Презентация на тему "методы измерения физических величин". Презентация к уроку по физике на тему "Физические величины
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Человек столкнулся с необходимостью измерений в древности, на раннем этапе своего развития – в практической жизни, когда потребовалось измерять расстояния, площади, объемы, веса, и, разумеется, время. С чего начались методы измерения?
3 слайд
Описание слайда:
Измерение – это один из способов познания. С измерениями тесно связано развитие науки и техники. Научные исследования сопровождаются измерениями, позволяющими установить количественные соотношения и закономерности свойств изучаемых явлений. Измерение – это сравнение какой-либо величины с однородной величиной, принимаемой за единицу меры.
4 слайд
Описание слайда:
Д.И. Менделеев писал: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять: точная наука немыслима без меры". Измерение физической величины – длины, площади, объема, веса, температуры - проводится опытным путем с помощью различных средств измерений, например, весов, термометра.
5 слайд
Описание слайда:
В процессе измерения осуществляется нахождение опытным путем числового значения измеряемой величины, например длины, веса, температуры, в принятых единицах измерения. Сопоставление результатов измерения какой-либо величины и точек числовой прямой производится по шкале (лат. scala - лестница).
6 слайд
Описание слайда:
Метрология – это наука об измерениях и методах обеспечения их единства. По мере развития человеческого общества и метрологии, в частности, конкретное понятие о мере постепенно дополнялось абстрактным понятием «единица измерений». Первые общегосударственные системы мер возникли очень давно: не менее четырех тысячелетий «тому назад», в Древнем Вавилоне. Следующим «объектом» был Древний Египет.
7 слайд
Описание слайда:
Опыт Вавилона и особенно Египта был воспринят и Древним республиканским и императорским Римом, и Россией и ее предшественницей - Киевской Русью. С древности, мерой длины и веса всегда был человек: на сколько он протянет руку, сколько сможет поднять на плечи и т.д. В Киевской Руси мерами длины служили пропорции (меры) человеческого тела. Система древнерусских мер длины включала в себя четыре основные меры; верста, сажень, локоть, пядь.
8 слайд
Описание слайда:
«день» – расстояние, проходимое пешим человеком за день; «выпряжай» – расстояние между пунктами, где перепрягали лошадей; «нержение камня» – расстояние, которое пролетает брошенный камень; «перестрел» – расстояние, которое пролетает стрела, выпушенная из лука (60-70 м). Постепенно выработалась такая мера, как верста (от глагола «верстать», «уравнивать»). В древнерусских источниках упоминается с конца XI века. Одна верста равнялась 750 саженям или 1.140 метрам. Таким образом, древнерусская система мер длины имела следующий вид: 1 верста = 750 саженям = 2250 локтям = 4500 пядям. Для измерения больших расстояний первоначально использовались приблизительные бытовые меры: отрезки пути, преодолеваемые за определенный интервалы времени:
9 слайд
Описание слайда:
Существовал ряд мер массы: золотника, фунта (гривны), пуда. Наибольшая из известных эталонных гирь имела массу, равную двум пудам. Имелся целый набор мер объема от бутылки до ведра (12,29904 л) и до бочки, равной 40 ведрам.
10 слайд
Описание слайда:
К XVIII веку насчитывалось до 400 различных по величине единиц мер, употребляемых в разных странах. Разнообразие мер затрудняло торговые операции. Поэтому каждое государство стремилось установить единообразные меры для своей страны. Для единства измерений в Киевской Руси существовали образцы меры, которые хранились у князей или в церкви, например, «золотой пояс Святослава» Ярославича (1073-1076) или «Локоть Иваньский» (1334 г.) – мера, переданная в распоряжение епископа и купеческой корпорации при церкви Иоанна Предтечи в Новгороде.
11 слайд
Описание слайда:
Система мер является одним из признаков государственности, она развивается вместе с государством и защищается им. В России, ещё в XVI и XVII вв. были определены единые для всей страны системы мер. В XVIII в. в связи с экономическим развитием и необходимостью строгого учёта при внешней торговле, в России встал вопрос точности измерений, создании эталонов, на основе которых можно было бы организовать поверочное дело ("метрологию").
12 слайд
Описание слайда:
В 1736 г. Сенат принял решение об образовании Комиссии весов и мер во главе с главным директором Монетного правления графом Михаилом Гавриловичем Головкиным. Комиссией были созданы образцовые меры – эталоны. При Павле I указом от 29 апреля 1797 г. об "Учреждении повсеместно в Российской империи верных весов, питейных и хлебных мер" была начата большая работа по упорядочению мер и весов. Завершение ее относится к 30-м годам XIX в. Указ 1797 г. был составлен в форме желательных рекомендаций. Указ касался четырех вопросов измерения: орудий взвешивания, мер веса, мер жидких и сыпучих тел.
13 слайд
Описание слайда:
В 1841 году в соответствии с принятым Указом "О системе Российских мер и весов", узаконившим ряд мер длины, объема и веса, было организовано при Петербургском монетном дворе Депо образцовых мер и весов - первое государственное поверочное учреждение. 20 мая 1875г Россией была подписана метрическая конвенция. В этом же году была создана Международная организация мер и весов (МОМВ). Место пребывания этой организации - Франция (Севр). В 1889г. в Депо образцовых мер и весов поступили эталоны килограмма и метра.
14 слайд
Описание слайда:
В 1893 г. в Петербурге на базе Депо была образована Главная палата мер и весов, которую возглавлял до 1907г. великий русский ученый Д.И. Менделеев. В 1900 г. при Московском окружном пробирном управлении состоялось открытие Поверочной палатки торговых мер и весов. Так было положено начало организации метрологического института в Москве (в настоящее время - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы - ВИНИМС).
15 слайд
Описание слайда:
На пороге XIX в. произошло знаменательное в истории метрологии событие: декретом французского революционного правительства от 10 декабря 1799 г. была легализована и введена во Франции в качестве обязательной метрическая система мер. 20 мая 1875 года семнадцать стран подписали Метрическую конвенцию. кг
16 слайд
Описание слайда:
Метрическая система мер была допущена к применению в России законом от 4 июня 1899 года, проект которого был разработан Д. И. Менделеевым, и введена в качестве обязательной декретом Временного правительства от 30 апреля 1917 года, а для СССР - постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года. В 1930г. произошло объединение метрологии и стандартизации. В 1954г. был образован Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР (в дальнейшем Госстандарт СССР).
17 слайд
Описание слайда:
На основе метрической системы была разработана и принята в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам Международная система единиц (СИ). В течение второй половины XX века большинство стран мира перешло на систему СИ.
18 слайд
Описание слайда:
К настоящему времени метрическая система официально принята во всех государствах мира, кроме США, Либерии и Мьянмы (Бирмы). Последней страной из уже завершивших переход к метрической системе стала Ирландия (2005 год). В Великобритании и Сент-Люсии процесс перехода к СИ до сих пор не закончен. Китай, завершивший этот переход, тем не менее использует для метрических единиц древнекитайские названия. В США для использования в науке и изготовления научных приборов принята система СИ, для всех остальных областей - американский вариант британской системы единиц.
Слайд 1
величины Физические
Слайд 2
Д.И.Менделеев
Наука начинается с тех пор, как начинают измерять
Портрет Менделеева в мантии профессора 1885 г
Слайд 3
1. Что такое величина? 2. Какие величины называются физическими? 3. Что значит измерить физическую величину? 4. Что такое цена деления? Как её определить? 5. Основные и производные единицы измерения физических величин. 6. Единицы длины, площади, объёма и массы. 7. Точность измерения физических величин. Абсолютная и относительная погрешность. 8. Порядок физических величин. 9. Способы представления экспериментальных результатов. 10. Приближенные вычисления
Слайд 4
Всё, что может быть измерено, называется величиной
1.Что такое величина?
Слайд 5
Если величины характеризуют физические явления с количественной стороны, то они называются физическими величинами.
2. Какие величины называются физическими?
Физическими величинами являются объем (V), температура(T), пройденный путь(s), масса(m), вес(P).
Слайд 6
Измерения физических величин делятся на прямые и косвенные. Если измеряют саму исследуемую величину с помощью физических приборов – это прямые измерения. Например, измерения длины бруса с помощью линейки, массы тела – взвешиванием на весах. При косвенных измерениях интересующая нас физическая величина рассчитывается по формуле из других величин, которые измерены с помощью физических приборов. Измерение скорости тела по времени и пройденному пути.
3. Измерения физических величин
Измерить физическую величину – это значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу этой величины.
Слайд 7
План рассказа об измерительных приборах
1. Название прибора. 2. Для измерения какой величины он предназначен? 3. Единица измерения данной величины. 4. Каков нижний предел измерения прибора? 5. Каков верхний предел измерения прибора? 6. Какова цена деления шкалы прибора? 7. Как правильно пользоваться данным прибором?
микрометр мензурка штангенциркуль
Слайд 8
Деление шкалы - промежуток между двумя соседними отметками на шкале.
Цена деления- наименьшее значение шкалы измерительного прибора
Чтобы определить цену деления, нужно найти два ближайших штриха шкалы, около которых написаны числовые значения. Затем из большего значения вычесть меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
0,5 (мл)=0,5 (см3) Цена деления =
4. Что такое цена деления?
Слайд 9
На рисунке приведены три секундомера. Определите цену деления этих приборов.
Секундомеры 2 с 5 с 1 с
Слайд 10
1. Определите цену деления мензурки
5 мл 2,5 мл 5 мм 10 мл
2. Определите объём воды в мензурке до погружения тела
50 мл 45 мл 70 мл Мензурка
3. Определите объём воды в мензурке после погружения тела
30 мл 40 мл 60 мл
Слайд 11
5. Единицы измерения физических величин
Слайд 12
6. Единицы длины, площади, объёма, массы
Слайд 13
7. Абсолютная погрешность измерения
Точность измерений характеризуется погрешностью, или, как еще говорят, ошибкой измерений. Между терминами «ошибка» и «погрешность» нет никакого различия, и можно пользоваться ими обоими. Погрешностью измерений называют разность между измеренным и истинным значением физической величины. ∆Χ = Χизм – Χист Ее называют абсолютной погрешностью (∆ - прописная греческая буква “дельта”). Истинным значением является среднее арифметическое из многократно выполненных измерений, определяется следующим образом: Χср=(Χ1+Χ2+Χ3+…+Χn) /n За абсолютную погрешность отдельного измерения ∆xi принимают отклонение измеряемого значения от среднеарифметического: ∆xi = xi – xср
Слайд 14
Относительная погрешность измерения
Для оценки границ погрешности при измерении величины договорились использовать среднюю абсолютную погрешность ∆x, получаемую делением суммы абсолютных значений погрешностей отдельного измерения ∆xi на число измерений n: ∆ xср = (| ∆x1|+| ∆x2|+| ∆x3|+ … +| ∆xn|) ⁄ n Среднюю абсолютную величину называют просто абсолютной погрешностью измеряемой физической величины, и результат измерений записывают в виде: x= xср ± ∆ xср
Поэтому важна еще относительная погрешность
Абсолютная погрешность недостаточно полно характеризует точность измерений. Качество измерений с абсолютной погрешностью в 1 мм различно при измерении, например, диаметр болта (d = 20 мм), длина втулки (l = 200 мм) и длина стола (L = 2000мм).
Слайд 15
Вычисление погрешности
Рассмотрим вычисление погрешностей на примере измерения длины болта
1) l1= 10,6 cм; 2) l2 = 10,8 cм;
3) lср.= (10,6 +10,8)/ 2 =10,7(cм);
4) l 1= 10,6-10,7= -0,1 (cм); 5) l2 =10,8-10,7=0,1 (cм);
6) lср.= (0,1+0,1)/2=0,1 (cм);
7) δ = 0,1/10,7*100%=0,9%
Поэтому важна еще относительная погрешность (строчная буква “дельта”), которая определяется отношением абсолютной погрешности измеряемой величины к ее среднему значению, и вычисляется, обычно, в %: δ = ∆ xср ⁄ xср ∙ 100%
0,13% - высокая точность 1,3% - удовлетворительная 13% - весьма грубая
Слайд 16
Длина бруска
Длину бруска измеряют с помощью линейки. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна половине цены деления
7,5 см (7,0± 0,5) см (7,5± 0,5) см (7,50 ±0,25) см
Если при измерении получена относительная погрешность более 10%, то говорят, что произведена лишь оценка измеряемой величины. В лабораториях физического практикума рекомендуется проводить измерения с относительной погрешностью до 10%.
Слайд 17
I. Определите цену деления термометра
II. Определите абсолютную погрешность термометра
III. Какую температуру показывает термометр с учетом погрешности измерений?
0,1 C. 0,2 C. 1 C. 10 C. ±0,05 C. ±0, 5 C. ±0,25 C. . 36,9±0,05C. ±0,01 C. 37±0,01C. 36,8±0,2 5C. 36,9±0,2C. Термометр
Слайд 18
В мензурку налита вода. Запишите значение объёма воды, учитывая, что погрешность измерения равна половине цены деления
(60 ±15) мл (70 ±15) мл (60 ±5) мл
Слайд 19
8. Порядок физической величины
В практике физических измерений возникают ситуации, когда приходится иметь дело с очень большими числами, или с очень малыми числами. Такие числа очень неудобны при расчетах.Чтобы преодолеть эту, трудность, для записи числа пользуются возведением 10 в степень. Умножая число 10 само на себя несколько раз, получаем: 10 ∙ 10 = 100 =102 10 ∙ 10 ∙ 10 = 1000 = 103 10 ∙ 10 ∙ 10 ∙ 10 = 10000 = 104 Число, которое показывает, сколько раз 10 умножается само на себя, является верхним индексом у 10 и называется показателем степени 10, или степенью, в которую возводится 10. Очевидно, что 101 = 10, и по определению 100 = 1: 10n ∙ 10m = 10(n+m) 10n/10m = 10n ∙ 1/10m = 10n ∙ 10-m = 10(n-m) Тогда любое число можно записать в виде произведения числа, лежащего между 0,1 и 10 и числа, представляющего собой степень десяти. Например, расстояние от земли до Солнца можно записать в виде 1,5 ∙ 1011 м,
Измерение физических величин Девиз нашего урока: «НАУКА НАЧИНАЕТСЯ С ТЕХ ПОР, КАК НАЧИНАЮТ ИЗМЕРЯТЬ» (Д.И. МЕНДЕЛЕЕВ).
Физические величины:
Скорость
Температура
В ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ЕДИНИЦ ВЕЛИЧИН МОЖНО ВЫДЕЛИТЬ НЕСКОЛЬКО ПЕРИОДОВ
Самым древним является период, когда единицы длины отождествлялись с названием частей человеческого тела .
Так, в качестве единиц длины применяли ладонь (ширина четырех пальцев без большого), локоть (длина локтя), фут (длина ступни), дюйм (длина сустава большого пальца), пядь, пядень (название происходит от древнерусского слова "пясть", т.е. кулак или кисть руки).
Различают пядь малую – расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев, что составляет около 18 см, и пядь великую – расстояние от конца вытянутого мизинца до конца большого пальца, 22-23 см.
В качестве единиц площади в этот период выступали: колодец (площадь, которую можно полить из одного колодца), соха или плуг (средняя площадь, обработанная за день сохой или плугом) и др.
В XIV – XVI вв. появляются в связи с развитием торговли так называемые объективные единицы измерения величин
Следующий период в развитии единиц величин – введение единиц , взаимосвязанных друг с другом.
В России, например, такими были единицы длины миля , верста , сажень и аршин ;
3 аршина составляли сажень, 500 саженей – версту, 7 верст - миля.
Однако связи между единицами величин были произвольными. Свои меры длины, площади, массы использовали не только отдельные государства, но и отдельные области внутри одного и того же государства.
Международная система единиц
Международная система единиц (СИ) - это единая универсальная практическая система единиц для всех отраслей науки, техники, народного хозяйства и преподавания.
В этой системе семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела) и две дополнительные единицы (радиан и стерадиан).
Физическая величина
Дольные единицы меньше основных
Длина
дм, см, мм
Основные единицы измерения
Масса
Кратные единицы больше основных
Время
Погрешность измерений равна половине цены деления.
Ц.д.=(2 см −1 см)/10=0,1 см=1 мм
Погрешность измерений равна 0,5 мм
Найдем длину карандаша: 𝑙=(137 ±0,5)мм
𝑨 =𝒂 ±∆𝒂
𝑨 – измеряемая величина
𝒂 – результат измерений
∆𝒂 – погрешность измерений
Измерения
косвенные
Если физическая величина
Если физическая величина
измеряется непосредственно
вычисляется по известным формулам
путем снятия данных
со шкалы прибора
Закрепление:
- Что такое физическая величина?
- Какие основные физические величины входят в систему СИ?
- Перечислите приборы для измерения длины, времени, температуры.
- Что такое цена деления?
- Как определить цену деления прибора?
- От чего зависит точность измерения?
- Чем отличаются кратные и дольные единицы?
- Что значит измерить косвенно или прямым способом?
Слайд 1
Физические величины и их измерение
Слайд 2
Физические величины: высота h , масса m, путь s, скорость v , время t, температура t, объём V и т.д.
Измерить физическую величину – это значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.
Единицы измерения физических величин:
О с н о в н ы е
Длина - 1 м - (метр) Время - 1 с - (секунда) Масса - 1 кг - (килограмм)
П р о и з в о д н ы е
Объем - 1 м³ - (метр кубический) Скорость - 1 м/с - (метр в секунду)
Слайд 3
Приставки к названиям единиц:
Кратные приставки - увеличивают в 10, 100, 1000 и т.д. раз
г - гекто (×100) к – кило (× 1000) М – мега (× 1000 000)
1 км (километр) 1 кг (килограмм) 1 км = 1000 м = 10³ м 1 кг = 1000 г = 10³ г
Дольные приставки – уменьшают в 10, 100, 1000 и т.д. раз
д – деци (×0, 1) с – санти (× 0, 01) м – милли (× 0, 001)
1 дм (дециметр) 1дм = 0,1 м 1 см (сантиметр) 1см = 0,01 м 1 мм (миллиметр) 1мм = 0,001 м
Кратные приставки используют при измерении больших расстояний, масс, объемов, скоростей и т. п.
Дольные приставки используют при измерении малых расстояний, скоростей, масс, объёмов и т.п.
Слайд 4
Физические измерительные приборы:
каждый прибор предназначен для измерения определённой физической величины; каждый прибор, как правило, имеет шкалу; шкалы приборов, предназначенных для измерения одной физической величины, могут отличаться ценой деления.
Мензурки для измерения объемов жидкостей
Амперметры и вольтметры для измерения силы электрического тока и напряжения в цепи
Часы и секундомер для измерения времени
Линейки для измерения длин отрезков
Термометры для измерения температуры
Слайд 5
Ц е н а д е л е н и я прибора:
Цена деления прибора показывает, какому значению величины соответствует самое малое деление шкалы. Чтобы определить цену деления шкалы, необходимо: найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величин; вычесть из большего значения меньшее и разделить результат вычитания на число делений, находящихся между выбранными штрихами. Пример (см. рис.1 внизу): (80 – 60) : 4 = 5 мл, т.е. цена деления мензурки № 1 равна 5 мл Задание: Определите цену деления приборов, изображенных на рисунках.
«Основы технических измерений» - Нормирующая величина. Контрольно–измерительный прибор. Погрешности измерений. Начальное и конечное значения шкалы. Решение. Измерительный преобразователь. Относительная погрешность. Метрологические показатели средств измерений. Физические величины и их измерения. Принцип измерения. Точность измерений.
«Метрология» - Смещение нуля. Зона нечувствительности СИ. Метрологическая надежность СИ. Разрешение СИ. Деление шкалы. Отметка шкалы. Измерительный преобразователь. Длина шкалы. Рабочее СИ. Номинальное значение меры. Вид средства измерений. Компаратор. Автоматизированное СИ. Вспомогательное СИ. Стандартизованное СИ.
«Погрешности результата измерений» - Систематическая погрешность. Значимая систематическая погрешность. Погрешности измерения. Значение величины. Систематические погрешности. Результат измерения. Субъективная погрешность. Неисключенная систематическая погрешность. Соответствующие поправки. Инструментальная погрешность. Погрешность из-за изменений условий измерений.
«Величины в физике» - А длина доски – 3,8 м. Штрихи, деления (промежутки) и числа образуют шкалу прибора. Скалярная. Разность двух соседних чисел. Измерение физических величин. Единица измерения. Рядом с некоторыми штрихами стоят числа. Производные единицы. Правило. Физические величины. Линейка Термометр Мензурка Весы Часы Микрометр Спидометр …
«Основные единицы СИ» - Секунда. Ампер. Кельвин. Моль. Кандела. Килограмм. Система интернациональная. Название единиц и их написание. Основные единицы СИ. Метр.
«Весоизмерительные приборы» - Применение. Буквенно-цифровой индекс. Визуальный отсчет. Максимальная скорость взвешивания. Весы электронные торговые. Принтер. Требования. Показания результатов каждого взвешивания. Весы настольные электронные торговые. Весы электронные. Классификация весоизмерительных приборов. Показания весов. Установка и эксплуатация механических весов.
