Лабораторная работа №2. Измерение физических величин
В этой работе измеряют длину, объём, температуру и время школьными приборами: линейкой, штангенциркулем, мензуркой, термометром и секундомером. Для каждого прибора находят цену деления и погрешность. Результаты записывают в виде «значение ± погрешность» и переводят в единицы СИ.
Цель работы. Научиться определять цену деления приборов, измерять длину, объём тела, температуру и время и записывать результаты с учётом погрешности и в стандартном виде.
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
- штангенциркуль
- мензурка (измерительный цилиндр) с водой
- тело неправильной формы на нити (например, гайка или камешек)
- металлический цилиндр или брусок
- термометр
- секундомер
- груз на нити длиной 40–60 см
Ход работы
- 1
Определите цену деления и погрешность каждого прибора и запишите их в таблицу.
- 2
Измерьте линейкой длину бруска или цилиндра.
- 3
Измерьте ту же длину штангенциркулем и сравните результаты двух приборов.
- 4
Штангенциркулем измерьте диаметр цилиндра.
- 5
Налейте в мензурку воду и запишите её объём V₁ по нижнему краю мениска.
- 6
Осторожно опустите тело на нити в воду, чтобы оно погрузилось целиком, и запишите объём V₂.
- 7
Опустите термометр в воду, дождитесь, пока столбик перестанет двигаться, и запишите температуру.
- 8
Секундомером измерьте время 10 колебаний груза на нити.
- 9
Запишите каждый результат с погрешностью и переведите его в единицы СИ в стандартном виде.
Краткая теория
Измерить физическую величину — значит сравнить её с единицей. Основные единицы СИ: длина — метр (м), объём — кубический метр (м³), время — секунда (с). Температуру в школе обычно измеряют в градусах Цельсия (°C), в СИ её единица — кельвин (К).
У каждой шкалы есть цена деления: разность значений двух соседних оцифрованных штрихов делят на число делений между ними. Погрешность прибора принимают равной половине цены деления. Результат записывают так: x = (x ± Δx), например l = (35,0 ± 0,5) мм.
Штангенциркуль точнее линейки. Целые миллиметры читают по шкале штанги слева от нуля нониуса, десятые доли — по номеру штриха нониуса, который совпал со штрихом штанги. Цена деления обычного штангенциркуля 0,1 мм. Время измеряют секундомером; чтобы уменьшить ошибку из-за реакции человека, засекают время нескольких одинаковых событий и делят его на их число.
Объём жидкости измеряют мензуркой: глаз держат на уровне жидкости и читают отсчёт по нижнему краю мениска. Объём твёрдого тела неправильной формы находят погружением: V = V₂ − V₁, где V₁ — уровень воды до погружения, V₂ — после. Полезно помнить: 1 мл = 1 см³ = 10⁻⁶ м³.
Виртуальный опыт
Часть работы можно выполнить в симуляции «Механическая лаборатория», режим «Измерения». В пункте «Штангенциркуль» выберите тело, прочитайте целые миллиметры по штанге и десятые по нониусу. В пункте «Мензурка» запишите уровень воды до и после погружения тела и найдите объём как разность.
Таблица измерений
Лабораторная работа №2 · Физика, 7 класс. Измерение физических величин
Фамилия, имя, класс: ____________________ Дата: __________
| № | Величина | Прибор | Цена деления | Показание | Погрешность | Результат в СИ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 | ||||||
| 4 | ||||||
| 5 | ||||||
| 6 |
Расчёт и вывод
Объём тела: V = V₂ − V₁.
Например, V₁ = 50 мл, V₂ = 63 мл. Тогда V = 13 мл = 13 см³ = 1,3·10⁻⁵ м³.
Например, на штангенциркуле ноль нониуса стоит правее штриха 20 мм, а с делением штанги совпал 3-й штрих нониуса. Диаметр d = 20,3 мм = 2,03·10⁻² м, погрешность ±0,05 мм.
Время одного колебания: T = t / N. Например, t = 13,0 с, N = 10, тогда T = 1,30 с.
Погрешность каждого отсчёта — половина цены деления прибора. Сравните погрешности линейки и штангенциркуля: какая меньше и во сколько раз.
Шаблон вывода: В ходе работы я измерил(а) длину, объём, температуру и время. Точнее всего длину измеряет …, его погрешность … мм. Объём тела получился V = … ± … см³ = …·10⁻⁶ м³, температура воды t = … ± … °C, время одного колебания … с. Погрешность измерения зависит от … .
Контрольные вопросы
Что такое цена деления прибора?
Показать ответ
Это значение одного самого маленького деления шкалы. Её находят по двум соседним оцифрованным штрихам.
Почему штангенциркуль точнее линейки?
Показать ответ
Нониус позволяет прочитать десятые доли миллиметра, поэтому цена деления у штангенциркуля 0,1 мм, а у линейки 1 мм.
Как измерить объём тела неправильной формы?
Показать ответ
Погрузить его в мензурку с водой и найти разность уровней воды после и до погружения.
Почему время одного колебания лучше находить по 10 колебаниям?
Показать ответ
Ошибка при запуске и остановке секундомера одна и та же, а при делении на 10 она в 10 раз уменьшается.
Сколько кубических метров в 250 мл?
Показать ответ
250 мл = 250 см³ = 2,5·10⁻⁴ м³.
Техника безопасности
- Мензурку и термометр ставьте подальше от края стола: они стеклянные и легко разбиваются.
- Если термометр разбился, ничего не трогайте руками и сразу скажите учителю.
- Тело опускайте в мензурку плавно на нити, не бросайте его: стекло может треснуть.
- Пролитую воду сразу вытрите, чтобы не поскользнуться и не намочить приборы.
- Губки штангенциркуля острые — не направляйте их на себя и соседа.
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», пункты «Штангенциркуль» и «Мензурка». Её можно выполнить на компьютере или телефоне, а оформлять результат в журнал — по требованию учителя.
- Как записать вывод?
- Перечислите, какие величины и какими приборами вы измерили, приведите результаты с погрешностью в единицах СИ и укажите, какой прибор оказался самым точным и почему.
- Почему отсчёт по мензурке берут по нижнему краю мениска?
- Поверхность воды у стенок изгибается вверх. Шкала мензурки рассчитана на отсчёт по нижней точке этой поверхности, если смотреть на неё на уровне глаз.