Измерването на физическите величини се състои в сравняване на величина с хомогенна величина, взета за единица. В метрологията се използва терминът "измерване", което означава намиране на стойността на физична величина експериментално с помощта на специални технически средства.
Измерванията, извършвани с помощта на специални технически средства, се наричат инструментални. Най-простият пример за такива измервания е определянето на размера на част с помощта на линийка с деления, тоест сравняване на размера на частта с единицата за дължина, съхранявана от линийката.
Производно на термина "измерване" е терминът "измервам", широко използван в практиката. Има термини „мярка“, „мярка“, „мярка“, но използването им в метрологията е неприемливо.
За рационализиране на измервателните дейности, измерванията се класифицират според следните критерии:
Общи методи за получаване на резултати - директен, косвен, съвместим, кумулативен;
Брой измервания в серия – единични и многократни;
Метрологични цели – технически, метрологични;
Характеристики на точност - равни и неравномерни;
Връзка с промените в измерваната величина – статистическа и динамична;
Изразяване на резултатите от измерванията – абсолютни и относителни;
Директните измервания са измервания, при които желаната стойност на дадено количество се намира директно от експериментални данни (измерване на маса на везни, температура на термометри, дължина с помощта на линейни мерки). При директните измервания обектът на изследване се въвежда във взаимодействие с измервателни уреди и според показанията на последните се отчита стойността на измерената величина. Понякога показанията на инструмента се умножават по коефициент, въвеждат се подходящи корекции и т.н. Тези измервания могат да бъдат записани под формата на уравнение: X = C X P,
където X е стойността на измереното количество в приети за него единици;
C – цената на деление на скалата или еднократно отчитане на цифрово отчитащо устройство в единици на измерената стойност;
Х П – броене по индикаторно устройство в деления на скалата.
Непреките измервания са измервания, при които желаната стойност се намира въз основа на известна връзка между тази стойност и стойностите, получени чрез директни измервания (определяне на плътността на хомогенно тяло по неговата маса и геометрични размери, електрическото съпротивление на проводник по неговото съпротивление, дължина и площ на напречното сечение). Най-общо тази зависимост може да се представи като функция X = (X1,X2,....,Xn), в която стойността на аргументите X1, X2, ....,Xn се намира в резултат на преки , а понякога и непреки, съвместни или кумулативни измервания.
Например, плътността на хомогенно твърдо тяло ρ се намира като отношение на масата m към неговия обем V, а масата и обемът на тялото се измерват директно: ρ=m/V.
За да се повиши точността на измерванията на плътността ρ, измерванията на масата m и обема V се извършват многократно. В този случай плътността на тялото
ρ = m/V, m е резултатът от измерване на телесната маса, m = 1/n Σ m i;
V=ΣVi/n - резултатът от измерването на обема на тялото Π.
Кумулативни измервания - измервания на няколко хомогенни величини, при които желаната стойност на количествата се намира чрез решаване на система от уравнения, получена чрез директни измервания на различни комбинации от тези величини (измервания, при които масата на отделните тегла на комплект се намира от известната маса на един от тях и от резултатите от директни сравнения на масите на различни комбинации от тегла).
Съвместните измервания са едновременни измервания на две или повече противоположни величини за намиране на връзката между тях (едновременни измервания на увеличението на дължината на образец в зависимост от промените в неговата температура и определяне на коефициента на линейно разширение).
Съвместните и кумулативните измервания са много близки в методите си за намиране на желаните стойности на измерените количества. Разликата е, че при кумулативните измервания се измерват едновременно няколко величини с едно и също име, а при съвместните измервания се измерват различни величини. Стойностите на измерените величини x1, ..., xn се определят въз основа на кумулативни уравнения;
F1 (X1, ..., Xm, X11, ..., X1n);
F2 (X1, ..., Xm, X21, ..., X1n);
Fn (X1, ..., Xm, Xk1, ... , Xkn),
където X11, X21, ……………..Xk n са величини, измерени чрез директни методи.
Съвместните измервания се основават на известни уравнения, които отразяват съществуващите в природата връзки между свойствата на обектите, т.е. между количествата.
Абсолютните измервания са измервания, базирани на преки измервания на една или повече основни величини и използване на физически константи.
Относителни измервания - получаване на съотношението на количество към едноименно количество, което играе ролята на единица, или промяна на количество по отношение на едноименно количество, взето за първоначално.
Единични измервания - еднократно измерване (измерване на определено време с помощта на часовник).
Многократните измервания са измервания на една и съща физическа величина, чийто резултат се получава от няколко последователни измервания. Обикновено многократните измервания са тези, които се правят повече от три пъти.
Технически измервания - измервания, извършвани с работещи измервателни уреди с цел наблюдение и управление на научни експерименти, наблюдение на параметрите на продукта и др. (измерване на налягането на въздуха в камера на автомобил).
Метрологичните измервания са измервания с помощта на еталони и еталонни измервателни уреди с цел обновяване на единици физически величини или прехвърляне на техните размери към работещи измервателни уреди.
Измерванията с еднаква точност са поредица от измервания на всяка величина, направени от измервателни инструменти с еднаква точност при едни и същи условия.
Нееквивалентните измервания са поредица от измервания на всяка величина, извършени с различна точност с измервателни уреди и при различни условия.
Статичните измервания са измервания на физическо количество, което в съответствие с конкретна задача за измерване се приема като непроменено през цялото време на измерване (измерване на размера на част при нормална температура).
Динамичните измервания са измервания на физическо количество, чийто размер се променя с времето (измерване на разстоянието до нивото на земята от спускащ се самолет).
Измервателни инструменти
Средствата за измерване са технически средства, използвани при измервания и притежаващи стандартизирани метрологични свойства. Правилното определяне на стойността на измерваната величина в процеса на нейното измерване зависи от измервателните уреди. Средствата за измерване включват: мерки: средства за измерване, измервателни инсталации, измервателни системи.
Мярката е измервателен уред, предназначен да възпроизвежда физическа величина с даден размер (теглото е мярка за маса, генераторът е мярка за честотата на електрическите трептения). Мерките от своя страна се делят на еднозначни и многозначни.
Недвусмислена мярка, която възпроизвежда физическа величина с един размер (плоскопаралелен калибровъчен блок, нормален елемент, кондензатор с постоянен капацитет),
многозначна мярка, която възпроизвежда редица физични величини със същото име с различни размери (линийка: в милиметрови деления, променлив кондензатор).
Набор от мерки е специално подбран набор от мерки, използвани не само поотделно, но и в различни комбинации с цел възпроизвеждане на редица величини с едно и също име с различни размери (набор от теглилки, набор от плоскопаралелни габарити). блокове).
Измервателното устройство е измервателен уред, предназначен да генерира сигнал за измервателна информация във форма, достъпна за пряко възприемане от наблюдател. Резултатите от измерването се получават от отчитащите устройства на уредите, които могат да бъдат мащабни, цифрови и записващи.
Устройствата за отчитане на мащаба се състоят от скала, която е набор от знаци и цифри, изобразяващи поредица от последователни стойности на измереното количество, и показалец (стрелка, електронен лъч и др.), Свързан с движещата се система на устройството.
Скалите с цифрови стойности се наричат цифрови скала. Основните характеристики на скалата са дължината на скалното деление, изразена чрез разстоянието между осите на две съседни скални линии, и стойността на скалното деление, представляваща стойността на измерваната величина, караща стрелката да се премести с едно деление .
Също така е обичайно да се разграничават следните понятия: обхват на измерване и обхват на четене.
Диапазонът на измерване е част от диапазона на отчитане, за който се нормализират границите на допустимите грешки на измервателните уреди. Най-малките и най-големите стойности на обхвата на измерване се наричат съответно долна и горна граница на измерванията.
Стойността на количеството, определено от четящото устройство на измервателния уред и изразено в приетите единици на това количество, се нарича показание на измервателния уред.
Измерената стойност се определя или чрез умножаване на броя деления на скалата по стойността на делението на скалата, или чрез умножаване на цифровата стойност, отчетена на скалата, по константата на скалата.
Понастоящем широко се използват механични или светлинни цифрови устройства за четене.
Записващите и четящите устройства се състоят от записващ или печатащ механизъм и лента. Най-простото устройство за писане е писалка, пълна с мастило, записваща резултата от измерването върху хартиена лента. В по-сложни устройства резултатът от измерването може да бъде записан от светлинен или електронен лъч, чието движение зависи от стойностите на измерените величини.
Физични величини. Измерване на физични величини.
Цел на урока: Да запознае учениците с понятието „физическо количество“, основните единици на физическите величини в SI, да научи как да измерва физическите величини с помощта на прости измервателни инструменти и да определи грешката на измерване.
Задачи:
Образователни: запознаване на учениците с концепцията за физическа величина, същността на дефиницията на физическа величина, концепцията за грешка при измерване, основните единици на физическите величини в SI; научи как да се определи цената на разделяне на измервателно устройство, да се определи грешката на измерване, да се преобразуват стойности от основни стойности в подкратни и кратни
Развитие: разширяване на хоризонтите на учениците, развиване на техните творчески способности, внушаване на интерес към изучаването на физика, като се вземат предвид техните психологически характеристики. Развийте логическото мислене чрез формиране на понятия: цена на разделяне (начини и методи за нейното прилагане), скала на измервателно устройство.
Образователни: формиране на познавателния интерес на учениците чрез историческа и съвременна информация за измерването на физически величини; учат учениците на култура на общуване, партньорство и групова работа.
Оборудване: компютър, проектор, лабораторни, демонстрационни и битови измервателни уреди (термометър, линийка, ролетка, кантар, часовник, хронометър, чаша, други измервателни уреди).
По време на часовете:
- Актуализиране на справочните знания
Оказва се, че много думи имат относително значение и те трябва да бъдат пояснени, за да придобият яснота. Ако в ежедневието едно приблизително описание е доста задоволително, то в практическите дейности (строителство, правене на вещи, търговия и т.н.) се изисква много по-висока точност. Какво трябва да направя?
- Обяснение на нов материал I (слайд 4 – 10)
Светът може да се превърне в числа с помощта на измервания или изчисления
Физическата величина е характеристика на тела или явления, която може да бъде изразена количествено в процеса на измерване или изчисление. Да се измери величина означава да се сравни с хомогенна величина, взета като единица на тази величина.
- Практическа задача I.
- измерете размерите на вашия учебник. Изчислете площта на покритието му. Изчислете обема на учебника.
- Обяснение на нов материал II (слайд 11-13)
Какво е общото между всички устройства? Отговор: скала Характеристики на всяка скала: граници на измерване и стойности на разделяне. Нека да разберем какво е то. Границите на измерване се определят от числата на първото и последното деление на скалата. Не използвайте уреда, когато се опитвате да измерите стойност, надвишаваща неговата граница на измерване! Стойността на делението е числовата стойност на измерената величина, която съответства на едно (най-малко) деление на скалата
5. Практическа задача II (слайд 14) Определете цената на разделяне на вашата линийка и инструменти върху демонстрационната маса и екран.
- Практическа задача III. (слайд 15)
Проблематичният въпрос е защо получихме различни стойности на дебелината за еднакви учебници?
Отговор: При измерване допускаме неточности. Устройствата също могат да бъдат несъвършени.
Допуснатата неточност по време на измерването се нарича грешка на измерване. Грешката на измерване е равна на половината от скалното деление на измервателния уред
- Обобщаване. Обявяване на работата за следващия урок - ще измерваме обемите на течностите (като се вземат предвид грешките!).
Союз Советскик
социалистически
Република с присъединяване на приложение М (23) Приоритет
G 01 R 17/02, Държавен комитет
СССР за изобретения и открития
В.Е. Попов
Физико-технически институт по ниски температури
Академия на науките на Украинската ССР (71) Кандидат (54) УСТРОЙСТВО ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА ФИЗ.
Изобретението се отнася до електроизмервателна техника и е предназначено за използване при реализиране на автоматично изобразяване на стойността на физичен параметър, влияещ върху преобразувателя - температура, налягане, сила, осветеност и др., както и стойността на съпротивлението на конвертор.
Известно е устройство за измерване на физически величини, по-специално съпротивлението на тензометричен датчик (тензодатчик), направен на базата на резистивен първичен преобразувател и два източника на ток 15, включени в главните и спомагателните електрически вериги (1g.
Процедурата за определяне на количеството на деформация с помощта на известно устройство включва конструиране на калибровъчна графика на деформацията като функция на количеството на промяна в съпротивлението на сензора за всеки teneo сензор. Измереният физически параметър се намира на съответната графика, 2e следователно общото време за определяне на параметъра се оказва значимо. Освен това известното устройство не може да се използва за автоматично измерване на абсолютната стойност на съпротивлението на датчика, което се изисква например при съпротивителния термометър. Най-близкото техническо решение до предложеното е устройство за измерване на физични величини, съдържащо резистивен първичен преобразувател с три извода, първият от които е свързан към един от изходните изводи на източника на ток, вторично устройство, резистори (2).
Основният недостатък на това устройство е свързан с факта, че то може да изведе измерената физическа величина с достатъчна точност само ако калибровъчната характеристика на първичния преобразувател е линейна. Въпреки това, характеристиките на преобразувателите на много физически величини, като температура (съпротивителни термометри и термистори), осветеност (фоторезистори) и т.н., са нелинейни.
В случай на измерване на физическо количество с помощта на преобразувател с нелинейна характеристика е известно. устройството е конфигурирано да възпроизвежда линейна зависимост, която оптимално се доближава до реалната нелинейна зависимост. В този случай показанията на вторичното устройство на устройството се оказват приблизителни с точност на приближаване. Тази точност зависи от степента на нелинейност на характеристиката на преобразувателя и от интервала на промени в измерената стойност.
Целта на изобретението е да повиши точността на измервателното устройство. .Целта се постига с това, че в устройство за измерване на физични величини, съдържащо резистивен първичен преобразувател с три извода, първият от които е свързан към един от изходните изводи на източника на ток, вторично устройство, резистори, два въведени са полеви транзистори и три операционни усилвателя, а изтичането на един полеви транзистор директно и изтичането на другия полеви транзистор през първия от резисторите са свързани към втория и третия извод на резистивния първичен преобразувател, източниците на полеви транзистори през втория и третия резистор са свързани към другия изходен извод на източника на ток, входовете на първия операционен усилвател са свързани към втория и третия извод на резистивния първичен преобразувател, а изход през четвъртия резистор - с контролната клема на източника на ток, инвертиращият вход на втория операционен усилвател и неинвертиращият вход на третия операционен усилвател са свързани към източника на един полеви транзистор, а не- инвертиращият вход на втория операционен усилвател и инвертиращият вход на третия операционен усилвател са свързани с източника на друг транзистор с полеви ефекти, изходите на втория и третия операционни усилватели са свързани към портите на транзисторите с полеви ефекти, между дренажите, към които е свързано вторично устройство.
Чертежът показва функционална схема на предложеното устройство за измерване на физични величини, например температура (t), налягане (P), сила (F) и др.
Устройството съдържа източник на ток 1, резистивен първичен преобразувател 2, резистор на отклонение 3, транзистори с полеви ефекти 4 и 5, вторично устройство b, операционен усилвател 7, резистор за степен на нелинейност 8, референтни резистори 9 и 10 и операционни усилватели 11 и 12.
Устройството работи по следния начин.
Токът на източника 1 се разклонява в трипроводен резистивен първичен преобразувател 2 на две части, протичащи през транзистори с полеви ефекти
4 и 5 и еталонни резистори 9 и 10.
Изходните напрежения на операционните усилватели 11 и 12, чиито входове са свързани към еталонни резистори, са са пропорционални на разликите в падовете на напрежение върху тях. Тъй като изходните напрежения на операционните усилватели 11 и 12 контролират проводимостта на полеви транзистори 4 и 5 в противофаза с входните напрежения, два полеви транзистора 4 и 5 с еталонни резистори 9 и 10 и операционни усилватели 11 и 12 образуват система, която автоматично поддържа същите капки стрес
© върху еталонните резистори 9 и 10. При еднакви стойности на съпротивлението на еталонните резистори 9 и 10, това съответства на същите стойности на токовете, протичащи във веригите на полеви транзистори 4 и 5. 5, като по този начин се гарантира потокът от токове с еднаква величина в двете вериги на резистивния първичен преобразувател 2. Веригата за разделяне на тока, веднъж конфигурирана, автоматично разделя ток с произволна (в определени граници) стойност на две строго равни части, независимо от стойностите на съпротивлението на различни преобразуватели и техните свързващи проводници, свързани в тази верига. При високи печалби, както се прилага в операционните усилватели, токовете в двете вериги са идентични с точността, с която са избрани референтните резистори, и не зависят от промените в захранващото напрежение и температурата на околната среда.
Към входове на операционни усилватели
7, се прилага напрежение, пропорционално на съпротивлението на преобразувателя 2, чрез резистор за степен на нелинейност 8, който влияе на чувствителния вход на източника на ток 1 и заедно с резистора за настройка на тока в последният контролира количеството ток, подаван от източника към товара. В тази връзка в предложеното устройство измервателният ток (т.е. токът на преобразувателя)
4 е променлива стойност в зависимост от съпротивлението на първичния преобразувател 2, т.е. от измерената физична величина. Характерът на зависимостта е ускоряването или забавянето на нарастването на измервателния ток (и с него изходното напрежение) с увеличаване на съпротивлението на преобразувателя
2 и неговата скорост (степен) - определя се от фазата на входното напрежение на операционния усилвател 7, неговото усилване и стойността на съпротивлението на резистора 8, предназначен да регулира степента на нелинейност.
Прилагането на посочената зависимост в устройството води до факта, че стойността на измервателния ток 3 във веригите на преобразувателя 2 се определя от закона o(" - Yu
t0 където to – е началната стойност на тока, съответстваща на нулевото съпротивление на преобразувателя;
К=> — коефициент на регулиране на тока;
Kdr - съпротивление на първичен преобразувател 2
Изходното напрежение (на клемите на вторичното устройство 6) е равно на алгебричната сума на паданията на напрежението в съпротивлението на преобразувателя 2 и резистора на отклонение 3 със съпротивление Kcm
0 = U + Os.m J(Rpp+ Råì) (2)
Знакът минус при Kc се появява, ако, за да се покаже специфична характеристика на преобразувател 2, резисторът на отклонение 3 е включен в спомагателната верига на преобразувателя (такова включване на резистора на отклонение е показано в пунктираната линия на диаграмата). Това се случва например при измерване на температура, изразена в градуси по Целзий, със съпротивителни термометри.
Замествайки във формула (2) израза за текущата стойност, отчитайки влиянието на управлението, имаме
K на втора степен, което показва наличието на нелинейна зависимост от 0 s от K„p или стойността на физическия параметър от съпротивлението на преобразувател 2.
Приемайки израз (3) като аналитична функция, която приближава реалната нелинейна характеристика на преобразувател 2, е необходимо да се определят стойностите на константите J k и K „, при които най-доброто съответствие между реалната крива и аналитичния израз (3) се реализира. Тези количества се намират чрез решаване на система от уравнения, получена чрез заместване в израз (3) на няколко двойки стойности на физическото количество и стойността на съпротивлението на преобразувателя
2 от калибровъчна крива или таблица. Въз основа на намерените стойности на константите след това се прави аналитична проверка за грешката на приближаване в целия работен диапазон от стойности на физическата величина При измерване на физически величини с преобразуватели, които имат линейна калибровъчна характеристика, стойността на измервателния ток е постоянен. Това се постига чрез премахване на управляващия сигнал от чувствителния вход на източник на ток 1, например чрез изключване на резистора за нелинейност от 8-ма степен.
Иск
Устройство за измерване на физически величини, съдържащо резистивен първичен преобразувател с три извода, първият от които е свързан към един от изходните изводи на източника на ток, вторично устройство, резистори, 20 различни от това, с цел повишаване на точността , бяха въведени два транзистора с полеви ефект и три операционни усилвателя, с изтичане на един полезен транзистор директно и изтичане на другия транзистор с полеви ефекти през първия от резисторите, свързани към втория и третия извод на резистивния първичен преобразувател , източниците на транзисторите с полеви ефекти през втория и третия резистор са свързани към другия изходен извод на източника на ток, входовете на първия операционен усилвател са свързани към втория и третия извод на резистивния първичен преобразувател и изходът през четвъртия резистор е свързан към контролния извод на източника на ток, инвертиращият вход на втория операционен усилвател и неинвертиращият вход на третия операционен усилвател са свързани.
Назад напред
внимание! Визуализациите на слайдове са само за информационни цели и може да не представят всички характеристики на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.
„Науката започва веднага щом започнат да измерват. Точната наука е немислима без мярка.
В природата мярката и теглото са основните инструменти на знанието.
/Д.И.Менделеев/
а) образователен
ученикът трябва да научи:
Понятие за физическа величина и мерни единици;
Методи за измерване на физични величини;
Алгоритъм за определяне на цената на разделяне и грешка.
б) развиващи се
ученикът трябва да може да:
Определяне на цената на разделяне и показанията на измервателните уреди;
Запишете резултатите от измерването, като вземете предвид грешките.
в) образователни:
възпитание на патриотизъм и гражданство при изучаване на историческите аспекти на темата; развитие на комуникацията в процеса на съвместна дейност.
Структура на урока:
| № | Етап на урока | Форма на дейност | време |
| 1 | Организационен момент | Създаване на работна среда | 1-2 мин. |
| 2 | Проверка на домашните | Тест | 5 минути. |
| 3 | Актуализиране на знанията | Експериментирайте | 5 минути |
| 4 | Проучване на нов материал за месо | Евристичен разговор, гледане на филмов фрагмент, работа с физически инструменти и флаш карти | 20 минути. |
| 5 | Консолидация | Самостоятелно изпълнение на задачи по темата | 10 мин. |
| 6 | Отражение | Отговори на въпроси | 2-3 мин. |
Оборудване:
- мултимедиен проектор за демонстриране на презентации;
- три чаши топла, топла и студена вода за експеримента,
- линийка, молив, термометър (c = 1°C), чаша.
- индивидуални образователни карти за определяне на цената на разделяне на чаша и термометър.
По време на часовете
1) Организационен момент.
2) Проверка на домашното:
Контролен тест по материалите от предишния урок (виж Приложение № 1).
3) Актуализиране на знанията.
Нека проведем експеримент. Три чаши съдържат топла, топла и студена вода. Потопете пръста на лявата си ръка в гореща вода, задръжте го малко и го потопете в топла вода. Топлата вода ще ви се стори...(студена). Сега потопете пръста на дясната си ръка в студена вода, а след това в топла вода. Как ще изглежда водата?... (гореща). Но водата не се е променила, нали? Какво трябва да се направи, за да се определи абсолютно точно каква вода има в чашата? (по време на разговора стигаме до извода):
Заключение: Понякога нашите чувства могат да ни измамят и затова е просто необходимо да се правят измервания на някои количества в процеса на наблюдения и експерименти.
4) Изучаване на нов материал.
Тези величини се наричат физически и много от тях вече са ви познати от математиката и природните науки (например: дължина, маса, площ, скорост и др.). Измерванията са изключително важни както в науката, така и в живота около нас.
Великият руски учен Д.И. Менделеев каза това: (Слайд 1) „Науката започва веднага щом започнат да измерват. Точната наука е немислима без мярка. В природата мярката и теглото са основните инструменти на знанието.
И затова темата на днешния урок е: „Измерване на физични величини“
(Слайд 3). Днес трябва да отговорим на следните въпроси:
- Защо се нуждаете от измервания?
- Какво е физична величина?
- Как да измерим физическа величина?
Вече отговорихме на първия въпрос в процеса на обсъждане на експеримента, така че нека преминем към втория въпрос:
Какво е физична величина?
Нека се върнем към опита още веднъж. Вземете термометър в ръцете си, спуснете го в първата чаша вода, изчакайте малко и кажете температурата на водата. ( на този етап от урока това измерване може да не е точно, но ще ни позволи да въведем концепцията за физическа величина като количествена характеристика на обект)
Сега измерете температурата в останалите чаши по същия начин. Запишете резултатите в тетрадката си във възходящ ред.
/ Например: 20°, 40°, 60°/
Сега можем лесно да определим коя вода коя е. Температурата се определя от число и колкото по-голямо е числото, толкова по-топла е водата. И можем да запишем общото определение в тетрадка: (Слайд 4)
Физическата величина е количествена (числова) характеристика на тяло или вещество. Обозначава се с букви от латинската азбука, например:
m – маса, t – време, l – дължина.
Всяка физическа величина, с изключение на числова стойност, има мерни единици.
Например: Върху опаковката на шоколадово блокче е написано: „Тегло 100 гр.“
Масата е.. (физично количество)
100 е... (числова стойност)
g - грам е... (мерна единица).
Сега опитайте сами:
Моят ръст е 164см.
Височината (дължината) е... (физическа величина)
164 е.., (числова стойност)
cm е..(мерна единица)
Следователно, когато измерваме количество, ние го сравняваме с определени мерни единици. Нека запишем определението: (Слайд 5)
Да се измери физическо количество означава да се сравни с хомогенна стойност, взета като мерна единица. Сега ни остава основният въпрос: Как да измерим физическа величина? Нека да видим как анимационните герои са се научили да измерват. Ще трябва да отговорите на въпросите: (Слайд 6).
- Каква физическа величина измерват героите във филма?
- В какви единици?
- С какво мерихте?
- Правилно ли е? Защо?
Слайд 7 (разглеждане на фрагмент от карикатура). Обсъждане на отговорите /връщане към слайд 6/.
Не само Боа Констриктор и неговите приятели срещнаха такива трудности. От древни времена Русия има свои собствени мерни единици за разстояния, маса и обем (слайд 8). И въпреки че сега почти не ги използваме, те са се запазили в пословици и поговорки, приказки и стихове. Обяснете значението на тези твърдения.За да избегнете объркване в измерванията. В Русия още през 16-17 век е създадена единна система от мерки за цялата страна. През 1736 г. Сенатът решава да сформира Комисията по мерките и теглилките. Комисията създаде примерни мерки – стандарти. До 1807 г. са направени три стандарта аршин (съхраняват се в Санкт Петербург): кристал, стомана и мед. Те вече бяха приведени в съответствие с английските мерки за дължина - футове и инчове. Това се налагаше от необходимостта от развиване на търговски отношения с други страни - в крайна сметка още в началото на 18 век в различни страни имаше 400 единици с различни размери! За да се разбираме добре, е създадена Международната система от единици (SI), където на всяка величина е присвоено собствено обозначение и мерна единица. (щанд “Международна система от единици”) Тук са посочени всички физични величини, които ще изучаваме в курса по физика. Днес нека обърнем внимание на най-важното: Количествата са основни и производни. Запишете мерните единици на основните физични величини в тетрадката си:
Маса – kg (килограм), дължина – m (метър), време – s (секунда)
Но масата също може да бъде измерена... (в грамове, милиграми, тонове).Вече сте учили това в курса си по математика. В какви единици се измерва дължината? време? Системата SI се нарича десетична система. Всички еднородни величини са взаимосвързани.
1 килограмграм = 1000 (10 3) g 1 килограмметър = 1000 (10 3) m
1 Милиграм = 0,001 g 1 Милиметър = 0,001м
Има специална таблица, която се използва за преобразуване на мерни единици: (вижте Приложение 2)
Днес трябва да се научим как да използваме правилно измервателните уреди.
Днес вече измерихте температурата на водата. И така, какво трябва да измерите? Първо, трябва да имате устройство и второ, трябва да можете да го използвате. Добре познат владетел е устройство за измерване на дължина. Температурата се измерва с друг уред – термометър.
Измервателното устройство е устройство за измерване на всяка физическа величина.
(Слайд 9.) Тук виждате различни измервателни уреди: термометър, скоростомер, водомер, манометър.
Всички те са много различни, но имат прилики. Всеки уред трябва да има скала с деления и цифри.
Най-голямата стойност на скалата се нарича горна граница, най-малката се нарича долна граница. Назовете границите на устройствата, които имате на бюрото си.
Днес вече ви измерихме температурата. Сега нека се опитаме да определим обема на водата с помощта на специално устройство - чаша. Обемът се измерва в ml или кубични cm. Колко вода има в тази чаша? / 200 мл/. И сега пуснаха камък в чашата и имаше повече вода. Колко? / Отговорите вероятно ще бъдат различни, което ще ни позволи да въведем понятието цена на разделяне/
За да отговорите правилно на този въпрос, трябва да определите цена на деление, т.е. стойността на най-малката празнина на скалата.
За да направите това, трябва: (слайд 11)
- Изберете двете най-близки числа (например 400 ml и 200 ml)
- Намерете разликата между тях (400 ml - 200 ml = 200 ml)
- Пребройте броя на деленията между тях (10)
- Разделете разликата на броя деления (200 ml: 10 = 20 ml)
Нека запишем формулата за определяне на цената на разделяне на устройството:
c = 400 -200/10 = 20 ml
Сега опитайте сами: (Слайд 12)
Познавайки стойността на разделението, можете да определите показанията на устройството. Ако термометърът показва 5 деления над 25° и едно деление 1°, тогава крайният резултат ще бъде ... (25°). Медицинският термометър показва едно деление по-малко от 37°, стойността му на деление е 0,1°, което означава, че температурата е 36,9°.
Използвайте картата, за да определите самостоятелно цената на разделението на термометъра ( за тези, които са се справили добре със задачата и са я изпълнили бързо, можете да предложите задачи с чаша, като използвате същите карти)
Грешка в измерването.
Сега, моля, определете ширината на учебника „Физика 7” и запишете резултата си в тетрадката. Нека сравним вашите измервания.
Защо учебникът е един и същ, но стойностите на дължината са различни?
/По време на дискусията стигаме до извода:/
За съжаление, всякакви измервания имат грешка, т.е. грешка (Слайд 13). Грешката зависи както от самия уред (инструментална грешка), така и от това как измерваме (грешка при измерване). Показва ли се грешката на измерване? (делта) и е равно на половината от цената на разделяне:
Грешката показва колко сме сгрешили (нагоре или надолу). Следователно крайният резултат от измерването обикновено се записва, както следва:
t = 25°± 0,5° (за първия термометър)
t = 36,9° ± 0,05° (за втория термометър)
Това означава, че действителната температура варира от 24,5° до 25,5° за първия термометър и от 36,85° до 36,95° за втория.
Сега ми кажете: кой термометър ще измери температурата по-точно?
Нека запишем заключението в нашата тетрадка:
Колкото по-ниска е стойността на разделението, толкова по-точно измерва устройството.
Измерванията, които направихме днес в клас, се наричат директни. Те се правят с помощта на устройства. Някои количества не могат да бъдат определени веднага. Например: Как определяте площта на бюрото?Точно така, трябва да измерите дължината и ширината. Такива измервания се наричат индиректни.
5. Консолидация.
Днес в клас научихте много нови неща. Да си припомним отново най-важното:
Какво е? Възможни отговори:
Минута – ... 1. мерна единица
Везни –... 2. физична величина
Време – ... 3. измервателен уред
Балансиране –... 4. физическо явление
Тегло - ...
Сега нека изпълним следните задачи: (Слайд 14-15)
6. Отражение:
Продължете изречението:
Сега знам…
И аз също мога...
Би било интересно да научите повече...
7. Домашна работа: (Слайд 16). § 4.5 (учебник „Физика 7” Перишкин А.В.)
Литература
1. Перишкин А.В. Физика 7, Образование, 2008г
2. Камина A.L. Физика. Развиващо обучение. 7 клас, Финикс, 2003 г
3. Gendenshtein L.E., Kirik L.A., Gelfgat I.M. Задачи по физика за начален етап с примерни решения, Илекса, 2005г.
4. Хананов Н.К., Хананова Т.А. Физика. Тестове. 7, Дропла, 2005 г
Идеята за физическо количество е пълна само когато е измерена. Необходимостта от измерване на PV възниква на ранен етап от познаването на природата и нараства с развитието и сложността на човешкото производство и научни дейности. Изискванията за точност на измерванията на EF непрекъснато нарастват.
Измерете физическо количество- означава сравняването му с хомогенна величина, условно приета като мерна единица.
Има два начина за измерване на неизвестна физическа величина:
а) Директно измерване наречено измерване, при което стойността на PV се определя директно от опит. Директните измервания включват например измерване на маса с везна, температура с термометър и дължина с мащабна линийка.
б) Непряко измерване е измерване, при което желаната PV стойност се намира чрез директно измерване на други PV на базата на известна връзка между тях. Косвено измерване е например определянето на плътността ρ вещества чрез директни измервания на обема Vи маси мтела.
Извикват се специфични реализации на една и съща PV хомогенен количества. Например разстоянието между зениците на очите ви и височината на Останкинската кула са специфични реализации на една и съща PV - дължина и следователно са хомогенни величини. Масата на мобилен телефон и масата на ядрен ледоразбивач също са хомогенни физически величини.
Хомогенните PV се различават един от друг по размер. Размерът на PV е количественото съдържание в даден обект на свойство, съответстващо на понятието „физическа величина“. Размерите на хомогенни физически величини на различни обекти могат да се сравняват помежду си.
Нека подчертаем съществената разлика между физическите величини и мерните им единици. Ако измерената PV стойност отговаря на въпроса „колко?“, тогава мерната единица отговаря на въпроса „какво?“ Някои мерни единици могат да бъдат възпроизведени под формата на някакви тела или проби (теглилки, линийки и др.). Такива проби се наричат мерки. Измерванията, извършени с най-високата постижима в момента точност, се наричат стандарти.
Стойността на физическото количество е оценка на физическо количество под формата на определен брой единици, приети за него. Основните мерни единици са произволни мерни единици за няколко величини (независими една от друга), с които всички останали са в определена връзка. Необходимо е да се прави разлика вярно И истински стойности на физическа величина.
Истинският смисъл EF е идеалната стойност на EF, съществуваща обективно независимо от човека и методите за неговото измерване. Но истинското значение на PV по правило е неизвестно за нас. И може да се знае само приблизително с определена точност чрез измерване.
Реална стойност PV е стойност, установена експериментално – чрез измерване. Степента на приближаване на действителната стойност на PV до истинската зависи от съвършенството на използваните технически средства за измерване.
Измерванията на EF се основават на различни физически явления. Например топлинното разширение на телата се използва за измерване на температурата, явлението гравитация се използва за измерване на масата на телата чрез претегляне и т.н. Съвкупността от физически явления, на които се основават измерванията, се нарича принцип на измерване .
Средствата за измерване включват мерки, средства за измерване и др.
Измервателен уреде измервателен уред, предназначен да генерира сигнал за измервателна информация във форма, достъпна за директно възприемане от човек. Измервателните инструменти включват амперметър, динамометър, линийка, везни, манометър и др.
В допълнение към основните физични величини във физиката има производни физични величини, които могат да бъдат изразени чрез основните. За да направите това, е необходимо да се въведат две понятия: размерността на производната величина и определящото уравнение. Производни единицисе получават от основните чрез уравнения на връзката между съответните величини.
Чувствителност на измервателните уреди – Измервателните уреди се характеризират с чувствителност. Чувствителността на измервателния уред е равна на съотношението на линейното (Dl) или ъгловото (Da) движение на стрелката на сигнала по скалата на уреда към промяната DX на измерената стойност X, която го е причинила Чувствителността определя минимума измерена PV стойност с помощта на това устройство.