Урок физики в 7 классе по теме "Роль измерений в физике. Прямые и косвенные измерения. Единицы измерения физических величин. Международная система единиц"

7 кл.

Тема: Роль измерений в физике. Прямые и косвенные измерения. Единицы измерения физических величин. Международная система единиц (СИ)

Тип урока: комбинированный

Организационная форма проведения урока: фронтальная

Цель, задачи урока: знакомство с прямыми и косвенными измерениями и их ролью в физике; усвоение единиц измерения физических величин в СИ

Оборудование: презентации, физические приборы, учебное пособие Физика. 7 класс (2017) Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский.

План урока:

• Организационный момент.

• Проверка домашнего задания.

• Изложение материала.

• Обсуждение. Закрепление.

• Домашнее задание.

1. Организационный момент. Проверка знаний

Здравствуйте, дети! Садитесь.

Начнем мы наш сегодняшний урок с того, что вспомним, о чем вы говорили на предыдущем занятии.

Мы уже знаем, что за многие тысячелетия своего существования человечество накопило большое количество знаний об окружающем на мире. Уже давно известно, что Земля вертится вокруг своей оси и одновременно движется вокруг Солнца, также мы знаем о многих явлениях природы, которые происходят вокруг нас.

Кто скажет, какими методами пользовались люди при изучении окружающего их мира? ( наблюдение и опыт)

А как вы думаете для чего служит опыт? (опыт служит для накопления необходимых фактов и для подтверждения гипотез). Хорошо.

Вот мы сейчас говорили о гипотезах и их подтверждении, а как вы думаете, до каких пор существует гипотеза? (пока не появиться факт ей противоречащий)

Ну, а если таких фактов не нашлось и гипотеза все же подтвердилась, то чем же тогда она становиться? (законом). Правильно закон – это гипотеза, которая подтверждена.

А сейчас последовательно проговорите научный путь познания. (наблюдение – накопление фактов – выдвижение гипотезы – экспериментальная проверка – закон).

А теперь мы непосредственно перейдем к вашему домашнему заданию. Вам необходимо было ознакомиться с биографией Демокрита, Аристотеля или Галилея и выписать в тетрадь наиболее интересные факты из их научной деятельности, пользуясь различными источниками.

1. Изложение материала.

Итак, открываем тетради и записываем тему сегодняшнего урока «Роль измерений в физике. Прямые и косвенные измерения».

Конечно же, все мы знаем, что измерения очень важны для любой науки. Но между тем, я думаю никто из вас не может представить свою жизнь без измерений времени, скорости, массы, длины и т.д. Ведь изо дня в день мы сталкиваемся с ними (спрашиваем “который час”, определяем путь от дома до школы, чтобы во время прийти на урок, измеряем массу своего тела. А ведь для измерения всех этих величин необходимы измерительные приборы.

Ребята, а какие измерительные приборы вы знаете? И какие физические величины ими измеряются?

Правильно для каждой физической величины существует определенный измерительный прибор, ее измеряющий. Некоторые приборы представлены на рисунках 20-23 вашего учебника. Но кто обратил внимание, в чем различие между приборами рис. 20 и рис. 21-23? (цифровые и шкальные)

Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что приборы бывают цифровые и шкальные. Запишем в тетради схему.

Измерительные приборы

Цифровые Шкальные

Ниже запишем определения. Цифровые приборы – это те приборы, результат измерений, которых определяется цифрами. Шкальные приборы – это приборы, имеющие шкалу, по которой определяют результат измерений. То есть когда мы говорим о цифровых приборах, то результат мы получаем непосредственно в цифрах, а в шкальных имеется шкала, которая расчерчена штрихами на деления. Причем, обратите внимание, что одно деление – это расстояние между двумя ближайшими штрихами. (см. рис. 24, 25 учебника). Так что же значит измерить физическую величину?

Измерить физическую величину – значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу. Например, если мы хотим измерить длину комнаты, то нам необходимо узнать сколько раз в этой длине содержится определенная длина, называемая метром и принятая за единицу.

Кто ответит, как измерить промежуток времени? (узнать сколько раз в нем содержится промежуток времени секунда, принятый за единицу).

А что значит измерить массу тела? (узнать, сколько раз в ней содержится определенная масса, грамм, принятая за единицу).

Посмотрим на рис. 26 учебника, что нужно сделать чтобы измерить длину отрезка прямой между точками А и В? Правильно, нужно приложить линейку и по шкале определить, сколько миллиметров укладывается между точками А и В. Однородная величина в данном случае – это 1 миллиметр.

Теперь запишем, что если физическая величина измеряется непосредственно путем снятия данных со шкалы прибора, то такое измерение называется прямым. То есть, если мы взяли линейку и измерили длину отрезка, то мы совершили прямое измерение.

А теперь посмотрим в книгу стр. 17 рис. 27. Здесь изображен брусок. Мы можем измерить его длину, ширину и высоту, не правда ли? Это прямое измерение. А какую величину можно найти, зная длину, ширину и высоту? (объем) Отлично, значит, зная эти данные, полученные путем прямых измерений, мы можем найти объем бруска, используя формулу V= abc

Тогда в этом случае мы будем говорить о косвенных измерениях.

Ребята, давайте далее посмотрим и обсудим презентацию «Единицы измерения физических величин. Международная система единиц (СИ)».

1. Обсуждение. Закрепление.

Вопросы на странице 18 учебника. Скажите, в каком случае проведенные измерения будут наиболее точными? (Чем меньше размеры используемой единицы длины, площади и объема, тем точнее проведенные измерения). Приведите примеры косвенных измерений (объем, площадь и другие величины, измеряемые с помощью формул). Назовите основные единицы измерения физических величин.

1. Домашнее задание.

Перечислите в тетради измерительные приборы, которые есть в вашей квартире. Разнесите их по группам: цифровые и шкальные.

Проверьте справедливость правила Леонардо да Винчи – гениального итальянского художника, математика, астронома, инженера. Для этого: Измерьте свой рост: попросите кого-нибудь с помощью треугольника поставить на дверном косяке небольшую черточку карандашом; измерьте расстояние от пола до отмеченной черточки; Измерьте расстояние по горизонтальной прямой между концами пальцев рук; Сравните полученное в пункте b) значение со своим ростом; у большинства людей эти значения равны, что впервые было подмечено Леонардо да Винчи.

Методы исследования в физике

Человек накопил огромное количество знаний об окружающем мире:

• научно доказано, что Земля вращается вокруг оси;

Человек накопил огромное количество знаний об окружающем мире:

• научно доказано, что свет в большинстве случаев распространяется прямолинейно;

Человек накопил огромное количество знаний об окружающем мире:

• научно доказано, что гроза есть электрический разряд

Как получились знания? Каков метод научного познания окружающего мира?

• 1) наблюдение за явлениями
• 2) накопление фактов
• 3) выдвижение гипотез
• 4) проведение опыта, эксперимента
• 5) установление, запись закона

Определения и эталоны

основных единиц системы СИ

Международное бюро мер и весов , МБМВ (фр.  Bureau International des Poids et Mesures, BIPM )  – постоянно действующая международная организация со штаб-квартирой, расположенной в городе  Севр  

(предместье  Парижа,   Франция ).

В МБМВ хранятся международные эталоны  основных единиц и выполняются международные метрологические работы, связанные с разработкой и хранением международных эталонов и сличением национальных эталонов с международными и между собой.

МЕТР

Единица

Историческое происхождение, обоснование

Метр

Определение

« метр » - от греческого слова « метрон », что значит « мера »

Одна сорокамиллионная часть Парижского меридиана

Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды.

XVII Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ)(1983 г, Резолюция 1)

В 1795 году был изготовлен первый прототип эталона метра из латуни

В 1877 году были изготовлены несколько платиново-иридиевых линеек Х-образного сечения, одна из которых оказалась лишь на 6 мкм короче архивного метра (ее использовали как временный эталон), а в 1882-м было сделано еще 30 линеек, среди которых нашлась практически точная копия архивного метра.

В 1889 году Первая Генеральная конференция по мерам и весам постановила считать длину этой линейки при температуре 0˚С метрической единицей длины.

Эталонные метры имеют в сечении сложную форму, чтобы не гнулись.

Один из публичных эталонов метра, установленных на улицах Парижа в 1795 – 1796  гг.

Международный эталон метра, использовавшийся в 1889 – 1960 гг.

КИЛОГРАММ

Единица

Историческое происхождение, обоснование

Килограмм

Определение

Масса цилиндра высотой 39 мм и диаметром 39 мм из сплава платины и иридия

До сих пор килограмм 1899 года используется как эталон

(90% платины, 10% иридия)

Первоначально килограмм был определён как масса 1 дм 3 (литра) воды при 4 °C (температура максимальной плотности воды) на уровне моря.

В 1799 году был изготовлен эталон килограмма ( архивный килограмм ) в виде платиновой гири .

В 1889 году в соответствии с решением Метрической конвенции, был изготовлен международный эталон килограмма из сплава 90% платины и 10% иридия . С этого момента килограмм по определению считается массой эталонной гири, хранящейся в Париже.

До сих пор килограмм 1899 года используется как эталон. На сегодня это единственная основная единица , не определённая через природные константы

Платиноиридиевый эталон килограмма

В 1998 году было выполнено последнее уточнение килограмма.

Даже находясь под тремя колпаками , эталон килограмма теряет вес : на взвешивании он оказался на 0,05 миллиграмма легче, чем его официальные копии из других лабораторий мира.

Эксперты предполагают, что из сплава, из которого сделан эталонный килограмм, постепенно выходит воздух .

Ненадёжность эталонного килограмма скоро станет заметна в  электронной промышленности  

СЕКУНДА

Единица

Историческое происхождение, обоснование

Секунда

Определение

1/86400 часть длительности средних солнечных суток

Промежуток времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 колебаний электромагнитного излучения, соответствующее переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 в отсутствие внешних полей

Эталон секунды (атомные часы)

Секунда – это время 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры изотопа цезия-133.

Старинные меры длины на Руси

С глубокой древности наши предки измеряли расстояние своим телом . Это и удобно, и руки с ногами всегда при тебе, их нельзя "забыть дома".

Основные древнерусские меры : верста, сажень, аршин, локоть, пядь и вершок.

ВЕРСТА – старорусская мера для измерения расстояния, пройденного от одного поворота плуга до другого во время пахоты.

Название «верста» происходит от глагола «вертеть».

Длина версты 1060 м .

1 верста = 500 сажень = 3500 футов (около 1 километра).

Слово сажень происходит от глагола сягать (досягать) – на

сколько человек мог

дотянуться рукой .

САЖЕНЬ – это расстояние между концами больших пальцев раздвинутых рук – 210 см .

МАХОВАЯ САЖЕНЬ – расстояние между концами пальцев распростертых рук – 176 см

КОСАЯ САЖЕНЬ – расстояние от пальцев левой ноги до конца пальцев поднятой правой руки – 216 см .

АРШИН – происходит от персидского слова "арш" – локоть.

Аршин равен длине руки от основания плеча до кончика вытянутого среднего пальца

1 аршин равен 71,12 см (примерно 72см )

ЛОКОТЬ – это расстояние от конца вытянутого среднего пальца руки до локтевого сгиба.

Величина этой древнейшей меры длины, по разным источникам, составляла от 38 до 47 см и соответствовала двум пядям.

ПЯДЬ – это расстояние между вытянутыми большим и указательным пальцами руки при их наибольшем удалении.

Размер пяди колебался от 19 см до 23 см.

Название « пядь » происходит от древнерусского слова « пясть » т.е. кулак или кисть руки.

ВЕРШОК – мера длины, равная  ширине двух пальцев (указательного и среднего).

1 вершок равен 4,45 см

Вершок

Наименование « вершок » происходит от слова « верх »

Другие старинные меры длины

ДЮЙМ – палец (от голландского - большой ). Он равен длине фаланги большого пальца или длине трех сухих зерен ячменя , взятых из средней части колоса. 1 дюйм равен 2,54 см . В настоящее время дюйм используется для измерения внутреннего диаметра труб автомобильных шин, толщины досок, диагоналей мониторов.

  ЯРД (англ. «yard») – единица длины в английской системе мер 1 ярд равен 91,44 см. Эта единица длины, появилась почти 900 лет назад. Она была равна расстоянию от кончика носа короля Генриха I до конца пальцев его вытянутой руки.

ФУТ – (английское «foot» - «ступня») Единица длины русской системы мер, отмененной в 1918. 1фут = 1/7 сажени = 12 дюймам = 1/3 ярда = 30 с м .

Перст=2см Вершок=45мм Пядь(пядень или четверть) = 18см Локоть = 38-46 см или 11-16 вершков Аршин = 71 см Сажень = 2м 10 см Шаг = 71 см Миля = 7 верст = 7 км 468 м Верста = 1 км 67 м Дюйм = 2 см 54 мм Ярд = 91 см 44 мм Фут = 30 см =1/7 сажени = 12 дюймов= 1/3 ярда