Ход работы, страница 23 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Генденштейн, Булатова

Лабораторная работа № 3. Измерение размеров малых тел и длины кривой - страница 23.

Условие.

Ход работы

1. Измерение диаметра малого круглого предмета.

• Положите вплотную к линейке вдоль ее шкалы ряд из 20 предложенных вам одинаковых мелких круглых предметов. Измерьте длину $\text{l}$ ряда и запишите результат с указанием погрешности (1 мм) в таблицу.

Название предмета	Длина ряда $\text{l}$, мм	Диаметр одного предмета $\text{d}$, мм

• Запишите формулу для расчёта диаметра $\text{d}$ одного предмета через длину $\text{l}$ ряда и число предметов в этом ряду. Найдите диаметр одного предмета.

• Чему равна погрешность¹ измерения диаметра одного предмета? Запишите результат измерения диаметра с указанием погрешности.

• На рисунке 1 представлена фотография поверхности платины, полученная на сканирующем микроскопе с увеличением в 5 млн раз. Найдите диаметр атома $\text{d}$ и запишите результат без указания погрешности.

Рис. 1

¹ Абсолютная погрешность измерения длины ряда из 20 одинаковых предметов равна 1 мм. Для нахождения абсолютной погрешности измерения диаметра одного предмета эту погрешность (1 мм) надо разделить на 20.

2. Измерение длины кривой.

• Начертите на фоне в клетку плавную кривую линию.

• Измерьте её длину с помощью нити и запишите результат с указанием погрешности.

3. Вывод:

Решение.

1. Измерение диаметра малого круглого предмета.

Положите вплотную к линейке вдоль её шкалы ряд из 20 предложенных вам одинаковых мелких круглых предметов. Измерьте длину l ряда и запишите результат с указанием погрешности (1 мм) в таблицу.

Название предмета	Длина ряда $\text{l}$, мм	Диаметр одного предмета $\text{d}$, мм
Горошина	120	6

Запишите формулу для расчёта диаметра d одного предмета через длину l ряда и число предметов в этом ряду. Найдите диаметр одного предмета.

Диаметр $\text{d}$ одного предмета можно найти, разделив общую длину ряда $\text{l}$ на количество предметов $\text{n}$ в ряду. В данном случае $n=20$.

Формула для расчёта:
$d = \frac{l}{n}$

Подставим значения из таблицы:
$d = \frac{120 \text{ мм}}{20} = 6 \text{ мм}$

Ответ: Формула: $d = \frac{l}{n}$. Диаметр одного предмета равен 6 мм.

Чему равна погрешность¹ измерения диаметра одного предмета? Запишите результат измерения диаметра с указанием погрешности.

Абсолютная погрешность измерения длины ряда $\Delta l$ составляет 1 мм. Чтобы найти абсолютную погрешность измерения диаметра одного предмета $\Delta d$, нужно погрешность измерения длины всего ряда разделить на число предметов $\text{n}$.

$\Delta d = \frac{\Delta l}{n} = \frac{1 \text{ мм}}{20} = 0.05 \text{ мм}$

Результат измерения диаметра с учётом погрешности записывается в виде $d = d_{изм} \pm \Delta d$.

Ответ: $d = (6.00 \pm 0.05) \text{ мм}$.

На рисунке 1 представлена фотография поверхности платины, полученная на сканирующем микроскопе с увеличением в 5 млн раз. Найдите диаметр атома d и запишите результат без указания погрешности.

Для определения диаметра атома воспользуемся методом рядов.

Дано:

Увеличение микроскопа, $M = 5 \cdot 10^6$
Выберем на фотографии ряд из 10 атомов ($n_{атом} = 10$). Измерим его длину на фотографии, она составляет примерно $l_{изобр} = 15 \text{ мм}$.

$l_{изобр} = 15 \text{ мм} = 15 \cdot 10^{-3} \text{ м}$

Найти:

Диаметр атома $d_{атом}$.

Решение:

1. Найдём видимый диаметр одного атома на фотографии ($d_{изобр}$), разделив длину ряда на количество атомов в нём:
$d_{изобр} = \frac{l_{изобр}}{n_{атом}} = \frac{15 \text{ мм}}{10} = 1.5 \text{ мм}$
2. Чтобы найти реальный диаметр атома ($d_{атом}$), нужно его видимый диаметр разделить на увеличение микроскопа ($\text{M}$):
$d_{атом} = \frac{d_{изобр}}{M} = \frac{1.5 \text{ мм}}{5 \cdot 10^6} = 0.3 \cdot 10^{-6} \text{ мм}$
3. Переведём результат в систему СИ (метры):
$d_{атом} = 0.3 \cdot 10^{-6} \text{ мм} = 0.3 \cdot 10^{-6} \cdot 10^{-3} \text{ м} = 0.3 \cdot 10^{-9} \text{ м} = 3 \cdot 10^{-10} \text{ м}$

Ответ: $d_{атом} = 3 \cdot 10^{-10} \text{ м}$.

2. Измерение длины кривой.

Начертите на фоне в клетку плавную кривую линию.

На сетке начерчена плавная кривая линия произвольной формы.

Измерьте её длину с помощью нити и запишите результат с указанием погрешности.

Для измерения длины кривой линии была использована нить. Нить была аккуратно уложена вдоль всей кривой от её начала до конца. Затем нить была выпрямлена и её длина была измерена с помощью линейки. Погрешность измерения принята равной цене деления линейки, то есть 1 мм.
Полученный результат измерения: $L = 65 \text{ мм}$.

Ответ: $L = (65 \pm 1) \text{ мм}$.

3. Вывод:

В ходе выполнения работы были освоены и применены косвенные методы измерения физических величин.
1. Был применён метод рядов для определения диаметра малого тела (горошины). Этот метод позволяет повысить точность измерений, так как погрешность измерения распределяется на всё количество объектов, что уменьшает относительную погрешность измерения диаметра одного объекта.
2. Метод рядов был также использован для оценки размера микроскопического объекта — атома платины — на основании его фотографии с известным увеличением.
3. Был освоен метод измерения длины кривой линии с помощью нити и линейки.
Данные методы позволяют измерять размеры и длины объектов, прямое измерение которых затруднительно или невозможно с помощью стандартных измерительных инструментов.