Физические величины. Измерения физических величин « Задремали звёзды золотые, Задрожало зеркало затона, Брезжит свет на заводи речные И румянит сетку небосклона » Именно так Есенин описывал рассвет. Может ли учёный пользоваться таким же описанием предметов и явлений? Язык учёного должен быть предельно точным, но он также может описывать словами или рисунками то, что видит и такое описание называется качественной характеристикой предмета или явления. Многие свойства предметов можно описать числами, и такое описание является их количественной характеристикой. «Наука начинается там, где начинают измерять» Д.И. Менделеев

Физические величины Физическая величина – измеряемое свойство тела или явления. Вы уже познакомились со многими физическими величинами на уроках математики. Это, например, длина, объем, масса, время и многие другие.

Физические величины Кроме названия, каждая физическая величина имеет обозначение и единицы измерения. Рассмотрите таблицу. Название физической величины Буквенное обозначение величины Единицы измерения величин: основная и другие Длинаlммм, см, дм, км Ширинаbммм, см, дм, км Высотаhммм, см, дм, км ПлощадьSм²мм², см², дм², км², а, га ОбъёмVм³мм³, см³, дм³, км³, л, мл Массаmкгмг, г, ц, т Времяtсмин, ч, сут, год, век Скоростьυм/скм/ч, дм/с, см/мин

Физические величины Мы говорим, что масса ведра с водой – 8 кг, длина карандаша – 18 см, а время восхода Солнца – 7 часов утра. Откуда появляются эти числа? И вообще – значения всех физических величин? Числовые значения величин появляются в ходе измерений. Измерить – значит сравнить с мерой, то есть образцом для сравнения. Например, мерой для массы ведра с водой служат гири, мерой длины карандаша – деления на линейке, а мерой времени восхода Солнца – положение стрелки на циферблате часов. Итак, измерить какую-нибудь величину, это значит, сравнить её с однородной физической величиной, принятой за единицу измерения.

Измерение физической величины Часто меры неотделимы от измерительных приборов. Например, гири нельзя использовать без весов, а деления на циферблате часов – без механизма, вращающего стрелки. Часы, весы, линейка, спидометр – все это примеры измерительных приборов. Никакая мера или измерительный прибор не являются абсолютно точными. Проделаем опыт. Возьмем две чугунные гири по 1 кг, которые применяются в торговле. Поставим их на чаши лабораторных весов. Они покажут, что массы гирь не вполне одинаковы. Различие может достигать нескольких граммов! Причин этому несколько: неточность изготовления гирь, их износ при длительном использовании, налипание частиц пыли и другие. Подобные причины всегда приводят к тому, что измерительные приборы и меры вносят в результат измерения некоторую неточность – погрешность. Наши действия с измерительными приборами или мерами тоже вносят в результат измерения некоторую погрешность. Обратимся к рисунку. На нём показано измерение длины карандаша, когда мы смотрим на него спереди, например, сидя на стуле. А справа показано измерение длины, когда мы смотрим на карандаш сверху, к примеру, склонившись над партой. Поэтому, несколько раз измеряя линейкой длину одного и того же карандаша, каждый из нас может получить отличающиеся результаты. Например, 18,7 см и 18,8 см. Каждый из них правильный. Обобщая сказанное, сделаем вывод: неточность измерительных приборов и мер, а также неточность наших действий с ними приводят к тому, что результат любого измерения всегда имеет некоторую погрешность.

Измерение физической величины Однако остается вопрос: какое же из значений взять для записи результата измерения длины карандаша? Можно выбрать любое, но можно провести и дополнительные измерения. При этом заново совместить конец карандаша с нулевой отметкой шкалы, а глаз поточнее расположить над концом грифеля. Такие многократные измерения позволят с большей уверенностью выбрать одно из значений длины карандаша, например первое – 18,7 см. Чаще всего многократные измерения проводят для того, чтобы вычислить среднее значение измеряемой величины. Это – один из методов уменьшения погрешности результата измерения. Так вы будете поступать, например, в некоторых лабораторных работах. Погрешность измерения не может быть больше цены деления прибора. Абсолютная погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора.

Цена деления измерительного прибора Как вы думаете – одинаковую ли температуру показывают термометры, изображенные на рисунке? Разную? Неверно! Показания термометров одинаковы: 26 °С. Однако их шкалы отличаются друг от друга. Выясним, в чем состоит это отличие. Например, между штрихами 20° и 30° на левом термометре столько же делений (промежутков), сколько их между 20° и 40° на правом термометре. Подсчитайте: ровно 10 делений. Однако они отмеряют разное количество градусов! Поэтому говорят, что шкалы этих термометров имеют различную цену делений. Итак, 10 делений на левом термометре отмеряют 10 градусов (так как 30° – 20° = 10°), а 10 делений на правом термометре отмеряют уже 20 градусов (так как 40° – 20° = 20°). Следовательно, на одно деление шкалы левого термометра приходится 1 градус, а шкалы правого – 2 градуса.

Цена деления измерительного прибора Запишем наши вычисления в виде дробей: Имеем: ЦД лев = 1°/дел, ЦД прав = 2 °/дел. Убедимся, что правый термометр показывает именно 26 °С. После штриха 20 °С граница подкрашенного спирта поднялась на 3 деления. Так как цена делений 2 °С/дел, то запишем равенство: температура = 20 °С + 3 дел · 2 °С/дел, температура = 20 °С + 6 °С, температура = 26 °С. Эти действия: взгляд на шкалу прибора и необходимые вычисления называются отсчетом по шкале измерительного прибора. Чтобы подсчитать цену делений шкалы, нужно: а) выбрать на шкале два ближайших оцифрованных штриха; б) сосчитать количество делений между ними; в) разность значений около выбранных штрихов разделить на количество делений. Образец записи результата измерения с учетом наибольшей погрешности: Длина (l ) кар = 18,7 см ± 0,5 мм

Единицы измерения величин С давних времен для измерения различных величин люди применяли множество единиц. Например, длину полотна ткани в рулоне когда-то измеряли "локтями", потому что ткань удобно наматывать на руку между ладонью и локтем. Расстояние между населенными пунктами измеряли "милями" (лат. милле – тысяча). Тысяча двойных шагов (шаг левой, шаг правой) по прямой дороге составляли одну милю. Существовали и другие единицы, причем в каждой стране и, порой, местности внутри страны – свои. С 1918 г. в России используется так называемая метрическая система мер. Она принята практически во всех странах Европы и во многих неевропейских государствах. В ее основу положен так называемый десятичный принцип: в каждой крупной единице содержатся десять следующих по значению меньших единиц. мега = кило = деци = 0,1 санти = 0,01 милли = 0,001 микро = 0, Взгляните на равенства. В левом столбце перечислены некоторые так называемые десятичные приставки. Они служат для образования больших и меньших единиц измерения (их называют кратными и дольными единицами). В правом столбце перечислены значения приставок.

Единицы измерения величин Названия приставок и их значения полностью взаимозаменяемы. Рассмотрим примеры. 5 километров = 5 · 1000 метров = 5000 метров 200 миллиграммов = 200 · 0,001 грамма = 0,2 грамма 5 дм 3 = 5 (деци · метр) 3 = 5 · деци 3 · метр 3 = 5 · 0,1 3 · м 3 = 0,005 м 3

Приборы для измерения объёма Для определения объёмов жидкостей и твёрдых тел используются: мензурки, мерные стаканы, мерные колбы, пипетки, бюретки, мерные цилиндры. Мензурки бывают конические и цилиндрические.

Правила пользования мерным цилиндром 1.Чтобы правильно отмерить мерным цилиндром необходимый объём неокрашенной прозрачной жидкости воды, её наливают так, чтобы нижний край мениска находился на уровне глаз и необходимого деления цилиндра. 2. Соблюдайте правильное положение цилиндра относительно глаз при наполнении его жидкостью!

Определение объёма твёрдого тела неправильной формы Определите объём тела на фото и на рисунке.

Домашнее задание 1.§§ 4,5. 2.Сборник задач. Лукашик В.И. 21, 22 3.Подготовиться к лабораторной работе 1 (принести небольшой предмет произвольной формы, диаметр не более 2 см. )