Роль измерений в физике реферат

Обновлено: 04.07.2024

Название работы: Роль измерений в физике. Прямые и косвенные измерения

Категория: Конспект урока

Предметная область: Педагогика и дидактика

Описание: А ведь для измерения всех этих величин необходимы измерительные приборы. Ребята а какие измерительные приборы вы знаете И какие физические величины ими измеряются Правильно для каждой физической величины существует определенный измерительный прибор ее измеряющий.

Дата добавления: 2014-06-09

Размер файла: 24.38 KB

Работу скачали: 106 чел.

Тип урока: урок объяснения новой темы.

Повторить методы исследования в физике, изучить роль измерений в физике и их виды.
Активизировать мышление школьников.
Развить познавательный интерес к физике.

Здравствуйте, дети! Садитесь.

Начнем мы наш сегодняшний урок с того, что вспомним, о чем вы говорили на предыдущем занятии.

Мы уже знаем, что за многие тысячелетия своего существования человечество накопило большое количество знаний об окружающем на мире. Уже давно известно, что Земля вертится вокруг своей оси и одновременно движется вокруг Солнца, также мы знаем о многих явлениях природы, которые происходят вокруг нас.

Кто скажет, какими методами пользовались люди при изучении окружающего их мира? ( наблюдение и опыт)
А как вы думаете для чего служит опыт? ( опыт служит для накопления необходимых фактов и для подтверждения гипотез)
Хорошо. Вот мы сейчас говорили о гипотезах и их подтверждении, а как вы думаете, до каких пор существует гипотеза? (пока не появиться факт ей противоречащий)
Ну, а если таких фактов не нашлось и гипотеза все же подтвердилась, то чем же тогда она становиться? (законом). Правильно закон это гипотеза, которая подтверждена.
А сейчас последовательно проговорите научный путь познания.

(наблюдение накопление фактов выдвижение гипотезы экспериментальная проверка закон).

А теперь мы непосредственно перейдем к вашему домашнему заданию. Вам необходимо было ознакомиться с биографией Демокрита, Аристотеля или Галилея и выписать в тетрадь наиболее интересные факты из их научной деятельности, пользуясь различными источниками.

Конечно же, все мы знаем, что измерения очень важны для любой науки. Но между тем, я думаю никто из вас не может представить свою жизнь без измерений времени, скорости, массы, длины и т.д. Ведь изо дня в день мы сталкиваемся с ними ( спрашиваем “который час”, определяем путь от дома до школы, чтобы во время придти на урок, измеряем массу своего тела. А ведь для измерения всех этих величин необходимы измерительные приборы.

Ребята, а какие измерительные приборы вы знаете? И какие физические величины ими измеряются?

Правильно для каждой физической величины существует определенный измерительный прибор, ее измеряющий. Некоторые приборы представлены на рисунках 20-23 вашего учебника.

Но кто обратил внимание, в чем различие между приборами рис. 20 и рис. 21-23.

(цифровые и шкальные)

Таким образом мы можем сделать вывод о том, что приборы бывают цифровые и шкальные.

Запишем в тетради схему.

Ниже запишем определения.

Цифровые приборы это те приборы, результат измерений, которых определяется цифрами.
Шкальные приборы это приборы имеющие шкалу, по которой определяют результат измерений.

То есть когда мы говорим о цифровых приборах, то результат мы получаем непосредственно в цифрах, а в шкальных имеется шкала, которая расчерчена штрихами на деления. Причем, обратите внимание, что одно деление это расстояние между двумя ближайшими штрихами. (см. рис. 24, 25 учебника).

Так что же значит измерить физическую величину?

Измерить физическую величину значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.

Например, если мы хотим измерить длину комнаты, то нам необходимо узнать сколько раз в этой длине содержится определенная длина, называемая метром и принятая за единицу.

(узнать сколько раз в нем содержится промежуток времени секунда, принятый за единицу).

(узнать, сколько раз в ней содержится определенная масса, грамм, принятая за единицу).

Посмотрим на рис. 26 учебника, что нужно сделать чтобы измерить длину отрезка прямой между точками А и В? Правильно, нужно приложить линейку и по шкале определить, сколько миллиметров укладывается между точками А и В. Однородная величина в данном случае это 1 миллиметр.

Теперь запишем, что

Если физическая величина измеряется непосредственно путем снятия данных со шкалы прибора, то такое измерение называется прямым.

То есть, если мы взяли линейку и измерили длину отрезка, то мы совершили прямое измерение.

А теперь посмотрим в книгу стр. 17 рис. 27. Здесь изображен брусок. Мы можем измерить его длину, ширину и высоту, не правда ли? Это прямое измерение.

А какую величину можно найти зная длину, ширину и высоту? (объем)

Отлично, значит, зная эти данные, полученные путем прямых измерений, мы можем найти объем бруска, используя формулу

Тогда в этом случае мы будем говорить о косвенных измерениях.

Вопросы на странице 18 учебника.
Скажите, в каком случае проведенные измерения будут наиболее точными?

(Чем меньше размеры используемой единицы длины, площади и объема, тем точнее проведенные измерения).

Приведите примеры косвенных измерений. (объем, площадь и другие величины, измеряемые с помощью формул)

Домашнее задание.
Перечислите в тетради измерительные приборы, которые есть в вашей квартире. Разнесите их по группам : ц и фровые и шкальные.
Проверьте справедливость правила Леонардо да Винчи гениального итальянского художника, математика, астронома, инженера.

Измерьте свой рост: попросите кого-нибудь с помощью треугольника поставить на дверном косяке небольшую черточку карандашом; измерьте расстояние от пола до отмеченной черточки;
Измерьте расстояние по горизонтальной прямой между концами пальцев рук;
Сравните полученное в пункте b) значение со своим ростом; у большинства людей эти значения равны, что впервые было подмечено Леонардо да Винчи.

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

ГОСТ

Физика является экспериментальной наукой. Ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Однако, только экспериментальных методов физических исследований недостаточно, чтобы получить полное представление об изучаемых физикой явлениях.

Современная физика широко использует теоретические методы физических исследований, которые предусматривают анализ данных, полученных в результате экспериментов, формулировку законов природы, объяснение конкретных явлений на основе этих законов, а главное - предсказания и теоретическое обоснование (с широким использованием математических методов) новых явлений.

Теоретические исследования проводятся не с конкретным физическим телом, а с его идеализированным аналогом - физической моделью, которая имеет небольшое количество основных свойств исследуемого тела. Например, в ходе изучения некоторых видов механического движения используют модель физического тела - материальную точку.

Как измерить физическую величину

Физическая величина - это характеристика, которая является общей для многих материальных объектов или явлений в качественном отношении, но может приобретать индивидуальное значение для каждого из них.

Измерение физических величин называют последовательность экспериментальных операций для нахождения физической величины, характеризующей объект или явление. Измерить - значит сравнить измеряемую величину с другой, однородной с ней величиной, принятой за эталон.

Завершается измерения определением степени приближения найденного значение к истинному или к истинно среднему. Истинным средним характеризуются величины, которые носят статистический характер, например, средний рост человека, средняя энергия молекул газа и тому подобное. Такие параметры, как масса тела или его объем, характеризуются истинным значением. В этом случае можно говорить о степени приближения найденного среднего значения физической величины к ее истинному значению.

Готовые работы на аналогичную тему

Измерения могут быть как прямыми, когда искомую величину находят непосредственно по опытным данным, так и косвенным, когда окончательный ответ на вопрос находят через известные зависимости между физической величиной. Нас интересует и величины, которые можно получить экспериментально с помощью прямых измерений.

Путь, масса, время, сила, напряжение, плотность, давление, температура, освещенность - это далеко не все примеры физических величин, с которыми многие познакомились в ходе изучения физики. Измерить физическую величину - это значит сравнить ее с однородной величиной, взятой за единицу.

Измерение бывают прямые и косвенные. В случае прямых измерений величину сравнивают с ее единицей (метр, секунда, килограмм, ампер и т.д.) с помощью измерительного прибора, проградуированный в соответствующих единицах.

Основными экспериментально измеряемыми величинами являются расстояние, время и масса. Их измеряют, например, с помощью рулетки, часов и весов (или весов) соответственно. Существуют также приборы для измерения сложных величин: для измерения скорости движения тел используют спидометры, для определение силы электрического тока - амперметры и т. д.

Основные типы погрешностей измерений

Несовершенство измерительных приборов и органов чувств человека, а часто - и природа самой измеряемой величины приводят к тому, что результат при любом измерении получают с определенной точностью, то есть эксперимент дает не истинное значение измеряемой величины, а довольно близкое.

Точность измерения определяется близостью этого результата к истинному значение измеряемой величины или к истинному среднего, количественной мерой точности измерения является погрешность. В общем указывают абсолютную погрешность измерения.

Основные типы погрешностей измерений включают в себя:

Грубые ошибки (промахи), которые возникают в результате небрежности или невнимательности экспериментатора. Например, отсчет измеряемой величины случайно проведенный без необходимых приборов, неверно прочитана цифра на шкале и тому подобное. Этих погрешностей легко избежать.
Случайные ошибки возникают по разным причинам, действие которых различны в каждом из опытов, они не могут быть предусмотрены заранее. Эти погрешности подчиняются статистическим закономерностям и высчитываются с помощью методов математической статистики.
Систематические ошибки возникают в результате неправильного метода измерения, неисправности приборов и т.д. Один из видов систематических погрешностей – погрешности приборов, определяющих точность измерения приборов. При считывании результат измерений неизбежно округляется, учитывая цену деления и, соответственно, точность прибора. Этих видов ошибок невозможно избежать и они должны быть учтены наряду со случайными ошибками.

В предложенных методических указаниях приведены конечные формулы теории погрешностей, необходимые для математической обработки результатов измерений.

Площадь в системе СИ

Площадь, объем и скорость являются производными единицами, их размерности происходят от основных единиц измерения.

В расчетах используют также кратные единицы, в целую степень десятки превышают основную единицу измерения. К примеру: 1 км = 1000 м, 1 дм = 10 см (сантиметров), 1 м = 100 см, 1 кг = 1000 г. Или частные единицы, в целый степень десятки меньше установленной единицы измерения: 1 см = 0,01 м, 1 мм = 0,1 см.

С единицами времени несколько иначе: 1 мин. = 60 с, 1 ч. = 3600 с. Частных является лишь 1 мс (миллисекунда) = 0,001 с и 1 мкс (микросекунда) = 10-6с.

Рисунок 1. Список физических величин. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На уроках литературы мы изучаем классические произведения, в которых встречаются старинные слова, а на уроках математики - различные единицы измерения.

Наверное, каждого найдутся дома безмен, линейка и сантиметровая лента. Они нужны для того, чтобы измерять вес и длины. Есть дома и другие измерительные приборы. Это часы, по которым узнают время, термометр, на который каждый бросит взгляд, выходя на улицу, счетчик электроэнергии, по которому узнают, сколько надо за нее заплатить в конце месяца и многое многое другое.

Вложение	Размер
izmerenie.docx	20.59 КБ

Предварительный просмотр:

Зачем нужны человеку измерения?

Первые единицы для измерения величин были не слишком точные. Например: расстояния измерялись шагами. Конечно, у разных людей величина шага различна, но брали некоторую среднюю величину. Для измерения больших расстояний шаг был слишком мелкой единицей.

Шаг – расстояние между пятками или носками шагающего человека. Средняя длина шага 71 см.

Старинная русская система мер сложилась примерно в 10 – 11 веках. Ее основные единицы: верста, сажень, локоть и пядь.

Локоть – более крупная единица, как и в большинстве государств, это была единица, равная расстоянию от локтевого сгиба до конца вытянутого среднего пальца руки. Древнерусский локоть равнялся примерно 46 – 47 см. это была основная единица в торговле холстом, полотном и другими тканями.

В XVIII веке меры уточнялись. Петр I указом установил равенство трехаршинной сажени семи английским футам. Прежняя русская система мер длины, дополненная новыми мерами, получила окончательный вид:

Миля = 7 верстам (= 7, 47 км);

Верста = 500 саженям (=1,07 км);

Сажень = 3 аршинам= 7 футам ( 2,13 м) ;

Аршин = 16 вершкам = 28 дюймам ( 71,12 см);

Фут = 12 дюймам ( 30,48 см);

Дюйм =10 линиям ( 2,54 см);

Линия = 10 точкам (2, 54см).

Очень часто, читая литературные произведения, мы встречаем старинные меры измерения величин и не всегда представляем, что они означают. Например, это всем известные сказки: Дюймовочка, сказка о царе Салтане, Конек-Горбунок, Алиса в зазеркалье, спящая красавица, Маленький Мук, и в стихотворениях А.С.Пушкина, К.И.Чуковского и многих других произведениях.

« Да еще рожу конька

Ростом только 3 вершка,

На спине с двумя горбам

«А добрая фея, которая спасла его дочь

от смерти, пожелав ей столетнего сна,

была в то время далеко,

за 12 тысяч миль от замка. Но она сразу же узнала об

«Что вам надо? – шоколада.

Для кого? – для сына моего.

А много ли прислать?

– да пудов этак 5 или 6:

больше ему не съесть.

Между тем, как он далеко

Бьется долго и жестоко,
Наступает срок родин;

Сына бог им дал в аршин…

Старинные меры и задачи.

•В жаркий день 6 косцов выпили кадь* кваса за 8 часов. Нужно узнать, сколько косцов за 3 часа выпьют такую же кадь кваса.

* Кадь – ёмкость цилиндрической формы, сделанная из деревянных клёпок (дощечек) и обтянутая металлическими или деревянными обручами

1) Сколько косцов выпьют кадь за один час?

2) Сколько косцов выпьют кадь за три часа?

Ответ: 16 косцов выпьют кадь кваса за 3 часа.

Выводы

• рассмотрел литературные произведения, в котором встречаются старинные единицы измерения, и убедился, что их очень много.

Прикрепленные файлы: 1 файл

fizicheskie_velichiny_i_edinicy_ih_izmereniya.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

по метрологии, стандартизации и сертификации на тему:

В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др.

Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций. Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология. Измеряемыми величинами, с которыми имеет дело метрология, являются физические величины, т. е. величины, входящие в уравнения опытных наук (физика, химия и др.), занимающихся познанием мира эмпирическим (т. е. опытным) путем. Метрология проникает во все науки и дисциплины, имеющие дело с измерениями, и является для них единой наукой.

Физическая величина

Физическая величина – характеристика одного из свойств физического объекта (явления или процесса), общая в качественном отношений для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта (т. е. значение физической величины может быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого). Например: длина, время, сила электрического тока [1].

Термины и определения

Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Измеряемая физическая величина – физическая величина, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соответствии с основной целью измерительной задачи.

Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу.

Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Числовое значение физической величины – отвлеченное число, входящее в значение величины.

Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину.

Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Физический параметр – физическая величина, рассматриваемая при измерении данной физической величины как вспомогательная.

Влияющая физическая величина – физическая величина, оказывающая влияние на размер измеряемой величины и (или) результат измерений.

Система физических величин – совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

** В названии системы величин применяют символы величин, принятых за основные. Так система величин механики, в которой в качестве основных приняты длина L, масса M и время T, должна называться системой LMT. Система основных величин, соответствующая Международной системе единиц (СИ), должна обозначаться символами LMTIΘNJ, обозначающими соответственно символы основных величин – длины L, массы M, времени T, силы электрического тока I, температуры Θ, количества вещества N и силы света J.

Основная физическая величина – физическая величина, входящая в систему и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Производная физическая величина – физическая величина, входящая в систему и определяемая через основные величины этой системы.

** Примеры производных величин механики системы LMT: скорость v поступательного движения, определяемая (по модулю) уравнением v = dl / dt , где l – путь, t – время; сила F, приложенная к материальной точке, определяемая (по модулю) уравнением F = ma , где m – масса точки, a – ускорение, вызванное действием силы F.

Размерность физической величины – выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающее связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1.

** Степени символов основных величин, входящих в одночлен, в зависимости от связи рассматриваемой физической величины с основными, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Понятие размерность распространяется и на основные величины. Размерность основной величины в отношении самой себя равна единице, то есть формула размерности основной величины совпадает с ее символом.

В соответствии с международным стандартом ИСО 31/0, размерность величин следует обозначать знаком dim. В системе величин LMT размерность величины Х будет: dim X = LlM mT t , где L, M, T – символы величин, принятых за основные (соответственно длины, массы, времени).

Показатель размерности физической величины – показатель степени, в которую возведена размерность основной физической величины, входящая в размерность производной физической величины.

** Показатели степени l, m, t называют показателями размерности производной физической величины Х. Показатель размерности основной физической величины в отношении самой себя равен единице.

Размерная физическая величина – физическая величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю.

** Сила F в системе LMTIΘNJ является размерной величиной.

Безразмерная физическая величина – физическая величина, в размерность которой основные физические величины входят в степени, равной нулю.

** Безразмерная величина в одной системе величин может быть размерной в другой системе. Например, электрическая постоянная ε0 в электростатической системе являетс безразмерной величиной, а в системе величин СИ имеет размерность dimε0 = L-3 M -1T4 I2 .

Уравнение связи между величинами – уравнение, отражающее связь между величинами, обусловленную законами природы, в котором под буквенными символами понимают физические величины.

** Уравнение v = l / t отражает существующую зависимость скорости v от пути l и времени t.

Уравнение связи между величинами в конкретной измерительной задаче часто называют уравнением измерений.

Род физической величины – качественная определенность физической величины.

** Длина и диаметр детали – однородные величины. Длина и масса детали–

Аддитивная физическая величина – физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга.

** К аддитивным величинам относятся длина, масса, сила, давление, время, скорость и др.

Неаддитивная физическая величина – физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга ее значений не имеет физического смысла.

** Термодинамическая температура [6].

Классификация физических величин с учетом различных признаков

Для более детального изучения физических величин необходимо классифицировать и выявить общие метрологические особенности их отдельных групп.

По видам явлений физические величины делятся на следующие группы [5]:

• вещественные, то есть описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др. Иногда указанные физические величины называют пассивными. Для их измерения необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации. При этом пассивные физические величины преобразуются в активные, которые и измеряются;

• энергетические, то есть величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использовании энергии. К ним относятся ток, напряжение, мощность, энергия. Эти величины называют активными. Они могут быть преобразованы в сигналыизмерительной информации без использования вспомогательных источников энергии;

• характеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относятся различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и др.

По принадлежности к различным группам физических процессов физические величины делятся на пространственно-временные, механические, тепловые, электрические и магнитные, акустические, световые, физико-химические, ионизирующих излучений, атомной и ядерной физики.

По степени условной независимости от других величин данной группы физические величины делятся на основные (условно независимые), производные (условно зависимые) и дополнительные.

В настоящее время в системе СИ используется семь физических величин, выбранных в качестве основных: длина, время, масса, температура, сила электрического тока, сила света и количество вещества. К дополнительным физическим величинам относятся плоский и телесный углы.

По наличию размерности физические величины делятся на размерные, то есть имеющие размерность, и безразмерные.

Уравнение Q = q[Q] называют основным уравнением измерений. Суть простейшего измерения состоит в сравнении физической величины Q с размерами выходной величины регулируемой многозначной меры q[Q]. В результате сравнения устанавливают, что q[Q]

Читайте также: