• admin
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 2 837
  • 31-08-2015, 21:29

Великий російський вчений Дмитро Іванович Менделєєв сказав: «Наука починається там, де починаються вимірювання». У ході цього уроку ви дізнаєтеся, що таке вимірювання, що таке ціна поділки шкали вимірювального приладу і як її розрахувати, а також навчитесь визначати похибку (неточність) результатів вимірювань. 

Тема: Введення

Урок: Вимірювання фізичних величин

1. Введення

Ви вже знаєте, що для вивчення різних фізичних явищ, що відбуваються з різними фізичними тілами, доводиться ставити досліди. А під час проведення дослідів доводиться проводити вимірювання, для яких потрібні фізичні прилади.

2. Що означає виміряти фізичну величину?

Виміряти фізичну величину – це означає порівняти її з іншою такою ж (як кажуть, однорідної) фізичною величиною, прийнятої за одиницю.

Наприклад, довжину предмета порівнюють з одиницею довжини, масу тіла порівнюють з одиницею маси. Але якщо один дослідник виміряє довжину, наприклад, пройденого шляху в сажнях, а інший дослідник виміряє її в футах, то їм, напевно, відразу буде важко зрозуміти один одного.

Тому в усьому світі намагаються вимірювати фізичні величини в одних і тих же одиницях. У 1963 році була прийнята Міжнародна система одиниць СІ (SI – System International). І саме в цій системі одиниць вимірювання фізичних величин ми надалі будемо працювати.

Наприклад, найпоширенішими фізичними величинами є довжина, маса та час. У Міжнародній системі одиниць СІ прийнято:

— вимірювати довжину в метрах (м);

— вимірювати масу в кілограмах (кг);

— вимірювати час в секундах (с).

Звичайно, ви знаєте і інші, другорядні одиниці вимірювання. Наприклад, можна вимірювати в хвилинах, годинах. Але важливо врахувати, що всі наші подальші розрахунки ми будемо намагатися вести саме в системі СІ.

3. Ціна поділки шкали вимірювального приладу

При проведенні вимірювань дуже важливо правильно користуватися вимірювальними приладами. Вам вже знайомі деякі прилади, такі, як лінійка, термометр. З іншими вам ще належить познайомитися з вимірювальним циліндром, вольтметром амперметром. Але всі ці прилади об'єднує одне: у них є шкала.

Щоб правильно працювати з вимірювальним приладом, необхідно в першу чергу звернути увагу на його вимірювальну шкалу.

Для прикладу розглянемо вимірювальну шкалу самої звичайної лінійки.

Рис. 1. Шкала звичайної лінійки

За допомогою цієї лінійки можна виміряти довжину будь-якого предмета, але не в одиницях системи СІ, а в сантиметрах. На шкалі будь-якого приладу обов'язково вказані одиниці вимірювання.

На шкалі ви бачите штрихи (так називаються риски, нанесені на шкалу). Проміжки між штрихами називаються поділками шкали. Не плутайте штрихи з поділками!

Поряд з деякими штрихами розташовані числа.

Для того щоб почати працювати з будь-яким приладом, необхідно визначити ціну поділки шкали цього приладу.

Ціною поділки шкали вимірювального приладу називається відстань між найближчими штрихами шкали, виражена в одиницях вимірюваної величини (в сантиметрах або міліметрах для лінійки, в градусах для термометра і т. д.).

Щоб визначити ціну поділки шкали будь-якого вимірювального приладу, необхідно вибрати два найближчих штриха, поруч з якими завдано чисельні значення величини. Наприклад, два і один. Тепер більшого значення потрібно відняти менше. Отриманий результат потрібно розділити на число поділок між вибраними штрихами

У нашому прикладі – учнівська лінійка. 

Ще один приклад – шкала термометра.

Рис. 2. Шкала термометра

Вибираємо два найближчих штриха з числами, наприклад, 20 і 10 градусів Цельсія (зверніть увагу, що і на цій шкалі вказані одиниці вимірювання, °С). Між обраними штрихами розташоване 2 ділення. Таким чином, отримаємо

4. Похибка виміру і її знаходження

Для правильного проведення вимірювань недостатньо вміти визначати ціну поділки шкали приладу. Згадайте, що, говорячи про відстані від одного пункту до іншого, іноді ми вживаємо вислови на кшталт «плюс-мінус півкілометра». Це означає, що точне відстань нам невідомо, що при його вимірюванні допущена деяка неточність, або, як прийнято говорити, похибка.

Похибка присутній при будь-якому вимірі, абсолютно точних приладів не існує. І величину похибки теж можна визначити по шкалі вимірювального приладу.

Похибка вимірювання становить половину ціни поділки шкали вимірювального приладу.

Наприклад, звичайна учнівська лінійка має ціну ділення 1 мм Припустимо, з її допомогою ми вимірювали ширину шматочка крейди, і у нас вийшло 11 мм. Половина ціни поділки лінійки 0,5 мм. Це і є похибка вимірювання. Якщо позначити ширину шматочка крейди буквою b, то результат вимірювання записується так:

.

Знак   (плюс-мінус) означає, що при вимірюванні ми могли помилитися і в більший, і в менший бік, тобто ширина шматочка крейди лежить в межах від 10,5 мм до 11,5 мм

Чим менше ціна поділки шкали приладу, тим більше точність (менша похибка) вимірювань за допомогою цього приладу.

 

Список літератури

1. Перышкин А. В. Фізика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М: Дрофа, 2010.

2. Перышкин А. В. Збірник задач з фізики, 7 – 9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Видавництво «Іспит», 2010.

3. Лукашик в. І., Іванова О. В. Збірник задач з фізики для 7 – 9 класів загальноосвітніх установ. – 17-е изд. – М: Просвітництво, 2004.