Измерение физических величин

Кадр 1

Измерение физических величин

Кадр 2

«В природе мера и вес суть главные орудия познания. Наука начинается тогда, когда начинают измерять» Д. И. Менделеев. (1834—1907).

Кадр 3

Измерениями занимаются везде: на заводе

Кадр 4

и в лаборатории,

Кадр 5

в магазине и в ателье,

Кадр 6

при исследовании зрения

Кадр 7

и при контроле за качеством воздуха.

Кадр 8

По показаниям измерительных приборов водитель судит о скорости автомобиля и пройденном пути.

Кадр 9

По приборам пилот определяет высоту, на которой летит самолёт, его скорость и направление движения.

Кадр 10

По приборам штурман прокладывает курс корабля.

Кадр 11

Измерить физическую величину означает сравнить её опытным путём с однородной величиной, принятой за единицу измерения.

Кадр 12

В результате измерения получается число, показывающее соотношение измеряемой величины с единицей измерения.

Кадр 13

Измерительный прибор обычно снабжён шкалой, по показаниям которой судят об измеряемой величине. Каждая шкала имеет определённую цену деления.

Кадр 14

Цену деления шкалы можно найти, если разность двух значений величины, обозначенных на шкале, разделить на число делений между ними, т.е. на число промежутков между штрихами d = b-a .

Кадр 15

Так, цена деления шкалы этих торговых весов: d = 300–200 = 10 г. 10

Кадр 16

Цена деления шкалы термометра: d = 40–30 / 10 = 1°C.

Кадр 17

Цена деления шкалы данного барометра: d= 730–720 =1мм ртутного столба. 10

Кадр 18

У данного динамометра две шкалы. Одна позволяет измерить силу в ньютонах (Н); цена деления шкалы: d₁ = 2–1/10 = 0,1 Н. Вторая позволяет измерить силу в граммах (Г), цена деления шкалы: d₂ = 350–300/5 = 10 Г.

Кадр 19

У секундомера две шкалы — секундная и минутная. Цена деления секундной шкалы: d₁ = 2–1/5 = 0,2 с. минутной шкалы: d₂ = 6–3/3 = 1 мин.

Кадр 20

Ошибка при измерении возникает, если не совместить конец предмета с нулевым делением шкалы. Ее не будет, если правильно прикладывать линейку.

Кадр 21

Ошибка также возникнет, если смотреть на стрелку сбоку. Кажущееся смещение стрелки из-за неправильного расположения глаза называется ошибкой на параллакс.

Кадр 22

Ошибки на параллакс не будет, если глаз расположить так, чтобы луч зрения был перпендикулярен шкале.

Кадр 23

В точных измерительных приборах ошибка на параллакс исключается с помощью зеркальной шкалы. Глаз располагают так, чтобы стрелка совпала со своим изображением в зеркале.

Кадр 24

Учтите, что любой прибор изготовлен с определенной точностью, зависящей от его конструкции. Поэтому, даже если исключить все ошибки наблюдателя, останется ошибка, вносимая самим измерительным прибором.

Кадр 25

Мерой погрешности при измерении служит граница погрешности hₓ, где индекс «x» обозначает измеряемую величину. У большинства измерительных приборов она равна половине цены деления шкалы прибора.

Кадр 26

Так, цена деления спидометра d=10 км/ч, граница погрешности h=½=5 км/ч. Результат измерения записывают в виде двойного неравенства, указывая границы интервала, в котором лежит истинное значение величины: 55 км/ч ≤ V ≤ 65 км/ч.

Кадр 27

Измерим температуру жидкости двумя различными термометрами. В каком случае погрешность измерения меньше? Какое измерение выполнено точнее?

Кадр 28

Изобразим границы погрешности на числовом луче. Во втором случае найден более узкий интервал значений температуры. Следовательно, это измерение выполнено точнее.

Кадр 29

С помощью миллиметровой линейки можно измерить длину с точностью до 1 мм. Так, на карте расстояние между Ленинградом и Вологодой равно L=54 мм с погрешностью hL=1 мм. Результат запишется так: L=54 ±1 мм = 5,4 ±0,1 см.

Кадр 30

Учитывая, что на данной карте масштаб равен 1:10 000 000, т.е. одному сантиметру соответствует 100 км, получим для истинного расстояния на местности L=540 км с погрешностью hL=10 км. Итак, L=540 ±10 км.

Кадр 31

Для определения наружных (А) и внутренних (В) размеров тел и промера глубины (С) с точностью до 0,1 мм пользуются штангенциркулем. У него две шкалы: основная и нониус. Цена деления основной шкалы 1 мм.

Кадр 32

Нониус служит для определения десятых долей миллиметра. Число десятых долей определяют по тому делению шкалы нониуса, которое совпало с делением основной шкалы.

Кадр 33

Объём параллелепипеда определяют по его размерам.

Кадр 34

Объём твёрдых тел измеряют в кубических метрах, кубических дециметрах и кубических сантиметрах, объём жидкостей часто измеряют в литрах и миллилитрах: 1л = 1дм³; 1мл = 1см³.

Кадр 35

Объём жидкостей и твёрдых тел произвольной формы измеряют мензурками. Цена деления шкалы и граница погрешности этих приборов показаны на рисунке.

Кадр 36

Вода смачивает стекло, поэтому поверхность воды искривляется, образуя вогнутый мениск. Особенно это заметно в узких мензурках.

Кадр 37

Чтобы уменьшить ошибку на мениск, следует делать отсчет по нижнему краю поверхности жидкости.

Кадр 38

Для уменьшения погрешности измерения лучше пользоваться мензуркой с меньшей ценой деления. Один и тот же объем жидкости с помощью двух разных мензурок измеряется с разной степенью точности.

Кадр 39

Первое измерение 84,5 мл ≤ V ≤ 85,5 мл сделано точнее второго: 82,5 мл ≤ V ≤ 87,5 мл. Это хорошо видно на числовом луче.

Кадр 40

Объём твердого тела определяют по разности уровней жидкости в мензурке до и после погружения тела. Как видно, объём тела V = 190 мл – 130 мл = 60 мл = 60 см³.

Кадр 41

Поскольку объем жидкости измеряется дважды, границы погрешностей складываются. Здесь цена деления ‘d=5 мл, граница погрешности одного измерения h=½d=2,5 мл; граница погрешности при измерении объема твердого тела: hᵥ= h₁ + h₂ + 2,5 мл + 2,5 мл = 5 мл = 5 см³.

Кадр 42

Результат измерения записывается так: V = 60 ± 5 см³ или так: 55 см³ ≤ V ≤ 65 см³.

Кадр 43

Объем крупных тел определяют по количеству воды, вытесненной телом из отливного стакана.

Кадр 44

В процессе изучения физики вы ещё не раз встретитесь с различными измерениями множества физических величин, где вам пригодятся знания, полученные при изучении простейших измерений.

Кадр 45

Диафильм по физике для 6-го класса сделан по заказу Министерства просвещения СССР Авторы кандидат педагогических наук А. Пинский, Л. Шпилевая Художник А. Бурцев Художественный редактор В. Дугин Редактор Г. Витухновская Студия «Диафильм» Госкино СССР, 1976 г. 101000, Москва, Центр, Старосадский пер., д. № 7 Цветной 0-30 Д-384-76