Усі уроки фізики 10 клас І семестр - Рівень стандарт - 2018 рік

Вступ

УРОК № 2 / В-2. ОДИНИЦІ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН. ПРЯМІ ТА НЕПРЯМІ ВИМІРЮВАННЯ. СКАЛЯРНІ ТА ВЕКТОРНІ ВЕЛИЧИНИ

Мета: 1) узагальнити та систематизувати знання учнів про фізичні величини, які вивчали у 7-9 класах, їхні одиниці вимірювання; повторити основні одиниці СІ; розглянути основні поняття метрології — теорію вимірювання та похибок; повторити алгоритми дії з векторами та визначення їхньої проекції, побудову графіків лінійної та квадратичної функцій; продемонструвати на конкретних прикладах, як знання математичних закономірностей допомагає фізикам досліджувати природні явища;

2) продовжити формування математичної компетентності учнів — уміння аналізувати математичні залежності між фізичними величинами та прогнозувати, як змінюється певна фізична величина при зміні інших, від яких існує залежність; продовжити формування вмінь «читати» графіки та складати вектори й визначати їх проекції;

3) продовжити формування наукового світогляду учнів через реалізацію міжпредметних зв'язків між фізикою та математикою.

Очікувані результати: учні оперують поняттями і термінами про основні фізичні величини та одиниці їх вимірювання в системі СІ; знають принципи вимірювань, уміють оцінювати похибки прямих і непрямих вимірювань, застосовувати векторні величини, здійснювати перевірку одиниць в отриманих формулах.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ* 0,5 хв

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ 5 хв

ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 25 хв

ЦОР: інтерактивний плакат до уроку, відеофрагменти, флеш-анімація «Побудова графіків функцій».

1. Фізична величина та міжнародна система одиниць СІ

· Фізична величина — кількісна характеристика певної властивості тіла чи явища.

Одиниці фізичних величин, які встановлюються довільно й незалежно від інших, називають основними. Одиниці фізичних величин, залежні від основних й установлювані на основі відомих фізичних закономірностей, називають похідними.

Сукупність основних і похідних одиниць фізичних величин становить систему одиниць виміру.

2. Вимірювання

Вимірюванням називають визначення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою засобів вимірювання.

Під час вимірювання будь-якої фізичної величини зазвичай виконують три послідовні операції: 1) вибір, перевірка та встановлення приладів; 2) зняття показів приладів; 3) обчислення шуканої величини за результатами вимірювань, оцінювання похибки.

Серед фізичних величин є такі, що можна виміряти безпосередньо за допомогою вимірювальних приладів, наприклад, довжина, час, маса, температура, сила струму. Вимірювання, здійснені безпосередньо, називають прямими.

Однак частіше доводиться визначати величини, які виміряти безпосередньо неможливо (коефіцієнт тертя, питома теплоємність речовини, внутрішній опір джерела струму тощо). Для таких фізичних величин потрібно відшукати функційну залежність від величин, вимірюваних безпосередньо. Такі вимірювання називають непрямими.

Недосконалість вимірювальних приладів і методів вимірювання, а також людських органів чуття, вплив середовища вносять певну неточність (похибку) у процес вимірювання.

3. Похибки вимірювань

· Похибка вимірювання — оцінка відхилення величини вимірюваного значення величини від їі справжнього значення. Похибка вимірювання є мірою точності вимірювання.

Помилки у вимірюванні фізичних величин поділяють на два класи: випадкові похибки й систематичні похибки.

· Випадкова похибка — похибка, що змінюється (за величиною та за знаком) від вимірювання до вимірювання.

Випадкові похибки можуть бути пов’язані:

□ з недосконалістю приладів (тертя в механічних приладах та ін.);

□ трясінням в міських умовах;

□ з недосконалістю об’єкта вимірювання (наприклад, під час вимірювання діаметра тонкого дроту, який може мати не зовсім круглий перетин у результаті недосконалості процесу виготовлення);

□ з особливостями самої вимірюваної величини.

Випадкову похибку — середню помилку, отриману в результаті всіх вимірювань, обчислюють за формулою:

· Систематична похибка — похибка, що змінюється в часі, підпорядковуючись певному закону.

Систематичні похибки можуть бути пов’язані з помилками приладів (неправильна шкала, калібрування тощо), які не враховував експериментатор.

Щоб правильно оцінити точність експерименту, необхідно врахувати як систематичну похибку, яка є результатом роботи приладу, так і випадкову похибку, зумовлену помилками вимірювань. Цю сумарну похибку називають абсолютною похибкою вимірювання

Сама по собі абсолютна похибка не розкриває якість вимірювання. Тому є сенс говорити про відносну похибку:

Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань?

Деякі фізичні величини неможливо виміряти безпосередньо, їх непряме вимірювання має два етапи. Спочатку вимірюють величини х, у, z, які можна виміряти методом прямих вимірювань, а потім, використовуючи значення вимірювань х, y, z, обчислюють шукану величину f. Нижче в таблиці виведено формули обчислення відносної похибки для деяких функцій.

Як правильно записати результат вимірювання

Абсолютна похибка експерименту визначає точність, з якою можна проводити обчислення величини, що вимірюється. Якщо помилка округлення більша за абсолютну похибку — округлення зменшує фактично досягнуту точність вимірювання; а якщо помилка округлення менша за абсолютну похибку — останні цифри запису результату будуть недостовірними. Тому округлювати результати вимірів та обчислень треба так, щоб остання значуща цифра була в тому ж десятковому розряді, що й абсолютна похибка вимірювання шуканої величини.

У шкільних лабораторних роботах можна обмежуватися двома значущими цифрами. Остаточний результат для значення величини записують у вигляді: х = х_вим ± Δх, де х_вим — виміряне (середнє) значення.

3. Скалярні та векторні величини

Фізичні величини, які використовують у фізиці для кількісної характеристики фізичних явищ і об’єктів, поділяють на два великі класи: скалярні величини і векторні величини.

Скалярні величини є алгебраїчними величинами, що можуть застосовуватися під час будь-яких алгебраїчних дій: додавання, віднімання, множення, ділення, знаходження степеня і т. ін. Додати дві скалярні фізичні величини означає додати їхні значення, подані в однакових одиницях.

Природно, додавати можна тільки однорідні скаляри (наприклад, не можна додавати масу до часу, а густину до роботи тощо).

Для визначення векторних величин важливо знати не тільки їхні значення, але й напрямки.

· Вектор (від лат. vector — носій) — це напрямлений відрізок, тобто відрізок, що має і довжину, і напрямок. Довжину напрямленого відрізка називають модулем вектора.

Модуль вектора визначають за формулою:

Прикладами векторних величин є швидкість, прискорення, сила.

Дії з векторними величинами виконуємо за правилами дій з векторами. Наприклад, складання векторних величин проводиться або за правилом трикутника (рис. а), або за правилом паралелограма (рис. б).

Використовуючи ЦОР 0-3 «Додавання векторів», продемонструвати дії з векторами

□ Додавання декількох векторів.

□ Модуль сумарного вектора визначають за формулою:

□ Різниця векторів.

□ Модуль різниці векторів визначають за формулою:

□ Множення вектора на скаляр.

□ Скалярний добуток векторів:

□ Векторний добуток:

Проекція вектора на осі F

□ Формула відстані між двома точками:

□ Напрямок вектора відносно координатної осі:

4. Графіки функцій та правила їх побудови

Використовується ЦОР «Побудова графіків»

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Які послідовні операції виконують, вимірюючи будь-яку величину?

2. Що таке прямі вимірювання? Що таке непрямі вимірювання. Наведіть приклади.

3. З якою метою необхідно оцінювати точність вимірів?

4. Які величини називають скалярними? Наведіть приклади скалярних величин у фізиці.

5. Які величини називають векторними? Наведіть приклади векторних величин у фізиці.

6. Що таке проекція векторної величини на вісь координат? Який знак може мати ця проекція?

7. Розв’яжи задачі (в класі учні виконують 1 варіант, на наступному уроці можна інші варіанти використати для перевірки знань з теми).

Задача

На рис. а-в зображено вектори сил, направлення яких складає кут α з віссю X чи віссю Y. Модуль вектора сили дорівнює F. Визначте проекції вектора на вісь X та вісь Y.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, формули, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

* Тут і в наступних уроках див. відповідну табл. з уроку № 1.