Фізичні величини. Вимірювання фізичних величин.

“Наука починається тоді, коли починають вимірювати”. Д. І. Менделєєв

Мета.

Навчальна. Ввести поняття фізичної величини, ціни поділки шкали приладу та абсолютної похибки вимірювання. З’ясувати, що означає виміряти фізичну величину. Ознайомити з основними одиницями вимірювання фізичних величин - Міжнародною системою одиниць СІ, приставками для утворення часткових та кратних одиниць СІ.

Розвиваюча. Розвивати алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру оформлення записів.

Тип уроку. Комбінований.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 7 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок"
• Демонстрація. Прилади для вимірювання фізичних величин (лінійка, метр, штангенциркуль, мікрометр, мірний циліндр, спиртовий термометр, терези).
• Відео. Фізичні величини. Вимірювання фізичних величин (Час показу 3:01 хв)

План

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

  Перевірка домашнього завдання.

Тестування №2. Будова речовини.

2. Фізичні величини. Вимірювання фізичних величин.

Міркуємо разом. Людина давно визнала необхідність вимірювати різні величини, причому виміряти як можна точніше. Основою точних вимірювань являються зручні, чітко визначені одиниці величин і еталони цих одиниць. В свою чергу, точність еталонів відображає рівень розвитку науки, техніки, говорить про науково-технічний потенціал країни.

Як ви вважаєте...

Наскільки часто люди виконують вимірювання?

Наскільки важливо вміти правильно вимірювати?

Яких наслідків слід очікувати, якщо результати вимірювань будуть хибними?

Щоб допомогти вам відповісти на ці запитання, нагадаємо кілька приладів, якими ви та ваша родина користуєтесь майже щоденно: годинник, ваги, термометр, спідометр, манометр...

 Фізичні величини. Спостерігаючи різні тіла або явища, легко побачити, що вони мають певні ознаки, за якими їх легко відрізняти один від одного. Наприклад, коли ми говоримо, що тенісна кулька менша за повітряну кулю, то маємо на увазі, що об’єм тенісної кульки менший від об’єму повітряної кулі. Ознаки притаманні тілу, або явищу, називають його властивостями.  Фізика вивчає такі властивості, які можна оцінити кількісно або виміряти. Вони називаються фізичними величинами. Об’єм у наведеному вище твердженні - приклад фізичної величини.

 Фізична величина - це кількісна характеристика фізичних явищ або тіл.

        Для зручності фізичні величини позначають символами (літерами латинського або грецького алфавіту). Наприклад, об’єм позначають символом , час - символом , швидкість руху - символом …

Вимірювання фізичних величин. Досліди або експерименти найчастіше супроводжуються вимірюванням фізичних величин.

 Вимірювання фізичної величини — це процес порівняння її з такою самою фізичною величиною, прийнятою за одиницю.

Існують два види вимірювань: прямі і непрямі.

 Одиниці фізичних величин. Майже до XVIII ст. кожна країна світу використовувала власні міри довжини, маси, часу тощо. Подальший розвиток міждержавних торгових відносин вимагав упорядкування одиниць вимірювань. Першу метричну систему мір було розроблено у Франції в XVIII ст. Основними одиницями були: метр - одиниця довжини та  кілограм - одиниця маси. На території України з 1998 року законодавчо закріплено для застосування в усіх галузях науки,  техніки, економіки “Міжнародну систему  одиниць СІ”.

 Міжнародна система одиниць (СІ) — це сучасна форма метричної системи, в основі якої використовується сім основних одиниць:

Усі основні одиниці фізичних величин відтворюються з найвищою точністю за допомогою міжнародних еталонів відповідних одиниць і зберігаються у Міжнародному бюро мір та ваги у спеціальних лабораторіях у місті Севр поблизу Парижа. Програмою діяльності цього бюро передбачені систематичні зіставлення національних еталонів провідних метрологічних лабораторій різних держав з міжнародними еталонами та між собою.

Для зручного запису великих і малих значень фізичних величин використовують кратні та частинні одиниці.

Кратні одиниці - це одиниці, які більші за основні одиниці в 10, 100, 1000 і більше разів.

Частинні одиниці - це одиниці, які менші від основних в 10, 100, 1000 і більше разів.

Для запису кратних і частинних одиниць використовують відповідні префікси.

Відео. Фізичні величини. Вимірювання фізичних величин (Час показу 3:01 хв)

Опорний конспект уроку. Фізичні величини. Вимірювання фізичних величин. Перевіряємо ОКУ

 Метод рядів. Вимірювання лінійних розмірів малих тіл здійснюють методом рядів.       

Метод рядів для вимірювання розмірів тіл застосовують у тих випадках, коли ціна поділки шкали приладу не дозволяє провести вимірювання з достатньою точністю. Наприклад, коли ціна поділки шкали приладу більша або може бути порівняна з розміром, який необхідно виміряти.

Визначення розміру d малого тіла методом рядів: 

1) утворити ряд, — наприклад, викласти зернятка впритул одне до одного або намотати нитку багато разів на стрижень для ручки таким чином, щоб витки були розташовані в один ряд і впритул один до одного ;

2) виміряти довжину L ряду;

3) порахувати кількість N тіл або витків у ряді;

4) знайти відношення:

Точність вимірювання буде залежати від кількості тіл N та ціни поділки вимірювального приладу C: чим більше тіл використовується при розрахунку, та чим менша ціна поділки вимірювального приладу, тим більш точні отримуємо результати. Даний метод використовується для визначення розмірів малих тіл (діаметра горошини чи зерна маку, діаметра тонкого дроту, товщини аркуша паперу...)

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 05.1. Переведіть значення фізичних величин в СІ.

Задача 05.2. Що більше: 20 см чи 20 мкм?                 

4. Запитання до уроку.

Запитання 05.1. Що таке фізична величина? Що означає виміряти фізичну величину?

Запитання 05.2. З якими фізичними величинами Ви зустрічалися при розв’язуванні математичних задач? Як їх позначають? За якими формулами розраховують?

Запитання 05.3. Назвіть 7 основних одиниць системи СІ.

Запитання 05.4. Назвіть приставки і множники для утворення частинних та кратних одиниць СІ.

Запитання 05.5. Яку фізичну величину вимірює людина в разі застуди?

5. Домашнє завдання.

Підручник. § 4.

 Задача 05.3. Переведіть в СІ:

а) 25 мм;                 б) 0,002 км;

в) 1 год 15 хв;         г)  4,78 ц.        

 Задача 05.4. Що більше: 36 см чи 0,036 дм?

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

Задачі достатнього рівня складності.

Задача 05.1.Д. Що більше 3,6 мл чи 2,5 дм3? 

7. Для допитливих.

Розширюємо кругозір. З історії розвитку системи одиниць величин. В історії розвитку одиниць величин можна виділити кілька періодів. Одним з найдавніших є період, коли одиниці довжини ототожнювалися з назвами частин людського тіла. Так, в якості одиниць довжини брали лікоть (довжина ліктя), фут (довжина ступні), дюйм (ширина великого пальця) та ін.

В якості одиниць площі в цей період виступали: криниця (площа, яку можна полити із однієї криниці), плуг (середня площа, оброблена за день плугом) та ін.

В ХІV-ХVІ ст. з’являються, у зв'язку з розвитком торгівлі, так звані, об’єктивні одиниці вимірювання величин. В Англії, наприклад, дюйм (довжина трьох сухих зернин ячменю), фут (ширина 64 зерен ячменя, поставлених один до одного). В якості одиниць маси були введені гран (маса зерна) і карат (маса боба).

Наступний період в розвитку одиниць величин – введення одиниць, взаємозв’язаних одна з одною. Однак зв’язки між одиницями величин були різними у різних країнах. Таке різноманіття одиниць величин гальмувало розвиток промисловості, заважало науковому прогресу і розвитку торговельних зв’язків.

Нова система одиниць, яка стала основою для міжнародної системи, була створена у Франції в кінці ХVІІІ ст. В якості основної одиниці довжини в цій системі приймався метр – одна сорока мільйонна частина довжини земного меридіана.

Крім метра, були створені ще такі одиниці: ар – площа квадрата зі стороною 10 м; літр – об’єм рідини рівний об’єму куба з довжиною ребра 10 дм; грам – маса чистої води, яка займає об’єм куба з довжиною ребра 1 см. Були введені також десяткові кратні і частинні одиниці.

Одиниця маси кілограм була визначена як маса 10 дм3 чистої води при температурі 4°C.

Так як всі одиниці величин виявились тісно пов'язаними з одиницею довжини метром, тому нова система величин одержала назву метричної системи мір. У відповідності з прийнятими визначеннями були виготовлені платинові еталони метра і кілограма: метр представляла лінійка з нанесеними на її кінцях поділками, а кілограм – циліндрична гиря. Ці еталони передали на зберігання національному архіву Франції, в зв'язку з чим вони отримали назви „архівний метр” і „архівний кілограм”.

Проте, створена в ХVІІІ ст., метрична система мір відповідала розвитку науки і вимірювальної техніки того часу і, звичайно, не могла бути стабільною. З метою закріплення співробітництва по удосконаленню системи одиниць величин в 1921 р. було створено Міжнародне бюро мір і маси.

Бурхливий розвиток науки в промисловості в ХХ ст. призвів до того, що виникло багато різноманітних систем одиниць, доповнюючи і розвиваючих метричну систему мір. З усією гостротою встала проблема створення єдиної універсальної системи одиниць величин. Вона завершилася прийняттям в 1960 р. рішенням про введення Міжнародної системи одиниць (СІ).

Задачі підвищеної складності:

Задача 03.1.О. При розв’язуванні задач з фізики учень повинен вміти представляти числа у стандартному вигляді. Перехід до стандартного вигляду числа використовують для обчислення, або для роботи з дуже великими чи дуже маленькими числами. Подайте у стандартному вигляді числа:

а) 2 300 000;                 б) 859 000 000 000;

в) 0,000 003;                 г) 0,003 5.

Задача 03.2.О. Подайте у стандартному вигляді числа:

а) 345 000 000;                  б) 6 546 000;  

в) 0, 000 004 5;                   г) 0,003 644.