Измерительные приборы – наши помощники. Физические измерения в повседневной жизни Проект по физике домашние измерительные приборы

Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации: Измерительный прибор у нас дома Муниципальное казенное образовательное учреждение «Липковская средняя школа №3»Выполнила ученица 7 класса Сабитова Ксения ФИЗИКА2016-2017 учебный год Цель работы: познакомится с многообразием измерительных приборов, значение которых в жизни человека так трудно переоценить.Задачи:Выяснить, какие измерительные приборы используются в нашей семье;Познакомиться с назначением приборов и принципом их действия; Выяснить какие физические величины измеряются этими приборами;Определить цену деления и единицы измерения величин, измеряемых данными приборами.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с разными измерительными приборами. Без них нам не обойтись. Например, чтобы высыпать определенное количество муки, нам понадобится мерный стаканчик. Или, чтобы узнать, какая температура воздуха на улице нам нужен термометр и т.д.
Дома мы тоже можем обнаружить какой-нибудь измерительный прибор. Это может быть градусник, термометр уличный, весы и т.п.
Измерительный прибор – это устройство, с помощью которого получают значение физической величины в заданном диапазоне, определяемом шкалой прибора. Медицинский термометрЭлектронные часы

Измерительные приборыЦифровые приборы Шкальные приборы

Термометр уличный- Это прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и т.д.Температура воздуха, воды, измеряется в градусах Цельсия.

Определение цены деления термометраВозьмем два соседних числа на шкале термометра: Х₁= 20 ; Х₂= 30; Подсчитаем число делений между ними: N= 10;Найдем цену деления по формуле: С(д)= (Х₂ – Х₁):N С(д)=(30-20):10=1 С(д)=1⁰СОтвет: цена деления термометра 1 градус Цельсия.

Термометр (медицинский)-Это прибор для измерения температуры тела.Цена деления: ⅟₁₀ градусаТемпература тела измеряется в градусах Цельсия

Нормальная температура человека равна 36.6°С, у детей первых лет жизни допускается до 37-37.5°С. В зависимости от суточных ритмов, температура тела может колебаться в узких пределах, до 0.5-1.0°С, с максимумом около 16 часов и минимумом около 6 часов утра.

Напольные весыЭто прибор, для измерения веса тела.Цена деления: 1 кгМасса тела измеряется в килограммах.

Мерный стаканчик -Это прибор, для измерения объема жидкого или сыпучего вещества (муки, сахара, воды или молока и т. д.).Определение цены деления мерного стакана: С(д) = (200 -150) см³\1; С(д) = 50см³Объем вещества в мерном стаканчике измеряется в (см³) или (мл) 1(см ³) = 1(мл)

Вывод: Выполняя данный проект я узнала: что измерительные приборы широко используются в повседневной жизни. они необходимы для измерения различных физических величин.В этом проекте я определила шкалу термометров и весов, а так же шкалу мерного стаканчика. Измерительные приборы играют важную роль в нашей жизни.Необходимо уметь правильно ими пользоваться.

Человеку ежедневно приходится сталкиваться с различными значениями и измерениями. Эти величины настолько вошли в наш быт, что некоторые философы толкуют об их влиянии на саму судьбу. Поэтому измерительный прибор является неотъемлемым атрибутом жизни каждого человека. Например, с утра нас будит будильник, который отмеряет время, затем мы смотрим на градусник, чтобы узнать температуру на улице, потом при помощи мерной ложки отмеряем определенное количество кофе и сахара, а в это время счетчик электрической энергии отмеряет затраченные нами киловатты. Таким образом, измерительный прибор постоянно имеет влияние на нашу жизнь, выступая в ней необходимым инструментом и орудием для достижения цели.

Виды и типы

Все инструменты подобного назначения подразделяются на виды в соответствии с теми измерениями, которые они производят. В некоторых случаях они даже получают аналогичное название. Поэтому при необходимости произвести определенный замер можно сразу определить прибор, который с этим справится лучше всего.

Цифровые измерительные приборы

Этот тип приборов отличается от своих собратьев способом подсчета и выдачи данных, который предполагает выведение цифрового значения. При этом стоит отметить, что данный метод проведения измерений отличается высокой точностью, поскольку не только позволяет точно откалибровать приборы, но и избежать погрешности при визуальном фиксировании значения.

Аналоговые измерительные приборы

Данный тип устройств оснащается стрелочными указателями или специальной шкалой. При этом нужно отметить, что показания, полученные при помощи них, довольно точны, но имеют определенную погрешность. Ее обычно указывают прямо на шкале со значениями. Также существует такой вид этих устройств, который вообще не имеет шкалы, а показания таких приборов могут давать только положительный или отрицательный ответ. К ним относятся индикаторы, которые способны определить только наличие значения, а не его размер.

Измерительный прибор разрушающего контроля

Данный вид приборов создан с целью проводить измерения предельного значения физических свойств предметов. Поэтому после его применения исследуемый образец оказывается поврежденным. Например, после проведения измерений на излом, все детали, прошедшие проверку, будут поломаны. Именно поэтому измерительный прибор подобного принципа действия применяют только на производстве для исследования контрольной группы образцов большой партии изделий, чтобы определить их свойства и качество.

Вывод

В настоящее время для создания комфорта и уюта люди придумали огромное количество приборов измерения и контроля. Многие из них встроены в различную технику и предназначены для автоматизации определенных процессов. Однако существуют и настолько простые инструменты данного типа, что порой человек не придает им значения. К ним можно отнести самую обычную школьную линейку, с которой и начинается познание первого измерительного прибора.

Элективный курс

Аннотация

Элективный курс предназначен для учащихся, желающих приобрести опыт самостоятельного применения знаний по физи­ке на практике при проведении экспериментов, т. е. носит предметно-ориентированный характер. В курсе даются сведения о методах физических измерений, полез­ные не только будущим физикам или инженерам, но и каждому человеку в его повседневной практической жизни. На лабораторных занятиях школь­ники научатся уверенно и безопасно использовать разнообразные физичес­кие приборы, от линейки и микрометра до цифрового мультиметра, приобретут практические умения грамотно использовать в бытовой практике термометр, измерять влажность воздуха, артериальное кровяное давление, проверять исправность бытовых электроприборов. Опыт практи­ческой работы с физическими приборами окажет помощь ученику в обосно­ванном выборе профиля дальнейшего обучения.

Курс построен с опорой на знания и умения учащихся, приобретен­ные при изучении физики, дает возможность более глубоко познакомиться с методами измерения физических величин, при­обрести умения практического использования измерительных приборов, обработки и анализа полученных результатов.

Пояснительная записка

Целью курса является предоставление учащимся возможности удов­летворить индивидуальный интерес к изучению практических приложений физики в процессе познавательной и творческой деятельности при проведении самостоятельных экспериментов и исследований.

Основной задачей курса является помощь ученику в обоснованном выборе профиля дальнейшего обучения. На элективных занятиях уча­щийся познакомится на практике с такими видами деятельности , кото­рые являются ведущими во многих инженерных и технических профес­сиях, связанных с практическими применениями физики. Опыт самостоятельного выполнения сначала простых физических эксперимен­тов, затем заданий исследовательского и конструкторского типа позво­лит ученику либо убедиться в правильности своего предварительного выбора, либо изменить свой выбор и испытать свои способности на каком-то ином направлении.

На теоретических занятиях первого уровня («Учимся изме­рять!») рассматриваются методы измерения физических величин, устрой­ство и принцип действия измерительных приборов, способы обработки и представления результатов измерений. На практических занятиях при выполнении лабораторных работ учащиеся смогут приобрести умения и навыки планировать физический эксперимент в соответствии с постав­ленной задачей, научиться выбирать рациональный метод измерений, выполнять эксперимент и обрабатывать его результаты.

Выполнение практических и экспериментальных заданий второго уровня («Измеряем самостоятельно!») позволит учащимся приме­нить приобретенные навыки в нестандартной обстановке, стать компе­тентными во многих практических вопросах. Семинарские занятия спо­собствуют развитию способностей самостоятельно приобретать знания, критически оценивать полученную информацию, излагать свою точку зрения по обсуждаемому вопросу, выслушивать другие мнения и конст­руктивно обсуждать их.

Третий уровень («Исследуем, изобретаем, конст­руируем, моделируем!») – совершенствование практических умений и развития творческих подходов к делу. На этом уровне учащимся предстоит выполнить лабораторные работы физического практикума, посвященные исследова­ниям некоторых процессов и явлений в физике, испытать свои силы при выполнении индивидуальных экспериментальных заданий и конструктор­ских работ, работая настолько самостоятельно, насколько они пожелают и смогут. В завершение этого этапа учащиеся могут представить резуль­таты своих исследований, например, на классном или школьном конкур­се творческих работ.

Таким образом, основными видами деятельности учащихся на заня­тиях по элективному курсу являются самостоятельная работа в физиче­ской лаборатории и выполнение простых экспериментальных заданий по интересам в домашних условиях.

Все виды практических заданий рассчитаны на использование типо­вого оборудования кабинета физики и могут выполняться всеми учащи­мися группы в форме лабораторных работ или в качестве индивидуаль­ных экспериментальных заданий для учащихся по их выбору.

Элективные занятия будут полезными для учащихся при решении задач, встречающихся в повседневной жизни людей, таких, как правиль­ное измерение температуры, измерение артериального кровяного давле­ния, проверка исправности электроприборов. Учащиеся должны убедить­ся, что они могут стать компетентными во многих практических вопросах уже сейчас. Предлагаемые задачи простые, но для их решения необходи­мо творческое применение знаний. На основе знакомства с устройством и принципами действия физических измерительных приборов, приобрете­ния самостоятельного опыта их использования у школьников вырабаты­вается чувство уверенности в своих способностях успешно взаимодейство­вать с предметами окружающего мира и разнообразными техническими устройствами.

Элективный курс направлен на воспитание чувства уверенности в своих силах и способностях при использовании разнообразных прибо­ров и устройств бытовой техники в повседневной жизни, а также на развитие интереса к внимательному рассмотрению привычных явлений, предметов. Желание понять, разобраться в сущности явлений, в устрой­стве вещей, которые служат человеку всю его жизнь, неминуемо потребу­ет дополнительных знаний, подтолкнет к самообразованию, человек бу­дет наблюдать, думать, читать, усовершенствовать и изобретать - ему будет интересно жить!

Основное содержание курса

Методы измерения физических величин (ч)

Первый уровень: учимся измерять!

Основные и производные физические величины и их измерения. Единицы и эталоны величин. Абсолютные и относительные погрешнос­ти прямых измерений. Измерительные приборы, инструменты, меры. Инструментальные и отсчетные погрешности. Классы приборов. Границы систематических погрешностей и способы их оценки. Случайные погрешности измерений и оценка их границ.

Этапы планирования и выполнения эксперимента. Меры предосто­рожности при проведении эксперимента. Учет влияния измерительных приборов на исследуемый процесс. Выбор метода измерений и измери­тельных приборов. Способы контроля результатов измерений. Запись результатов измерений. Таблицы и графики. Обработка результатов из­мерений. Обсуждение и представление полученных результатов.

Измерения времени. Методы измерения тепловых величин. Методы измерения электрических величин. Методы измерения магнитных вели­чин. Методы измерения световых величин. Методы измерения в атомной и ядерной физике.

Лабораторные работы

1. Измерение длины с помощью масштабной линейки и микрометра.

2. Оценка границ погрешности при измерениях силы тока.

3. Измерения электрического сопротивления с помощью омметра.

4. Измерение коэффициента трения.

5. Исследование зависимости силы тока от напряжения на концах нити электрической лампы.

6. Исследование зависимости периода колебаний маятника от его массы, амплитуды колебаний и длины.

7. Измерение времени реакции человека на световой сигнал.

Физические измерения в повседневной жизни (ч)

Второй уровень: переходим к самостоятельным измерениям!

Измерения температуры в быту. Влажность воздуха и способы ее изме­рения. Исследования работы сердца. Источники электрического напряже­ния вокруг нас. Бытовые электроприборы. Бытовые .

Лабораторные работы

8. Исследование зависимости показаний термометра от внешних условий.

9. Измерение влажности воздуха.

10. Измерение артериального кровяного давления.

11. Изучение принципа работы электрической зажигалки.

12. Изучение принципа работы лампы дневного света.

Физический практикум (ч)

Третий уровень: исследуем, изобретаем, конструируем, моделируем!

Лабораторные работы

13. Измерение кинетической энергии тела.

14. Исследование свойств лазерного излучения.

Экспериментальные задания

ü Изготовление модели газового термометра.

ü Изготовление модели автомата пожарной сигнализации.

ü Расчет и испытание модели автоматического устройства для регулирования температуры.

Резерв времени - 1 ч.

Организация и проведение аттестации учеников

Элективные занятия по данной программе проводятся для удовлет­ворения индивидуального интереса учащихся к изучению практических приложений физики и для помощи в выборе профиля дальнейшего обу­чения. Поэтому нет нужды систематически контролировать и оценивать знания учащихся. Однако следует отмечать их достижения и тем самым поощрять к дальнейшим занятиям.

Особенностям элективных занятий наиболее соответствует зачетная форма оценки достижений учащихся. Зачет по выполненной лаборатор­ной работе целесообразно выставлять по письменному отчету, в котором кратко описаны условия эксперимента, в систематизированном виде пред­ставлены результаты измерений и сделаны выводы.

По результатам выполнения творческих экспериментальных заданий кроме письменных отчетов полезно практиковать сообщения на общем занятии группы с демонстрацией выполненных экспериментов, изготовленных приборов. Для подведения общих итогов занятий всей группы возможно проведение конкурса творческих работ. На этом конкурсе учащиеся смогут не только продемонстрировать экспериментальную ус­тановку в действии, но и рассказать о ее оригинальности и возможнос­тях, отдать свое творение на суд зрителей. Здесь приобретает большое значение умение оформить свой доклад графиками, таблицами, кратко и эмоционально рассказать о самом главном. На общешкольных конкур­сах могут быть представлены, например, работы биологов, химиков, ли­тераторов. В этом случае появляется возможность увидеть и оценить свой труд и себя на фоне других интересных работ и таких же увлеченных людей.

Итоговый зачет ученику по всему элективному курсу можно выстав­лять, например, по таким критериям:

1) выполнение не менее половины лабораторных работ;

2) выполнение не менее одного экспериментально­го задания исследовательского или конструкторского типа;

3) активное участие в подготовке и проведении семинаров, дискуссий, конкурсов. Предлагаемые критерии оценки достижений учащихся могут служить лишь ориентиром, но не являются обязательными.

На основе своего опыта учитель может устанавливать иные критерии.

Методы измерения физических величин

§ 1. Физические величины и их единицы.

Физика; физические свойства тел; история метра; современное определение метра; физическая величина; основные и производ­ные физические величины; единицы величин и эталоны; между­народная система единиц СИ.

§ 2. Измерения физических величин.

Измерения физических величин; размер и значение физической величины; меры и измерительные приборы; прямые и косвенные измерения; абсолютная и относительная погрешности измерений; измерения длины.

Лабораторная работа 1. Измерение длины с помощью масштаб­ной линейки и микрометра.

§3. Погрешности прямых однократных измерений.

Границы погрешностей измерений; границы абсолютной и отно­сительной погрешности; инструментальная погрешность; класс точности прибора; погрешность отсчета; погрешность метода измерения; систематические и случайные погрешности; как мож­но учесть ошибки измерений или уменьшить их.

Лабораторная работа 2. Оценка границ погрешности при изме­рениях силы тока.

§4. Безопасность эксперимента.

Обеспечение безопасности эксперимента для человека; меры пре­досторожности; обеспечение безопасности эксперимента для из­мерительных приборов и оборудования.

§5. Планирование и выполнение эксперимента.

Выбор метода измерений и приборов; влияние приборов на ре­зультаты измерений; предварительные измерения; выбор ступе­ни изменения регулируемой величины; поддержание постоянных условий эксперимента.

§6. Оценка границ случайных погрешностей измерений.

Повторные измерения и нахождение среднего арифметического значения измеряемой величины; среднее квадратичное отклоне­ние; стандартное отклонение; оценка границ случайных погреш­ностей измерений.

Лабораторная работа 5. Измерение коэффициента трения.

§7. Обработка результатов измерений.

Приближенные числа; оценка границ погрешностей косвенных измерений; запись и обработка результатов измерений: шесть про­стых правил.

§8. Построение графиков.

Представление результатов измерений в виде таблиц; назначение графиков; построение приближенного графика; выбор масшта­ба; указание границ погрешностей на графике; проведение ли­ний по экспериментальным точкам; анализ результатов.

Лабораторная работа 7. Исследование зависимости силы тока от напряжения на концах нити электрической лампы.

§9. Измерение времени.

Что такое время; сутки - естественная единица времени; про­стейшие приборы для измерения времени; маятниковые часы; неравномерность вращения Земли; электронные и атомные эта­лоны времени.

Лабораторная работа 8. Исследование зависимости периода коле­баний маятника от его массы, амплитуды колебаний и длины.

Лабораторная работа 9. Измерение времени реакции человека на световой сигнал.

§10. Методы измерения тепловых величин.

Температура; теплообмен; жидкостный термометр; газовый тер­мометр.

§11. Методы измерения электрических величин.

Приборы для измерения силы тока; приборы для измерения напряжения; условные обозначения; электронные цифровые из­мерительные приборы.

§12. Методы измерения магнитных величин.

Магнитная индукция; магнитный поток; индуктивность.

§13. Методы измерения световых величин.

Источники света; световые величины и их единицы.

§14. Методы измерений в атомной и ядерной физике.

Физические величины в атомной и ядерной физике; поглощен­ная доза излучения; методы регистрации заряженных частиц.

§15. Как нужно измерять температуру?

Термометр; измерение температуры.

Лабораторная работа 15. Исследование зависимости показаний термометра от внешних условий.

§16. Измерение влажности. Влажность; гигрометр.

Лабораторная работа 16. Измерение влажности воздуха.

§17. Исследование работы сердца.

Система кровообращения человека; кровяное давление; сфигмоманометр; когда и зачем нужно измерять артериальное дав­ление.

Лабораторная работа 1 7. Измерение артериального кровяного давления.

§18. Электрические токи сердца.

Гальванические явления; электрокардиограмма.

§19. Источники электрического напряжения вокруг нас

Источники электрического напряжения в доме; проверка ис­правности электроприбора; газоразрядный индикатор; как ра­ботает электрическая зажигалка.

Лабораторная работа 18. Изучение принципа работы пьезо­электрической зажигалки.

§20. Бытовые источники света. Лампа накаливания; люминесцентная лампа.

Лабораторная работа 19. Изучение принципа работы люминес­центной лампы.

Глава 3. Физический практикум

Лабораторная работа 20. Измерение кинетической энергии тела.

Лабораторная работа 25. Исследование свойств лазерного из­лучения.

Экспериментальное задание 1. Изготовление модели газового термометра.

Экспериментальное задание 5. Изготовление модели автомата сигнализации.

Экспериментальное задание 6. Расчет и испытание модели авто­матического устройства для регулирования температуры.

ФРАГМЕНТ УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ

Измерения физических величин. Измерением физической величины называется экспериментальное определение значения физической величины, характеризующей данный объект. Значение физической величины есть произведение отвлеченного числа, называемого числовым значением величины, на единицу физической величины. Например, значение длины стола / = 1,5 м = 1,5 x1 м. В данном случае числовое значение 1,5 показывает, сколько единиц длины 1 м укладывается на длине стола.

Количественное содержание характеристики физического объекта или явления называется размером физической величины. Размер ве­личины для данного объекта остается неизменным при выборе раз­ных единиц измерения , значение величины зависит от выбора еди­ницы измерения. Например, тело размером в 1 фут имеет различные значения длины при использовании разных единиц длины:

/ = 1 фут = 12 дюймов = 30,48 см = 0,3048 м.

Основой всех измерений физических величин является сравне­ние размера измеряемой величины с эталоном единицы физичес­кой величины. Например, чтобы измерить длину какого-либо предмета, надо сравнить его длину с длиной эталона метра.

Меры и измерительные приборы. Невозможно все измерения выполнять путем сравнений с единственным эталоном единицы величины. Для измерений в исследовательских лабораториях и в повседневной практической жизни изготавливаются меры и измерительные прибо­ры, сравниваемые с эталонами.

Однозначной мерой называют средство измерения, воспроиз­водящее физическую величину определенного размера. Например, килограммовая гиря является мерой массы размером 1 кг. Образцовая катушка индуктивностью 1 Гн может служить мерой индуктивности размером 1 Гн.

Измерительная линейка с миллиметровыми делениями на шкале или набор гирь разных значений могут служить примерами мно­гозначных мер.

Измерительным прибором называют средство изме­рения, дающее возможность непосредственно отсчиты­вать значения измеряемой величины. Измерительный прибор служит для выработки сигнала, непосредственно показывающего значение измеряемой физической величины. Примерами измерительных приборов могут служить динамометр, спидометр, вольтметр, амперметр, термометр, манометр.

Измерения, при которых измерительный прибор дает непосредственно информацию о значении измеряемой физической величины, называют прямыми измерениями.

Измерения, при которых значение измеряемой величины находят путем вычислений на основе использования результатов измерений других величин, называются косвен­ными измерениями.

Погрешности измерений. При измерениях физических величин любыми приборами результат измерения всегда сколько-то отличается от истинного значения физической величины. Эти отличия могут быть обусловлены несовершенством измерительного прибора, ошибкой экспериментатора, влиянием внешних факторов и другими причинами.

Модуль разности результата измерения и истинного значения измеряемой величины называется абсолютной погрешностью изме­рения.

Если при измерении отрезка АВ длиной а получен результат измерения, то абсолютная погрешность измерения 8х определяется выражением:

8х = δ х - 4 (1) где δ - строчная буква «дельта» греческого алфавита .

Абсолютная погрешность не дает полного представления о качестве измерения. Например, если известно только, что расстояние измерено с абсолютной погрешностью 3 см, то нельзя сказать, хорошего качества это измерение или плохого. Действительно, если с такой погрешностью измерено расстояние от Москвы до Санкт4Петербурга, равное примерно 600 км, то можно сказать, что это измерение очень высокого качества. А если погрешность 3 см вы допустили при отрезании стекла шириной около 60 см для вставления в оконную раму, то вам скорее всего понадобится новое стекло, так что качество измерений в этом случае нельзя признать хорошим. Следовательно, качество измерений определяется не только абсолютной погрешностью измерений, но и значением измеряемой величины. Характеристика качества измерений, учитывающая абсолютную погрешность и значение измеряемой величины, называется относительной погрешностью измерения.

Относительной погрешностью измерения называется отноше­ние абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность выражается в долях единицы или в процентах.

Как показывают вычисления, относительная погрешность наглядно демонстрирует существенное различие качества первого и второго измерений при одинаковой абсолютной погрешности измерений. Поэтому в большинстве случаев качество измерений оценивается по значению его относительной погрешности.

Измерения длины. Для измерений линейных размеров тел и расстояний между телами применяются различные измерительные инструменты и методы измерений. Для измерения больших длин, например земельных участков , употребляют стальные мерные ленты длиной до 50 м. При обмере зданий используют рулетку с гибкой лентой длиной 10-20 м, разделенной на сантиметры. Для измерения небольших предметов употребляют масштабные линейки. Для измерения размеров малых предметов с точностью до десятых долей миллиметра применяют штангенциркуль или микрометр. Основная деталь микрометра - стальная скоба 1. С одной стороны в ней закреплена неподвижная пятка 2, с другой - стебель 4. Внутри стебля помещен микрометрический винт 3, заканчивающийся с левой стороны измерительной поверхностью. С правой стороны микрометрический винт соединен с барабаном 5, охватывающим стебель микрометра. При вращении барабана вращается и микрометрический винт. Шаг винта равен 0,5 мм, поэтому измерительная поверхность винта при одном обороте барабана перемещается на 0,5 мм относительно неподвижной пятки микрометра.

На поверхность стебля нанесена продольная риска, ниже которой расположена шкала с миллиметровыми штрихами, а выше - шкала со штрихами, делящими пополам каждое миллиметровое деление верхней шкалы. По левому краю барабана нанесено 50 равноотстоящих штрихов, позволяющих определять поворот микрометрического винта с точностью до 1/50 доли оборота. Так как при одном обороте измерительная поверхность микрометрического винта смещается на 0,5мм, при повороте на 1/50 долю оборота ее смещение оказывается равным 0,01 мм.

При смыкании измерительной поверхности микрометрического винта с поверхностью неподвижной пятки край барабана устанавливается против нулевой риски на шкале стебля. Для измерения размера детали ее помещают между пяткой и измерительной поверхностью микрометрического винта. Затем вращением барабана достигают соприкосновения измерительных поверхностей пятки и микрометрического винта с точками поверхности измеряемой детали. Для предотвращения деформации измеряемой детали силу нажатия микрометрического винта на измеряемую деталь ограничивают с помощью трещотки 6. Для этого микрометрический винт вращают с помощью трещотки и прекращают вращение с появлением звука. Микрометр дает возможность определять размер детали с точностью до 0,5 мм по шкале на стебле и с точностью до 0,01 мм по шкале на барабане микрометра против продольной риски на стебле.

Контрольные вопросы

Что называется измерением физической величины? Что такое размер и значение физической величины? Какие измерения называются прямыми измерениями? Какие измерения называются косвенными измерениями? Что такое абсолютная погрешность измерения? Что называется относительной погрешностью измерения?

Лабораторная работа 1

Измерение длины с помощью масштабной линейки и микрометра.

Цель работы. Приобретение умений оценивать абсолютные и относительные погрешности измерений.

Оборудование: масштабная линейка, микрометр, монета.

Задание: измерьте диаметр монеты с помощью масштабной линейки и определите абсолютную и относительную погрешности измерений.

1. Измерьте с помощью масштабной линейки диаметр D1 монеты и запишите результат измерений в отчетную таблицу.

2. Познакомьтесь с устройством и принципом действия микрометра. Измерьте диаметр D 0 монеты с помощью микрометра и запишите результаты измерений в отчетную таблицу.

3. Принимая условно значение D0 за точное значение диаметра монеты, вычислите абсолютную и относительную погрешности измерений с помощью масштабной линейки. Результаты запишите в отчетную таблицу.

Отчетная таблица

D , мм	D0, мм	d,-do\

Контрольные вопросы

Какими причинами могут быть вызваны погрешности измерений?

Какими способами могут быть уменьшены погрешности измерений?

Задача

Представьте себе, что вы живете примерно в III-II веках до нашей эры и обладаете лишь такими приборами и инструментами, какими располагали ученые в то время. Попробуйте придумать в этих условиях метод измерения расстояний до Луны и до звезд. Если вы найдете принципиальное решение задачи, испытайте свой метод на модели. Пусть небольшой мяч или резиновый шар будет моделью Луны. Поместите «Луну» на расстояние 5-6 метров от себя и попробуйте измерить расстояние до «Луны» и ее диаметр. Потом прямыми измерениями проверьте, насколько хорош ваш метод.

ФРАГМЕНТ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОСОБИЯ

§ 2. Измерения физических величин

Для того чтобы приступить к выполнению измерений физических величин, учащихся необходимо познакомить с такими понятиями, как размер и значение физической величины, пояснить, что такое мера и что называется измерительным прибором, какие измерения называются прямыми и какие косвенными, что такое абсолютная и относительная погрешности измерений. Однако теоретическое знакомство должно быть очень кратким и непосредственно связанным с выполнением лабораторной работы и творческого задания.

Лабораторная работа 1.

Измерения длины являются самыми простыми и привычными измерениями, постоянно встречающимися в повседневной жизни. Простую задачу измерения диаметра монеты с помощью масштабной линейки и затем микрометра можно предложить учащимся с целью практического применения приобретенных знаний об абсолютной и относительной погрешностях измерений и подготовке к введению на следующем занятии понятий об инструментальной погрешности и погрешности отсчета. Второй задачей лабораторной работы является знакомство с точным измерительным прибором - микрометром.

Задача. В сильной группе учащихся лабораторная работа 1 займет малую долю урока и большую часть времени можно использовать на решение задачи, знакомящей учащихся с конкретными примерами косвенных измерений расстояний и достижениями современной науки в области измерения расстояний.

Задача об измерениях расстояний до небесных тел и их размеров имеет важное значение для формирования представлений учащихся о мире и возможности его познания. Для принципиального решения задачи нужно догадаться, что для измерения расстояния до недоступного предмета можно использовать свойства подобных треугольников. Когда эта идея высказана, остается найти способы практического решения задачи. Вероятно, начать лучше с практического решения задачи с использованием модели Луны. В классе роль «Луны» может выполнить любое шарообразное тело - глобус, мяч, резиновый шар, - установленное на демонстрационном столе или укрепленное на классной доске. Автор идеи должен представить объяснение своего решения с использованием чертежа на доске. Этот чертеж и будет ориентиром для учащихся при практическом выполнении задания.

Для определения расстояния от точки A, в которой находится наблюдатель, до недоступной точки B отметим направление прямой AB и переместимся на некоторое измеренное расстояние до точки C по прямой, перпендикулярной направлению AB (рис.1). Из прямоугольного треугольника ABC искомое расстояние АВ равно: АВ = АС · ctga . Так как расстояние АС измерено, для расчета задачи нужно найти значение ctga .

Рис. 1

Угол α = 90 - β можно определить прямым измерением угла β между прямыми CA и CB. Но более удобно выполнить следующее дополнительное построение. Прикрепим к листу картона лист белой бумаги и положим его на ученический стол таким образом, чтобы левый край листа совпал с прямой AB. Совпадение проконтролируем наблюдением совпадения двух булавок, вколотых по левому краю листа, с центром «Луны» в точке В. Затем, не изменяя положения листа на столе, переместим глаз к правому углу листа. Вколем первую булавку в правый угол листа, а вторую на пересечении прямой, соединяющей первую булавку с центром «Луны», с дальним краем листа.

После нахождения расстояния до небесного тела может быть решена задача нахождения размеров небесного тела, если удастся измерить угловой диаметр γ тела. Обозначим расстояние до небесного тела AB = L . Тогда диаметр D небесного тела можно вычислить по измеренному углу γ, под которым виден диаметр небесного тела с Земли, и расстоянию L :

D = L - tgy .

Тангенс угла γ можно найти, направив масштабную линейку вдоль прямой АВ и измерив расстояние L , на котором монета диаметром dточно закрывает диск «Луны» (рис. 2):

Измерение расстояний до небесных тел. Одному из учащихся можно заранее поручить подготовку сообщения об измерениях расстояний до небесных тел. В этом сообщении должно быть объяснено, что при измерениях расстояний от Земли до других небесных тел в пределах Солнечной системы в качестве базиса используют радиус Земли. Для измерений расстояний до ближайших звезд земной радиус непригоден в качестве базиса, так как угол, под которым радиус Земли виден со звезды, оказывается неизмеримо мал. Даже угол, под которым виден со звезды радиус земной орбиты, оказывается очень трудно измеримым.

Удается обнаружить только смещение самых близких к Земле звезд относительно «неподвижных» звезд при движении Земли по ее орбите вокруг Солнца.

Измерения малых расстояний. Второе сообщение можно поручить на тему об измерениях сверхмалых расстояний. Это позволит оценить современные возможности физики в области измерений расстояний и линейных размеров тел как в области мегамира, так и в области микромира. Так как информацию об измерениях сверхмалых расстояний отыскать не очень просто, эту тему можно поручить школьнику, имеющему опыт поиска нужной информации в Интернете. Задание можно сформулировать следующим образом: нужно найти статьи, в которых описан принцип действия растрового туннельного микроскопа, и рассказать об этом приборе и получаемых с его помощью результатах.

В растровом туннельном микроскопе над поверхностью исследуемого тела устанавливается металлическое острие малого диаметра, между острием и поверхностью образца создается электрическое поле. Под действием электрического поля электроны вытягиваются с поверхности острия, однако их возможное удаление от конца острия не превышает диаметра атома. Если расстояние от острия до исследуемой поверхности меньше 1 нм, то между острием и поверхностью протекает электрический ток. При изменении расстояния на диаметр атома сила тока изменяется в 1000 раз. Это позволяет по силе тока очень точно определять расстояние от острия до исследуемой поверхности. Если перемещать острие по прямой вдоль горизонтально расположенной поверхности и автоматически поддерживать постоянное значение силы тока в цепи путем перемещений острия по вертикали, то полученная кривая зависимости вертикальной координаты острия от горизонтальной даст срез рельефа поверхности вдоль одной прямой. Повторяя такие срезы шаг за шагом, можно получить сведения о строении поверхности и преобразовать их в объемную картину на экране компьютера.

На рисунке представлена картина строения поверхности кристалла кремния, полученная с помощью растрового туннельного микроскопа. Бугры и впадины на этой картинке показывают структуру внешних элек4 тронных оболочек атомов кремния в кристалле.

Аннотированный список литературы

1. , Экспериментальные задания по физике. 9-11 классы: Учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. - М.: Вербум, 2001.

В пособии, ориентированном на развитие творческих способностей школьников, представлена система экспериментальных заданий различ­ной сложности. Большинство заданий рассчитано на использование очень простых приборов и оборудования, поэтому пособие можно рекомендо­вать для организации самостоятельной экспериментальной работы. В первой части книги даны теоретические сведения об измерениях физичес­ких величин и погрешностях измерений, необходимые при планировании эксперимента, выборе метода измерения и измерительных приборов, анализе и оценке результатов эксперимента. Во второй части книги даны описания 22 экспериментальных задач, для решения которых достаточно знаний по физике в пределах базового курса, но эти знания требуется применить в незнакомой ситуации, проявить творческий подход. Зада­ния третьей части книги позволят учащимся провести самостоятельно небольшие экспериментальные исследования.

2. Физический практикум для классов с углубленным изучением физики: 10 -11 кл. / Под ред. , . - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Просвещение, 2002.

В книге предлагаются описания лабораторных работ физического практикума для 10- 11 классов средней школы . Содержание практикума ориентировано на учащихся профильных классов, в которых физика явля­ется одним из профилирующих предметов. По многим темам лаборатор­ные работы представлены в нескольких вариантах. Варианты отличаются как по уровню сложности, так и по используемому оборудованию. Это дает возможность учителю выбрать из нескольких предложенных вариан­тов такой, который соответствует задачам данного элективного курса, обо­рудованию физического кабинета, интересам и уровню подготовки учащихся. Описания лабораторных работ предваряет теоретическая глава «Измерения физических величин и оценка погрешностей измерений».

3. , Экспериментальные задачи по физике: 10-11 кл. общеобразоват. учреждений: Кн. для учителя. - М.: Просвещение, 1998.

Книга содержит экспериментальные задачи и методические указа­ния по курсу физики старших классов средней школы. Для их выполне­ния могут быть использованы школьное оборудование, бытовая техника и простейшие самодельные приборы. В пособии приведено 260 задач.

4. Всероссийские олимпиады по физике: 1992-2001 / Под ред. СМ. Козела, . - М.: Вербум-М, 2002.

В книгу вошли материалы всероссийских олимпиад школьников за 10 лет. Это условия и решения теоретических и экспериментальных заданий двух последних этапов олимпиад (окружного и заключительного). Пособие адресовано учащимся 9-11 классов.

5. Эрик Роджерс. Физика для любознательных. Т.1. Материя, движение, сила / Под ред. - М.: Мир, 1969.

Автор поставил перед собой цель изложить основы физики на эле­ментарном уровне, сделав это так, чтобы читатель невольно чувствовал себя участником процесса отыскания и формулирования фундаменталь­ных законов природы. Существенную роль при этом играет историчес­кий фон. Цель книги - заставить читателя думать, раскрыть перед ним внутренний механизм развития науки. Книга является ценным пособием для преподавателей физики в школах, ее могут с пользой изучать любоз­нательные школьники старших классов.

6. Физика. 4.1: Вселенная / Пер. с англ.; под ред. . - М.: Наука, 1973.

Книга является полезным дополнением к существующим учебникам по физике. Она рассчитана на широкий круг читателей: учащихся сред­них школ, студентов техникумов, лиц, занимающихся самообразовани­ем, и представляет большой интерес для преподавателей физики. «Все­ленная» представляет собой обширное введение в физику, главное содержание книги - основы кинематики и атомно-молекулярной теории строения вещества с элементами кинетической теории газов. В книге рассматриваются фундаментальные понятия и методы измерений време­ни, пространства и материи, даны первые представления о возможных ошибках при измерениях, о приближенных вычислениях, о регистрации измерений и некоторых современных средствах измерений.

Тематическое планирование элективного курса

(2 часа в неделю, всего 14ч)

№ занятия	Тема занятия	кол-во часов	дата проведения
	Введение. Инструктаж по ТБ
	Методы измерения физических величин
	Погрешности измерений
	Запись и обработка результатов измерений
	Лабораторная работа «Измерение I, U, R и P для лампы карманного фонаря»
	Лабораторная работа «Исследование зависимости Т от ℓ, m и g математического маятника»
	Лабораторная работа «Измерение коэффициента трения»
	Исследование зависимости показания термометра от внешних факторов
	Измерение кровяного артериального давления
	Измерение влажности воздуха
	Лазер. Принцип работы и устройство лампы дневного света
	Устройство и принцип действия электрической зажигалки
	Обобщение. Применение в жизни знаний
Итого

Бачиев Кирилл Александрович

Руководитель проекта:

Требунских Татьяна Николаевна

Учреждение:

БОУ г. Омска «Средняя общеобразовательная школа №89»

В представленной исследовательской работе по физике "Домашний гигрометр" автор рассматривает понятие влажности воздуха, изучает ее виды и нормы, а также разрабатывает собственный проект по созданию домашнего прибора для измерения влажности воздуха в помещениях, гигрометра.

В процессе работы над исследовательским проектом по физике на тему "Домашний гигрометр" автором были сформулированы основные рекомендации для поддержания влажности воздуха в доме и классе согласно нормам.

В основе работы лежит идея создания прибора для измерения влажности воздуха, разработка алгоритма измерения и рекомендаций по нормализации влажности воздуха в жилом помещении.

В предложенном проекте по физике "Домашний гигрометр" автором были проанализированы положительные и отрицательные факторы влияния воздуха на самочувствие человека, а также предложены способы поддержания в помещении нормальной для здоровья среды.

Введение
1. Понятие влажности воздуха
1.1. Пониженная влажность воздуха
1.2. Повышенная влажность воздуха
1.3. Влияние влажности воздуха
1.4. Нормы влажности воздуха
1.5. Измерение влажности воздуха
1.6. Параметры относительной влажности и скорости движения воздуха
2. Моделирование гигрометра (алгоритм выполнения работ)
2.1. Алгоритм нанесения шкалы на гигрометр
2.2. Алгоритм действий контроля за влажностью воздуха.
2.3. Опыты
Заключение
Список литературы

Введение

Актуальность Очень часто я стал наблюдать, что в зимний период, когда работают батареи, мама ставит в комнатах воду в чашках, часто опрыскивает цветы, просто распыляет воду по дому. Говорит, что дома очень сухо, дышать тяжело, кожа сухая.

Но при всем этом, моя бабушка, которая живет в частном доме, постоянно ставит обогреватели со словами «чтоб дом просох », когда я у неё ночую, мне кажется, что постель слегка влажная и немного прохладно не так как дома.

Я заинтересовался, почему они так делают и узнал, что Влажность воздуха является важной составляющей физических явлений. Плохое самочувствие, быстрая утомляемость – первые признаки того, что в помещении, где вы живете, смещены показатели влажности.

Так как же найти золотую середину, как узнать когда воздух в квартире нормальный, а когда нет. Какова норма влажности воздуха в квартире? Ведь этот показатель действительно влияет на самочувствие. Зимой – воздух иссушается за счет централизованного отопления, летом зачастую влажность повышена. Как измерить влажность воздуха в квартире и привести ее к норме?

Предмет исследования - изменения влажности воздуха

Объект исследования - гигрометр

Цель: Создать прибор для измерения влажности воздуха, разработать алгоритм измерения и рекомендации по нормализации влажности в жилом помещении.

Задачи:

• Узнать о влажности воздуха и познакомиться с приборами для измерения влажности и нормами влажности.
• Смастерить домашний гигрометр.
• Замерить и проанализировать влажность воздуха в разных помещениях.
• Составить рекомендации по нормализации влажности.

Гипотеза: Если создать прибор для измерения влажности воздуха и следовать рекомендациям, то можно поддерживать в доме хорошую для здоровья среду.

Методы исследования:

• Изучить и проанализировать литературу по данной теме.
• Обобщить и сделать выводы. Провести опыты и наблюдения с использованием гигрометра.

Stephen Patoray
Стэфен Паторэй
Директор Международного Бюро законодательной метрологии (МБЗМ)

Martin Milton
Мартин Милтон
Директор Международного Бюро мер и весов (МБМВ)

Измерения в повседневной жизни

Представьте себе на мгновение обычный день, например, вчера. Сколько раз вы делали что-то, что требует измерения? Вы вряд ли задались бы этим вопросом, но задумайтесь. Вы смотрите на часы (измеряете время), покупаете еду или продукты (измеряете массу), заправляете свой автомобиль (измеряете объем), или проверяете своё кровяное давление (измеряете давление)? Эти виды деятельности вашей повседневной жизни, наряду с бесчисленными другими, связаны с измерениями; вы так привыкли к этому, что принимаете многие измерения как сами собой разумеющиеся.

Существуют разные аспекты применения этих измерений. Мы принимаем решения, основанные на их результатах, например, в момент нажатия на педаль тормоза в автомобиле, когда скорость превышает ограничение, или сокращаем количество сладкого в рационе, когда уровень сахара в крови слишком высок.

Цена многих наших покупок рассчитывается, исходя из измерений электричества, воды, продуктов питания, топлива и др.

Вас может удивить то, насколько важны точные измерения в вашей повседневной жизни. Иногда мы сознательно думаем об этом, но зачастую измерения являются такой неотъемлемой частью нашей жизни, что мы полагаемся на них без должного внимания. Тем не менее, роль современных технологий в нашей жизни настолько велика, что точность и надежность измерений требуют постоянного совершенствования.

Однако, возможно, только непосредственные участники измерений знают, насколько наш современный высокотехнологичный мир опирается на международную систему, которая, в свою очередь, гарантирует надёжность нужных нам измерений.

Наша цель как Директоров двух мировых метрологических организаций (МБЗМ и МБМВ) - объединиться и работать вместе с вами для повышения осведомленности о важной роли, которую играет метрология в нашей жизни. 20 мая, в годовщину подписания Метрической Конвенции в 1875 г., мировое метрологическое сообщество отмечает Всемирный день метрологии. В 2013 г. мы выбрали тему «Измерения в повседневной жизни», для того чтобы обратить внимание на влияние измерений, с которыми мы, граждане, сталкиваемся каждый день.

Так присоединяйтесь же к нам в праздновании Всемирного дня метрологии - 2013: мы приглашаем членов метрологического сообщества отметить эту важную дату вместе с нами и помочь окружающим признать вклад межправительственных и национальных организаций, которые работают от их имени для всеобщего блага в течение года.