Лабораторная работа № 1, страница 37, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Физика и мир, в котором мы живём. Параграф 10. Лабораторные и исследовательские работы. Лабораторные работы - страница 37.

Условие.

Лабораторная работа № 1

Определение цены деления шкалы измерительного прибора

Цель работы

Научиться пользоваться простыми измерительными приборами — линейкой и измерительным цилиндром; научиться определять цену деления шкал измерительных приборов.

Оборудование и материалы

Две линейки с разной ценой деления, измерительный цилиндр (или мензурка), стакан с водой, колба с водой, пробирка с водой, предметы для измерения длины и объёма.

Ход работы

Задание 1. Работа с линейкой

• Определите цену деления одной из линеек предложенного набора. Результат занесите в таблицу в своей тетради (см. таблицу ниже).

• С помощью выбранной вами линейки проведите измерения длин ($\text{l}$) предметов, указанных в разделе «Оборудование и материалы». Результаты занесите в таблицу в своей тетради (см. образец таблицы ниже).

Линейка	Цена деления, см	Длина $l_1$, см	Длина $l_2$, см	Длина $l_3$, см	Длина $l_4$, см	Погрешность измерения
№ 1
№ 2

• Определите погрешность измерения для используемой вами линейки. Результаты занесите в таблицу.

• Проведите вышеуказанные процедуры для второй линейки. Результаты занесите в таблицу.

• Запишите полученные длины предметов с учётом погрешности измерений в новую таблицу в своей тетради (см. образец таблицы ниже).

Предмет для измерения	Длина предмета (значение $\pm$ погрешность), см
	Линейка № 1	Линейка № 2

• Сравните результаты измерений разными линейками и сделайте выводы.

Задание 2. Работа с измерительным цилиндром

• Рассмотрите измерительный цилиндр и определите применяемую в нём единицу объёма.

• Определите цену деления измерительного цилиндра:

цена деления = $(\dots - \dots) / \dots = \dots$ .

• Перелейте воду из стакана в измерительный цилиндр.

• Определите положение уровня воды. Для этого определите деление шкалы измерительного цилиндра, соответствующее положению плоскости поверхности воды. Помните, что при измерениях положение уровня глаз наблюдателя должно находиться на одном уровне с плоскостью поверхности воды. Не наклоняйте цилиндр.

• Зарисуйте в тетради часть измерительного цилиндра с положением уровня воды.

• Зная цену деления измерительного цилиндра, определите объём воды, которая находится в цилиндре.

• Проведите аналогичные процедуры по определению объёмов воды, которые содержатся в колбе и пробирке.

• Заполните таблицу в своей тетради.

Ёмкость с водой	Объём жидкости (значение $\pm$ погрешность), мл

Решение.

Задание 1. Работа с линейкой

Решение:

Для выполнения этого задания возьмём две гипотетические линейки: Линейку №1 (стандартная школьная) и Линейку №2 (с более крупными делениями).

1. Определение цены деления и погрешности.

Цена деления ($\text{C}$) измерительного прибора определяется по формуле:

$C = \frac{A - B}{N}$

где $\text{A}$ и $\text{B}$ – значения двух соседних оцифрованных штрихов шкалы, а $\text{N}$ – число делений (промежутков) между ними.

Погрешность измерения ($\Delta$) для приборов со шкалой принимается равной половине цены деления:

$\Delta = \frac{C}{2}$

Линейка № 1:

Возьмём штрихи с отметками 2 см и 3 см. Между ними 10 делений. $C_1 = \frac{3 \text{ см} - 2 \text{ см}}{10} = 0.1 \text{ см} = 1 \text{ мм}$.

Погрешность измерения: $\Delta_1 = \frac{0.1 \text{ см}}{2} = 0.05 \text{ см}$.

Линейка № 2:

Возьмём штрихи с отметками 5 см и 10 см. Предположим, между ними 10 делений. $C_2 = \frac{10 \text{ см} - 5 \text{ см}}{10} = \frac{5 \text{ см}}{10} = 0.5 \text{ см} = 5 \text{ мм}$.

Погрешность измерения: $\Delta_2 = \frac{0.5 \text{ см}}{2} = 0.25 \text{ см}$.

2. Проведение измерений.

Измерим длину четырёх предметов (например, карандаш, ластик, тетрадь, ручка) обеими линейками. Результаты занесём в таблицу.

Линейка	Цена деления, см	Длина $l_1$ (карандаш), см	Длина $l_2$ (ластик), см	Длина $l_3$ (тетрадь), см	Длина $l_4$ (ручка), см	Погрешность измерения, см
№ 1	0.1	17.5	4.2	20.4	14.8	0.05
№ 2	0.5	17.5	4.0	20.5	15.0	0.25

3. Запись результатов с учётом погрешности.

Результат измерения записывается в виде $L = (l \pm \Delta)$, где $\text{l}$ – измеренное значение.

Предмет для измерения	Длина предмета (значение ± погрешность), см
	Линейка № 1	Линейка № 2
Карандаш	$(17.50 \pm 0.05)$	$(17.5 \pm 0.25)$
Ластик	$(4.20 \pm 0.05)$	$(4.0 \pm 0.25)$
Тетрадь	$(20.40 \pm 0.05)$	$(20.5 \pm 0.25)$
Ручка	$(14.80 \pm 0.05)$	$(15.0 \pm 0.25)$

4. Сравнение результатов и выводы.

Линейка №1 имеет меньшую цену деления (0.1 см) и, следовательно, меньшую погрешность измерения (0.05 см) по сравнению с линейкой №2 (цена деления 0.5 см, погрешность 0.25 см). Это означает, что линейка №1 является более точным измерительным прибором. Измерения, проведённые с её помощью, позволяют получить более точные значения длины предметов.

Ответ: Цена деления линейки №1 – 0.1 см, погрешность – 0.05 см. Цена деления линейки №2 – 0.5 см, погрешность – 0.25 см. Результаты измерений длин предметов представлены в таблице выше. Линейка №1 позволяет проводить измерения с большей точностью.

Задание 2. Работа с измерительным цилиндром

Решение:

1. Определение цены деления и погрешности измерительного цилиндра.

Рассмотрим измерительный цилиндр (мензурку), изображенный на рисунке. Единица измерения объёма – кубические сантиметры ($см^3$), что эквивалентно миллилитрам (мл). $1 \text{ см}^3 = 1 \text{ мл}$.

Для определения цены деления ($C_V$) возьмём две оцифрованные отметки, например, 100 мл и 150 мл. Разница между ними составляет $150 - 100 = 50$ мл. Подсчитаем количество делений между этими отметками. Видно 5 больших делений, каждое из которых разделено на 5 маленьких. Общее число малых делений: $5 \times 5 = 25$.

Цена деления: $C_V = \frac{150 \text{ мл} - 100 \text{ мл}}{25} = \frac{50 \text{ мл}}{25} = 2 \text{ мл}$.

Погрешность измерения объёма ($\Delta V$) равна половине цены деления:

$\Delta V = \frac{C_V}{2} = \frac{2 \text{ мл}}{2} = 1 \text{ мл}$.

2. Измерение объёма жидкости.

Проведём гипотетические измерения объёма воды, переливая её из стакана, колбы и пробирки в измерительный цилиндр. Результат измерения объёма $\text{V}$ запишем с учётом погрешности: $(V_{изм} \pm \Delta V)$.

Ёмкость с водой	Объём жидкости (значение ± погрешность), мл
Стакан	$(164 \pm 1)$
Колба	$(218 \pm 1)$
Пробирка	$(14 \pm 1)$

Ответ: Цена деления измерительного цилиндра составляет 2 мл, погрешность измерения – 1 мл. Объём воды из стакана равен $(164 \pm 1)$ мл, из колбы – $(218 \pm 1)$ мл, из пробирки – $(14 \pm 1)$ мл.