Лабораторная работа №2, страница 159 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

Лабораторная работа № 2. Измерение длины

Цель: научиться измерять размеры тел.

Оборудование: мерная лента, линейка, тонкая проволока.

Проверьте себя

1. Какова цена деления шкалы линейки и мерной ленты?

2. Каким прибором можно измерить длину с меньшей погрешностью? Рис. 252

Ход работы

1. Оцените «на глаз» длину столешницы учебного стола. Значение длины занесите в таблицу.

2. При помощи линейки измерьте наибольшее расстояние (пядь) между кончиками расставленных пальцев вашей руки — указательного и большого (рис. 253). В таблице на странице 160 после слова «пядь» в скобках укажите значение вашей пяди.

3. Измерьте пядью длину столешницы учебного стола и занесите значение длины в таблицу.

4. Измерьте мерной лентой длину столешницы учебного стола и занесите значение длины в таблицу.

5. Измерьте линейкой длину столешницы учебного стола и занесите значение длины в таблицу.

6. Сравните значения длины столешницы, полученные в пунктах 1, 3—5. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Какое из проведенных измерений длины столешницы учебного стола наиболее точное (с меньшей погрешностью)? Почему?

2. Выразите результат, полученный в пункте 4, в миллиметрах (мм), дециметрах (дм), метрах (м) и километрах (км).

3. В каких единицах удобнее всего выражать длину столешницы? Обоснуйте ответ.

Выводы

Суперзадание

Предложите способ и измерьте диаметр тонкой проволоки.

Проверьте себя

1. Цена деления измерительного прибора — это значение наименьшего деления на его шкале. Чтобы определить цену деления, нужно:
1. Найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны числовые значения (например, 1 см и 2 см на линейке).
2. Вычесть из большего значения меньшее (2 см - 1 см = 1 см).
3. Разделить полученное число на количество делений (промежутков) между этими штрихами (обычно 10 делений).

Для стандартной школьной линейки: на промежутке от 1 см до 2 см находится 10 делений.
Цена деления = $(2 \text{ см} - 1 \text{ см}) / 10 = 1 \text{ см} / 10 = 0.1 \text{ см} = 1 \text{ мм}$.

Для стандартной мерной ленты (рулетки) цена деления обычно такая же, как у линейки.
Цена деления = $(2 \text{ см} - 1 \text{ см}) / 10 = 1 \text{ см} / 10 = 0.1 \text{ см} = 1 \text{ мм}$.

Ответ: Цена деления и линейки, и мерной ленты обычно составляет 1 мм (или 0.1 см).

2. Погрешность измерения прибора обычно принимают равной половине цены его деления. Если цена деления линейки и мерной ленты одинакова (1 мм), то их инструментальная погрешность также одинакова и составляет $1 \text{ мм} / 2 = 0.5 \text{ мм}$. Однако на общую точность измерения влияют и другие факторы. Для измерения прямой и ровной поверхности, такой как столешница, жесткая линейка может дать более точный результат на коротких отрезках, так как она не прогибается. Мерная лента удобнее для больших длин, так как позволяет сделать измерение за один раз, избегая накопления ошибки от многократного прикладывания линейки. Таким образом, прибор с меньшей погрешностью — это тот, у которого меньше цена деления. Если она одинакова, то выбор зависит от удобства применения в конкретной ситуации.

Ответ: Если цена деления у приборов одинакова, то и их инструментальная погрешность одинакова. Прибор с наименьшей ценой деления позволяет измерить длину с меньшей погрешностью.

Ход работы

(Примечание: так как реальное измерение невозможно, в таблице представлены примерные, но реалистичные данные для стандартной ученической парты.)
1. Оценка длины столешницы «на глаз».
2. Измерение длины пяди с помощью линейки. Пядь — расстояние между кончиками вытянутых большого и указательного пальцев. Допустим, получилось 17 см.
3. Измерение длины столешницы пядями. Если длина столешницы около 60 см, то в ней уложится примерно 3.5 пяди. Тогда длина $l = 3.5 \times 17 \text{ см} = 59.5 \text{ см}$.
4. Измерение длины столешницы мерной лентой.
5. Измерение длины столешницы линейкой.

Заполненная таблица:

6. Сравнение результатов и выводы.
Результат, полученный «на глаз» (50 см), значительно отличается от результатов, полученных с помощью приборов. Это самый неточный способ.
Измерение пядью (59.5 см) дало результат, близкий к точным измерениям, но все же неточный, так как сама пядь является нестандартной единицей измерения и ее сложно точно прикладывать.
Измерения мерной лентой (60.2 см) и линейкой (60.1 см) дали самые близкие друг к другу и наиболее точные результаты. Небольшое расхождение между ними (0.1 см) находится в пределах погрешности измерения.

Ответ: Наиболее точные результаты получены с помощью линейки и мерной ленты. Наименее точный — при оценке «на глаз».

Контрольные вопросы

1. Наиболее точное измерение — это измерение с наименьшей погрешностью. В данном эксперименте это измерения, выполненные с помощью линейки и мерной ленты.
Почему? Потому что это стандартные измерительные приборы, имеющие шкалу с малой ценой деления (1 мм). Это позволяет минимизировать инструментальную погрешность. Погрешность при оценке «на глаз» очень велика, а погрешность при измерении пядью складывается из неточности измерения самой пяди и неточности ее прикладывания к столешнице.

Ответ: Наиболее точные измерения получены с помощью мерной ленты и линейки, так как у них наименьшая цена деления и они являются эталонными средствами измерения.

2. Выразим результат, полученный в пункте 4 (длина, измеренная мерной лентой), в различных единицах.

Дано:
$l = 60.2 \text{ см}$

Найти:
$l$ в мм, дм, м, км.

Решение:
Для перевода будем использовать следующие соотношения:
$1 \text{ см} = 10 \text{ мм}$
$1 \text{ дм} = 10 \text{ см}$
$1 \text{ м} = 100 \text{ см}$
$1 \text{ км} = 1000 \text{ м} = 100000 \text{ см}$

Перевод в миллиметры (мм):
$l = 60.2 \text{ см} \times 10 = 602 \text{ мм}$

Перевод в дециметры (дм):
$l = 60.2 \text{ см} / 10 = 6.02 \text{ дм}$

Перевод в метры (м):
$l = 60.2 \text{ см} / 100 = 0.602 \text{ м}$

Перевод в километры (км):
$l = 0.602 \text{ м} / 1000 = 0.000602 \text{ км}$

Ответ: $l = 602 \text{ мм} = 6.02 \text{ дм} = 0.602 \text{ м} = 0.000602 \text{ км}$.

3. Длину столешницы удобнее всего выражать в сантиметрах (см) или метрах (м).
Обоснование: Выбор единиц измерения диктуется удобством восприятия и использования числа.
- В сантиметрах длина выражается целым числом или числом с одним знаком после запятой (60.2 см), что очень удобно.
- В метрах число также получается компактным (0.602 м) и является стандартной единицей СИ.
- В миллиметрах число становится слишком большим (602 мм), что менее наглядно.
- В километрах число получается очень маленьким (0.000602 км), что крайне неудобно для восприятия и расчетов.

Ответ: Удобнее всего выражать длину столешницы в сантиметрах или метрах, так как числовое значение получается наглядным и удобным для дальнейшего использования.

Выводы

В ходе выполнения лабораторной работы я научился измерять размеры тел с помощью различных методов и приборов: оценки «на глаз», с использованием подручных средств (пядь), а также с помощью стандартных измерительных приборов (линейка, мерная лента).
Я убедился, что разные способы измерения обладают разной точностью. Наиболее точные результаты дают измерения с помощью приборов, имеющих шкалу с малой ценой деления. Погрешность измерения зависит от цены деления прибора. Сравнив результаты, я пришел к выводу, что для получения достоверных данных необходимо использовать подходящие измерительные инструменты и правильно выбирать единицы измерения в зависимости от размера объекта.

Ответ: Цель работы достигнута: я научился измерять длину и сравнивать точность различных методов измерения.

Суперзадание

Измерить диаметр тонкой проволоки с помощью линейки напрямую невозможно, так как он слишком мал. Для этого можно использовать метод рядов.

Способ измерения:
1. Взять круглый предмет, например, карандаш или ручку.
2. Плотно, виток к витку, без зазоров и нахлестов, намотать на карандаш большое количество (N) витков проволоки. Например, N = 20 или 30 витков. Чем больше витков, тем точнее будет результат.
3. С помощью линейки измерить общую длину L намотки (ряда витков).
4. Рассчитать диаметр одного витка (d), который и является диаметром проволоки, по формуле: $d = L / N$.

Пример расчета:
Допустим, мы намотали N = 20 витков проволоки.
Измерили длину намотки линейкой и получили L = 10 мм.
Тогда диаметр проволоки:
$d = 10 \text{ мм} / 20 = 0.5 \text{ мм}$.

Ответ: Для измерения диаметра тонкой проволоки следует использовать метод рядов: намотать на стержень N витков проволоки, измерить длину намотки L и вычислить диаметр по формуле $d = L/N$.