План выполнения работы, страница 15 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Филонович, Петрова

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Измерьте массу трёх разных тел с помощью рычажных весов. Результаты измерений запишите в таблицу 4 с учётом абсолютной погрешности.

Указание. Абсолютную погрешность $\Delta m$ измерения массы считайте равной массе наименьшего разновеса, выводящего весы из равновесия.

Таблица 4

2. Измерьте массу этих же тел с помощью электронных весов, причём каждое тело взвесьте трижды. Результаты запишите в таблицу 5 с учётом абсолютной погрешности.

Указание. Абсолютную погрешность $\Delta m$ измерения массы считайте равной единице младшего разряда на дисплее.

Таблица 5

3. Если результаты расходятся, определите массу каждого тела, считая её равной среднему арифметическому значению

$m_{ср} = \frac{m_1 + m_2 + m_3}{3}$.

4. Абсолютную погрешность $\Delta m_{ср}$ измерения массы определите по формуле $\Delta m_{ср} = \Delta m + \frac{|m_1 - m_{ср}| + |m_2 - m_{ср}| + |m_3 - m_{ср}|}{3}$.

Результат измерения массы с учётом абсолютной погрешности $\Delta m_{ср}$ для каждого тела запишите в таблицу 5.

5. Покажите на числовой оси для каждого опыта интервал возможных значений массы.

Ответьте на контрольные вопросы

1. Каково условие равновесия рычажных весов?

2. Что значит измерить массу тела?

Сделайте вывод (В каком случае провести измерения получилось с большей точностью?)

1. Каково условие равновесия рычажных весов?

Рычажные весы представляют собой рычаг, у которого точка опоры находится между точками приложения сил. Условием равновесия любого рычага является равенство моментов сил, вращающих его в противоположных направлениях. Момент силы $\text{M}$ определяется как произведение силы $\text{F}$ на её плечо $\text{l}$: $M = F \cdot l$.

На чаши весов действуют силы тяжести взвешиваемого тела ($F_1 = m_1g$) и набора гирь ($F_2 = m_2g$), где $m_1$ и $m_2$ – их массы, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Плечи сил $l_1$ и $l_2$ – это расстояния от оси вращения до точек подвеса чаш.

Условие равновесия весов записывается как равенство моментов: $M_1 = M_2$, или $F_1 l_1 = F_2 l_2$.

Подставив выражения для сил, получаем: $m_1 g l_1 = m_2 g l_2$.

У стандартных учебных рычажных весов плечи равны ($l_1 = l_2$), поэтому, сократив одинаковые множители ($\text{g}$ и $\text{l}$), мы получаем основное условие равновесия для таких весов: $m_1 = m_2$.

Ответ: Рычажные весы находятся в равновесии, когда масса тела на одной чаше равна массе гирь на другой. Это является следствием общего правила моментов для рычага: рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающему его против часовой стрелки.

2. Что значит измерить массу тела?

Измерить физическую величину, в данном случае массу, означает сравнить её с эталоном, то есть с единицей этой величины. В Международной системе единиц (СИ) эталоном массы является килограмм (кг).

Процесс измерения массы тела заключается в том, чтобы с помощью специального прибора (весов) определить, сколько раз эталон массы (или его дольные части) «укладывается» в массе измеряемого тела. Результатом измерения является число, которое, будучи умноженным на единицу массы, даёт значение массы тела.

Ответ: Измерить массу тела — значит сравнить её с эталонной массой (килограммом) и выяснить, во сколько раз масса тела больше или меньше эталона.

3. Сделайте вывод (В каком случае провести измерения получилось с большей точностью?)

Точность измерения определяется величиной его погрешности: чем меньше погрешность, тем выше точность. В описанной работе сравниваются два метода измерения массы: с помощью рычажных и электронных весов.

1. Для рычажных весов абсолютная погрешность $\Delta m$ принимается равной массе наименьшего разновеса, который выводит весы из равновесия. Эта величина зависит от чувствительности весов и набора гирь и обычно составляет десятые доли грамма (например, 0,1 г или 0,2 г).

2. для электронных весов абсолютная погрешность $\Delta m$ принимается равной единице младшего разряда на дисплее. Современные электронные весы, даже учебные, часто имеют погрешность 0,1 г, 0,01 г или даже меньше.

Кроме того, методика работы с электронными весами предполагает проведение серии из трёх измерений с последующим вычислением среднего арифметического значения. Этот метод позволяет уменьшить влияние случайных погрешностей, что дополнительно повышает итоговую точность результата.

Поскольку инструментальная погрешность электронных весов, как правило, меньше, чем у рычажных, и процедура усреднения снижает случайные ошибки, измерения с помощью электронных весов получаются более точными.

Ответ: Измерения, проведённые с помощью электронных весов, получились с большей точностью. Это объясняется меньшей инструментальной погрешностью электронных весов по сравнению с рычажными и применением метода многократных измерений с усреднением результата, что снижает влияние случайных погрешностей.