Занятие элективного курса по физике в 9 классе
по теме: « Виды погрешностей и методы их измерений»
Учитель:
Цель: привитие учащимся измерительных навыков, дать представление о точности измерений методом учета погрешностей, обучить учащихся обрабатывать результаты измерений.
Оборудование, необходимое для выполнения лабораторных работ.
Ход занятия.
1Организация класса (сообщение целей и задач занятия).
2Новый материал
Физические величины
Физические величины делят на две категории:
1 величины, характеризующие свойства и состояние тел (масса, объем, давление, плотность )
2 величины, характеризующие явления и процессы, протекающие во времени (линейная скорость, сила тока, работа и т. д) Чтобы иметь представление о физической величине с количественной точки зрения, необходимо выразить ее числом, т. е. измерить.
Измерить физическую величину – это, значит, найти опытным путем значение физической величины, используя специальные технические средства
Справка
Восприимчивость наших органов чувств высока.
При нормальном зрении глаз человек может видеть на расстоянии 25 см две точки раздельно, если промежуток между ними 0,05 мм; ухо воспринимает звуки, частота которых заключена в пределах 18-20000 Гц; кончиками пальцев руки человек может ощутить раздельное расположение острия двух иголок, расстояние между которыми примерно 2 мм
Чтобы измерения имели наименьшие погрешности, необходимо соблюдать следующие правила:
-проверять средства измерений и правильно их применять;
-снимать показания с помощью средств измерений с необходимой точностью;
-вычислять искомую величину по результатам измерений с соблюдением правил приближенных вычислений и с учетом погрешностей
Классификация погрешностей измерения в зависимости от причин их возникновения:
Погрешности метода измерения – погрешности, возникающие вследствие несовершенства применяемого метода измерения или из-за наличия допущений и упрощений в применяемых эмпирических формулах.
Инструментальные (основные) погрешности – погрешности, появляющиеся при изготовлении меры или измерительного прибора.
Погрешности, возникающие в результате неправильной установки прибора
Погрешности, возникающие вследствие внешних влияний на средства измерения или объекты измерения (температура, вибрации, влияние магнитного поля Земли)
Субъективные погрешности – погрешности, обусловленные индивидуальными свойствами наблюдателя
Погрешности отсчета – погрешности, появляющиеся вследствие округления показания измерительных приборов до заданной степени точности.
Рекомендации для ученика.
3Фронтальные экспериментальные работы по изучению различных видов погрешностей измерения
1 Погрешность метода измерения.
Измерьте диаметр шарика ученической линейкой и штангенциркулем
Как это сделать?
Сравните результаты измерений
2 Погрешности вследствие внешних влияний.
Определите температуру воздуха у потолка и пола физического кабинета, около радиаторов и в центре класса.
Где следует проводить опыт?
Субъективные погрешности.
Опыт. Ученик держит двумя пальцами за один конец бумажку, а другой приготовился ее поймать двумя пальцами, когда она будет падать.
Проверьте, сумеет ли ученик поймать бумажку во время ее падения. Как объяснить результат опыта?
4Решение задач
1Для нахождения сопротивления проводника измерили силу тока и напряжение. Они равны: I=2,0 А ± 0,1А, U= 4,5 В± 0,2В. Установите, правильно ли подобраны измерительные средства
Решение. Вычисляем относительные погрешности измерений амперметром и вольтметром: 0,05 А и 0,04В. Относительные погрешности – одного разряда, следовательно приборы подобраны правильно
2 Дубовый брусок тянули за прикрепленный к нему динамометр равномерно по горизонтальной дубовой поверхности. Были получены следующие данные: вес бруска с грузом, определенный с помощью динамометра 1,5 Н +0,1 Н, силы тяги, показания динамометром, 0,8 Н +0,1Н. Найдите коэффициент трения дерева по дереву и полученный результат сравните с табличными данными (0,48),Коэффициент трения дерева зависит от его породы (например, трибометр сделан из березы с коэффициентом трения 0,25)
Решение :находим коэффициент трения скольжения по горизонтальной плоскости, учитывая равенство модулей веса тела и силы реакции опоры(0,5) Вычисляем нижнюю и верхнюю границы приближенного значения коэффициента трения. НГ равна 0,44 (0,4375), ВГ равна 0,64 (0,64285714) Примечание. В скобках указаны числа, полученные на микрокалькуляторе
Абсолютная погрешность равна 0,1 Относительная погрешность равна 0,2 (20 %)
Метод подсчета цифр.
Этот метод чаще всего применяют при выполнении лабораторных работ. Этот метод можно применять и тогда когда качество приборов или метод проведения лабораторных работы не дает возможности вполне достоверно оценить погрешности измерения
5Выполнение лабораторных работ (работа в группах):
Первый вид заданий.
Цель: вычислить погрешности (относительную и абсолютную), применяя правила действий над приближенными числами
1 «Измерение объема тела»
Требуется измерить объем бруска по его длине, ширине и его высоте
Оборудование: штангенциркуль, линейка
2 «Измерение плотности твердого тела»
Требуется определить плотность куска алюминия с помощью весов и мензурки
Второй вид заданий
Цель: найдите границы при прямых измерениях
Правила нахождения границ: границы значений физической величины вычисляют как промежуточные результаты, т. е с одной «запасной» цифрой. Нижнюю границу округляют с недостатком, верхнюю – с избытком
Примечание. Инструментальные погрешности весов и гирь ввиду их незначительности по сравнению с погрешностью отсчета не принимать во внимание. Инструментальную погрешность измерительного цилиндра не учитывать, т. к измеряется разность объемов, и при этом инструментальные погрешности компенсируются.
Третий вид заданий
Цель: для компонент, получаемых из прямых измерений и входящих в формулу для объема и плотности найдите среднее арифметическое и по формуле метода оценки результатов измерений найдите общую погрешность (абсолютную и относительную)
Данные измерений занесите в таблицу.
№ | Длина ( мм) | Ширина (мм) | Высота (мм) | Масса (г) |
Определите средние абсолютные погрешности для ребер бруска и массы и данные занесите в таблицу
№ | а | в | с | m |
|
|
|
|
|
Определите средние относительные погрешности для ребер и массы
|
|
|
|
|
|
|
|
Сделайте выводы
Подведение итогов занятия
