Лабораторная работа 2, страница 11 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Исаченкова, Громыко

Проверь себя

1) Какова цена деления шкалы линейки и мерной ленты?

Цена деления шкалы измерительного прибора – это наименьшее значение, которое можно измерить данным прибором. Для большинства школьных линеек и бытовых мерных лент цена деления шкалы составляет $1 \text{ мм}$ или $0.1 \text{ см}$.

Ответ: Цена деления шкалы линейки и мерной ленты обычно составляет $1 \text{ мм}$ ($0.1 \text{ см}$).

2) Каким прибором можно измерить длину с меньшей погрешностью?

Из указанных в лабораторной работе приборов (линейка, мерная лента) оба обычно имеют одинаковую цену деления ($1 \text{ мм}$), поэтому для коротких измерений погрешность будет схожей. Однако, для измерения длинных объектов мерная лента позволяет избежать накопления погрешности при многократном перемещении прибора, что может улучшить точность общего измерения. Для достижения существенно меньшей погрешности в измерениях длины используются более точные приборы, такие как штангенциркуль (погрешность до $0.1 \text{ мм}$ или $0.05 \text{ мм}$) и микрометр (погрешность до $0.01 \text{ мм}$). Таким образом, штангенциркуль или микрометр позволяют измерить длину с гораздо меньшей погрешностью по сравнению с линейкой или мерной лентой.

Ответ: Длину с меньшей погрешностью можно измерить штангенциркулем или микрометром.

Ход работы

1. Измерьте длину столешницы учебного стола различными способами.

*Приведенные ниже значения являются примерами и должны быть заменены фактическими результатами измерений.*

а) Оцените на глаз длину столешницы учебного стола.

$l_1 = 120 \text{ см}$

Ответ: $l_1 = 120 \text{ см}$

б) С помощью линейки измерьте наибольшее расстояние $l_0$ между кончиками расставленных пальцев вашей руки (рис. 2). В старину это расстояние называли «пядь». Измерьте и запишите значение вашей пяди. Знание пяди будет полезным, когда вам потребуется быстро (но не очень точно) измерить длину.

$l_0 = 20 \text{ см}$

Ответ: $l_0 = 20 \text{ см}$

в) Измерьте пядью длину столешницы учебного стола.

$l_2 = 6.2 \text{ пядей}$

Ответ: $l_2 = 6.2 \text{ пядей}$

г) Измерьте мерной лентой длину столешницы учебного стола.

$l_3 = 125.5 \text{ см}$

Ответ: $l_3 = 125.5 \text{ см}$

д) Измерьте линейкой длину столешницы стола.

$l_4 = 125.2 \text{ см}$

Ответ: $l_4 = 125.2 \text{ см}$

Результаты измерений занесите в таблицу.

2. Ответьте письменно на контрольные вопросы.

а) Какое измерение длины столешницы учебного стола наиболее точное (с меньшей погрешностью)? Почему?

Наиболее точным из проведенных измерений будет измерение мерной лентой или линейкой. Измерение "на глаз" дает наименьшую точность, так как оно субъективно и не использует измерительных приборов. Измерение "пядью" также обладает низкой точностью, поскольку длина "пяди" может незначительно варьироваться, и такой метод не позволяет получить дробные значения с высокой детализацией. Линейка и мерная лента имеют одинаковую цену деления ($1 \text{ мм}$), но для длинных объектов, таких как столешница, мерная лента, как правило, позволяет получить более точный результат, поскольку она длиннее и ее не нужно перекладывать несколько раз, что уменьшает накопление погрешностей при каждом совмещении отрезков. Измерение линейкой для длинных объектов требует многократного перекладывания, что может привести к большей суммарной погрешности.

Ответ: Измерение мерной лентой или линейкой является наиболее точным, так как эти приборы имеют наименьшую цену деления по сравнению с оценкой "на глаз" или "пядью". Для длинных объектов мерная лента предпочтительнее из-за меньшего накопления погрешности.

б) Выразите длину столешницы, измеренную линейкой (4) в миллиметрах (мм), дециметрах (дм), метрах (м) и километрах (км).

Дано:

Длина столешницы $l_4 = 125.2 \text{ см}$

Перевод в СИ:

$1 \text{ см} = 0.01 \text{ м}$

$l_4 = 125.2 \times 0.01 \text{ м} = 1.252 \text{ м}$

Найти:

$l_4$ в мм, дм, м, км.

Решение:

Для перевода используем следующие соотношения:

• $1 \text{ см} = 10 \text{ мм}$
• $1 \text{ см} = 0.1 \text{ дм}$
• $1 \text{ см} = 0.01 \text{ м}$
• $1 \text{ см} = 0.00001 \text{ км}$

Переводим $l_4 = 125.2 \text{ см}$:

• В миллиметры: $l_4 = 125.2 \text{ см} \times 10 \text{ мм/см} = 1252 \text{ мм}$
• В дециметры: $l_4 = 125.2 \text{ см} \times 0.1 \text{ дм/см} = 12.52 \text{ дм}$
• В метры: $l_4 = 125.2 \text{ см} \times 0.01 \text{ м/см} = 1.252 \text{ м}$
• В километры: $l_4 = 125.2 \text{ см} \times 0.00001 \text{ км/см} = 0.001252 \text{ км}$

Ответ: $l_4 = 1252 \text{ мм}$, $l_4 = 12.52 \text{ дм}$, $l_4 = 1.252 \text{ м}$, $l_4 = 0.001252 \text{ км}$.

в) В каких единицах удобнее всего выражать длину столешницы? Обоснуйте свой ответ.

Длину столешницы удобнее всего выражать в сантиметрах ($см$) или метрах ($м$).

Обоснование:

• Миллиметры ($мм$) дают слишком большое числовое значение ($1252 \text{ мм}$), что делает его менее интуитивным для повседневного восприятия размера столешницы.
• Дециметры ($дм$) дают числовое значение, которое не всегда удобно для восприятия, так как дециметры реже используются в повседневной жизни, чем сантиметры и метры.
• Километры ($км$) дают очень малое числовое значение ($0.001252 \text{ км}$), что неудобно, так как километры используются для измерения больших расстояний (например, между городами).
• Сантиметры ($см$) или метры ($м$) являются оптимальными, поскольку они дают числовые значения, которые легко воспринимаются и соответствуют масштабу измеряемого объекта. Для столешницы длиной около $1.25 \text{ м}$ или $125 \text{ см}$ эти единицы являются наиболее привычными и практичными.

Ответ: Длину столешницы удобнее всего выражать в сантиметрах ($см$) или метрах ($м$), так как эти единицы дают наиболее удобные для восприятия числовые значения, соответствующие масштабу объекта.

3. Сделайте выводы.

В ходе лабораторной работы были освоены различные методы измерения длины, а также выявлены их преимущества и недостатки с точки зрения точности. Было установлено, что оценка "на глаз" и измерение "пядью" являются наименее точными способами, в то время как использование линейки и мерной ленты обеспечивает значительно более высокую точность, определяемую их ценой деления ($1 \text{ мм}$). Для измерения длинных объектов, таких как столешница, предпочтительнее использовать мерную ленту, чтобы минимизировать накопление погрешностей, возникающих при многократном перекладывании коротких измерительных инструментов. Также было показано, что для каждого измеряемого объекта существуют наиболее удобные единицы измерения, которые позволяют выражать его размеры в легко воспринимаемых числах. Для длины столешницы такими единицами являются сантиметры или метры.

Ответ: Выводы сделаны в тексте выше.

4. Выполните суперзадание. Предложите способ и измерьте диаметр тонкой проволоки.

Предложите способ и измерьте диаметр тонкой проволоки.

Для измерения диаметра тонкой проволоки с помощью линейки или мерной ленты, которые имеют цену деления $1 \text{ мм}$, прямой способ не будет достаточно точным, так как диаметр проволоки, вероятно, меньше или сопоставим с этой ценой деления. Поэтому применяется метод многократных навивок.

Способ измерения:

1. Возьмите тонкую проволоку и предмет цилиндрической формы, например, карандаш, ручку или тонкую трубку. 2. Аккуратно и плотно намотайте проволоку на цилиндрический предмет виток к витку, так чтобы между витками не было зазоров, и они не накладывались друг на друга. Намотайте достаточно большое количество витков (например, $N = 20-50$ витков), чтобы общая длина намотки была значительно больше цены деления измерительного прибора (например, $2-5 \text{ см}$). 3. С помощью линейки или мерной ленты измерьте общую длину $L$ плотно намотанных витков. Измеряйте длину намотки, перпендикулярно оси цилиндра, от начала первого витка до конца последнего. 4. Разделите измеренную общую длину $L$ на количество витков $N$. Полученное значение и будет средним диаметром проволоки $d$.

Дано:

Количество витков $N = 30$

Длина намотки $L = 2.4 \text{ см}$

Перевод в СИ:

$L = 2.4 \text{ см} = 0.024 \text{ м}$

Найти:

Диаметр проволоки $d$.

Решение:

Формула для расчета диаметра проволоки:

$d = \frac{L}{N}$

Подставляем значения:

$d = \frac{2.4 \text{ см}}{30} = 0.08 \text{ см}$

Переведем в миллиметры:

$d = 0.08 \text{ см} \times 10 \text{ мм/см} = 0.8 \text{ мм}$

Это значение гораздо точнее, чем то, которое можно было бы получить при попытке измерить один диаметр напрямую линейкой.

Ответ: Диаметр тонкой проволоки $d = 0.08 \text{ см}$ или $d = 0.8 \text{ мм}$.