 мм. Тогда d = 128 мм / 20 = 6,4 мм = 6,4·10⁻³ м.
Погрешность: Δd = ΔL / n. Например, ΔL = 0,5 мм, n = 20, тогда Δd = 0,5 / 20 ≈ 0,03 мм. Ответ: d = (6,40 ± 0,03) мм.
Среднее значение по трём опытам: dср = (d₁ + d₂ + d₃) / 3.
Шаблон вывода: В ходе работы я определил(а) размер малых тел методом рядов. Диаметр одной горошины получился d = … ± … мм = …·10⁻³ м, размер … — … мм. Погрешность метода рядов меньше погрешности линейки в … раз, потому что … .
Контрольные вопросы
Почему размер горошины точнее измерять методом рядов, а не одну горошину?
Показать ответ
Погрешность линейки одна и та же для любого измерения, а в методе рядов она делится на число тел. Поэтому погрешность размера одного тела становится в n раз меньше.
Как найти цену деления прибора?
Показать ответ
Нужно взять два соседних оцифрованных штриха, найти разность их значений и разделить на число делений между ними.
Почему тела в ряду должны лежать вплотную?
Показать ответ
Промежутки между телами добавляются к длине ряда, и результат получится завышенным.
Запишите 0,0022 м в стандартном виде и в миллиметрах.
Показать ответ
0,0022 м = 2,2·10⁻³ м = 2,2 мм.
Как ещё можно уменьшить погрешность измерения?
Показать ответ
Взять больше тел в ряду, повторить опыт несколько раз и найти среднее значение.
Техника безопасности
- Не берите горох, дробь и рис в рот и не бросайте их.
- Работайте на листе или в лотке, чтобы тела не рассыпались по полу: на них можно поскользнуться.
- Иглу держите остриём от себя и после работы положите на место.
- После работы соберите все тела и сдайте оборудование учителю.
Учителю
ҚМЖ и СОР по теме этой работы ИИ собирает в кабинете Bilim Plus Ұстаз по кодам целей обучения. Симуляцию можно выдать классу или вывести на доску.
Вопросы
- Можно ли сделать работу без оборудования?
- Да, есть виртуальная лабораторная: симуляция «Механическая лаборатория», режим «Метод рядов». Её можно сделать дома на компьютере или телефоне, а оформлять результат в журнал — по требованию учителя.
- Как записать вывод?
- Назовите, что определяли и каким методом, приведите результат с погрешностью и в стандартном виде и объясните, почему метод рядов точнее одного измерения.
- Можно ли так измерить толщину листа бумаги?
- Да. Сложите стопку из 100 листов, измерьте её толщину и разделите на 100 — это тот же метод рядов.