Физические величины.Точность ипогрешность измерения.
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

Урок: «Физические величины. Измерение физических величин. Точность и погрешность измерения.»

УМК: Физика. 7 кл.: учебник / А. В. Перышкин.- 3 издание, дополненное- М. Дрофа. 2014г.-224с.

Цели урока: а) образовательные.

Ученик должен усвоить:

- понятие физической величины и единиц измерения;

- способы измерения физических величин;

- алгоритм определения цены деления и погрешности.

б) развивающие

ученик должен уметь:

- определять цену деления и показания измерительных приборов;

- записывать показания результатов измерений с учётом погрешностей\

. -составлять самостоятельные суждения и выводы

в) воспитательные:

воспитание культуры учебного труда, гражданственности при изучении исторических материалов, уметь планировать учебное сотрудничество с одноклассниками в процессе совместной деятельности.

ОУУН: умение проводить эксперимент.

Структура урока

Оборудование:

• Мультимедийный проектор для демонстрации презентации и демонстрации мультфильма
• 4стакана; с горячей и теплой, с холодной и тёплой водой;
• Термометр, весы, мензурка, манометр, психрометр, вольтметр, амперметр, карандаш, линейка, секундомер, транспортир;
• Дидактический материал для определения ц. д. приборов.

Ход урока:

I Организационный момент

.Проверка готовности к уроку. Наличие принадлежностей на столе

II. Проверка домашнего задания. Тест

1. Выбрать пару слов, объединяющих в себе названия тела и вещества

А. Шар-воздух

Б. Вода-песок

В. Сахар-молоко

Г. Айсберг-капля

2. Ю.А. Гагарин 12 апреля 1961г облетел земной шар за 1ч 48мин. Его полёт является….

А. Физическим измерением

Б. Научной гипотезой

В. Экспериментальным фактом

Г. Теоретическим выводом

3. Начертите в тетради таблицу и распределите в ней следующие слова: а)свинец, б)гром, в)рельсы, г)пурга, д)алюминий, е)рассвет, е)буран, ё)Луна, ж)спирт, з)ножницы, к)ртуть, л)снегопад, м)стол, н) медь, о)вертолёт, п)нефть, р)кипение, с)метель, т)выстрел, ф)наводнение

4. Предлагаемую ниже таблицу начертите в тетради и впишите слова, относящиеся к выделенным явлениям.

А. шар катится; Б. свинец плавится; В. холодает; .Г. слышны раскаты гроза; Д .снег тает; Е. звезды мерцают; Ж. вода кипит; З. наступает рассвет; К. эхо;

Л. плывет бревно; М. маятник колеблется; Н. облака движутся; О. Гроза бревно;  П. летит голубь; Р. лампа

III Актуализация знаний и фиксация затруднений

      В быту, технике, при изучении физических явлений часто приходится выполнять различные измерения. На столе в четырёх стаканах налита горячая и тёплая, холодная и тёплая вода. Стаканы пронумерованы цифрами:1,2 и 2,3. В стаканы с индексом 2 налита тёплая вода. Предлагаю 2 учащимся подойти к столу и провести эксперимент: с помощью ощущений определить тепловое состояние воды. Один опускает два пальца левой руки в горячую воду, немного подержав, опускает в теплую, другой опускает 2 пальца вначале в холодную воду, затем в теплую. Какой покажется вода в сосуде №2 первому и второму учащемуся? (Одному кажется теплой, другому-горячей). Но ведь вода не изменилась? Что нужно сделать, чтобы абсолютно точно определить, какая же всё-таки вода в стакане?

     Вывод: Иногда наши чувства могут нас обманывать, и поэтому просто необходимо в процессе наблюдений и опытов делать измерения каких- то величин, а для измерений, нужны приборы.

Откройте тетради и запишите число и тему нашего урока.

3.   Этап получения новых знаний. Для описания физических тел и физических явлений используют физические величины, которые определяются приборами. О каких приборах загадки? ( На столе стоят приборы-подсказки)

Всем поведает,                                                    Две сестры качались                                          

Хоть и без языка,                                              Правды добивались

Когда будет ясно,                                                А когда добились            

А когда — облака. (Барометр.)                         То остановились. (Весы.)

Я под мышкой посижу                                          Весь век идёт Ерёмушка
И что делать укажу:                                               Ни сна ему ,ни дрёмушки.
Или разрешу гулять,                                              Шагам он точно счёт ведёт,
Или уложу в кровать (градусник)                        А с места всё же не сойдёт. (Часы)

Я сама прямая.                                                       Ежедневно в семь утра
Рисовать вам помогаю.                                         Я трещу: «Вставать пора!!!»
Что-нибудь ты без меня                                        ( Будильник)
Начертить сумей-ка.                                              
Угадайте-ка, ребята,                                              Считает весь век,
Кто же я? - ..(линейка).                                          А сам  не человек(часы)

А какие ещё измерительные приборы вы знаете7              

         Каждый прибор имеет своё назначение. С помощью градусника мы измеряем температуру, с помощью весов -массу тел, с помощью линейки- длину, размеры тел. Каждый прибор рассчитан на измерение какой-то величины.                                            

 Недаром Д.И. Менделеев, великий русский ученый, говорил так: “Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры. В природе мера и вес – суть главные орудия познания». Мы сегодня должны научиться правильно пользоваться измерительными приборами. Измерительный прибор – это устройство для измерения какой–либо физической величины.  Здесь вы видите различные измерительные приборы: термометр, барометр, мерная линейка, термометр. Все они очень разные, но у них есть сходство. У каждого прибора обязательно есть шкала с делениями и цифрами. Самое большое значение на шкале называется верхним пределом, самое маленькое – нижним пределом. Назовите пределы тех приборов, которые есть у вас на парте

. Сегодня на мы должны ответить на следующие вопросы:

Что такое физическая величина?

Как измерить физическую величину?                                                                     Ещё раз вернёмся к опыту. Возьмите в руки термометр, опустите его в первый стаканчик с водой, подождите немного и назовите температуру воды. (на данном этапе урока это измерение может быть неточным, но оно позволит ввести понятие физической величины как количественную характеристику объекта). Теперь точно также измерьте температуру в остальных стаканах. Запишите результаты в тетрадь в порядке возрастания.                           / Например: 25 °, 45 °, 60°/                                                                                   Вот теперь мы легко определим, где какая вода. Температура определяется числом, и чем число больше, тем теплее вода. И мы можем записать в тетрадь общее определение:                                                                  Физическая величина – это количественная (числовая) характеристика тела или вещества. Она обозначается буквами латинского алфавита,                      например: m – масса, t – время, l - длина.                                                      Любая физическая величина, кроме числового значения, имеет единицы измерения.  Например:  Моя масса 60кг.

Масса – это.. (физическая величина)

60 – это…(числовое значение)

кг - килограмм – это… (единица измерения).

А теперь попробуйте сами:

Мой рост – 164 см.

Рост (длина) – это… ( физическая величина)

164 – это.., ( числовое значение)

см – это..(единица измерения )

Следовательно, когда мы измеряет какую-то величину, мы сравниваем её с определёнными единицами измерений. Запишем определение:

Измерить физическую величину –значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу измерений.                                                         Теперь у нас остался главный вопрос: Как измерить физическую величину? Давайте посмотрим, как учились измерять герои мультфильма. Вы должны будете ответить на вопросы: .                                                                                Какую физическую величину измеряли герои фильма?

В каких единицах?

Чем измеряли?

Правильно ли это? Почему?

Просмотр фрагмента мультфильма). Обсуждение ответов на вопрос прав ли был удав, когда сказал, что в попугаях он гораздо длиннее?

Итак, давайте обсудим увиденное. Скажите, что происходило в мультфильме.

Ученик: в мультфильме герои измеряли длину удава.

Учитель: что герои делали, для того, что бы измерить длину удава?

Ученик: для того что бы узнать длину удава герои по очереди сравнивали длину своего тела с длиной тела удава.

Учитель: Верно. Операция СРАВНЕНИЯ в измерении ключевая. Посмотрите ещё раз на определение измерения.

Измерить какую-нибудь величину- это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.

Учитель: как вы понимаете слова сравнить с однородной величиной?

Ученик: сравнить с однородной величиной значит сравнить длину с длиной, массу одного тела с массой другого тела и т.п.

Учитель: верно. Никому ведь не придет в голову сравнивать длину тетради с яркостью лампы или температуру больного со скоростью самолета! Сравнивать можно только однородные величины: длину с длиной, температуру с температурой и так далее.

Только сначала надо условиться, что принять за эталон. Обратимся к истории этого вопроса. В древней Руси длину сравнивали с Аршином. Взгляните на экран. О существовании этого образца для сравнения свидетельствуют русские-народные поговорки. «Каждый купец на свой аршин меряет.

Умом Россию не понять, аршином общим не измерить… (К. Прутков)»

А, так-же сравнивали длину с косой и маховой саженью. В русской былине об Илье Муромце написано «…Вырос богатырь большим, здоровенным даже: голова у него с аршин, в плечах косая сажень!...»

Кроме этого были такие мерила как: ярд, локоть и пядь. 

Ребята, а как вы считаете, одинаковы ли были такие образцы для сравнения, такие эталоны? Можно ли их было считать «хорошими» эталонами?

Ученик: такими образцы для сравнения у каждого человека были свои, потому что все люди разные, у одного пальцы длинные у другого короткие, поэтому измерения были не точными.

Представьте себе как сложно людям из разных стран понять, о какой длине идет речь, если один привык измерять ее в локтях, а другой ему называет ее в лье или милях. Не говоря уж о том, что есть и такие единицы (фут,например), которые используются в разных странах, а различаются в десятки раз.

Именно поэтому в 1960г во Франции на XI Генеральной конференции по мерам и весам была утверждена и принята 18 странами международная система единиц СИ (система интернациональная) 

Говоря на языке международной системы единиц вас поймут во всем мире и в США, и в Бельгии, и в Китае.

В этой системе единиц длина измеряется в метрах, время в секундах, а масса в килограммах.

Возникает вопрос, а что считать 1 метром? Так 1 метром считают длину металлического бруска, который хранится в бюро мер и весов в г Севр близ Парижа, а копии этого бруска переданы в те страны, которые пользуются метрической системой единиц. В России эталон 1 метра хранится в главной палате мер и весов, которая находится в Санкт-Петербурге.

Аналогичным образом поступили и с эталоном массы -1 килограммом считают массу цилиндра, который хранится в бюро мер и весов в г Севр близ Парижа, а копии этого бруска переданы в те страны, которые пользуются метрической системой единиц. В России эталон 1 килограмма хранится в главной палате мер и весов.

Учитель: на уроках физики мы будем с вами измерять величины в системе СИ. Величины бывают основными и производными. Запиши в тетради единицы измерения основных физических величин:

Масса – кг (килограмм), длина – м (метр), время – с (секунда)  Но массу можно измерять ещё ... (в граммах, миллиграммах, тоннах). Вы уже изучали это в курсе математики. А в каких единицах измеряют длину? Время? Систему СИ называют десятичной. Часто при выполнении измерений мы сталкиваемся с очень большими величинами, например, расстояние от Земли до Солнца 150 000 000 000 м. Или с очень маленькими величинами, например, толщина волоса 0,000008 м.  Записывать величины с таким количеством нулей не удобно, поэтому были введены десятичные приставки. Запишем самые распространенные приставки Мега- М- 1 000 000=106;     Кило- к- 1 000-103           Гекто-г- 100=102 

1 килограмм = 1000г =(103) г: 1 километр = 1000м =(103) м ;

1 миллиграмм = 0,001 г; 1 миллиметр = 0,001м.

Есть специальная таблица, которую используют для перевода единиц измерения: (см. приложение )

Мы сегодня должны научиться правильно пользоваться измерительными приборами.

Ранее мы измеряли с вами температуру. Теперь давайте попробуем определить объём воды с помощью специального прибора - мензурки. Объём измеряем в мл или кубических сантиметрах. Сколько воды в этой мензурке? /200 мл/. А теперь в мензурку опустили болт, и воды стало больше. Сколько? /Ответы наверняка будут разными, что позволит ввести понятие цены деления/Чтобы правильно ответить на этот вопрос, нужно определить цену деления, т.е значение самого маленького промежутка на шкале.

Для этого нужно:

Выбрать две ближайшие цифры (например, 400 мл и 200 мл)

Найти разность между ними (400 мл - 200 мл = 200 мл)

Сосчитать число делений между ними (10)

Разделить разность на число делений (200 мл: 10 = 20 мл)

Запишем формулу для определения цены деления прибора:

с =(400 -200)/10 = 20 мл

А теперь попробуйте сами:

Зная цену деления, можно определить показания прибора. Если термометр показывает 5 делений выше 25°, а одно деление 1°, то окончательный результат будет …(25°). А медицинский термометр показывает на одно деление меньше 37°, его цена деления 0,1°, значит температура - 36,90С. Самостоятельно по карточке определить цену деления термометра (для тех, кто хорошо усвоил и выполнил задание быстро, можно предложить задания с мензуркой по тем же карточкам)

Погрешность измерений. А теперь определите, пожалуйста, ширину учебника “Физика 7” и запишите свой результат в тетрадь. Давайте сравним ваши измерения. Почему учебник одинаковый, а значения длины разные?

В ходе обсуждения приходим к выводу: К сожалению, у любых измерений есть погрешность, т.е. ошибка.  Погрешность зависит и от самого прибора (инструментальная погрешность), и от того, как мы измеряем (погрешность измерений). Погрешность измерений обозначается (дельта) и равна половине цены деления: Погрешность показывает, на сколько мы ошиблись (в большую или меньшую сторону). Поэтому окончательный результат измерений принято записывать так:

L= 24см ± 0,05см (длина тетради)

t = 25°± 0, 5° (для первого термометра)

t = 36,9° ± 0,05°(для второго термометра)

Это означает, что на самом деле длина тетради  от 23,95см до 24,05см, температура находится в пределах от 24,5° до 25,5° для первого термометра и от 36,85° до 36,95° для второго.

А теперь скажите: какой термометр точнее измерит температуру?

Запишем в тетрадь вывод: Чем меньше цена деления, тем точнее измеряет прибор. Измерения, которые мы сегодня на уроке делали, называются прямыми. Их делают с помощью приборов. Некоторые величины сразу определить нельзя. Например: как вы определите площадь парты? Правильно, нужно измерить длину и ширину. Такие измерения называются косвенными.

 Закрепление.

Сегодня на уроке ты узнал много нового. Давайте ещё раз вспомним самое главное: (ИСПРАВЬ ОШИБКИ)

Минута – ...   физическое явление

Весы – ...физическая величина

Время – ...  измерительный прибор                                                                                                                                      Уравновешивание – ... ...    единица для измерения

Теперь выполним следующие задания:  

Продолжи предложение:

Теперь я знаю…

И ещё я умею…

Интересно было бы ещё узнать …

 Домашнее задание:  § 4,5

(учебник “Физика 7” Пёрышкин А.В.)