Лабораторная работа №3, страница 160 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

Лабораторная работа № 3. Измерение объема

Цель: научиться измерять объемы жидкостей, твердых тел правильной и произвольной формы, а также вместимость сосудов.

Оборудование: линейка, прямоугольный брусок, мензурка, твердые тела неправильной формы, сосуд с водой, чайная и столовая ложки (рис. 254).

Проверьте себя

1. В каких единицах измеряют объем мензуркой?

2. Как связаны данные единицы с $см^3$, $дм^3$ и $м^3$?

Указания к проведению измерений и записи результатов.

1. Обратите внимание на правильное расположение глаз при снятии показаний со шкалы мензурки. Чтобы правильно измерить объем жидкости, глаза должны находиться на уровне поверхности жидкости (рис. 255).

2. Поскольку $1 \text{ мл} = 1 \text{ см}^3$, то объемы жидкостей выражают как в миллилитрах, так и в кубических сантиметрах. Однако объемы твердых тел выражать в миллилитрах не принято.

Ход работы

1. Измерьте с помощью линейки объем твердого тела правильной формы (рис. 256). Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

2. Измерьте с помощью мензурки объемы твердых тел неправильной формы, которые можно поместить в мензурку. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

3. Вливая в мензурку воду с помощью чайной и столовой ложек, измерьте вместимость этих ложек. Результаты занесите в таблицу.

Контрольные вопросы

1. Прямыми или косвенными измерениями были определены объемы бруска и тел неправильной формы, а также вместимости ложек?

2. Как можно уменьшить погрешность измерения вместимости сосуда (чайной и столовой ложек)?

Выводы

Суперзадание

Предложите и опишите способ измерения объема твердого тела, которое невозможно поместить в мензурку (рис. 257).

Лабораторная работа № 3. Измерение объема

Цель: научиться измерять объемы жидкостей, твердых тел правильной и произвольной формы, а также вместимость сосудов.

Оборудование: линейка, прямоугольный брусок, мензурка, твердые тела неправильной формы, сосуд с водой, чайная и столовая ложки.

Проверьте себя

1. В каких единицах измеряют объем мензуркой?

Объем с помощью мензурки (мерного цилиндра) измеряют в единицах объема, которые нанесены на ее шкалу. Чаще всего это миллилитры (мл) или кубические сантиметры (см³), поскольку 1 мл = 1 см³.

Ответ: Объем мензуркой измеряют в миллилитрах (мл) или кубических сантиметрах (см³).

2. Как связаны данные единицы с см³, дм³ и м³?

Эти единицы объема связаны следующими соотношениями:

• 1 миллилитр равен 1 кубическому сантиметру: $1 \text{ мл} = 1 \text{ см}^3$
• 1 кубический дециметр (литр) содержит 1000 кубических сантиметров: $1 \text{ дм}^3 = 1000 \text{ см}^3 = 1000 \text{ мл}$
• 1 кубический метр содержит 1000 кубических дециметров: $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ дм}^3$
• Следовательно, 1 кубический метр содержит 1 000 000 кубических сантиметров: $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ дм}^3 = 1000 \times 1000 \text{ см}^3 = 1\;000\;000 \text{ см}^3$

Ответ: $1 \text{ мл} = 1 \text{ см}^3$; $1 \text{ дм}^3 = 1000 \text{ см}^3$; $1 \text{ м}^3 = 1\;000\;000 \text{ см}^3$.

Ход работы

1. Измерьте с помощью линейки объем твердого тела правильной формы (рис. 256). Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Для определения объема прямоугольного бруска измерим его длину $a$, ширину $b$ и высоту $c$ с помощью линейки.

Дано:
$a = 60 \text{ мм} = 0,06 \text{ м}$
$b = 40 \text{ мм} = 0,04 \text{ м}$
$c = 20 \text{ мм} = 0,02 \text{ м}$

Найти:
$V$ — объем бруска в мм³ и см³.

Решение:
Объем прямоугольного параллелепипеда вычисляется по формуле: $V = a \cdot b \cdot c$.
Подставим наши значения в миллиметрах:
$V = 60 \text{ мм} \cdot 40 \text{ мм} \cdot 20 \text{ мм} = 48000 \text{ мм}^3$.
Переведем объем в кубические сантиметры, зная, что $1 \text{ см} = 10 \text{ мм}$, а $1 \text{ см}^3 = (10 \text{ мм})^3 = 1000 \text{ мм}^3$.
$V = \frac{48000 \text{ мм}^3}{1000} = 48 \text{ см}^3$.
Занесем результаты в таблицу:

Ответ: Объем бруска равен $48000 \text{ мм}^3$ или $48 \text{ см}^3$.

2. Измерьте с помощью мензурки объемы твердых тел неправильной формы, которые можно поместить в мензурку. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Для измерения объема тела неправильной формы (например, камня) используем метод вытеснения жидкости.

Дано:
$V_1 = 50 \text{ мл}$ (начальный объем воды в мензурке) = $50 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3$
$V_2 = 72 \text{ мл}$ (объем воды с погруженным телом) = $72 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:
$V$ — объем тела в см³.

Решение:
Объем тела равен объему вытесненной им жидкости: $V = V_2 - V_1$.
$V = 72 \text{ мл} - 50 \text{ мл} = 22 \text{ мл}$.
Так как $1 \text{ мл} = 1 \text{ см}^3$, то объем тела равен $22 \text{ см}^3$.
Заполним таблицу:

Ответ: Объем тела неправильной формы (камня) равен $22 \text{ см}^3$.

3. Вливая в мензурку воду с помощью чайной и столовой ложек, измерьте вместимость этих ложек. Результаты занесите в таблицу.

Измерим вместимость ложек, наливая ими воду в мензурку и вычисляя средний объем на одну ложку.

Решение:
Вместимость одной ложки $V_0$ найдем по формуле: $V_0 = \frac{V}{N}$, где $V$ — общий объем налитой воды, а $N$ — число ложек.
Для чайной ложки:
Пусть мы налили $N = 10$ ложек, и объем в мензурке стал $V = 50 \text{ мл}$.
$V_0(\text{чайная}) = \frac{50 \text{ мл}}{10} = 5 \text{ мл}$.
Для столовой ложки:
Пусть мы налили $N = 5$ ложек, и объем в мензурке стал $V = 75 \text{ мл}$.
$V_0(\text{столовая}) = \frac{75 \text{ мл}}{5} = 15 \text{ мл}$.
Заполним таблицу:

Ответ: Вместимость чайной ложки составила около 5 мл, а столовой — около 15 мл.

Контрольные вопросы

1. Прямыми или косвенными измерениями были определены объемы бруска и тел неправильной формы, а также вместимости ложек?

Измерение — это процесс сравнения физической величины с эталоном. Прямое измерение — это когда искомая величина определяется непосредственно по шкале прибора (например, измерение длины линейкой). Косвенное измерение — это когда искомая величина вычисляется по формуле на основе результатов прямых измерений.

• Объем бруска: Измерение его длины, ширины и высоты линейкой — это прямые измерения. Вычисление объема по формуле $V=a \cdot b \cdot c$ — это косвенное измерение.
• Объем тела неправильной формы: Измерение начального и конечного объемов воды в мензурке — это прямые измерения. Вычисление объема тела как разности этих объемов $V=V_2-V_1$ — это косвенное измерение.
• Вместимость ложек: Измерение итогового объема воды в мензурке — это прямое измерение. Вычисление вместимости одной ложки по формуле $V_0=V/N$ — это косвенное измерение.

Ответ: Все три величины (объем бруска, объем тела неправильной формы, вместимость ложек) были определены путем косвенных измерений, основанных на результатах прямых измерений.

2. Как можно уменьшить погрешность измерения вместимости сосуда (чайной и столовой ложек)?

Погрешность измерения вместимости ложки возникает из-за неточности наполнения ложки каждый раз и неточности считывания показаний мензурки. Чтобы уменьшить влияние этих случайных погрешностей на результат, следует провести серию измерений, то есть использовать большее количество ложек воды (увеличить число $N$). При расчете среднего значения $V_0 = V/N$ погрешность измерения общего объема $V$ разделится на большое число $N$, что сделает результат для одной ложки более точным.

Ответ: Чтобы уменьшить погрешность, нужно увеличить число измерений (количество ложек, $N$), тогда случайные погрешности усреднятся и итоговый результат будет точнее.

Выводы

В ходе выполнения лабораторной работы я научился(ась) измерять объемы различных объектов несколькими способами. Я определил(а) объем тела правильной формы (прямоугольного бруска) с помощью линейки и математической формулы, что является косвенным измерением. Я измерил(а) объем тела неправильной формы методом вытеснения жидкости с использованием мензурки. Также я определил(а) вместимость малых сосудов (чайной и столовой ложек) путем многократного наполнения ими мерного цилиндра. Работа позволила закрепить навыки проведения прямых и косвенных измерений, а также понять способы уменьшения погрешности измерений. Цель работы достигнута.

Ответ: В ходе работы были освоены методы измерения объемов тел правильной и неправильной формы, а также вместимости сосудов; были закреплены практические навыки использования измерительных приборов и проведения расчетов.

Суперзадание

Предложите и опишите способ измерения объема твердого тела, которое невозможно поместить в мензурку (рис. 257).

Если твердое тело не помещается в мензурку, его объем можно измерить с помощью отливного стакана (сосуда с боковым носиком) и мензурки.

Порядок действий:

1. Наполнить отливной стакан водой до уровня нижнего края сливного носика.
2. Подставить под носик пустую мензурку или другой мерный сосуд.
3. Аккуратно и полностью погрузить тело в отливной стакан. Тело не должно касаться дна, если оно плавает, его нужно утопить (например, тонкой спицей).
4. Объем воды, равный объему погруженного тела, вытеснится и перельется через носик в мензурку.
5. Измерить объем воды, собранной в мензурке. Этот объем и будет равен искомому объему тела.

Ответ: Объем большого тела можно измерить с помощью отливного стакана: объем воды, вытесненной телом из стакана и собранной в мерный сосуд, равен объему этого тела.